網(wǎng)絡技術-物聯(lián)網(wǎng)技術基礎教程(第3版)

網(wǎng)絡技術-物聯(lián)網(wǎng)技術基礎教程(第3版)-李聯(lián)寧-清華大學出版社匯報人：AA2024-01-20物聯(lián)網(wǎng)概述感知層技術網(wǎng)絡層技術應用層技術物聯(lián)網(wǎng)的典型應用物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展與挑戰(zhàn)contents目錄01物聯(lián)網(wǎng)概述物聯(lián)網(wǎng)技術的發(fā)展推動了人工智能、大數(shù)據(jù)、云計算等技術的融合應用，為經(jīng)濟社會發(fā)展帶來了深遠的影響。物聯(lián)網(wǎng)（InternetofThings，IoT）是指通過信息傳感設備，按約定的協(xié)議，對任何物體進行信息交換和通信，以實現(xiàn)智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡。物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展經(jīng)歷了萌芽期、初創(chuàng)期、成長期和成熟期等階段，目前已經(jīng)進入快速發(fā)展階段，成為全球范圍內(nèi)備受關注的熱點領域。物聯(lián)網(wǎng)的定義與發(fā)展物聯(lián)網(wǎng)的體系結構包括感知層、網(wǎng)絡層和應用層三個層次。網(wǎng)絡層負責將感知層采集的數(shù)據(jù)進行傳輸和處理，包括互聯(lián)網(wǎng)、移動通信網(wǎng)、局域網(wǎng)等各種網(wǎng)絡形式。感知層是物聯(lián)網(wǎng)的基礎，通過傳感器、RFID等技術手段實現(xiàn)對物理世界的感知和數(shù)據(jù)采集。應用層是物聯(lián)網(wǎng)的上層應用，包括智能家居、智能交通、智能醫(yī)療、智能工業(yè)等各種應用場景。物聯(lián)網(wǎng)的體系結構智能家居通過物聯(lián)網(wǎng)技術實現(xiàn)家庭設備的互聯(lián)互通和智能化管理，提高家居生活的便捷性和舒適性。智能交通利用物聯(lián)網(wǎng)技術對交通狀況進行實時監(jiān)測和調(diào)度，提高交通運輸?shù)男屎桶踩?。智能醫(yī)療通過物聯(lián)網(wǎng)技術實現(xiàn)醫(yī)療設備的遠程監(jiān)控和數(shù)據(jù)共享，提高醫(yī)療服務的效率和質(zhì)量。智能工業(yè)利用物聯(lián)網(wǎng)技術實現(xiàn)工業(yè)設備的自動化生產(chǎn)和智能化管理，提高工業(yè)生產(chǎn)的效率和質(zhì)量。農(nóng)業(yè)領域應用物聯(lián)網(wǎng)技術實現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的精細化管理和智能化決策，提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的產(chǎn)量和品質(zhì)。智慧城市通過物聯(lián)網(wǎng)技術實現(xiàn)城市基礎設施的智能化管理和服務，提高城市管理的效率和質(zhì)量。物聯(lián)網(wǎng)的應用領域02感知層技術傳感器工作原理深入解析傳感器的工作原理，如電阻式、電容式、電感式、壓電式、熱電式等傳感器的工作原理。傳感器應用與發(fā)展趨勢探討傳感器在各個領域的應用，如工業(yè)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)療、環(huán)保等，并分析其未來發(fā)展趨勢。傳感器定義與分類詳細闡述傳感器的概念、作用及分類方法，包括按被測物理量、工作原理、輸出信號性質(zhì)等分類。傳感器技術123全面介紹RFID系統(tǒng)的組成，包括標簽、閱讀器、天線等，并深入解析其工作原理。RFID系統(tǒng)組成與工作原理詳細闡述RFID技術的標準和分類，包括低頻、高頻、超高頻等RFID技術的特點和應用范圍。RFID技術標準與分類探討RFID技術在物流、零售、制造等領域的應用，并分析其未來發(fā)展趨勢和挑戰(zhàn)。RFID技術應用與發(fā)展趨勢RFID技術嵌入式系統(tǒng)技術嵌入式系統(tǒng)概述簡要介紹嵌入式系統(tǒng)的概念、特點、分類等基礎知識。嵌入式系統(tǒng)硬件組成詳細闡述嵌入式系統(tǒng)的硬件組成，包括處理器、存儲器、輸入輸出接口等。嵌入式系統(tǒng)軟件設計深入解析嵌入式系統(tǒng)的軟件設計，包括操作系統(tǒng)、編程語言、開發(fā)工具等方面的內(nèi)容。嵌入式系統(tǒng)應用與發(fā)展趨勢探討嵌入式系統(tǒng)在各個領域的應用，如智能家居、工業(yè)自動化、醫(yī)療設備等，并分析其未來發(fā)展趨勢和挑戰(zhàn)。03網(wǎng)絡層技術無線局域網(wǎng)（WLAN）01介紹Wi-Fi技術、IEEE802.11標準、無線接入點（AP）等概念，闡述WLAN的組網(wǎng)方式、安全設置和應用場景。藍牙（Bluetooth）02闡述藍牙技術的基本原理、協(xié)議棧結構、通信過程及應用，包括藍牙低功耗（BLE）技術的特點和應用。紫蜂（ZigBee）03介紹ZigBee技術的特點、協(xié)議棧結構、網(wǎng)絡設備類型及通信機制，分析ZigBee技術在物聯(lián)網(wǎng)領域的應用。無線通信技術以太網(wǎng)（Ethernet）闡述以太網(wǎng)的基本原理、幀結構、MAC地址和IP地址等概念，介紹以太網(wǎng)的組網(wǎng)方式、交換機和路由器等網(wǎng)絡設備。光纖通信介紹光纖通信的基本原理、光纖類型、傳輸模式及光器件，分析光纖通信的優(yōu)點和應用場景。電力線通信（PLC）闡述電力線通信的基本原理、調(diào)制方式、傳輸特性及應用，探討PLC技術在智能家居等領域的應用前景。有線通信技術HTTP與Web技術闡述HTTP協(xié)議的基本原理、請求/響應模型、狀態(tài)碼及Cookie等概念，介紹Web技術的組成和應用。MQTT協(xié)議介紹MQTT協(xié)議的特點、消息格式、通信過程及應用場景，分析MQTT協(xié)議在物聯(lián)網(wǎng)領域的應用優(yōu)勢。TCP/IP協(xié)議族介紹TCP/IP協(xié)議族的結構和主要協(xié)議，包括IP、ARP、ICMP、TCP和UDP等，闡述各協(xié)議的功能和作用。網(wǎng)絡協(xié)議與技術04應用層技術去除噪聲、異常值和重復數(shù)據(jù)，進行數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換和標準化。數(shù)據(jù)清洗與預處理數(shù)據(jù)融合數(shù)據(jù)壓縮與存儲將來自不同數(shù)據(jù)源的數(shù)據(jù)進行整合，形成更全面、準確的數(shù)據(jù)視圖。采用有效的數(shù)據(jù)壓縮算法，降低存儲成本，提高數(shù)據(jù)訪問效率。030201數(shù)據(jù)處理與融合技術了解云計算的基本概念、服務模型和部署方式。云計算基礎架構學習分布式文件系統(tǒng)、NoSQL數(shù)據(jù)庫和大數(shù)據(jù)處理框架等技術。大數(shù)據(jù)處理技術掌握云存儲的原理和應用，了解云服務的種類和提供方式。云存儲與云服務云計算與大數(shù)據(jù)技術分析物聯(lián)網(wǎng)面臨的安全威脅，如設備漏洞、惡意軟件和網(wǎng)絡攻擊等。物聯(lián)網(wǎng)安全威脅學習數(shù)據(jù)加密、身份認證和訪問控制等安全技術手段。加密與認證技術了解數(shù)據(jù)脫敏、匿名化和差分隱私等隱私保護方法。隱私保護技術物聯(lián)網(wǎng)安全與隱私保護技術05物聯(lián)網(wǎng)的典型應用

智能交通系統(tǒng)交通信號控制通過物聯(lián)網(wǎng)技術，實現(xiàn)交通信號的實時感知和遠程控制，提高交通運行效率。智能車輛利用物聯(lián)網(wǎng)技術，實現(xiàn)車輛之間的通信和協(xié)同駕駛，提高行車安全性和道路通行效率。智能停車通過物聯(lián)網(wǎng)技術，實現(xiàn)停車場的自動化管理和車位預約，方便車主停車。通過物聯(lián)網(wǎng)技術，實現(xiàn)照明的遠程控制和自動化調(diào)節(jié)，提高居住舒適度和節(jié)能效果。智能照明利用物聯(lián)網(wǎng)技術，實現(xiàn)家庭安全監(jiān)控和報警系統(tǒng)的智能化，保障家庭安全。智能安防通過物聯(lián)網(wǎng)技術，實現(xiàn)家電的遠程控制和智能化管理，提高生活便利性。智能家電智能家居系統(tǒng)03醫(yī)療大數(shù)據(jù)分析通過物聯(lián)網(wǎng)技術收集的醫(yī)療數(shù)據(jù)，進行深度分析和挖掘，為醫(yī)療研究和決策提供有力支持。01遠程醫(yī)療通過物聯(lián)網(wǎng)技術，實現(xiàn)遠程醫(yī)療咨詢、診斷和治療，為患者提供便利的醫(yī)療服務。02智能化醫(yī)療設備利用物聯(lián)網(wǎng)技術，實現(xiàn)醫(yī)療設備的智能化管理和監(jiān)控，提高醫(yī)療設備使用效率。智能醫(yī)療系統(tǒng)智能化倉儲管理通過物聯(lián)網(wǎng)技術，實現(xiàn)倉庫貨物的自動化管理和監(jiān)控，提高倉儲效率。智能化運輸管理利用物聯(lián)網(wǎng)技術，實現(xiàn)運輸車輛的實時監(jiān)控和調(diào)度，提高物流運輸效率。物流大數(shù)據(jù)分析通過物聯(lián)網(wǎng)技術收集的物流數(shù)據(jù)，進行深度分析和挖掘，為物流規(guī)劃和優(yōu)化提供有力支持。智能物流系統(tǒng)06物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展與挑戰(zhàn)物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展趨勢隨著計算能力的增強和數(shù)據(jù)處理需求的增加，邊緣計算將更多智能和分析能力推向網(wǎng)絡邊緣，減少數(shù)據(jù)傳輸延遲，提高處理效率。5G技術的普及5G網(wǎng)絡的高速度、低延遲和大連接數(shù)特性將極大推動物聯(lián)網(wǎng)應用的發(fā)展，使得更多設備能夠?qū)崟r、高效地互聯(lián)。人工智能與物聯(lián)網(wǎng)的融合AI技術將在物聯(lián)網(wǎng)中扮演重要角色，通過機器學習、深度學習等技術對海量數(shù)據(jù)進行分析和挖掘，為物聯(lián)網(wǎng)應用提供智能化決策支持。邊緣計算的崛起數(shù)據(jù)安全與隱私保護隨著物聯(lián)網(wǎng)設備數(shù)量的增加，數(shù)據(jù)安全和隱私保護問題愈發(fā)嚴重，需要采取有效的加密、認證和訪問控制機制來保護用戶數(shù)據(jù)和隱私。設備異構性與互操作性物聯(lián)網(wǎng)設備種類繁多、標準不一，如何實現(xiàn)設備間的互操作性是一個重要挑戰(zhàn)，需要制定統(tǒng)一的設備接口標準和通信協(xié)議。網(wǎng)絡可擴展性與穩(wěn)定性物聯(lián)網(wǎng)連接的設備數(shù)量龐大，對網(wǎng)絡的可擴展性和穩(wěn)定性提出了更高要求，需要設計高效、穩(wěn)定的網(wǎng)絡架構和通信機制。物聯(lián)網(wǎng)面臨的技術挑戰(zhàn)國際標準化組織的作用國際標準化組織如IEEE、ISO、ETSI