物联网与短距离无线通信技术

本书是依托中南大学重量特色专业（物联网工程）的建设，结合国内物联网工程专业的教学情况编写的。本书主要介绍在物联网应用中常用的短距离无线通信技术，内容包括蓝牙、ZigBee（紫蜂）、无线局域网（WLAN）、IrDA（红外）、RFID（射频识别）、近场通信（NFC）技术、超宽带（UWB）技术、60GHz无线通信技术、可见光通信技术、Adhoc网络（自组网）技术等，在介绍每种短距离无线通信技术时，均采用循序渐进的讲述方式，有助于快速引导读者进入短距离无线通信技术这一生机勃勃的研究领域。

董健，博士，副教授，硕士生导师，IEEE会员，中国电子学会会员。2010年6月于华中科技大学获通信与信息系统专业博士学位。研究方向包括阵列天线优化理论与方法、 MIMO/智能天线、 宽带/多频天线设计、计算智能等。

第1章概述（1）
1.1物联网概述（1）
1.1.1物联网的概念（1）
1.1.2物联网的发展（2）
1.1.3物联网的体系结构（5）
1.1.4物联网的关键技术（8）
1.2物联网通信（12）
1.2.1移动通信（13）
1.2.2宽带无线接入（17）
1.2.3短距离无线通信（25）
1.2.4无线传感器网络（26）
1.3短距离无线通信技术概览（28）
1.3.1蓝牙（29）
1.3.2Wi-Fi（31）
1.3.3IrDA（32）
1.3.4ZigBee（33）
1.3.5RFID（35）
1.3.6NFC（36）
1.3.7UWB（37）
1.3.860GHz（38）
1.3.9Z-Wave（38）
1.3.10小结（39）
1.4本章小结（41）
思考与练习（42）
参考文献（42）
第2章蓝牙无线通信技术（45）
2.1蓝牙技术概述（45）
2.1.1蓝牙技术发展概况（45）
2.1.2蓝牙的技术特点（47）
2.1.3蓝牙系统组成（49）
2.2蓝牙协议体系结构（51）
2.2.1蓝牙核心协议（52）
2.2.2电缆替换协议（RFCOMM协议）（56）
2.2.3电话传送控制协议（56）
2.2.4选用协议（57）
2.2.5主机控制接口（HCI）功能规范（57）
2.3蓝牙协议子集及应用规范（59）
2.3.1通用接入协议子集（60）
2.3.2串口协议子集（62）
2.3.3服务发现应用协议子集（64）
2.4蓝牙组网与蓝牙路由机制（65）
2.4.1蓝牙网络拓扑结构（65）
2.4.2蓝牙路由机制（66）
2.5蓝牙技术的应用（69）
2.6本章小结（72）
思考与练习（72）
参考文献（73）
第3章ZigBee无线通信技术（75）
3.1ZigBee技术概述（75）
3.1.1ZigBee发展概况（75）
3.1.2ZigBee技术的特点（76）
3.1.3ZigBee的应用目标（77）
3.2ZigBee协议栈（79）
3.2.1ZigBee协议架构及其特点（79）
3.2.2ZigBee协议栈体系安全（84）
3.2.3安全密钥（86）
3.3ZigBee组网技术（87）
3.3.1ZigBee网络层（87）
3.3.2ZigBee网络节点的结构（87）
3.3.3组建网络（88）
3.4ZigBee路由协议分析（90）
3.4.1网络层地址分配机制（90）
3.4.2ZigBee的路由协议（90）
3.5基于ZigBee的无线传感器网络（92）
3.5.1基于ZigBee的无线传感器网络（93）
3.5.2ZigBee无线传感器网络的工作模式（94）
3.6ZigBee的应用（97）
3.7本章小结（102）
思考与练习（103）
参考文献（103）
第4章WLAN无线通信技术（105）
4.1WLAN概述（105）
4.1.1WLAN技术标准（105）
4.1.2WLAN的技术特点（109）
4.1.3WLAN的拓扑结构（110）
4.2WLAN物理层技术（112）
4.2.1IEEE802.11（112）
4.2.2IEEE802.11b（113）
4.2.3IEEE802.11a/g（114）
4.2.4IEEE802.11n（115）
4.3WLAN的MAC层技术（115）
4.3.1CSMA/CA（117）
4.3.2DCF与PCF（117）
4.4WLAN网络安全技术（119）
4.4.1WEP（119）
4.4.2WPA/RSN（120）
4.4.3身份认证及密钥管理（122）
4.5WLAN的应用（125）
4.5.1WLAN的典型应用（125）
4.5.2WLAN与其他技术的比较（127）
4.6本章小结（130）
思考与练习（130）
参考文献（131）
第5章IrDA无线通信技术（133）
5.1IrDA概述（133）
5.1.1IrDA的技术特点（133）
5.1.2IrDA的发展概述（135）
5.2IrDA技术标准（136）
5.2.1物理层规范（IrPHY）（137）
5.2.2连接建立协议层（IrLAP）（141）
5.3基于IrDA协议栈的红外通信（141）
5.3.1IrDA协议栈（141）
5.3.2核心协议层（142）
5.3.3可选协议层（147）
5.4IrDA的应用（148）
5.5本章小结（149）
思考与练习（150）
参考文献（150）
第6章RFID无线通信技术（153）
6.1RFID基础（153）
6.1.1射频基础（153）
6.1.2自动识别技术概述（157）
6.2RFID的基本原理（162）
6.2.1RFID的工作原理（162）
6.2.2RFID的系统组成（165）
6.2.3RFID的技术特点（169）
6.2.4RFID的技术标准（169）
6.3RFID的关键技术（173）
6.3.1RFID的天线（173）
6.3.2防碰撞技术（176）
6.3.3安全与隐私问题（178）
6.4RFID技术的应用（182）
6.4.1RFID技术的应用背景（183）
6.4.2RFID技术的重要参数（183）
6.4.3RFID技术的典型应用（185）
6.4.4RFID技术的应用前景（186）
6.5本章小结（188）
思考与练习（189）
参考文献（189）
第7章NFC无线通信技术（193）
7.1NFC概述（193）
7.1.1NFC的概念（193）
7.1.2NFC的发展（195）
7.1.3NFC的技术特点（197）
7.2NFC的技术原理（198）
7.2.1工作原理（198）
7.2.2技术标准（199）
7.2.3工作模式（202）
7.3NFC的安全问题（204）
7.3.1链路层安全（204）
7.3.2应用层安全（205）
7.4NFC的应用与发展前景（206）
7.4.1NFC的应用（206）
7.4.2NFC的发展前景（208）
7.5本章小结（209）
思考与练习（209）
参考文献（210）
第8章UWB无线通信技术（213）
8.1UWB技术概述（213）
8.1.1UWB技术的产生与发展（213）
8.1.2UWB的技术特点（215）
8.1.3UWB的信道传播特征（218）
8.2UWB的关键技术（219）
8.2.1UWB的脉冲成形技术（219）
8.2.2UWB的调制与多址技术（221）
8.2.3UWB接收机的关键技术（223）
8.3UWB的系统方案（226）
8.3.1单带系统（226）
8.3.2多带系统（227）
8.4UWB技术的标准化（229）
8.4.1UWB技术标准之争（229）
8.4.2DS-UWB方案（230）
8.4.3MB-OFDM-UWB方案（231）
8.5UWB的应用及研究方向（232）
8.5.1UWB的应用（232）
8.5.2UWB的研究方向（233）
8.6本章小结（235）
思考与练习（236）
参考文献（236）
第9章60GHz无线通信技术（239）
9.160GHZ无线通信技术概述（240）
9.1.160GHz无线通信技术的特点（240）
9.1.260GHz无线通信的优势（242）
9.1.360GHz无线通信技术发展现状（245）
9.260GHZ无线通信的标准化（248）
9.2.1标准化概况（248）
9.2.2IEEE802.15.3c协议简介（250）
9.2.3ECMA-387简介（253）
9.360GHZ无线通信关键技术（254）
9.460GHZ无线通信的应用（256）
9.5本章小结（259）
思考与练习（259）
参考文献（260）
第10章可见光无线通信技术（263）
10.1可见光通信概述（263）
10.1.1可见光通信的基本原理（263）
10.1.2可见光通信的性质（264）
10.1.3可见光通信的发展现状（265）
10.2短距离可见光通信的标准化（268）
10.2.1VLC光谱与网络结构（268）
10.2.2物理层（269）
10.2.3媒体访问控制层（270）
10.3可见光通信的关键技术（271）
10.3.1信道建模（271）
10.3.2阵列光源的布局设计（272）
10.3.3信道编码技术（272）
10.3.4调制复用技术（273）
10.3.5均衡技术（273）
10.3.6分集接收技术（274）
10.4可见光通信的应用（275）
10.5本章小结（280）
思考与练习（280）
参考文献（281）
第11章Adhoc网络无线通信技术（283）
11.1ADHOC网络概述（283）
11.1.1Adhoc网络的起源与发展（283）
11.1.2Adhoc网络的特点（285）
11.1.3Adhoc网络的体系结构（286）
11.1.4Adhoc网络的关键技术（289）
11.2ADHOC网络的MAC协议（290）
11.2.1信道接入的公平性（291）
11.2.2隐藏终端与暴露终端问题（291）
11.2.3MAC协议中的跨层设计（293）
11.2.4节能MAC协议（294）
11.2.5MAC协议的QoS保障（295）
11.3ADHOC网络的路由协议（296）
11.3.1Adhoc网络的单播路由协议（297）
11.3.2Adhoc网络的多播路由协议（300）
11.4ADHOC网络的QOS研究（302）
11.4.1QoS概述（302）
11.4.2Adhoc网络的QoS服务模型（306）
11.4.3Adhoc网络的QoS信令（306）
11.5ADHOC网络的应用（307）
11.5.1Adhoc网络的应用领域（307）
11.5.2Adhoc传感器网络（310）
11.6本章小结（312）
思考与练习（312）
参考文献（312）
附录A缩略语英汉对照表（315）