《物聯網系統設計》是依托中南大學國家級特色專業(物 聯網工程)的建設,結合國內物聯網工程專業的教學情況編寫的。本書主要 介紹物聯網設計方面的知識,首先對物聯網系統的設計進行概要的描述,給 出了物聯網體系結構和網絡的設計方法,然后就物聯網的感知層、網絡層和 應用層的設計進行了詳細的描述,最后給出了智能家居和智能醫療這兩個典 型的物聯網系統的設計實例。本書的內容涉及物聯網系統集成方法、物聯網 體系結構及其各層次(感知層、網絡層、應用層)的設計原則與方法、典型 物聯網系統應用案例分析等,能為物聯網工程專業的學生和其他感興趣的讀 者提供實質性的幫助。《物聯網系統設計》可作為普通高等學校物聯網工程及其相關專業的教 材,也可供從事物聯網及其相關專業的人士 閱讀。
《物聯網系統設計》講述的內容涉及物聯網系統集成方法、物聯網體系結構及其各層次(感知層、網絡層、應用層)的設計原則與方法、典型物聯網系統應用案例分析等,能為物聯網工程專業的學生和其他感興趣的讀者提供實質性的幫助。本書分為6章,每章后面都提供了一定數量的思考與習題,以便于讀者復習鞏固本章的重點。前后章節之間是遞進關系,建議初學者從頭開始按章節順序閱讀,而有一定基礎的讀者可選擇感興趣的章節以獲得自己所需的知識,例如,對一些核心協議的學習。
第1章 物聯網系統設計概論
1.1 物聯網概論
1.1.1 物聯網定義
1.1.2 物聯網分類
1.2 物聯網系統集成
1.2.1 系統集成的定義與特點
1.2.2 系統集成的要求
1.2.3 系統集成的步驟
1.3 網絡系統設計標準與規范
1.3.1 設計標準
1.3.2 文檔與規范
1.3.3 網絡系統設計文檔編制
1.4 物聯網系統設計的用戶需求分析
1.4.1 需求分析概述
1.4.2 用戶需求獲取
1.4.3 物聯網業務需求分析
1.4.4 物聯網系統性能需求分析
思考和練習題
第2章 物聯網體系結構與網絡設計方法
2.1 物聯網體系結構
2.1.1 物聯網體系結構概述
2.1.2 物聯網的三層體系結構
2.1.3 物聯網的五層體系結構
2.1.4 物聯網安全體系結構概述
2.1.5 物聯網三層安全體系結構
2.1.6 物聯網五層體系結構考慮的安全模型
2.2 網絡設計方法
2.2.1 網絡設計的目標
2.2.2 網絡設計的原則
2.2.3 網絡設計的步驟
2.2.4 網絡設計的折中
思考和練習題
第3章 物聯網系統感知層設計
3.1 感知層的基本拓撲結構
3.1.1 感知層涉及的主要技術
3.1.2 感知層拓撲結構的類型
3.1.3 感知層拓撲結構的形成
3.2 感知層的信息讀寫與傳輸
3.2.1 RFID分類與工作原理
3.2.2 RFID標簽的沖突概念以及避免算法
3.3 感知層的頻譜規劃與使用
3.3.1 感知層對頻譜的需求
3.3.2 頻譜的科學規范
3.3.3 頻譜感知的基本方法
3.3.4 可用帶寬感知技術
3.3.5 使用認知頻譜的MAC協議
3.4 感知層的安全設計
3.4.1 感知層中RFID的信息安全問題
3.4.2 感知層中RFID的信息安全對策
思考和練習題
第4章 物聯網系統網絡層設計
4.1 網絡層的基本拓撲結構
4.1.1 網絡層拓撲結構概述
4.1.2 拓撲結構的類型與使用選擇
4.1.3 網絡層拓撲結構的控制
4.2 基于網關的網絡層設計
4.2.1 網絡層分層設計模型
4.2.2 網絡分層結構的路由與尋址
4.2.3 具體場景下路由與尋址的性能
4.3 基于IPv6的網絡層設計
4.3.1 引入6LoWPAN的原因
4.3.2 6LoWPAN協議棧概述
4.3.3 LoWPAN適配層協議
4.3.4 RPL路由協議
4.4 網絡層的安全設計
4.4.1 物理隔離設計
4.4.2 網絡層邏輯安全設計
思考和練習題
第5章 物聯網系統應用層設計
5.1 應用業務的網絡性能需求
5.1.1 業務承載能力分析
5.1.2 基本業務需求分析
5.1.3 業務應用對平臺營運的需求
5.1.4 業務帶寬需求及管理
5.2 適用于物聯網的應用協議
5.2.1 物聯網的通信量特征
5.2.2 CoAP和HTTP對比
5.2.3 CoAP協議細節
5.3 網絡應用業務的服務質量設計
5.3.1 服務質量的主要技術指標
5.3.2 服務質量的主要實現機制
5.4 網絡應用業務的負載均衡設計
5.4.1 負載均衡原理與技術
5.4.2 多條寬帶線路下的負載均衡
5.4.3 負載均衡設計案例
5.5 應用層的安全設計
5.5.1 應用層DDoS攻擊的原理
5.5.2 新網絡流特征導致DDoS檢測的困難
5.5.3 有效檢測突發流下App-DDoS攻擊的方法
思考和練習題
第6章 物聯網系統設計的應用案例
6.1 智能家居行業中的物聯網系統設計
6.1.1 智能家居物聯網系統設計背景
6.1.2 智能家居物聯網系統設計案例分析
6.2 智能醫療行業中的物聯網系統設計
6.2.1 智能醫療物聯網系統設計背景
6.2.2 智能醫療物聯網系統設計案例分析
思考和練習題
參考文獻