窄帶物聯網-NB-IoT原理、架構及應用 高澤華 鄭智民 蔣維 9787302632146 【台灣高等教育出版社】

內容簡介
支持下一代人機泛在智聯的低功耗窄帶物聯網近些年得到了突飛猛進的發展，面向低功耗窄帶的物聯網應用窗口已經開啟。本書從低功耗窄帶物聯網應用的角度出發，首先闡述窄帶物聯網的基本概念、關鍵技術、體系架構、標準化體系、流程和數據傳輸，然後著重介紹基於低功耗窄帶物聯網的典型應用，特別是在體域網中的應用，力爭從科學前沿的高度，對低功耗窄帶物聯網未來應用和發展前景有一個全面科學的把握，提高利用低功耗窄帶物聯網解決實際問題的能力。本書可作為高等院校「低功耗窄帶物聯網」課程的教材參考資料，也可供從事低功耗窄帶物聯網系統學習與應用的工程技術人員自學與參考。

作者簡介
高澤華 北京郵電大學博士，副教授，研究生導師，美國加州大學洛杉磯分校（UCLA）訪問學者。北京郵電大學物聯網與元宇宙創新實驗室主任，創新與創業平台創始人，國際TRIZ創新專家，中國電子學會高級會員、中國通信學會會員、北京通信信息協會會員。主講電磁場與電磁波、微波與天線技術、現代通信技術、創新與創業等課程。主要研究物聯網、元宇宙、納米機器人通信、TRIZ創新方法、交叉學科跨界融合科研等。主持承擔了國家自然科學基金、國家863計劃、國家重點研發計劃等多項項目，發表學術論文百余篇，主編及參編《物聯網——體繫結構、協議標準與無線通信》《物聯網技術與創意》《電磁場與電磁波》《微波技術基礎》等圖書19部，申請發明專利19項。獲北京發明創新大賽金獎和通信信息類專項獎，2019AIIA杯人工智慧大賽全國總冠軍。提出一項具有顛覆性的坐標系：支持計算機時代非連續分離數字世界的區坐標系Zone Coordinates。

目錄
第1章窄帶物聯網概述
1 1窄帶物聯網的起源與發展
1 2窄帶物聯網的概念
1 3窄帶物聯網的標準特性
1 3 1靈活部署、窄帶、低速率、低成本、高容量
1 3 2覆蓋增強、低時延敏感
1 3 3不支持連接態的移動性管理
1 3 4低功耗
1 4窄帶物聯網的現狀分析
1 5窄帶物聯網的發展意義
第2章窄帶物聯網的關鍵技術
2 1多輸入多輸出技術
2 1 1MIMO技術分類
2 1 2MIMO技術應用
2 1 3MIMO在窄帶物聯網中的應用
2 2自適應技術
2 3多載波聚合傳輸技術
2 4窄帶物聯網上行物理層技術
2 5窄帶物聯網下行物理層技術
第3章窄帶物聯網的架構
3 1窄帶物聯網的架構概述
3 2窄帶物聯網的感知層
3 3窄帶物聯網的網路層
3 4窄帶物聯網的應用層
第4章窄帶物聯網中的流程
4 1窄帶物聯網移動性管理流程
4 2RRC連接管理流程
4 2 1窄帶物聯網協議棧
4 2 2RRC狀態轉換
4 2 3RRC消息列表
4 2 4RRC連接建立流程
4 2 5RRC連接暫停流程
4 2 6RRC連接恢複流程
4 3窄帶物聯網系統信息流程
4 3 1系統信息分類
4 3 2MIBNB信息調度
4 3 3SIB1NB信息調度
4 3 4SIBxNB信息調度
4 3 5SIBxNB信息更新
4 4窄帶物聯網隨機接入流程
4 4 1隨機接入等級
4 4 2隨機接入時序
4 4 3隨機接入步驟
4 5窄帶物聯網附著流程
4 6窄帶物聯網多載波配置
4 6 1窄帶物聯網載波類型
4 6 2錨定載波配置
第5章窄帶物聯網數據傳輸
5 1SMS數據傳輸流程
5 2EPS控制面數據傳輸
5 3EPS用戶面數據傳輸
第6章基於終端物聯網實現無線體域網應用
6 1概述
6 2無線體域網介紹
6 3無線體域網標準和協議
6 3 1IEEE 802 15 4
6 3 2IEEE 802 15 6
6 3 3標準總結
6 4無線體域網未來新業務
6 4 1腦機介面
6 4 2通感互聯網
6 4 3納米機器人
6 4 4數字器官
6 5無線體域網面向未來發展的挑戰
6 6解決無線體域網能耗問題的四個技術趨勢
6 6 1無線體域網零功耗技術——生物分子通信
6 6 2無線體域網自供電技術——生物發電技術
6 6 3無線體域網自休眠節點——窄帶物聯網技術
6 6 4無線體域網自組織網路——一體化協同技術
6 7範例： 基於可穿戴設備判斷帕金森疾病的一體化融合系統
6 7 1步態周期
6 7 2數據採集的實驗運動範式
6 7 3運動狀態識別的數據分析
6 7 4運動孿生裝置及實驗進展
第7章窄帶物聯網的典型應用
7 1智慧井蓋
7 1 1概述
7 1 2智慧井蓋系統
7 2智慧建築
7 2 1智慧建築概述
7 2 2細分技術
7 2 3智慧建築發展前景
7 3智慧路燈
7 4智慧停車
7 5智慧用電
7 6智慧農業
7 6 1智慧農業概述
7 6 2智慧農業細分技術介紹
7 6 3搭建智慧農業系統
7 6 4智慧農業發展前景

前言/序言
前言
隨著可穿戴設備、車聯網、智能手錶等新興市場的開啟，工業4 0、智慧城市、智慧農業等理念進入現實，萬物互聯的時代正加速到來，物聯網(IoT)未來的發展空間巨大。未來海量的連接大部分與物聯網有關，物聯網的核心是將物連到網路上，是一個綜合技術系統，通過融合區塊鏈、人工智慧、數字孿生、可穿戴設備、增強現實(AR)等技術實現元宇宙。物聯網是元宇宙的底層支撐技術，為元宇宙提供數據採集及反饋控制設施，同時通過機器人、自動駕駛、無人機、3D列印等技術讓元宇宙與現實世界緊密結合。
低功耗廣覆蓋的窄帶物聯網(Narrow Band Internet of Things，NBIoT)也稱低功耗廣域網(Low Power Wide Area Network，LPWAN)，是在全球範圍內廣泛應用的物聯網領域新興技術，支持低功耗設備在廣域網的蜂窩數據連接，是未來物聯網一個重要的發展方向，它具有覆蓋廣、連接多、速率低、成本低、功耗低、架構優等特點。
窄帶物聯網技術是一種由3GPP標準定義的基於蜂窩網路的低功耗廣域網解決方案，窄帶物聯網協議棧基於LTE設計，根據物聯網需求，去掉不必要的功能，減少了協議棧處理流程的開銷。窄帶物聯網使用授權頻段，可採取帶內、保護帶或獨立載波三種部署方式，與現有網路共存。
本書詳細介紹了多輸入多輸出（MIMO）技術、自適應技術、多載波聚合傳輸技術、物理層技術等窄帶物聯網的關鍵技術，以及窄帶物聯網的體系架構(感知層、網路層、應用層)，窄帶物聯網中的流程、窄帶物聯網數據傳輸等。
窄帶物聯網技術支持海量連接，有深度覆蓋能力，功耗低，非常適合感測、計量、監控等物聯網應用，適用於智能抄表、資產跟蹤、智慧井蓋、智慧建築、智慧路燈、智慧用電、智能停車、車輛跟蹤、物流監控、智慧農林牧漁業及智能穿戴、智慧家庭、智慧社區等領域，特別是支持下一代人機泛在智聯時代的無線體域網(Wireless Body Area Network，WBAN)。無線體域網作為特殊的物聯網，承擔著個人數據與核心網路交互的重要任務，它以人體為中心，由人體體表和體內的感測器節點、基站和遠程伺服器等共同組成無線網路。
本書具有如下特點。
(1) 入門要求低： 本書介紹了窄帶物聯網最基本的知識，讀者只需要有一定的通信及網路知識即可。
(2) 完整性： 本書內容完整，涉及面廣，內容涵蓋關鍵技術、體系架構、關鍵流程、數據傳輸及窄帶物聯網應用等，使讀者可以全面、深刻地領會窄帶物聯網技術。
(3) 概括性： 本書每章的標題及第一段都是對該章內容的高度概括，對其內容解釋儘可能做到準確、翔實。
(4) 實用性： 本書緊密結合應用，對具體的窄帶物聯網應用場景特別是體域網做了較詳細的介紹。
本書由高澤華、鄭智民、蔣維編著。高澤華主要負責編寫第1~5章和第7章，鄭智民主要負責編寫第5~6章，蔣維主要負責編寫第1章和第3章。全書由高澤華統稿。同時，在本書編寫過程中，趙惜茹、程超月、許建軍、胡凱達、劉正望、戴波濤、朱常青、胡軼韜、錢習琴等協助完成了全書資料收集和整理，並完成部分內容的編寫，對他們的辛勤勞動表示感謝。
另外，本書在編寫過程中，得到北京郵電大學、中國移動集團研究院領導及同事的支持和幫助，他們對本書內容的取捨、主次安排均提出了很好的意見，在此表示衷心的感謝。在書稿撰寫整理過程中，清華大學出版社盛東亮和崔彤老師為書稿的內容提出了大量有益建議，在此表示特別的感謝。
由於編者水平有限，加之編寫時間倉促，書中不足之處在所難免，敬請讀者批評指正。
編者于北京郵電大學2023年7月