基于IP的物聯(lián)網(wǎng)架構、技術與應用

第1部分　架構
第1章　什么是智能物件
1.1　智能物件從何而來？
1.1.1　嵌入式系統(tǒng)
1.1.2　普適計算
1.1.3　移動通信
1.1.4　遙測技術及機器間通信
1.1.5　無線傳感器網(wǎng)絡和泛在傳感器網(wǎng)絡
1.1.6　移動計算
1.1.7　計算機網(wǎng)絡
1.2　對智能物件的挑戰(zhàn)
1.2.1　節(jié)點級挑戰(zhàn)
1.2.2　網(wǎng)絡級挑戰(zhàn)
1.2.3　標準化
1.2.4　互通性
1.3　小結
第2章　IP協(xié)議架構
2.1　引言
2.2　從NCP到TCP/IP
2.3　基本的TCP/IP架構設計原則
2.4　跨層優(yōu)化的關鍵問題
2.5　IP分層對智能物件網(wǎng)絡至關重要的原因
2.6　小結
第3章　智能物件為什么要采用IP協(xié)議
3.1　互通性
3.2　一個發(fā)展中的通用架構
3.3　架構的穩(wěn)定性和普遍性
3.4　可擴展性
3.5　配置和管理
3.6　痕跡小
3.7　還有什么其他選擇？
3.8　為什么網(wǎng)關不好？
3.8.1　固有的復雜性
3.8.2　靈活性和可擴展性的缺失
3.9　小結
第4章　用于智能物件網(wǎng)絡和物聯(lián)網(wǎng)的IPv6協(xié)議
4.1　引言
4.2　IPv4地址空間的耗盡
4.3　NAT：IPv4地址枯竭的一個（臨時）解決方案
4.4　架構討論
4.5　小結
第5章　路由
5.1　IP網(wǎng)絡中的路由
5.1.1　IP路由和QoS
5.1.2　IP路由和網(wǎng)絡可靠性
5.2　LLN中的路由特性
5.3　二層路由vs三層路由
5.4　小結
第6章　傳輸協(xié)議
6.1　UDP
6.1.1　盡力而為的數(shù)據(jù)報傳送
6.1.2　UDP頭
6.2　TCP
6.2.1　可靠的流傳送
6.2.2　TCP頭
6.2.3　TCP選項字段
6.2.4　往返時間估算
6.2.5　流量控制
6.2.6　擁塞控制
6.2.7　TCP狀態(tài)
6.3　用于智能物件的UDP
6.4　用于智能物件的TCP
6.5　小結
第7章　服務發(fā)現(xiàn)
7.1　IP網(wǎng)絡中的服務發(fā)現(xiàn)
7.2　服務發(fā)現(xiàn)協(xié)議
7.2.1　SLP
7.2.2　Zeroconf、Rendezvous和Bonjour
7.2.3　UPnP
7.3　小結
第8章　智能物件的安全性
8.1 安全的3個屬性
8.1.1　保密性
8.1.2　完整性
8.1.3　可用性
8.2　通過隱匿實現(xiàn)安全
8.3　加密
8.4　智能物件的安全機制
8.4.1　智能物件的安全策略
8.4.2　鏈路層加密
8.5　IP體系架構上的安全機制
8.5.1　IPSec
8.5.2　TLS
8.6　小結
第9章　智能物件Web服務
9.1　Web服務基本概念
9.1.1　常見數(shù)據(jù)格式
9.1.2　表象化狀態(tài)轉(zhuǎn)變
9.2　智能物件Web服務的基本性能
9.2.1　實現(xiàn)的復雜度
9.2.2　性能
9.3　一個智能物件Web服務的例子--PACHUBE
9.3.1　交互模型
9.3.2　Pachube數(shù)據(jù)格式
9.3.3　HTTP請求
9.3.4　HTTP返回代碼
9.3.5　驗證和安全
9.3.6　觸發(fā)器
9.4　小結
第10章　智能物件網(wǎng)絡連接模型
10.1　引言
10.2　自治型智能物件網(wǎng)絡模型
10.3　物聯(lián)網(wǎng)
10.4　擴展Internet
10.5　小結
第2部分　技術
第11章　智能物件的硬件和軟件
11.1　硬件
11.1.1　通信設備
11.1.2　微控制器
11.1.3　傳感器與制動器
11.1.4　電源
11.1.5　展望：片上系統(tǒng)、印制電路和電子黏土
11.2　智能物件軟件部分
11.2.1　智能物件的操作系統(tǒng)
11.2.2　多線程編程與事件驅(qū)動編程的比較
11.2.3　內(nèi)存管理
11.2.4　展望：宏編程、Java
11.3　能量管理
11.3.1　無線能量管理機制
11.3.2　異步負載循環(huán)
11.3.3　同步負載循環(huán)
11.3.4　無線開啟時間示例
11.4　小結
第12章　智能物件的通信機制
12.1　智能物件的通信模式
12.1.1　一對一通信
12.1.2　一對多通信
12.1.3　多對一通信
12.2　物理通信標準
12.3　IEEE 802.15.4標準
12.3.1　802.15.4地址
12.3.2　802.15.4物理層
12.3.3　媒體訪問控制（MAC）層
12.3.4　802.15.4的幀格式
12.3.5　功耗
12.4　IEEE 802.11和Wi-Fi
12.4.1　網(wǎng)絡拓撲和結構
12.4.2　物理層
12.4.3　媒體訪問控制（MAC）層
12.4.4　低功耗Wi-Fi
12.5　電力線通信（PLC）
12.5.1　物理層
12.5.2　MAC層
12.5.3　功耗
12.6　小結
第13章　uIP--輕量的IP協(xié)議棧
13.1　運行原則
13.1.1　輸入處理
13.1.2　輸出處理
13.1.3　定期處理
13.1.4　數(shù)據(jù)分組轉(zhuǎn)發(fā)
13.2　uIP內(nèi)存緩沖器管理
13.3　uIP應用程序接口
13.4　uIP協(xié)議實現(xiàn)
13.4.1　IP分段重組
13.4.2　TCP
13.4.3　校驗和計算
13.5　內(nèi)存占用空間
13.6　小結
第14章　標準化
14.1　引言
14.2　IETF
14.2.1　IETF的目標
14.2.2　IETF組織結構
14.2.3　IETF標準化過程
14.2.4　IETF標準化過程
14.2.5　IAB
14.3　和智能物件IP有關的工作組
14.3.1　基于低功耗無線個域網(wǎng)的IPv6工作組
14.3.2　ROLL工作組
14.4　小結
第15章　智能物件網(wǎng)絡中使用IPv6--技術復習
15.1　智能物件網(wǎng)絡中使用IPv6？
15.2　IPv6包的頭
15.2.1　IPv6固定的頭
15.2.2　擴展頭
15.2.3　逐跳選項頭
15.2.4　路由頭
15.2.5　分片頭
15.2.6　目的地選項頭
15.2.7　無下一個頭
15.3　IPv6尋址架構
15.3.1　單播、任播和多播的概念
15.3.2　IPv6地址的表示
15.3.3　單播地址
15.3.4　任播地址
15.3.5　多播地址
15.4　IPv6中的ICMP協(xié)議
15.4.1　ICMPv6錯誤消息
15.4.2　ICMP信息消息
15.5　鄰居發(fā)現(xiàn)協(xié)議
15.5.1　鄰居請求消息
15.5.2　鄰居通告消息
15.5.3　路由器通告消息
15.5.4　路由器請求消息
15.5.5　重定向消息
15.5.6　鄰居不可到達檢測（NUD）
15.6　負載平衡
15.7　IPv6自動配置
15.7.1　創(chuàng)建鏈路本地地址
15.7.2　無狀態(tài)自動配置過程
15.7.3　IPv6中無狀態(tài)地址自動配置的隱私擴展
15.8　DHCPv6
15.8.1　有狀態(tài)自動配置
15.8.2　無狀態(tài)DHCP
15.9　IPv6服務質(zhì)量
15.9.1　Diffserv模型
15.9.2　IntServ模型
15.10　IPv4骨干網(wǎng)絡上的IPv6
15.11　IPv6多播
15.12　小結
第16章　6LoWPAN適配層
16.1　術語
16.2　6LoWPAN適配層
16.2.1　網(wǎng)狀尋址頭
16.2.2　分片
16.2.3　6LoWPAN頭壓縮
16.2.4　無狀態(tài)配置
16.3　小結
第17章　智能物件網(wǎng)絡中的RPL路由
17.1　簡介
17.2　什么是低功耗有損網(wǎng)絡？
17.3　路由需求
17.4　智能物件網(wǎng)絡中的路由度量
17.4.1　聚集路由度量與記錄路由度量
17.4.2　本地度量與全局度量
17.4.3　路由度量/限制通用頭
17.4.4　節(jié)點狀態(tài)和屬性目標
17.4.5　節(jié)點能源目標
17.4.6　跳數(shù)目標
17.4.7　吞吐量目標
17.4.8　延遲目標
17.4.9　鏈路可靠性目標
17.4.10　鏈路顏色屬性
17.5　目標功能
17.6　RPL：為智能物件網(wǎng)絡設計的新的路由協(xié)議
17.6.1　協(xié)議綜述
17.6.2　多個DODAG的使用和RPL實例的概念
17.6.3　RPL消息
17.6.4　RPL DODAG創(chuàng)建過程
17.6.5　DODAG內(nèi)部以及DODAG間的節(jié)點的移動
17.6.6　使用DAO消息沿著DODAG填充路由表
17.6.7　RPL中的回路避免和回路檢測機制
17.6.8　全局和本地修復
17.6.9　RPL路由鄰接性
17.6.10　RPL定時器管理
17.6.11　模擬結果
17.7　小結
第18章　IP智能物件聯(lián)盟
18.1　IPSO聯(lián)盟的任務和目標
18.2　IPSO聯(lián)盟
18.3　IPSO聯(lián)盟的關鍵活動之一：互通性測試
18.4　小結
第19章　非IP智能物件技術
19.1　ZigBee
19.1.1　ZigBee設備類型
19.1.2　ZigBee協(xié)議棧的分層
19.1.3　物理層和MAC層
19.1.4　網(wǎng)絡層
19.1.5　應用支撐子層
19.1.6　應用框架層
19.1.7　網(wǎng)絡設置
19.1.8　ZigBee正在向IP遷移
19.2　Z-Wave
19.3　小結
第3部分　應用
第20章　智能電網(wǎng)
20.1　簡介
20.2　術語
20.3　核心網(wǎng)格監(jiān)視和控制
20.3.1　應用案例1：二次變電站的監(jiān)控
20.3.2　應用案例2：變電站狀態(tài)檢修
20.3.3　應用案例3：線路動態(tài)評分
20.3.4　技術特點與挑戰(zhàn)
20.4　智能計量（NAN）
20.4.1　應用和案例
20.4.2　網(wǎng)絡特征和技術挑戰(zhàn)
20.5　HAN
20.5.1　應用和案例
20.5.2　網(wǎng)絡特征和技術挑戰(zhàn)
20.5.3　技術挑戰(zhàn)的總結
20.6　小結
第21章　工業(yè)自動化
21.1　機遇
21.2　挑戰(zhàn)
21.3　使用案例
21.3.1　狀態(tài)監(jiān)測
21.3.2　無線控制
21.3.3　移動辦公
21.4　小結
第22章　智能城市與城市網(wǎng)絡
22.1　介紹
22.2　城市環(huán)境監(jiān)測
22.2.1　城市生態(tài)環(huán)境監(jiān)測
22.2.2　自然災害檢測和預報
22.2.3　技術特點和挑戰(zhàn)
22.3　社會性網(wǎng)絡
22.3.1　基于Web的社會化網(wǎng)絡服務的擴展
22.3.2　監(jiān)測老人和孩子
22.3.3　技術特點和挑戰(zhàn)
22.4　智能交通系統(tǒng)
22.4.1　交通監(jiān)測和控制
22.4.2　自動收費/罰款系統(tǒng)
22.4.3　技術特點和挑戰(zhàn)
22.5　小結
第23章　家庭自動化
23.1　簡介
23.2　主要應用及案例
23.2.1　照明控制
23.2.2　安全性和保密性
23.2.3　舒適性和便捷性
23.2.4　能源管理
23.2.5　遠程家庭管理
23.2.6　老年人生活自理與輔助
23.3　技術挑戰(zhàn)和網(wǎng)絡特征
23.3.1　拓撲類型和流量矩陣
23.3.2　設備數(shù)量
23.3.3　移動程度
23.3.4　健壯性和可靠性
23.3.5　服務質(zhì)量的要求
23.3.6　電池操控
23.3.7　運行環(huán)境
23.3.8　安全性
23.3.9　安裝和設置的簡便性
23.4　小結
第24章　樓宇自動化
24.1　BAS參考模型
24.2　新興樓宇自動化應用
24.2.1　入駐和撤離
24.2.2　能源管理
24.2.3　需求響應
24.2.4　防火防煙
24.2.5　疏散
24.3　現(xiàn)有樓宇自動化系統(tǒng)
24.4　樓宇自動化中傳感器和制動器的特性
24.4.1　區(qū)域控制
24.4.2　片區(qū)控制
24.4.3　樓宇控制
24.5　新興的基于智能物件的BAS
24.5.1　新興的傳感器、制動器和協(xié)議
24.5.2　基于IP的企業(yè)層協(xié)議
24.6　小結
第25章　建筑物健康監(jiān)測
25.1　簡介
25.2　主要應用和案例
25.3　技術挑戰(zhàn)
25.3.1　自動配置
25.3.2　多播支持
25.3.3　路由
25.3.4　網(wǎng)絡拓撲
25.3.5　網(wǎng)絡可擴展性
25.3.6　移動性
25.3.7　鏈路和設備特性
25.3.8　流量特征
25.3.9　服務質(zhì)量
25.3.10　安全
25.3.11　部署環(huán)境
25.4　數(shù)據(jù)采集與分析
25.5　未來的應用與展望
25.6　小結
第26章　集裝箱跟蹤
26.1　GE CommerceGuard
26.2　IBM Secure Trade Lane
26.3　小結
參考文獻