物聯網協議體系與智能服務

任保全

军事科学院系统工程研究院研究员，主要从事信息通信网络架构设计与技术应用、物联网协议与路由方法、网络智能化技术等研究。

 

祝幸辉

西安电子科学大学准聘副教授，主要从事物联网技术、网络安 全、安 全计算等研究。

 

郭永安

南京邮电大学教授，主要从事智能通信网络路由与协议设计、多模态智能信息处理方法、物联网智能信息系统架构设计与技术应用等研究。

第 1章 物聯網概述 001

1.1　概念內涵　001

1.1.1　物聯網的組成　001

1.1.2　物聯網的特點　004

1.2　發展歷程與產業現狀　005

1.2.1　物聯網發展歷程　005

1.2.2　物聯網產業現狀　006

1.3　發展趨勢　008

1.3.1　物聯網技術發展面臨的挑戰　009

1.3.2　物聯網技術未來發展方向　011

1.3.3　未來物聯網特點　012

參考文獻　014

 

第　2章 物聯網協議體系　015

2.1　協議定義與分類　015

2.1.1　協議定義　015

2.1.2　協議分類　016

2.2　感知層協議　017

2.3　傳輸層協議　018

2.4　網絡層協議　029

2.5　數據層協議　031

2.6　應用層協議　032

參考文獻　034

 

第3章　物聯網接入技術　035

3.1　物聯網主流平臺　035

3.1.1　物聯網平臺的概念　035

3.1.2　物聯網平臺特點　036

3.1.3　當前主流雲平臺　037

3.1.4　邊緣計算平臺　046

3.1.5　物聯網開源平臺　048

3.2　物聯網平臺接入方法　051

3.2.1　IPaaS體系結構　052

3.2.2　IPaaS接入流程　055

3.2.3　虛擬設備標準數據模型　058

3.3　異構協議解析技術與方法　062

3.3.1　異構協議解析概述　062

3.3.2　傳統解析方法　064

3.3.3　異構協議解析中的機器學習　065

3.3.4　異構協議解析中的深度學習　066

3.4　基於本體的物聯網數據接入方法　067

3.4.1　物聯網數據接入問題　067

3.4.2　數據接入結構設計　070

3.4.3　基於本體的資源描述模型　071

3.4.4　基於本體的數據接入流程設計　075

3.4.5　基於本體的物聯網資源服務化　078

3.5　未知通信協議和乾擾信號檢測　079

3.5.1　未知工業協議檢測　080

3.5.2　乾擾信號檢測　081

3.5.3　未知工業協議特徵分析和報文預處理方法　083

3.5.4　已知工業協議報文和未知工業協議報文篩選方法　087

3.5.5　未知工業協議報文和存在乾擾信號的報文識別方法　088

參考文獻　089

 

第4章　物聯網終端　091

4.1　物聯網終端類型　091

4.2　物聯網終端協議　093

4.3　邊緣智能技術與協議　094

4.3.1　邊緣智能技術與協議概述　094

4.3.2　邊緣智能與無人機技術　096

4.3.3　邊緣協同推理技術　097

4.4　機器學習與聯邦學習在邊緣智能中的應用　098

4.5　排隊論在邊緣智能技術中的應用　099

4.6　邊緣操作系統　100

參考文獻　101

 

第5章　物聯網協議安全　103

5.1　物聯網協議安全的需求　103

5.2　協議的機密性要求　105

5.2.1　數據隱私保護　105

5.2.2　身份認證和訪問控制　106

5.2.3　加密和解密機制　108

5.3　協議的完整性要求　110

5.3.1　數據完整性驗證　111

5.3.2　數字簽名　112

5.4　協議的可用性要求　114

5.4.1　分佈式拒絕服務　115

5.4.2　容錯和恢復機制　117

5.4.3　時延和帶寬要求　119

5.5　協議安全設計方法　119

5.5.1　安全協議設計原則　120

5.5.2　安全性評估和測試　122

5.5.3　安全隔離　124

參考文獻　127

 

第6章　物聯網典型應用場景　129

6.1　工業物聯網　129

6.1.1　應用場景　129

6.1.2　發展需求　131

6.1.3　協議特徵　132

6.2　農業物聯網　134

6.2.1　應用場景　134

6.2.2　發展需求　137

6.2.3　協議特徵　139

6.3　能源物聯網　140

6.3.1　應用場景　140

6.3.2　發展需求　142

6.3.3　協議特徵　143

6.4　交通物聯網　144

6.4.1　應用場景　144

6.4.2　發展需求　146

6.4.3　協議特徵　147

6.5　醫療物聯網　149

6.5.1　應用場景　149

6.5.2　發展需求　152

6.5.3　協議特徵　154

6.6　衛星物聯網　155

6.6.1　應用場景　155

6.6.2　發展需求　157

6.6.3　協議特徵　159

參考文獻　160

 

第7章　物聯網智能服務　163

7.1　物聯網數據特徵與處理　163

7.1.1　數據特徵　163

7.1.2　數據處理　164

7.2　物聯網智能服務模型與體系　166

7.2.1　傳統三層物聯網智能服務模型　166

7.2.2　標準四層物聯網智能服務模型　168

7.2.3　基於泛在傳感器網絡的五層智能服務模型　169

7.2.4　通用物聯網智能服務模型　171

7.2.5　雲邊端協同AIoT智能服務模型　173

7.2.6　基於實體 數據的物聯網智能服務模型　175

7.3　物聯網智能服務編排與組合　176

7.3.1　智能服務編排　176

7.3.2　智能服務組合　178

7.4　物聯網智能服務安全　181

7.4.1　概述　181

7.4.2　物聯網智能服務結構總體設計　182

7.4.3　物聯網智能服務安全通信方法　184

參考文獻　186

 

第8章　面向智能服務的物聯網協議設計　188

8.1　物聯網協議智能能力　188

8.2　面向服務場景的協議功能　190

8.2.1　服務發現和描述機制　191

8.2.2　服務編排和組合機制　192

8.2.3　數據交互和共享機制　193

8.2.4　服務安全和隱私保護　194

8.2.5　服務質量保證　196

8.2.6　服務管理和治理機制　197

8.3　物聯網協議智能化評估　198

8.3.1　用戶行為分析　198

8.3.2　智能算法評估　199

8.3.3　模擬模擬實驗　200

8.3.4　大數據分析　202

8.3.5　智能模擬平臺構建　203

8.3.6　智能質量評估框架　205

 

第9章　展望　207

9.1　物聯網協議存在的問題　208

9.2　未來物聯網協議發展方向　209

9.2.1　標準化和互操作性　209

9.2.2　大數據處理和分析能力　210

9.2.3　邊緣計算和5G的結合　211

9.2.4　人工智能和機器學習的整合　212

9.2.5　安全性和隱私問題的解決　213

9.2.6　智慧城市和工業物聯網　214