物联网与短距离无线通信技术
《物联网与短距离无线通信技术》是2012年电子工业出版社出版的图书，作者是董健。
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《物联网与短距离无线通信技术》是2012年电子工业出版社出版的图书，作者是董健。
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短距离无线通信技术及其在仪器通信中的应用
短距离无线通信技术及其在仪器通信中的应用
在当今时代,随着网络信息通信的普及和互联网技术的发展,无线通信技术横空出世,满足了人民日益增长的物质文化多样化的需求,在竞争激烈的背景下得以多样化发展。本文主要讨论了短距离的无线通信技术,以及该项技术在多个方面的实际应用。
短距离无线通信技术在信息传输中的应用
短距离无线通信技术在信息传输中的应用
短距离无线通信是热点技术,早已成为通信领域的重要部分,并融入到生活的角角落落,为通信设备提供技术保障.文章分析了无线局域网技术、蓝牙技术、IRDA技术,ZigBee技术等短距离通信技术的技术特点、应用范围,并对前景进行展望.
鉴于物联网的无线连通方式有部署灵活、移动性、渗透性强等特点，近年来，世界众多站在技术前沿的国家和企业在制订标准、研究新技术和应用解决方案方面纷纷予以关注，以期掌握市场主动。国家近期也通过一系列措施支持和鼓励中短距离无线通信、与无线传感技术相关技术的研发和产业化。
短距离无线通信尤其适合物联网的感知延伸层的组网和应用，尤其以无线个域网(WPAN) 为主的无线通信网络为主要内容。目前，主流的微功率短距离的无线通信技术如WLAN、UWB、RFID、Bluetooth、Zigbee、60 GHz 毫米波的WPAN 等，其中大部分技术的工作频率都集中在了2.3～2.4 GHz 频段上。2.4 GHz 频段无线系统主要有Bluetooth、Wi-Fi、Wireless USB、Zigbee 以及无绳电话和微波炉等系统与设备。如此密集的系统分布，必然造成该频段的资源紧缺，频谱日益拥挤，电磁兼容问题日益凸现。
蓝牙(Bluetooth) 技术是一种适用于短距离无线数据与语音通信的开放性全球规范。目前，蓝牙技术已经经历了艰难的酝酿阶段，进入了全面起飞阶段。蓝牙越来越多地嵌入到中高档产品中，如PDA、移动电话、无绳电话、台式计算机、笔记本计算机、MP3 播放机、数字相机和便携式上网设备等，并从移动信息电器逐步拓展到汽车、工业控制、医疗设备等新的领域。
Wi-Fi是一种可以将个人电脑、手持设备( 如PDA、手机) 等终端以无线方式互相连接的技术。其技术标准采用IEEE 802.11b 标准。
Wi-Fi 可以帮助用户访问电子邮件、Web 和流式媒体。它为用户提供了无线的宽带互联网访问。同时，它也是在家里、办公室或在旅途中上网的快速、便捷的途径。在物联网应用中，Wi-Fi 将作为无线和有线相连接、短距离与长距离通信相衔接的桥梁，发挥更大的作用。
Zigbee使用IEEE 802.15.4 标准作为媒体访问控制(MAC) 和物理(PHY) 层规范，并在此基础上定义了应用层(APL)、网络层以及用户应用框架。
Zigbee 之所以能在自动控制领域得到广泛应用，是由于它自身具备的多种优点，包括低功耗、低成本、低速率、近距离、短时延、高容量、高安全、免执照频段。
总之，除了底层的传感器技术、海量的IPv4/IPv6 地址资源、自动控制、智能嵌入等配套技术之外，实现真正的无所不在的、大规模的物与物联网，更为重要的是在传输层实现统一协作的通信协议基础，而这其中，各种无线电通信技术，将起到特别关键作用。
WPAN、WLAN、NGBWA 等无线通信技术，以及基于这些无线技术相结合的融合应用将是物联网产业链中，最为重要的组成部分。
全书共8章，第1章是物联网通信技术概述；第2章讲述通信原理，包括物联网通信的基本知识和数据通信的基本原理；第3章介绍ZigBee通信技术；第4章介绍蓝牙通信技术；第5章介绍RFID技术；第6章介绍Wi-Fi通信技术；第7章讲述移动通信技术，包括目前构建物联网系统采用的主流无线通信技术和电信领域的主要通信技术；第8章讲述物联网通信技术的综合应用，包括物联网通信技术的两种典型应用即M2M和WSN，并以智能家居和智慧城市为例进行介绍。
| 第1章 物联网通信技术概述 1 1.1 物联网通信的起源及发展 1 1.1.1 物联网通信的产生 2 1.1.2 物联网通信的现状和未来 2 1.1.3 物联网的内涵 3 1.1.4 物联网的体系结构 3 1.2 物联网通信系统 5 1.2.1 物联网感知控制层通信 技术 5 1.2.2 物联网网络传输层通信 技术 6 1.3 物联网通信技术的发展前景 7 1.3.1 物联网通信的发展所面临 的问题 8 1.3.2 物联网通信技术的发展 方向 9 本章小结 10 习题 11 第2章 通信原理 13 2.1 通信的基本概念 13 2.1.1 通信的目的 14 2.1.2 实现通信的方式和手段 14 2.2 通信系统的组成 15 2.2.1 通信系统的一般模型 15 2.2.2 模拟信号 16 2.2.3 数字信号 16 2.2.4 模拟通信系统 17 2.2.5 数字通信系统 18 2.3 通信系统的分类 18 2.3.1 按通信业务分类 19 2.3.2 按调制方式分类 19 2.3.3 按信号特征分类 19 2.3.4 按传输媒介分类 19 2.3.5 按工作波段分类 19 2.3.6 按信号复用方式分类 20 2.4 通信方式 20 2.4.1 单工通信 20 2.4.2 半双工通信 20 2.4.3 全双工通信 21 2.4.4 并行传输 21 2.4.5 串行传输 22 2.5 信息及其度量 23 2.6 通信系统的主要性能指标 24 本章小结 26 习题 26 第3章 ZigBee通信技术 28 3.1 ZigBee技术概述 29 3.1.1 ZigBee技术的形成、发展 29 3.1.2 ZigBee技术的特点 30 3.1.3 ZigBee技术的应用 31 3.2 ZigBee协议栈 35 3.2.1 物理层 36 3.2.2 数据链路层 37 3.2.3 网络层 38 3.2.4 应用层 38 3.2.5 Z-Stack协议栈 39 3.2.6 ZigBee原语 40 3.3 ZigBee网络的拓扑结构 41 3.3.1 设备类型 41 3.3.2 节点类型 42 3.3.3 拓扑结构类型 44 3.4 ZigBee网络的路由协议 47 3.4.1 网络层地址分配机制 48 3.4.2 ZigBee网络路由的数据 结构 50 3.4.3 ZigBee网络的路由算法 51 3.4.4 ZigBee网络的路由机制 54 3.5 ZigBee网络的组建 56 3.5.1 ZigBee网络的初始化 56 3.5.2 设备节点加入ZigBee网络 57 3.5.3 智能家居系统的组建 60 本章小结 66 习题 66 第4章 蓝牙通信技术 72 4.1 蓝牙技术的概论 73 4.1.1 蓝牙技术的发展 74 4.1.2 蓝牙技术的特点 75 4.1.3 蓝牙技术的版本 76 4.2 蓝牙技术协议体系结构 77 4.2.1 底层硬件模块 79 4.2.2 中间协议层 83 4.2.3 高端应用层 85 4.3 蓝牙网络连接 86 4.3.1 微微网和散射网 87 4.3.2 蓝牙网络的状态 88 4.4 蓝牙通信 90 4.5 蓝牙的应用领域 97 4.5.1 蓝牙耳机 97 4.5.2 蓝牙手机 97 4.5.3 蓝牙PC卡 98 4.5.4 蓝牙USB适配器 98 4.5.5 蓝牙网络接入点 98 |
4.5.6 蓝牙打印机 99 4.5.7 蓝牙PDA 99 本章小结 100 习题 100 第5章 RFID技术 102 5.1 RFID简介 102 5.1.1 RFID的基本概念 103 5.1.2 RFID发展历程 104 5.1.3 RFID系统与物联网 104 5.2 RFID系统组成与工作原理 105 5.2.1 RFID系统组成 105 5.2.2 RFID工作原理 113 5.2.3 RFID网络框架结构 119 5.3 RFID技术标准与关键技术 121 5.3.1 RFID技术标准 121 5.3.2 RFID关键技术 125 5.4 RFID技术应用 126 5.4.1 RFID主要应用领域与 频段 126 5.4.2 RFID典型应用及案例 128 本章小结 132 习题 132 第6章 Wi-Fi通信技术 136 6.1 Wi-Fi技术简介 136 6.1.1 Wi-Fi技术的基本概念 137 6.1.2 无线局域网简介 138 6.1.3 WLAN架构 141 6.1.4 Wi-Fi的主要协议 142 6.2 WLAN的物理层 143 6.2.1 物理层传输概述 143 6.2.2 直序列扩频技术 144 6.2.3 跳频扩频技术 146 6.2.4 正交频分复用技术 146 6.3 WLAN的媒体访问控制层 149 6.3.1 MAC层主要功能 149 6.3.2 MAC帧主体框架结构 150 6.3.3 MAC管理信息帧结构 154 6.3.4 MAC控制信息帧结构 155 6.3.5 MAC数据帧结构 158 6.4 Wi-Fi组网及应用 160 6.4.1 无线局域网的组成 160 6.4.2 无线局域网的拓扑结构 163 6.4.3 家庭Wi-Fi组网实例 169 本章小结 175 习题 176 第7章 移动通信技术 178 7.1 移动通信技术概述 178 7.1.1 移动通信的发展 179 7.1.2 移动通信系统的组成 180 7.1.3 移动通信的组网覆盖 180 7.1.4 多址方式和双工方式 183 7.2 第二代移动通信技术 185 7.2.1 2G网络通信技术概述及 发展历史 185 7.2.2 GSM系统网络结构及 接口 185 7.2.3 GSM系统的号码 187 7.2.4 GSM 2.5G数据传输 技术 190 7.3 第三代移动通信技术 190 7.3.1 3G网络技术概述 190 7.3.2 3G网络关键技术 192 7.4 第四代移动通信技术 193 7.4.1 4G网络技术概述 193 7.4.2 4G网络的关键技术 195 7.5 第五代移动通信技术展望 196 本章小结 197 习题 198 第8章 物联网通信技术的综合 应用 200 8.1 M2M技术 200 8.1.1 M2M系统架构 202 8.1.2 M2M系统结构的特点 203 8.1.3 M2M技术组成 204 8.1.4 M2M应用实例 205 8.2 WSN技术 208 8.2.1 WSN核心功能 208 8.2.2 WSN的应用特点 210 8.2.3 WSN的应用 211 8.3 智能家居 213 8.3.1 家庭自动化 214 8.3.2 家庭网络 214 8.3.3 网络家电 215 8.3.4 信息家电 215 8.4 智慧城市 215 8.4.1 智慧城市概念 216 8.4.2 智慧城市设计的重点 应用 217 本章小结 221 习题 221 参考文献 225 |
（注：目录排版顺序为从左列至右列）
泛在无线传输技术短距离无线通信技术