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第1部分架构1

第1章什么是智能物件1

1.1智能物件从何而来？2

1.1.1嵌入式系统3

1.1.2普适计算5

1.1.3移动通信6

1.1.4遥测技术及机器间通信7

1.1.5无线传感器网络和泛在传感器网络8

1.1.6移动计算9

1.1.7计算机网络9

1.2对智能物件的挑战10

1.2.1节点级挑战10

1.2.2网络级挑战11

1.2.3标准化13

1.2.4互通性14

1.3小结14

第2章IP协议架构17

2.1引言17

2.2从NCP到TCP/IP17

2.3基本的TCP/IP架构设计原则18

2.4跨层优化的关键问题21

2.5IP分层对智能物件网络至关重要的原因22

2.6小结23

第3章智能物件为什么要采用IP协议25

3.1互通性26

3.2一个发展中的通用架构27

3.3架构的稳定性和普遍性28

3.4可扩展性29

3.5配置和管理29

3.6痕迹小30

3.7还有什么其他选择？31

3.8为什么网关不好？31

3.8.1固有的复杂性32

3.8.2灵活性和可扩展性的缺失32

3.9小结32

第4章用于智能物件网络和物联网的IPv6协议33

4.1引言33

4.2IPv4地址空间的耗尽35

4.3NATIPv4地址枯竭的一个（临时）解决方案39

4.4架构讨论39

4.5小结41

第5章路由43

5.1IP网络中的路由43

5.1.1IP路由和Qos43

5.1.2IP路由和网络可靠性44

5.2LLN中的路由特性46

5.3二层路由vs三层路由48

5.4小结51

第6章传输协议53

6.1UDP53

6.1.1尽力而为的数据报传送53

6.1.2UDP头54

6.2TCP54

6.2.1可靠的流传送55

6.2.2TCP头56

6.2.3TCP选项字段57

6.2.4往返时间估算58

6.2.5流量控制58

6.2.6拥塞控制58

6.2.7TCP状态59

6.3用于智能物件的UDP61

6.4用于智能物件的TCP61

6.5小结62

第7章服务发现63

7.1IP网络中的服务发现63

7.2服务发现协议64

7.2.1SLP64

7.2.2ZeroconfRendezvous和Bonjour65

7.2.3UPnP66

7.3小结67

第8章智能物件的安全性69

8.1安全的3个属性69

8.1.1保密性70

8.1.2完整性70

8.1.3可用性70

8.2通过隐匿实现安全71

8.3加密71

8.4智能物件的安全机制73

8.4.1智能物件的安全策略73

8.4.2链路层加密74

8.5IP体系架构上的安全机制74

8.5.1IPSec74

8.5.2TLS75

8.6小结75

第9章智能物件Web服务77

9.1Web服务基本概念78

9.1.1常见数据格式79

9.1.2表象化状态转变80

9.2智能物件Web服务的基本性能82

9.2.1实现的复杂度83

9.2.2性能84

9.3一个智能物件Web服务的例子——PACHUBE86

9.3.1交互模型88

9.3.2Pachube数据格式88

9.3.3HTTP请求89

9.3.4HTTP返回代码89

9.3.5验证和安全90

9.3.6触发器90

9.4小结91

第10章智能物件网络连接模型93

10.1引言93

10.2自治型智能物件网络模型93

10.3物联网94

10.4扩展Inteet94

10.5小结97

第2部分技术99

第11章智能物件的硬件和软件99

11.1硬件99

11.1.1通信设备100

11.1.2微控制器101

11.1.3传感器与制动器102

11.1.4电源103

11.1.5展望：片上系统、印制电路和电子黏土104

11.2智能物件软件部分105

11.2.1智能物件的操作系统106

11.2.2多线程编程与事件驱动编程的比较110

11.2.3内存管理112

11.2.4展望：宏编程、Java113

11.3能量管理114

11.3.1无线能量管理机制115

11.3.2异步负载循环116

11.3.3同步负载循环117

11.3.4无线开启时间示例118

11.4小结118

第12章智能物件的通信机制121

12.1智能物件的通信模式121

12.1.1一对一通信122

12.1.2一对多通信122

12.1.3多对一通信123

12.2物理通信标准124

12.3IEEE802154标准125

12.3.1 802154地址126

12.3.2 802154物理层127

12.3.3媒体访问控制（MAC）层128

12.3.4 802154的帧格式129

12.3.5功耗129

12.4IEEE80211和WiFi130

12.4.1网络拓扑和结构131

12.4.2物理层131

12.4.3媒体访问控制（MAC）层132

12.4.4低功耗WiFi133

12.5电力线通信PLC）134

12.5.1物理层135

12.5.2MAC层135

12.5.3功耗135

12.6小结136

第13章UIP——轻量的IP协议栈137

13.1运行原则138

13.1.1输入处理139

13.1.2输出处理142

13.1.3定期处理143

13.1.4数据分组转发143

13.2uIP内存缓冲器管理143

13.3uIP应用程序接口144

13.4uIP协议实现146

13.4.1IP分段重组147

13.4.2TCP147

13.4.3校验和计算148

13.5内存占用空间148

13.6小结149

第14章标准化151

14.1引言151

14.2IETF151

14.2.1IETF的目标152

14.2.2IETF组织结构153

14.2.3IETF标准化过程153

14.2.4IETF标准化过程155

14.2.5IAB156

14.3和智能物件IP有关的工作组157

14.3.1基于低功耗无线个域网的IPv6工作组158

14.3.2ROLL工作组160

14.4小结163

第15章智能物件网络中使用lpv6——技术复习165

15.1智能物件网络中使用IPv6?165

15.2Iv6包的头166

15.2.1IPv6固定的头166

15.2.2扩展头167

15.2.3逐跳选项头168

15.2.4路由头168

15.2.5分片头169

15.2.6目的地选项头170

15.2.7无下一个头171

15.3IPv6寻址架构171

15.3.1单播、任播和多播的概念171

15.3.2IPv6地址的表示171

15.3.3单播地址172

15.3.4任播地址174

15.3.5多播地址174

15.4IPv6中的ICMP协议176

15.4.1ICMPv6错误消息176

15.4.2ICMP信息消息177

15.5邻居发现协议177

15.5.1邻居请求消息178

15.5.2邻居通告消息179

15.5.3路由器通告消息179

15.5.4路由器请求消息182

15.5.5重定向消息182

15.5.6邻居不可到达检测（NUD）182

15.6负载平衡183

15.7IPv6自动配置183

15.7.1创建链路本地地址183

15.7.2无状态自动配置过程184

15.7.3IPv6中无状态地址自动配置的隐私扩展186

15.8DHCPv6187

15.8.1有状态自动配置187

15.8.2无状态DHCP187

15.9IPv6服务质量188

15.9.1Diffserv模型188

15.9.2IntServ模型189

15.10IPv4骨干网络上的IPv6189

15.11IPv6多播191

15.12小结192

第16章6LoWPAN适配层193

16.1术语193

16.2 6LoWPAN适配层194

16.2.1网状寻址头195

16.2.2分片197

16.2.3 6LoWPAN头压缩198

16.2.4无状态配置207

16.3小结208

第17章智能物件网络中的RPL路由209

17.1简介209

17.2什么是低功耗有损网络？209

17.3路由需求210

17.4智能物件网络中的路由度量212

17.4.1聚集路由度量与记录路由度量213

17.4.2本地度量与全局度量213

17.4.3路由度量／限制通用头213

17.4.4节点状态和属性目标213

17.4.5节点能源目标214

17.4.6跳数目标214

17.4.7吞吐量目标214

17.4.8延迟目标214

17.4.9链路可靠性目标214

17.4.10链路颜色属性215

17.5目标功能215

17.6RPL：为智能物件网络设计的新的路由协议217

17.6.1协议综述217

17.6.2多个DODAG的使用和RPL实例的概念219

17.6.3RPL消息221

17.6.4RPLDODAG创建过程223

17.6.5DODAG内部以及DODAG间的节点的移动225

17.6.6使用DAO消息沿着DODAG填充路由表226

17.6.7RPL中的回路避免和回路检测机制229

17.6.8全局和本地修复231

17.6.9RPL路由邻接性234

17.6.10RPL定时器管理235

17.6.11模拟结果236

17.7小结241

第18章IP智能物件联盟243

18.1IPSO联盟的任务和目标243

18.2IPSO联盟244

18.3IPSO联盟的关键活动之一：互通性测试245

18.4小结247

第19章非IP智能物件技术249

19.1ZigBee249

19.1.1ZigBee设备类型250

19.1.2ZigBee协议栈的分层250

19.1.3物理层和MAC层251

19.1.4网络层251

19.1.5应用支撑子层252

19.1.6应用框架层252

19.1.7网络设置253

19.1.8ZigBee正在向IP迁移253

19.2ZWave254

19.3小结254

第3部分应用255

第20章智能电网255

20.1简介255

20.2术语259

20.3核心网格监视和控制259

20.3.1应用案例1：二次变电站的监控259

20.3.2应用案例2：变电站状态检修261

20.3.3应用案例3：线路动态评分262

20.3.4技术特点与挑战262

20.4智能计量（NAN）265

20.4.1应用和案例265

20.4.2网络特征和技术挑战266

20.5HAN267

20.5.1应用和案例267

20.5.2网络特征和技术挑战270

20.5.3技术挑战的总结271

20.6小结272

第21章工业自动化273

21.1机遇273

21.2挑战275

21.3使用案例276

21.3.1状态监测277

21.3.2无线控制278

21.3.3移动办公279

21.4小结280

第22章智能城市与城市网络281

22.1介绍281

22.2城市环境监测282

22.2.1城市生态环境监测282

22.2.2自然灾害检测和预报284

22.2.3技术特点和挑战285

22.3社会性网络286

22.3.1基于Web的社会化网络服务的扩展287

22.3.2监测老人和孩子288

22.3.3技术特点和挑战289

22.4智能交通系统290

22.4.1交通监测和控制291

22.4.2自动收费／罚款系统293

22.4.3技术特点和挑战294

22.5小结294

第23章家庭自动化297

23.1简介297

23.2主要应用及案例298

23.2.1照明控制298

23.2.2安全性和保密性298

23.2.3舒适性和便捷性299

23.2.4能源管理299

23.2.5远程家庭管理300

23.2.6老年人生活自理与辅助300

23.3技术挑战和网络特征300

23.3.1拓扑类型和流量矩阵301

23.3.2设备数量301

23.3.3移动程度301

23.3.4健壮性和可靠性301

23.3.5服务质量的要求302

23.3.6电池操控302

23.3.7运行环境302

23.3.8安全性302

23.3.9安装和设置的简便性303

23.4小结303

第24章楼宇自动化305

24.1BAS参考模型305

24.2新兴楼宇自动化应用306

24.2.1入驻和撤离307

24.2.2能源管理307

24.2.3需求响应307

24.2.4防火防烟307

24.2.5疏散308

24.3现有楼宇自动化系统308

24.4楼宇自动化中传感器和制动器的特性310

24.4.1区域控制311

24.4.2片区控制312

24.4.3楼宇控制312

24.5新兴的基于智能物件的BAS313

24.5.1新兴的传感器、制动器和协议313

24.5.2基于IP的企业层协议314

24.6小结314

第25章建筑物健康监测315

25.1简介315

25.2主要应用和案例317

25.3技术挑战318

25.3.1自动配置318

25.3.2多播支持318

25.3.3路由319

25.3.4网络拓扑319

25.3.5网络可扩展性319

25.3.6移动性319

25.3.7链路和设备特性319

25.3.8流量特征320

25.3.9服务质量320

25.3.10安全320

25.3.11部署环境320

25.4数据采集与分析320

25.5未来的应用与展望321

25.6小结321

第2章集装箱跟踪323

26.1GECommerceGuard323

26.2IBMSecureTradeLane325

26.3小结326

参考文献327