本書匯集了十余名相關(guān)專業(yè)的博士和專家，結(jié)合各自在物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)領(lǐng)域的理路研究和實(shí)踐，從物聯(lián)網(wǎng)通信距離出發(fā)全方位闡述了物聯(lián)網(wǎng)涉及的短距離通信技術(shù)、中長距離通信技術(shù)和遠(yuǎn)距離通信技術(shù)，并在最后介紹了物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)的典型應(yīng)用。

本書可以作為高等院校物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)等相關(guān)專業(yè)學(xué)生的教材和參考書，也可以作為物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)相關(guān)研究人員、企事業(yè)單位相關(guān)專業(yè)人員進(jìn)行物聯(lián)網(wǎng)工作的重要參考資料。

物聯(lián)網(wǎng)通過部署大量感知設(shè)備實(shí)現(xiàn)對(duì)物理世界的感知和控制，同時(shí)將分布在不同地點(diǎn)的感知點(diǎn)通過各種通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通，并隨時(shí)隨地以任意方式通過任意終端為用戶提供智能服務(wù)。物聯(lián)網(wǎng)將人與人之間的通信擴(kuò)展為人與人、人與物、物與物之間的通信。在感知層，物聯(lián)網(wǎng)借助各類傳感器、標(biāo)簽、RFID、二維碼等實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集，并利用短距離通信技術(shù)（如藍(lán)牙、ZigBee、UWB等）將數(shù)據(jù)通過網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)傳輸?shù)胶诵木W(wǎng)。核心網(wǎng)通過新興的低功耗廣域網(wǎng)和OPC UA等互聯(lián)互通技術(shù)實(shí)現(xiàn)無線通信網(wǎng)、因特網(wǎng)、移動(dòng)通信網(wǎng)、固定電話網(wǎng)、衛(wèi)星通信網(wǎng)等異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)安全高效的融合，完成數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)距離傳輸。在應(yīng)用層，通過大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、邊緣計(jì)算、數(shù)據(jù)倉庫、分布式存儲(chǔ)等技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)建模、分析、優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)多源異構(gòu)數(shù)據(jù)的深度開發(fā)，為用戶提供隨時(shí)隨地的智能服務(wù)。

通信技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中起著橋梁作用，不同環(huán)境下，不同應(yīng)用對(duì)通信性能有不同的需求。例如，在傳感網(wǎng)中首要目標(biāo)是節(jié)能，從而會(huì)延遲整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的生命周期，所以通信距離不能過長；而傳送網(wǎng)則要完成主干網(wǎng)之間的通信，對(duì)傳輸速率有更高的要求。因此，物聯(lián)網(wǎng)需要針對(duì)不同應(yīng)用和不同環(huán)境選擇合適的傳輸介質(zhì)、編碼技術(shù)、調(diào)制技術(shù)、雙工技術(shù)、多址技術(shù)、擴(kuò)頻技術(shù)和加密技術(shù)等。另外，為了保證有效可靠地傳輸信息，還需要設(shè)計(jì)合理的MAC協(xié)議和路由協(xié)議。

本書匯集了十余名物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)專業(yè)的博士和專家，結(jié)合各自在物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)領(lǐng)域的理論研究和實(shí)踐，從物聯(lián)網(wǎng)通信距離出發(fā)全方位闡述了物聯(lián)網(wǎng)涉及的短距離通信技術(shù)、中長距離通信技術(shù)和遠(yuǎn)距離通信技術(shù)，并在最后介紹了物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)的典型應(yīng)用。

第1章介紹物聯(lián)網(wǎng)通信的基礎(chǔ)知識(shí)，包括使用的傳輸介質(zhì)、調(diào)制技術(shù)、復(fù)用技術(shù)、多址技術(shù)和雙工技術(shù)等。

第2章介紹短距離無線通信技術(shù)，主要對(duì)藍(lán)牙、ZigBee、RFID、WSN等技術(shù)的特點(diǎn)、關(guān)鍵技術(shù)以及應(yīng)用場合進(jìn)行詳細(xì)介紹。

第3章介紹移動(dòng)通信技術(shù)，主要對(duì)第一代移動(dòng)通信技術(shù)、第二代移動(dòng)通信技術(shù)、第三代移動(dòng)通信技術(shù)、第四代移動(dòng)通信技術(shù)進(jìn)行詳細(xì)闡述，同時(shí)對(duì)第五代移動(dòng)通信技術(shù)涉及的關(guān)鍵技術(shù)及發(fā)展作了詳細(xì)介紹。

第4章介紹遠(yuǎn)距離通信技術(shù)，即低功耗廣域網(wǎng)通信技術(shù)，包括低功耗廣域網(wǎng)的特點(diǎn)，LoRa、SigFox、NB-IoT和eMTC通信技術(shù)的特點(diǎn)、實(shí)現(xiàn)原理及應(yīng)用。

第5章介紹衛(wèi)星通信技術(shù)，主要包括衛(wèi)星通信系統(tǒng)的組成和分類，典型的衛(wèi)星移動(dòng)通信系統(tǒng)，全球定位系統(tǒng)，北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，天地一體化系統(tǒng)等。

第6章詳細(xì)介紹PDH、SDH和OTN等光纖通信技術(shù)。

第7章介紹物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)的典型應(yīng)用，包括煙草智能配送系統(tǒng)、多表一體化系統(tǒng)、智能樓宇系統(tǒng)和停車場智能車牌識(shí)別系統(tǒng)。

本書由張翼英、史艷翠任主編，梁琨、張素香任副主編。張翼英負(fù)責(zé)全書統(tǒng)籌工作并參與全部章節(jié)編寫，張翼英、史艷翠對(duì)全書進(jìn)行了審校。

具體編寫分工如下：第1章由張愛華編寫，第2章由梁琨、侯琳、于洋編寫，第3章由張二青、楊成月編寫，第4章由劉亞坤、何業(yè)慎編寫，第5章由史艷翠、梁琨編寫，第6章由張素香、鄒維福編寫，第7章由張茜、梁琨、樊麗霞、張翼飛編寫。

同時(shí)，感謝中國水利水電出版社在本書出版過程中給予的大力支持，感謝石永峰編輯的幫助。

希望本書能夠?qū)﹃P(guān)心物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展的各級(jí)領(lǐng)導(dǎo)和行業(yè)監(jiān)管部門、高校師生，以及產(chǎn)業(yè)鏈相關(guān)各領(lǐng)域的從業(yè)人員、投融資人士等讀者有所裨益，能夠?yàn)槲覈�物�?lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展添磚加瓦。由于筆者水平及時(shí)間所限、各位編者編寫風(fēng)格各異，書中難免有不足之處，懇請(qǐng)專家和讀者批評(píng)指正。

前言

第1章 物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)概述 1
1.1 通信網(wǎng)的基本概念 1
1.1.1 通信網(wǎng)的定義及組成 1
1.1.2 通信網(wǎng)的類型 2
1.1.3 通信網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 3
1.2 傳輸介質(zhì) 4
1.2.1 有線傳輸介質(zhì) 4
1.2.2 無線傳輸介質(zhì) 6
1.3 調(diào)制技術(shù) 7
1.3.1 模擬調(diào)制 8
1.3.2 數(shù)字調(diào)制 12
1.4 復(fù)用技術(shù) 15
1.4.1 頻分復(fù)用（FDM） 16
1.4.2 正交頻分復(fù)用（OFDM） 16
1.4.3 時(shí)分復(fù)用（TDM） 17
1.4.4 波分復(fù)用（WDM） 17
1.5 多址技術(shù) 18
1.5.1 時(shí)分多址（TDMA） 18
1.5.2 頻分多址（FDMA） 19
1.5.3 正交頻分多址（OFDMA） 19
1.5.4 碼分多址（CDMA） 19
1.6 雙工技術(shù) 19
1.6.1 單工技術(shù) 19
1.6.2 半雙工技術(shù) 20
1.6.3 全雙工技術(shù) 20
1.7 通信技術(shù)分類 20
1.7.1 短距離無線通信技術(shù) 21
1.7.2 移動(dòng)通信技術(shù) 21
1.7.3 低功耗廣域網(wǎng)通信技術(shù) 21
1.7.4 衛(wèi)星通信技術(shù) 22
1.7.5 光纖通信技術(shù) 22
小結(jié) 22
習(xí)題 22
第2章 短距離無線通信技術(shù) 24
2.1 藍(lán)牙技術(shù) 24
2.1.1 藍(lán)牙技術(shù)的特點(diǎn) 24
2.1.2 藍(lán)牙地址及協(xié)議棧 25
2.1.3 藍(lán)牙技術(shù)的應(yīng)用 27
2.2 ZigBee技術(shù) 28
2.2.1 ZigBee技術(shù)的特點(diǎn) 28
2.2.2 ZigBee網(wǎng)絡(luò)的組成 29
2.2.3 ZigBee組網(wǎng)通信方式 31
2.2.4 ZigBee技術(shù)的應(yīng)用 32
2.3 RFID技術(shù) 32
2.3.1 RFID簡介 32
2.3.2 RFID系統(tǒng)的組成 33
2.3.3 RFID系統(tǒng)的分類 34
2.3.4 讀寫器 35
2.3.5 電子標(biāo)簽 36
2.3.6 RFID技術(shù)的應(yīng)用 36
2.4 NFC技術(shù) 38
2.4.1 NFC技術(shù)概述 38
2.4.2 NFC中的連接與傳輸技術(shù) 39
2.4.3 NFC技術(shù)的應(yīng)用 40
2.5 UWB技術(shù) 41
2.5.1 UWB的定義 42
2.5.2 UWB技術(shù)的特點(diǎn) 42
2.5.3 UWB的實(shí)現(xiàn)方式 43
2.5.4 UWB技術(shù)的應(yīng)用 44
2.6 WiFi技術(shù) 46
2.6.1 WiFi技術(shù)的特點(diǎn) 47
2.6.2 IEEE802.11標(biāo)準(zhǔn)中的物理層 47
2.6.3 IEEE 802.11標(biāo)準(zhǔn)中的MAC子層 50
2.7 LiFi技術(shù) 52
2.7.1 LiFi技術(shù)概述 52
2.7.2 LiFi技術(shù)原理 53
2.7.3 產(chǎn)品優(yōu)勢 54
2.8 M2M技術(shù) 54
2.8.1 M2M技術(shù)的定義 54
2.8.2 M2M系統(tǒng)構(gòu)成 55
2.8.3 M2M高層系統(tǒng)架構(gòu) 56
2.8.4 M2M技術(shù)的應(yīng)用 58
2.9 WSN技術(shù) 61
2.9.1 WSN的組成 61
2.9.2 WSN的特點(diǎn) 63
2.9.3 WSN的關(guān)鍵技術(shù) 64
2.9.4 WSN技術(shù)的應(yīng)用 65
小結(jié) 65
習(xí)題 65
第3章 移動(dòng)通信技術(shù) 67
3.1 移動(dòng)通信系統(tǒng)發(fā)展概述 67
3.2 第一代移動(dòng)通信系統(tǒng) 70
3.3 第二代移動(dòng)通信系統(tǒng) 71
3.3.1 GSM 72
3.3.2 GPRS 74
3.3.3 N-CDMA 75
3.4 第三代移動(dòng)通信系統(tǒng) 77
3.4.1 WCDMA技術(shù) 77
3.4.2 CDMA 2000技術(shù) 79
3.4.3 TD-SCDMA技術(shù) 81
3.5 第四代移動(dòng)通信系統(tǒng) 85
3.5.1 OFDM技術(shù) 87
3.5.2 智能天線技術(shù) 88
3.5.3 無線鏈路增強(qiáng)技術(shù) 89
3.5.4 軟件無線電（SDR）技術(shù) 89
3.5.5 多用戶檢測技術(shù) 90
3.6 第五代移動(dòng)通信系統(tǒng) 90
3.6.1 場景和需求 91
3.6.2 網(wǎng)絡(luò)架構(gòu) 92
3.6.3 關(guān)鍵技術(shù) 93
小結(jié) 94
習(xí)題 94
第4章 低功耗廣域網(wǎng)通信技術(shù) 95
4.1 低功耗廣域網(wǎng)的特點(diǎn) 95
4.2 LoRa無線通信技術(shù) 96
4.2.1 LoRa無線通信設(shè)計(jì)原理 97
4.2.2 LoRa終端工作模式 100
4.2.3 LoRa應(yīng)用分析 101
4.3 SigFox無線通信技術(shù) 105
4.3.1 SigFox簡介 105
4.3.2 SigFox應(yīng)用情況 106
4.4 NB-IoT無線通信技術(shù) 107
4.4.1 NB-IoT技術(shù)發(fā)展 107
4.4.2 NB-IoT簡介 108
4.4.3 NB-IoT特性 109
4.4.4 NB-IoT推廣應(yīng)用 112
4.5 eMTC無線通信技術(shù) 115
4.5.1 eMTC簡介 115
4.5.2 eMTC特性 116
4.5.3 eMTC應(yīng)用情況 116
小結(jié) 116
習(xí)題 117
第5章 衛(wèi)星通信技術(shù) 118
5.1 衛(wèi)星通信系統(tǒng) 119
5.1.1 衛(wèi)星通信系統(tǒng)的組成 120
5.1.2 衛(wèi)星通信系統(tǒng)的分類 122
5.2 衛(wèi)星移動(dòng)通信技術(shù) 123
5.2.1 衛(wèi)星移動(dòng)通信系統(tǒng)的相關(guān)技術(shù) 125
5.2.2 低軌道（LEO）衛(wèi)星移動(dòng)通信系統(tǒng) 127
5.2.3 中軌道（MEO）衛(wèi)星通信系統(tǒng) 133
5.2.4 高軌道（GEO）衛(wèi)星通信系統(tǒng) 135
5.2.5 衛(wèi)星移動(dòng)通信的應(yīng)用 138
5.3 全球定位系統(tǒng) 139
5.3.1 GPS的組成 139
5.3.2 GPS的應(yīng)用 140
5.4 中國北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng) 142
5.4.1 “北斗”的簡介 142
5.4.2 “北斗”的應(yīng)用 144
5.5 天地一體化 148
5.5.1 天地一體化網(wǎng)絡(luò)的特征 150
5.5.2 天地一體化網(wǎng)絡(luò)主要問題分析 151
小結(jié) 152
習(xí)題 152
第6章 光纖通信技術(shù) 153
6.1 傳輸網(wǎng)技術(shù)發(fā)展歷程 154
6.2 PDH技術(shù) 155
6.3 SDH技術(shù) 156
6.3.1 SDH簡介 157
6.3.2 SDH幀結(jié)構(gòu) 159
6.3.3 SDH的復(fù)用結(jié)構(gòu)和步驟 161
6.3.4 映射、定位和復(fù)用的概念 162
6.3.5 SDH設(shè)備保護(hù)方式 166
6.4 OTN技術(shù) 172
6.4.1 WDM技術(shù) 173
6.4.2 OTN技術(shù)與SDH技術(shù)比較 175
6.4.3 OTN體系 175
6.4.4 OTN幀結(jié)構(gòu) 176
6.4.5 OTN保護(hù)與應(yīng)用 179
6.4.6 OTN應(yīng)用與未來 183
小結(jié) 185
習(xí)題 185
第7章 物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)的典型應(yīng)用 186
7.1 煙草智能配送應(yīng)用 186
7.1.1 煙草物流配送需求 186
7.1.2 煙草智能配送系統(tǒng)架構(gòu) 187
7.1.3 煙草智能配送應(yīng)用效果 191
7.2 多表一體化系統(tǒng) 192
7.2.1 多表一體化采集需求 192
7.2.2 多表一體化采集系統(tǒng)架構(gòu) 193
7.2.3 多表一體化采集應(yīng)用效果 199
7.3 智能樓宇系統(tǒng) 201
7.3.1 智能樓宇自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)概述 201
7.3.2 智能樓宇自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)需求 202
7.3.3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案 203
7.4 停車場智能車牌識(shí)別系統(tǒng) 208
7.4.1 停車場車牌識(shí)別系統(tǒng)需求 208
7.4.2 停車場車牌識(shí)別系統(tǒng)架構(gòu) 209
7.4.3 智能停車場收費(fèi)系統(tǒng) 211
小結(jié) 213
習(xí)題 213
參考文獻(xiàn) 214

1. 嵌入式人工智能技術(shù)應(yīng)用（數(shù)字教材） [主編 胡娜 楊國勇 晏廷榮]
2. 人工智能技術(shù)導(dǎo)論 [主編 劉軍 趙守凱 林海]
3. 智能化技術(shù)基礎(chǔ)（第三版） [鄧文達(dá)　李禮]
4. 人工智能技術(shù)與機(jī)器人 [主編　邵克勇]
5. 物聯(lián)網(wǎng)導(dǎo)論（第三版） [主 編 張翼英]
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12. 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用開發(fā) [主編 王浩 浦靈敏]
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