描述
开 本: 16开纸 张: 胶版纸包 装: 平装-胶订是否套装: 否国际标准书号ISBN: 9787111737865
本书以AIoT为主线，由浅入深、循序渐进地剖析AIoT概念、技术与应用，力求构建脉络清晰的物联网知识体系。本书系统地介绍了从IoT到AIoT的发展过程，讨论了物联网的出现背景、
本书以AIoT为主线，由浅入深、循序渐进地剖析AIoT概念、技术与应用，力求构建脉络清晰的AIoT知识体系，为进一步学习AIoT技术打下基础。本书由9章组成,系统地介绍了从IoT到AIoT的发展过程，讨论了AIoT智能硬件、智能人机交互，以及可穿戴计算设备、智能机器人在AIoT中的应用，介绍了AIoT接入技术与接入网分类，讨论了5G移动边缘计算的概念、技术与应用，探讨了6G与AIoT相关的研究与发展愿景，讨论了AIoT核心交换网结构特点，以及AIoT隐私保护与区块链在AIoT安全中的应用等。本书可供物联网技术研究与产品研发人员、技术管理人员阅读，也可作为物联网工程专业、计算机与信息技术相关专业的教材或参考书。
目 录
序
前言
第1章 AIoT概论 / 1
1.1 IoT的形成 / 1
1.1.1 IoT形成的社会背景 / 1
1.1.2 IoT形成的技术背景 / 3
1.1.3 IoT与Internet的主要区别 / 9
1.1.4 我国IoT技术与产业发展 / 14
1.2 AIoT的发展 / 15
1.2.1 AIoT发展的社会背景 / 15
1.2.2 AIoT发展的技术背景 / 16
1.3 AIoT技术特征 / 22
1.3.1 AIoT“物”的特征 / 22
1.3.2 AIoT“网”的特征 / 24
1.3.3 AIoT“智”的特征 / 29
1.4 AIoT体系结构研究 / 31
1.4.1 AIoT体系结构研究的重要性 / 31
1.4.2 AIoT 技术架构 / 32
1.4.3 AIoT层次结构模型 / 36
1.4.4 术语“网”与“管”的辨析 / 36
1.5 用计算机系统观去分析AIoT体系结构 / 38
1.5.1 从计算机体系结构角度认识AIoT
硬件组成与结构 / 38
1.5.2 从计算机操作系统角度认识AIoT
软件组成与结构 / 41
1.5.3 从计算机网络角度认识AIoT网络
体系结构 / 42
参考文献 / 46
第2章 AIoT感知层 / 48
2.1 AIoT感知层的基本概念 / 48
2.1.1 感知、传感器与感知层 / 48
2.1.2 AIoT终端设备的基本概念 / 50
2.1.3 AIoT接入设备数量与类型的发展
趋势 / 53
2.2 传感器的分类与特点 / 53
2.2.1 常用传感器 / 53
2.2.2 传感器的主要技术指标 / 55
2.2.3 传感器在AIoT中的应用 / 55
2.2.4 传感器技术的发展趋势 / 57
2.2.5 智能传感器的研究与发展 / 58
2.3 RFID与自动识别技术 / 61
2.3.1 自动识别技术的发展过程 / 61
2.3.2 RFID标签的基本概念 / 63
2.3.3 RFID标签编码标准 / 67
2.3.4 EPC信息网络系统 / 70
2.3.5 ONS服务器体系 / 72
2.3.6 RFID标签读写器 / 74
2.4 位置感知技术 / 76
2.4.1 位置信息与位置感知的基本
概念 / 76
2.4.2 北斗卫星定位系统 / 78
2.4.3 蜂窝移动通信定位技术 / 85
2.4.4 Wi-Fi位置指纹定位技术 / 87
2.4.5 高精度地图的研究与应用 / 90
2.5 AIoT智能硬件 / 91
2.5.1 AIoT智能硬件的基本概念 / 91
2.5.2 嵌入式技术的基本概念 / 92
2.5.3 AIoT操作系统 / 96
2.5.4 AIoT智能人机交互技术 / 98
2.5.5 可穿戴计算设备及其在AIoT中的
应用 / 104
2.5.6 智能机器人及其在AIoT中的
应用 / 106
参考文献 / 110
第3章 AIoT接入层 / 112
3.1 AIoT接入层的基本概念 / 112
3.1.1 AIoT设备接入方式 / 112
3.1.2 受限节点与受限网络 / 114
3.1.3 接入技术与接入网的分类 / 116
3.1.4 接入层结构特点 / 117
3.2 有线接入技术 / 118
3.2.1 局域网接入 / 118
3.2.2 电话交换网与ADSL接入 / 119
3.2.3 有线电视网与HFC接入 / 120
3.2.4 电力线接入 / 121
3.2.5 光纤与光纤传感网接入 / 122
3.3 近距离无线接入技术 / 124
3.3.1 蓝牙技术与标准 / 124
3.3.2 ZigBee技术与标准 / 126
3.3.3 6LoWPAN与IEEE 802.15.4标准 / 127
3.3.4 WBAN与IEEE 802.15.6标准 / 129
3.3.5 NFC技术与标准 / 131
3.3.6 UWB技术与标准 / 133
3.4 Wi-Fi接入技术 / 135
3.4.1 Wi-Fi研究的背景 / 135
3.4.2 IEEE 802.11协议标准 / 136
3.4.3 空中Wi-Fi与无人机网 / 138
3.5 NB-IoT接入技术 / 140
3.5.1 NB-IoT的发展过程 / 140
3.5.2 NB-IoT的技术特点 / 140
3.5.3 NB-IoT的应用领域 / 141
3.6 无线传感网接入技术 / 143
3.6.1 无线传感网的基本概念 / 143
3.6.2 无线传感网的研究与发展 / 146
3.7 现场总线、工业以太网与工业无线网
接入技术 / 157
3.7.1 工业物联网接入技术的基本概念 / 157
3.7.2 现场总线技术 / 158
3.7.3 工业以太网技术 / 160
3.7.4 工业无线网技术 / 165
参考文献 / 168
第4章 AIoT边缘计算层 / 169
4.1 边缘计算的基本概念 / 169
4.1.1 从云计算到移动云计算 / 169
4.1.2 从移动云计算到移动边缘计算 / 172
4.1.3 移动边缘计算的基本概念 / 176
4.1.4 移动边缘计算的特征 / 177
4.1.5 边缘云与核心云的关系 / 178
4.1.6 移动边缘计算的实现方法 / 180
4.2 5G与移动边缘计算 / 182
4.2.1 AIoT实时性应用的需求 / 182
4.2.2 5G移动边缘计算的基本概念 / 183
4.2.3 5G移动边缘计算的优点 / 184
4.2.4 移动边缘计算的研究与标准化 / 185
4.3 移动边缘计算架构 / 185
4.3.1 ETSI MEC参考模型 / 185
4.3.2 MEC平台逻辑结构 / 186
4.4 移
前 言
我们正处在物联网创新发展与新工业革命的历史交汇期，5G、云计算、大数据、人工智能、边缘计算、区块链与各行各业在物联网（IoT）平台上的深度“融合”，推动了智能物联网（AIoT）的发展。新技术、新应用、新业态层出不穷，围绕着核心技术、标准与平台的竞争日趋激烈。我国物联网产业发展势头强劲，技术发展日新月异。
在写完《深入理解互联网》与《深入理解移动互联网》两本书后，面对物联网技术发展演变迅速的局面，我们都对是否能够继续完成《深入理解物联网》产生过犹豫，原因很简单：技术发展太快，涉及的知识面太广，写作难度太大。但出于教育工作者的责任心，我们决定还是要为推动物联网技术研究与学科建设尽自己绵薄之力。
在2007年着手构思与写作第一部有关物联网的著作《智慧的物联网—感知中国和世界的技术》时，我们就意识到计算机网络的概念与技术将发生颠覆性的变化。基于这个判断，萌生了写一本深入理解计算机网络的书的念头，从那时开始思考知识体系，准备资料。大纲的第一稿列出了30多章，在征求相关老师的意见时，大家认为不可行。之后受“ITU Internet Report”的启示，决定将这本深入理解计算机网络的书拆分成由《深入理解互联网》《深入理解移动互联网》与《深入理解物联网》组成的“深入理解网络三部曲”。这三本著作中力求用“继承”的观点描述网络发展三个阶段中“不变”的研究方法与沉淀下来的技术，用“发展”的观点阐述网络“变”的概念与技术。因此，对这三本著作的规划、准备、讨论和写作前后历经近15年之久。
依据AIoT的技术架构与层次结构模型的思路，本书按照从低层到高层的顺序，由浅入深、循序渐进地剖析物联网概念、技术、应用的发展与演变，力求构建脉络清晰的AIoT知识体系。
本书共分为9章。
第1章介绍从IoT向AIoT发展的过程，从“物”“网”“智”的不同角度分析AIoT的特点；讨论AIoT技术架构与体系结构的研究方法，提出AIoT“端-边-网-云-用”的层次结构模型；从计算机硬件、软件与网络技术的角度，以“系统观”的方法分析和阐述AIoT规划、设计与实现技术。
第2章在介绍感知层、传感器、RFID与EPC、位置感知与北斗卫星定位系统概念的基础上，系统地讨论了AIoT智能硬件、芯片、操作系统与嵌入式系统开发平台，AIoT智能人机交互的特点，以及可穿戴计算设备、智能机器人在AIoT中的应用。
第3章在介绍接入层概念的基础上，系统地讨论了AIoT的各种接入技术与接入网，以及工业物联网的现场总线、工业以太网与工业无线网接入技术。
第4章在介绍边缘计算基本概念的基础上，系统地讨论了移动边缘计算（MEC）的概念、部署方案，微云、雾计算等实现技术，以及边缘计算在AIoT中的应用实例。
第5章在分析AIoT对5G需求的基础上，讨论5G技术特点、性能指标与应用场景，5G的十大典型物联网应用范例，5G接入网与5G移动边缘计算，以及6G技术发展愿景及其在未来AIoT中的应用前景。
第6章在分析基于TCP/IP的核心交换网特点的基础上，介绍了AIoT网络结构特点与核心交换网的结构，以及传统IP网络在AIoT应用中的局限性，最后讨论了SDN/ NFV的基本概念与实现方法。
第7章在介绍AIoT应用服务层基本概念与支撑不同行业应用的共性技术的基础上，介绍了云计算、大数据、机器学习、智能控制与数字孪生，以及区块链的概念、技术与应用。
第8章在介绍AIoT应用层概念的基础上，选择几种典型的AIoT应用，如智能工业、智能电网、智能交通、智能医疗与智慧城市，系统地讨论了AIoT应用系统架构设计与开发方法，以及人工智能、大数据、边缘计算、数字孪生、区块链在不同领域应用的范例。
第9章在介绍AIoT安全的概念、特点与AIoT生态系统安全研究的基础上，系统地讨论了AIoT隐私保护以及区块链在AIoT安全中的应用。
本书的知识点设计遵循“层层递进、环环相扣”的思路，力求将多学科的知识点梳理成相对完整、有机的知识体系；书中采用大量插图与表格，文字通俗易懂，力求形成“图文并茂、易读易懂”的风格。
书中第1、2、6、8章由吴功宜执笔完成，第3、4、5、7、9章由吴英执笔完成，全书由吴功宜统稿。
需要说明的是，推动深入理解物联网的初衷非常美好，但是物联网应用涉及的知识面太广，很多新技术与研究工作正处于起步或快速发展阶段，受知识与阅历的限制，作者在写作过程中有时感到力不从心。以正在发展的5G与数字孪生技术为例，电信业界与以华为公司为代表的产业界专家已经对5G技术做过大量的研究，出版了一系列的著作，作者是站在物联网应用的角度学习这些新技术，从完善物联网技术架构的角度引用了专家们的研究成果。同时学习和引用了以陈根为代表的数字孪生领域专家的著作、论文中有关的应用实例。在准备和写作过程中，作者阅读了大量文献，请教过多位不同领域的一线技术专家。书中的很多内容吸取了学者们的创新性思维，作者试图将自己能够理解的部分整理出来，供读者学习和研究，同时也希望帮助读者了解当前研究工作的方向、进展以及下一步亟待解决的问题，以便从中找出自己感兴趣的研究方向和课题。作者尽可能地在相关章节注明某些研究工作总结与论文的出处，以及相关的参考文献、文档与标准，但难免会出现遗漏的情况。书中插图都来自互联网，作者希望能以图文并茂和更直观的方式帮助读者理解知识。在选择图片时，作者考虑了图片的新闻性、正面引用与不涉及个人肖像权等问题。
感谢计算机教指委的傅育熙教授、王志英教授、李晓明教授、蒋宗礼教授，感谢物联网工程专业教学研究专家组的王东教授、李士宁教授、秦磊华教授、胡成全教授、方粮教授、桂小林教授、黄传河教授、朱敏教授，在与诸位教授的交流、讨论过程中，作者学到很多知识，受到很多启发。
感谢南开大学计算机学院、网络空间安全学院的徐敬东教授、张建忠教授、张健教授、张玉副教授，武汉大学计算机学院的牛晓光教授，天津理工大学的王劲松教授，东南大学网络空间安全学院的许昱玮副教授，他们在AIoT网络与安全技术研究方面给了作者很多启发与
帮助。
感谢机械工业出版社编辑多年的支持与帮助，她们在本书的写作过程中提出了很多宝贵意见与建议。
感谢华为公司陈亚新与李晶晶，在与他们的交流中作者得到了很多的启发与帮助。
面对日新月异的AIoT技术，作者无法预料，更无法“把控”这样一个复杂的局面。作者多年的教学与研究专注于计算机网络、互联网、移动互联网、物联网与网络安全等专业领域，对其他学科与领域的很多知识仅了解一些“皮毛”。书中对某些技术的理解可能存在不准确之处，恳请读者批评指正。
本书可供物联网技术研究与产品研发人员、技术管理人员阅读，也可作为物联网工程专业、计算机与信息技术相关专业的教材或参考书。
吴功宜
[email protected]
吴英
[email protected]
于南开大学
2023年6月
评论
还没有评论。