《物聯網設計與套用》是2013年清華大學出版社出版的圖書，作者是田景文，高美娟。
基本介紹
- 作者：田景文 / 高美娟
- ISBN：9787302311973
- 頁數：237
- 定價：32.00元
- 出版社：清華大學出版社
- 出版時間：2013-4
- 裝幀：平裝
內容介紹,作品目錄,
內容介紹
本書介紹了當前物聯網領域新的技術進展——物聯網智慧型IP互聯技術，針對當前物聯網中各種異構網路互存帶來的困難和協定轉換成本高昂的問題，提出了基於IPv6標準實現物聯網中各種異構網路互聯的體系結構，討論了物聯網智慧型互聯的節點基本結構、作業系統以及網路的通信機制、媒介訪問、傳輸協定，介紹了基於IPv6的uIP、低功耗無線個域網上IPv6（6LoWPAN）的適配層問題，探討了物聯網智慧型網際網路中的RPL路由技術、網路服務技術。
本書可作為與物聯網相關專業的本科生、研究生的教材，同時也可作為從事物聯網研究與設計的技術人員的參考用書
作品目錄
目 錄
第1章 智慧型體概述 1
1.1 智慧型體的由來 2
1.1.1 嵌入式系統 3
1.1.2 無處不在的計算和普適計算 4
1.1.3 行動電話技術 6
1.1.4 遙測和機對機通信 6
1.1.5 無線感測器和無處不在的感測器網路 7
1.1.6 移動計算 8
1.1.7 計算機網路 9
1.2 智慧型體的難題 10
1.2.1 節點級挑戰 10
1.2.2 網路級難題 11
1.2.3 標準化 13
1.2.4 互操作性 14
1.3 結論 14
第2章 智慧型體硬體 16
2.1 感知子系統 17
2.2 處理子系統 19
2.2.1 架構綜述 20
2.2.2 微控制器 22
2.2.3 數位訊號處理器 23
2.2.4 專用積體電路 23
2.2.5 FPGA 24
2.2.6 ASIC與DSP及FPGA的比較 24
2.3 通信接口 25
2.3.1 串列通信接口 26
2.3.2 I2C匯流排 27
2.3.3 小結 29
2.4 模型 30
2.4.1 IMote節點架構 30
2.4.2 XYZ節點架構 31
2.4.3 Hogthrob節點架構 32
第3章 作業系統 33
3.1 功能性方面 33
3.1.1 數據類型 33
3.1.2 調度 34
3.1.3 棧 34
3.1.4 系統調用 35
3.1.5 中斷處理 35
3.1.6 多執行緒 35
3.1.7 基於執行緒與基於事件的編程 36
3.1.8 記憶體分配 36
3.2 非功能方面的問題 36
3.2.1 關注點分離 36
3.2.2 系統開銷 37
3.2.3 可移植性 37
3.2.4 動態編程 37
3.3 原型 38
3.3.1 TinyOS（微作業系統） 38
3.3.2 SOS 40
3.3.3 Contiki 42
3.3.4 LiteOS 45
3.4 評價 48
第4章 智慧型體的通信機制 50
4.1 智慧型體通信類型 50
4.1.1 一對一通信 50
4.1.2 一對多通信 51
4.1.3 多對一通信 52
4.2 物理通信規則 53
4.3 IEEE 802.15.4 53
4.3.1 802.15.4地址 54
4.3.2 802.15.4物理層 55
4.3.3 802.15.4的MAC層 56
4.3.4 802.15.4幀格式 57
4.3.5 能耗 58
4.4 IEEE 802.11和WiFi 59
4.4.1 網路拓撲和形式 59
4.4.2 物理層 60
4.4.3 802.11的MAC層 61
4.4.4 低功耗WiFi 62
4.5 PLC 63
4.5.1 物理層 64
4.5.2 PLC的MAC層 64
4.5.3 功耗 64
4.6 結論 65
第5章 物理層 66
5.1 基礎部件 66
5.2 信源編碼 67
5.2.1 信源編碼效率 68
5.2.2 脈碼調製和增量調製 70
5.3 信道編碼 71
5.3.1 信道類型 72
5.3.2 信道中的信息傳輸 73
5.3.3 錯誤識別與糾正 75
5.4 調製 75
5.4.1 調製類型 75
5.4.2 二次調幅 81
5.4.3 總結 82
5.5 信號傳播 83
第6章 媒介訪問控制 85
6.1 概述 85
6.1.1 無競爭的媒介訪問 86
6.1.2 基於競爭的媒介訪問 87
6.2 無線MAC協定 88
6.2.1 載波偵聽多路訪問 88
6.2.2 帶有衝突避免機制的多路訪問（MACA）與MACAW 89
6.2.3 邀請方式的MACA 89
6.2.4 IEEE 802.11 90
6.2.5 IEEE 802.15.4和ZigBee 91
6.3 感測器網路MAC協定的特點 92
6.3.1 能源效率 92
6.3.2 可擴展性 93
6.3.3 適應性 93
6.3.4 低延遲和可預測性 93
6.3.5 可靠性 94
6.4 無競爭的MAC協定 94
6.4.1 特性 94
6.4.2 通信自適應媒介訪問控制 95
6.4.3 Y-MAC 96
6.4.4 DESYNC-TDMA 97
6.4.5 低功耗自適應分簇層 99
6.4.6 輕量級媒介訪問控制（LMAC） 100
6.5 基於競爭的MAC協定 101
6.5.1 能量感知多接入信令 102
6.5.2 感測器MAC協定 103
6.5.3 逾時MAC協定 104
6.5.4 模型MAC協定 105
6.5.5 增強路由的MAC協定 106
6.5.6 數據匯聚MAC 108
6.5.7 前文採樣和WiseMAC協定 109
6.5.8 接收端啟動MAC 110
6.6 混合MAC協定 111
6.6.1 Zebra MAC 111
6.6.2 移動自適應混合MAC 112
6.7 總結 113
第7章 傳輸協定 114
7.1 UDP 114
7.1.1 盡最大努力的數據報傳送 115
7.1.2 UDP頭標 115
7.2 TCP 116
7.2.1 可靠的流傳輸 116
7.2.2 TCP頭標 118
7.2.3 TCP選項 119
7.2.4 往返時間估計 120
7.2.5 流控制 120
7.2.6 擁塞控制 121
7.2.7 TCP狀態 121
7.3 UDP的智慧型體 123
7.4 智慧型體的TCP 124
7.5 結論 125
第8章 UIP和IPV6 126
8.1 UIP 126
8.1.1 處理機制 127
8.1.2 uIP記憶體緩衝區管理 132
8.1.3 uIP套用編程接口 133
8.1.4 uIP協定實現 135
8.1.5 記憶體占用 136
8.1.6 小結 137
8.2 智慧型體網路的IPV6 137
8.2.1 IPv6的功能 137
8.2.2 IPv6數據頭標 138
8.2.3 IPv6編址體系結構 143
8.2.4 IPv6的ICMP 148
8.2.5 鄰居發現協定 150
8.2.6 負載平衡 155
8.2.7 IPv6的自動配置 155
8.2.8 DHCPv6 159
8.2.9 IPv6 QoS 160
8.2.10 IPv4的骨幹網路上的IPv6 161
8.2.11 IPv6多播 162
8.2.12 總結 164
第9章 低功耗無線個域網上IPv6（6LoWPAN）的適配層 165
9.1 術語 165
9.2 6LOWPAN適配層 166
9.2.1 網狀網地址頭標 168
9.2.2 分組 169
9.2.3 6LoWPAN頭標壓縮 170
9.2.4 無狀態配置 179
9.3 結論 180
第10章 智慧型體網路中的RPL路由 181
10.1 簡介 181
10.2 什麼是低功耗有損網路 181
10.3 路由需求 182
10.4 智慧型體網路中的路由指標 184
10.4.1 匯總路由度量VS記錄路由度量 185
10.4.2 局部度量VS全局度量 185
10.4.3 路由指標/約束的公共頭標 185
10.4.4 節點狀態和屬性對象 185
10.4.5 節點能量對象 185
10.4.6 跳數對象 186
10.4.7 吞吐量對象 186
10.4.8 延時對象 186
10.4.9 鏈路穩定性對象 186
10.4.10 連結顏色屬性 187
10.5 目標函式 187
10.6 RPL：針對智慧型體網路的新型路由協定 189
10.6.1 協定概述 189
10.6.2 多DODAG和RPL實例概念的套用 191
10.6.3 RPL訊息 192
10.6.4 RPL DODAG創建過程 195
10.6.5 節點在DODAG內部或DODAG之間的移動 198
10.6.6 使用DAO訊息沿著DODAG填充路由表 199
10.6.7 RPL中的循環迴避和循環探測機制 201
10.6.8 全局和局部修復 203
10.6.9 路由與RPL的鄰接 207
10.6.10 RPL定時器管理 207
10.6.11 仿真結果 208
10.7 結論 213
第11章 智慧型體的網路服務 214
11.1 網路服務概念 215
11.1.1 通用數據格式 216
11.1.2 表述性狀態轉移 217
11.2 智慧型體網路服務的性能 220
11.2.1 執行的複雜性 220
11.2.2 性能 222
11.3 Pachube：智慧型體的網路服務系統 223
11.3.1 互動模型 225
11.3.2 Pachube數據格式 225
11.3.3 HTTP請求 226
11.3.4 HTTP返回代碼 227
11.3.5 驗證和安全性 227
11.3.6 觸發器 228
11.4 結論 229
參考文獻 230
第1章 智慧型體概述 1
1.1 智慧型體的由來 2
1.1.1 嵌入式系統 3
1.1.2 無處不在的計算和普適計算 4
1.1.3 行動電話技術 6
1.1.4 遙測和機對機通信 6
1.1.5 無線感測器和無處不在的感測器網路 7
1.1.6 移動計算 8
1.1.7 計算機網路 9
1.2 智慧型體的難題 10
1.2.1 節點級挑戰 10
1.2.2 網路級難題 11
1.2.3 標準化 13
1.2.4 互操作性 14
1.3 結論 14
第2章 智慧型體硬體 16
2.1 感知子系統 17
2.2 處理子系統 19
2.2.1 架構綜述 20
2.2.2 微控制器 22
2.2.3 數位訊號處理器 23
2.2.4 專用積體電路 23
2.2.5 FPGA 24
2.2.6 ASIC與DSP及FPGA的比較 24
2.3 通信接口 25
2.3.1 串列通信接口 26
2.3.2 I2C匯流排 27
2.3.3 小結 29
2.4 模型 30
2.4.1 IMote節點架構 30
2.4.2 XYZ節點架構 31
2.4.3 Hogthrob節點架構 32
第3章 作業系統 33
3.1 功能性方面 33
3.1.1 數據類型 33
3.1.2 調度 34
3.1.3 棧 34
3.1.4 系統調用 35
3.1.5 中斷處理 35
3.1.6 多執行緒 35
3.1.7 基於執行緒與基於事件的編程 36
3.1.8 記憶體分配 36
3.2 非功能方面的問題 36
3.2.1 關注點分離 36
3.2.2 系統開銷 37
3.2.3 可移植性 37
3.2.4 動態編程 37
3.3 原型 38
3.3.1 TinyOS（微作業系統） 38
3.3.2 SOS 40
3.3.3 Contiki 42
3.3.4 LiteOS 45
3.4 評價 48
第4章 智慧型體的通信機制 50
4.1 智慧型體通信類型 50
4.1.1 一對一通信 50
4.1.2 一對多通信 51
4.1.3 多對一通信 52
4.2 物理通信規則 53
4.3 IEEE 802.15.4 53
4.3.1 802.15.4地址 54
4.3.2 802.15.4物理層 55
4.3.3 802.15.4的MAC層 56
4.3.4 802.15.4幀格式 57
4.3.5 能耗 58
4.4 IEEE 802.11和WiFi 59
4.4.1 網路拓撲和形式 59
4.4.2 物理層 60
4.4.3 802.11的MAC層 61
4.4.4 低功耗WiFi 62
4.5 PLC 63
4.5.1 物理層 64
4.5.2 PLC的MAC層 64
4.5.3 功耗 64
4.6 結論 65
第5章 物理層 66
5.1 基礎部件 66
5.2 信源編碼 67
5.2.1 信源編碼效率 68
5.2.2 脈碼調製和增量調製 70
5.3 信道編碼 71
5.3.1 信道類型 72
5.3.2 信道中的信息傳輸 73
5.3.3 錯誤識別與糾正 75
5.4 調製 75
5.4.1 調製類型 75
5.4.2 二次調幅 81
5.4.3 總結 82
5.5 信號傳播 83
第6章 媒介訪問控制 85
6.1 概述 85
6.1.1 無競爭的媒介訪問 86
6.1.2 基於競爭的媒介訪問 87
6.2 無線MAC協定 88
6.2.1 載波偵聽多路訪問 88
6.2.2 帶有衝突避免機制的多路訪問（MACA）與MACAW 89
6.2.3 邀請方式的MACA 89
6.2.4 IEEE 802.11 90
6.2.5 IEEE 802.15.4和ZigBee 91
6.3 感測器網路MAC協定的特點 92
6.3.1 能源效率 92
6.3.2 可擴展性 93
6.3.3 適應性 93
6.3.4 低延遲和可預測性 93
6.3.5 可靠性 94
6.4 無競爭的MAC協定 94
6.4.1 特性 94
6.4.2 通信自適應媒介訪問控制 95
6.4.3 Y-MAC 96
6.4.4 DESYNC-TDMA 97
6.4.5 低功耗自適應分簇層 99
6.4.6 輕量級媒介訪問控制（LMAC） 100
6.5 基於競爭的MAC協定 101
6.5.1 能量感知多接入信令 102
6.5.2 感測器MAC協定 103
6.5.3 逾時MAC協定 104
6.5.4 模型MAC協定 105
6.5.5 增強路由的MAC協定 106
6.5.6 數據匯聚MAC 108
6.5.7 前文採樣和WiseMAC協定 109
6.5.8 接收端啟動MAC 110
6.6 混合MAC協定 111
6.6.1 Zebra MAC 111
6.6.2 移動自適應混合MAC 112
6.7 總結 113
第7章 傳輸協定 114
7.1 UDP 114
7.1.1 盡最大努力的數據報傳送 115
7.1.2 UDP頭標 115
7.2 TCP 116
7.2.1 可靠的流傳輸 116
7.2.2 TCP頭標 118
7.2.3 TCP選項 119
7.2.4 往返時間估計 120
7.2.5 流控制 120
7.2.6 擁塞控制 121
7.2.7 TCP狀態 121
7.3 UDP的智慧型體 123
7.4 智慧型體的TCP 124
7.5 結論 125
第8章 UIP和IPV6 126
8.1 UIP 126
8.1.1 處理機制 127
8.1.2 uIP記憶體緩衝區管理 132
8.1.3 uIP套用編程接口 133
8.1.4 uIP協定實現 135
8.1.5 記憶體占用 136
8.1.6 小結 137
8.2 智慧型體網路的IPV6 137
8.2.1 IPv6的功能 137
8.2.2 IPv6數據頭標 138
8.2.3 IPv6編址體系結構 143
8.2.4 IPv6的ICMP 148
8.2.5 鄰居發現協定 150
8.2.6 負載平衡 155
8.2.7 IPv6的自動配置 155
8.2.8 DHCPv6 159
8.2.9 IPv6 QoS 160
8.2.10 IPv4的骨幹網路上的IPv6 161
8.2.11 IPv6多播 162
8.2.12 總結 164
第9章 低功耗無線個域網上IPv6（6LoWPAN）的適配層 165
9.1 術語 165
9.2 6LOWPAN適配層 166
9.2.1 網狀網地址頭標 168
9.2.2 分組 169
9.2.3 6LoWPAN頭標壓縮 170
9.2.4 無狀態配置 179
9.3 結論 180
第10章 智慧型體網路中的RPL路由 181
10.1 簡介 181
10.2 什麼是低功耗有損網路 181
10.3 路由需求 182
10.4 智慧型體網路中的路由指標 184
10.4.1 匯總路由度量VS記錄路由度量 185
10.4.2 局部度量VS全局度量 185
10.4.3 路由指標/約束的公共頭標 185
10.4.4 節點狀態和屬性對象 185
10.4.5 節點能量對象 185
10.4.6 跳數對象 186
10.4.7 吞吐量對象 186
10.4.8 延時對象 186
10.4.9 鏈路穩定性對象 186
10.4.10 連結顏色屬性 187
10.5 目標函式 187
10.6 RPL：針對智慧型體網路的新型路由協定 189
10.6.1 協定概述 189
10.6.2 多DODAG和RPL實例概念的套用 191
10.6.3 RPL訊息 192
10.6.4 RPL DODAG創建過程 195
10.6.5 節點在DODAG內部或DODAG之間的移動 198
10.6.6 使用DAO訊息沿著DODAG填充路由表 199
10.6.7 RPL中的循環迴避和循環探測機制 201
10.6.8 全局和局部修復 203
10.6.9 路由與RPL的鄰接 207
10.6.10 RPL定時器管理 207
10.6.11 仿真結果 208
10.7 結論 213
第11章 智慧型體的網路服務 214
11.1 網路服務概念 215
11.1.1 通用數據格式 216
11.1.2 表述性狀態轉移 217
11.2 智慧型體網路服務的性能 220
11.2.1 執行的複雜性 220
11.2.2 性能 222
11.3 Pachube：智慧型體的網路服務系統 223
11.3.1 互動模型 225
11.3.2 Pachube數據格式 225
11.3.3 HTTP請求 226
11.3.4 HTTP返回代碼 227
11.3.5 驗證和安全性 227
11.3.6 觸發器 228
11.4 結論 229
參考文獻 230
