物联网系统架构--详细介绍

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 当前位置:本科及研究生教材 信息技术,电子 信息技术,电子 信息技术,电子 物联网系统架构
   
物联网系统架构
作者:解运洲
书名:物联网系统架构
定价:¥ 58 元
光盘: 
丛书名:  物联网工程专业系列教材
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开本: 大16K
标准书号: 978-7-03-061991-4
字数(千): 332
页数: 296
出版日期: 2019-9-18
发行号: TP-8289.0101
装帧: 平装
点击热度: 341
最新印刷日期:    
 
编辑推荐
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获奖情况
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图书介绍
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  物联网技术旨在提升垂直行业的管理效率,各种网络技术都在积极适应垂直行业的应用诉求。全球各地运营商利用蜂窝网络为行业提供具备服务质量的物联网络,不管是GPRS、LTE,还是NB­IoT,或是大家期待的5G物联网,都是基于运营商的网络体系架构为物联网提供服务。
  本书帮助读者在理解运营商网络优势的基础之上,从全局的角度掌握复杂的物联网系统架构,体会“云、管、边、端”的相互支撑和相互融合。本书以NB­IoT技术为基础展开阐述,涉及物联网系统架构、接入技术、硬件体系架构、软件集成开发环境、物联网操作系统、智能终端软件、物联网平台、工作流程设计、固件升级、产品认证、系统架构设计、产品设计实例等。
  本书总结了物联网企业的产品设计经验,从总体到局部、从硬件到软件、从终端到平台、从理论到应用,既适合作为物联网从业人员的学习用书,也适合作为高等院校相关专业的教材。
 
前言
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  万物互联,是我们对未来的憧憬!
  物联网已经成为全世界公认的发展趋势,目前它正以极快的速度在全社会得到普及,改变着传统行业并提高它们的管理效率。未来几年,全球将有500亿台设备连接到物联网,由此带来的巨大市场潜力已经成为全球科技公司新的增长引擎。作为互联网的延伸,物联网利用各种通信技术把传感器、控制器等关联在一起,形成人与物、物与物之间的相互连接,最终形成产业生态的相互融合,为实际应用的领域打开无限可能。
  在互联网时代,成功演绎了B2C、B2B的商业模式场景。而在目前物联网的发展阶段,B2B、B2G的商业模式已趋向顶端,取而代之的是B2B2C、B2G2C的新型商业模式。这些场景的特点都是通过平台化的运营模式,降低运营和部署成本,至少服务三种对象的群体,并最终服务到人。
物联网在部署的过程中,曾经在技术上遇到过一些难题。新技术的诞生,很好地解决了物联网场景业务的诉求。NB­IoT(narrow­band Internet of  Things,窄带物联网)技术就是新技术的典型代表。NB­IoT自诞生以来,就携带了5G物联网的基因。NB­IoT将逐步演进到5G物联网,这也意味着已经提前部署了为物联网服务的5G网络。
  2016年,随着 3GPP Rel­13国际标准冻结,关于运营商部署LPWAN(low power wide area network,低功耗广域网)的纷争告一段落,科研人员开始探寻NB­IoT技术的应用落地,其涉及芯片、通信模组、实验系统等各个领域。2017年,全球范围内有36家运营商开始部署NB­IoT网络,全球一张网络的思维模式开始影响智能终端适应行业诉求的发展。2018年,随着智能水表、智能燃气表、智能烟感、电动自行车监控等行业的积极探索,单体项目百万规模的NB­IoT应用项目渐次落地,全球有68家运营商部署了NB­IoT网络。2019年,在政府、行业、消费者等多方面的努力下,具备千万规模部署的NB­IoT行业应用将越来越普遍。不久的未来,随着NB­IoT全产业链优势的发挥,上亿规模的NB­IoT连接必将出现并影响着各行各业。
  在家中,采用NB­IoT通信的智能水表、智能电表、智能燃气表、智能烟感、智能门锁、智能空调、智能冰箱、智能洗衣机、智能新风系统、智能燃气报警器、智能净水器等智能终端产品将陪伴我们左右。
  在城市的大街上,采用NB­IoT通信的智能路灯、智能停车、智能公交站牌、智能窨井盖、智能消火栓、智能垃圾桶、智能河道监测、智能污水监测、智能广告牌、智能古树保护、智能建筑监测、共享单车、电动汽车充电桩等智能终端将布满各个角落。
  为了健康的身体,人们戴上了智能手表或智能手环;为了防范财产的损失,人们为汽车和电动自行车装配了追踪器;为了提高工作效率,人们广泛使用了智能工业表计、变电站监测、电力线监测、货物跟踪器、集装箱锁、车辆追踪器、风力发电监控、太阳能发电监控等。
  面对各种各样的行业诉求,若想设计符合市场需求的智能终端产品,就必须具备物联网系统架构的全局把控能力。系统架构能力可以表现为抽象能力、整体规划能力、设计能力和沟通能力,需要站在业务的角度进行系统分解、技术选型、架构搭建,以及规范制定等。系统架构师必须要掌握主流技术的基本原理、应用场景,具备快速解决问题的能力。在客户提出诉求时,需清楚什么样的技术适合什么样的场景,并知道可能存在的风险。
  有些人熟悉嵌入式系统,但缺乏对复杂的物联网系统的了解。有些人拥有C语言和单片机编程基础,但不知道如何设计具有联网功能的整体系统。有些人虽然知道用电池供电的设备对功耗要求很高,但不知道如何才能设计低功耗的智能终端。有些人在很多场合听说过“云、管、边、端”,但不知道这些字到底讲的是什么事情。有些人知道物联网操作系统非常重要,但不知道如何掌握OS(operating system,操作系统)的基本技能。
  编写本书的目的就是让读者真正掌握物联网的运行体系,能够从顶层设计全盘考虑物联网系统架构。物联网行业应用人员可了解整体系统的组成部分,芯片设计者可了解需要关注的重点,智能终端设计者可发挥各项优势资源,项目经理可作为工具书审视产品短板,初级工程师可寻找自己的职业方向,高校学生可探寻自己的兴趣点。
  本书写作时得到了众多企业和朋友的大力支持,感谢华为、移远通信、ST、泰尔实验室、
维力谷、艾拉比、桑锐电子等公司对本书的指导。为了使读者取得更好的学习效果,我们提供了配套开发板、培训课件和视频、实训案例、实训终端产品等,方便读者学练结合,尽快掌握物联网系统架构所需要的知识和设计、应用物联网的能力。联系邮箱:iot@zhiyeketang.com。
  因为不懂,我们才要学习。
  因为复杂,我们才要简化。
  因为专业,我们才要系统。
  因为需要,我们才要规划。
  我们希望与大家一起,共同探寻物联网技术为垂直行业领域带来的精彩。

                                                              解运洲       
                                                       2019年1月8日于上海




 
 
图书目录
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第1章  物联网系统架构概述    001
1.1  物联网概述    002
1.2  物联网系统架构    003
1.3  物联网产业链    004
1.4  物联网接入技术种类    006
1.5  广域网通信技术    007
1.5.1  2G通信    009
1.5.2  3G通信    009
1.5.3  4G通信    010
1.5.4  5G通信    011
1.6  短距离无线通信技术    012
1.6.1  Wi­Fi技术    012
1.6.2  Bluetooth技术    014
1.6.3  ZigBee技术    015
1.6.4  Sub­GHz技术    016
1.7  低功耗广域网技术    017
1.7.1  NB­IoT技术    019
1.7.2  eMTC技术    019
1.7.3  LoRa技术    020
1.8  其他物联网接入技术    021
第2章  NB­IoT系统架构    024
2.1  NB­IoT技术概述    025
2.2  NB­IoT系统架构介绍    026
2.2.1  NB­IoT基站    027
2.2.2  NB­IoT核心网    029
2.2.3  NB­IoT终端    032
2.2.4  物联网平台    034
2.2.5  垂直行业应用    035
2.3  SIM卡    036
2.4  NB­IoT产业链优势    038
第3章  NB­IoT技术理解    040
3.1  NB­IoT技术适用的物联网场景    041
3.2  NB­IoT技术优势    042
3.2.1  NB­IoT的广覆盖    043
3.2.2  NB­IoT的低功耗    044
3.2.3  NB­IoT的低成本    048
3.2.4  NB­IoT的大连接    048
3.3  NB­IoT技术演进趋势    049
3.3.1  NB­IoT Rel­13版本标准体系    050
3.3.2  NB­IoT Rel­14版本增强    051
3.3.3  NB­IoT Rel­15版本增强    053
3.3.4  5G物联网版本演进    053
第4章  智能终端硬件体系架构    055
4.1  智能终端硬件体系架构概述    056
4.2  NB­IoT智能终端硬件体系架构    058
4.3  NB­IoT芯片体系架构    061
4.4  NB­IoT通信模组体系架构    064
4.5  MCU芯片体系架构    067
4.5.1  MCU最小系统    070
4.5.2  MCU低功耗功能设计    072
4.6  智能终端外围电路设计    074
4.6.1  供电电路设计    074
4.6.2  SIM卡电路设计    077
4.6.3  串口电路设计    079
4.6.4  开关机电路设计    081
4.6.5  状态指示电路设计    083
4.6.6  其他接口电路设计    083
4.7  智能终端扩展功能设计    084
4.7.1  温湿度传感器    085
4.7.2  环境光传感器    086
4.7.3  声音传感器    087
4.7.4  蜂鸣器    088
4.7.5  继电器    089
4.7.6  三色LED灯    089
4.7.7  OLED液晶显示屏    089
4.8  天线设计指导    091
4.9  电池方案选型    092
4.10  智能终端硬件PCB设计    093
第5章  嵌入式软件集成开发环境    095
5.1  嵌入式软件集成开发环境概述    096
5.2  STM32CubeMX开发环境    097
5.2.1  STM32CubeMX开发环境简介    097
5.2.2  安装STM32CubeMX固件库    100
5.2.3  STM32Cube编程器    101
5.3  MDK软件集成开发环境    103
5.3.1  MDK软件使用介绍    103
5.3.2  工程选项配置    105
5.3.3  设备固件库更新下载    109
5.4  ST­Link仿真器    109
第6章  物联网操作系统    113
6.1  嵌入式操作系统概述    114
6.2  FreeRTOS操作系统    115
6.2.1  FreeRTOS源码结构    116
6.2.2  FreeRTOS移植    117
6.3  LiteOS操作系统    122
第7章  智能终端软件基础    126
7.1 概述    127
7.2 AT命令    127
7.2.1 AT命令格式    127
7.2.2 AT命令的响应    128
7.2.3 常用的AT命令    128
7.3 NB­IoT信号参数释义    137
7.4 数据传输协议    138
7.4.1 CoAP协议    139
7.4.2 MQTT协议    141
7.4.3 TCP协议透传    142
7.4.4 HTTP/HTTPS协议    143
7.4.5 LwM2M协议    144
第8章  物联网平台    146
8.1 物联网平台作用    147
8.2 物联网平台种类    149
8.3 华为OceanConnet物联网平台    151
8.4 中国移动物联网开放平台    158
8.5 中国电信物联网平台    161
8.6 物联网安全体系    163
第9章  智能终端工作流程设计    168
9.1 智能终端工作流程概述    169
9.2 固定上报类智能终端    171
9.3 固定控制类智能终端    173
9.4 移动上报类智能终端    174
9.5 移动控制类智能终端    176
9.6 智能终端应用设计重点流程    178
第10章  智能终端固件升级    181
10.1 固件升级概述    182
10.2 本地固件升级    184
10.3 远程固件升级    186
10.3.1 FOTA升级概述    187
10.3.2 FOTA业务流程    188
10.3.3 FOTA平台能力    191
第11章  智能终端产品认证    194
11.1 智能终端产品认证概述    195
11.2 中国政府强制认证    198
11.2.1 电信设备进网许可证    198
11.2.2 无线电发射设备型号核准    199
11.2.3 强制性产品认证    200
11.3 国外强制认证    201
11.3.1 法规强制类    201
11.3.2 行业组织认证类    203
11.4 运营商终端产品入库    205
第12章  智能终端功能设计    209
12.1 智能终端功能设计概述    210
12.2 LED点灯控制功能设计    211
12.3 串口通信功能设计    216
12.4 温湿度数据采集功能设计    223
12.5 环境光传感器功能设计    225
12.6 蜂鸣器控制功能设计    229
第13章  物联网系统架构设计    233
13.1 物联网系统架构设计概述    234
13.2 NB­IoT智能终端接入运营商网络    234
13.3 UDP协议通信功能开发    237
13.4 连接电信物联网平台功能设计    239
13.5 中国电信物联网平台开发    241
13.5.1 开发Profile和编辑插件    242
13.5.2 模拟NB­IoT设备接入到平台    248
13.5.3 数据上传和命令下发    250
13.6 Web端管理功能设计    252
13.7 小程序和手机App功能设计    254
第14章  NB­IoT终端产品设计实例    256
14.1 智能烟感设计实例    257
14.1.1 智能烟感系统架构    259
14.1.2 智能烟感报警功能    260
14.1.3 智能烟感组装作业指导流程    262
14.1.4 智能烟感功能作业指导流程    267
14.1.5 智能烟感使用    269
14.2 智能温湿度计设计实例    269
14.2.1 智能温湿度计功能    270
14.2.2 智能温湿度计组装作业指导流程    270
14.2.3 智能温湿度计App应用示例    271
14.2.4 智能温湿度计Web应用示例    271
参考文献    274
附录  缩略语    275
 
 
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