ZigBee無綫傳感器網絡及其在物聯網中的應用 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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姚仲敏等編著 著

圖書標籤:

• ZigBee
• 無綫傳感器網絡
• 物聯網
• 傳感器網絡
• 無綫通信
• 低功耗
• 智能傢居
• 工業物聯網
• 無綫技術
• 嵌入式係統

店鋪： 文軒網教育考試專營店

齣版社： 哈爾濱工業大學齣版社

ISBN：9787560368429

商品編碼：28640388008

齣版時間：2018-04-01

作  者:姚仲敏 等 編著 定  價:48 齣 版 社:哈爾濱工業大學齣版社 齣版日期:2018年04月01日 頁  數:393 裝  幀:平裝 ISBN:9787560368429 ●篇基礎知識
●第1章無綫傳感器網絡
●第2章協議標準
●第3章基於IEEE802.15.4的應用開發
●第二篇ZigBee係統開發
●第4章JN5139-ZigBee硬件平颱
●第5章JN5139軟件平颱
●第6章開發ZigBee應用程序
●第7章JN5168-ZigBee硬件平颱
●第8章JN5168的網絡節點與開發闆
●第9章JN5168的網絡節點與開發闆
●第10章JN5168的軟件開發與示例程序
●第三篇無綫傳感器網絡在物聯網中的應用
●第11章無綫傳感器網絡與物聯網
●第12章基於Internet構建物聯網
●第13章基於無綫通信網構建物聯網
●第14章基於Wi-Fi網絡構建物聯網
●縮寫詞與術語
●參考文獻

內容簡介

ZigBee無綫傳感器網絡作為一種信息感知和數據采集的新型網絡係統，以其低功耗、低成本、分布式、自組網和適應惡劣環境等特點成為物聯網感知世界的重要組成部分。本書重點介紹ZigBee無綫傳感器網絡的網絡結構、IEEE 802.15.4協議、ZigBee協議標準等基礎理論知識並以目前極有發展前途的NXP公司5139和5168片上係統為主要內容，分彆介紹以其為基礎的ZigBee芯片、硬件模塊、網絡節點和軟件平颱等方麵的知識，通過示例程序和網關實現應用示例，講解ZigBee無綫傳感器網絡應用係統設計的過程和方法。本書采用通俗易懂、言簡意賅的語言，說明ZigBee無綫傳感器網絡及其在物聯網中應用所依據的基本原理與實用技術，為廣大讀者提供一本理論聯係實際、能夠學以緻用的ZigBee無綫傳感器網絡基礎教材。

《ZigBee無綫傳感器網絡及其在物聯網中的應用》 內容簡介 本書深入剖析瞭ZigBee無綫傳感器網絡（WSN）的核心技術，並係統闡述瞭其在蓬勃發展的物聯網（IoT）領域中的關鍵作用與廣泛應用。本書旨在為讀者提供一個全麵、深入且實用的技術視角，幫助理解ZigBee的底層原理、網絡架構、通信協議，以及如何在各種物聯網場景下進行有效的部署和優化。 第一部分：ZigBee無綫傳感器網絡基礎 本部分將為讀者構建堅實的ZigBee理論基礎。 第一章 ZigBee技術概述： ZigBee標準的起源與發展： 迴顧ZigBee標準從IEEE 802.15.4協議棧演進而來的曆史，以及其作為低功耗、低速率、低成本短距離無綫通信技術的定位。 ZigBee技術的核心優勢： 詳細闡述ZigBee在功耗、成本、網絡容量、魯棒性、安全性和易用性等方麵的突齣特點，以及這些優勢如何使其成為物聯網領域的理想選擇。 ZigBee與Wi-Fi、Bluetooth等技術的比較： 深入對比ZigBee與其他主流無綫通信技術在應用場景、技術指標、功耗特性、網絡拓撲等方麵的異同，幫助讀者理解ZigBee在特定物聯網應用中的獨特性和不可替代性。 ZigBee協議棧的層次化結構： 詳細介紹ZigBee協議棧的各個層次，包括物理層（PHY）、媒體訪問控製層（MAC）、網絡層（NWK）、應用層（APL）以及其中的關鍵組件，如應用框架（APS）、設備配置文件（Device Profile）、應用對象（Application Object）等。 第二章 IEEE 802.15.4協議詳解： 物理層（PHY）特性： 深入分析IEEE 802.15.4的物理層規範，包括載波頻率（2.4GHz、868/915MHz）、調製方式（O-QPSK）、數據傳輸速率、信道劃分、發送功率、接收靈敏度等，以及這些參數對網絡性能的影響。 媒體訪問控製層（MAC）機製： 詳細講解MAC層的關鍵功能，如信標（Beacon）幀、信道接入機製（CSMA/CA）、幀結構、確認幀、輪詢機製、設備模式（Active、Sleep）等，以及這些機製如何保證數據的可靠傳輸和設備的低功耗運行。 MAC層的功能與數據幀格式： 詳細解析MAC層的主要功能，如關聯/去關聯、信道掃描、設備尋址、幀間間隔（Interframe Spacing, IFS）、幀確認等。深入剖析MAC數據幀的各個字段，理解其承載的信息以及如何實現高效的數據傳輸。 第三章 ZigBee網絡層（NWK）與應用層（APL）機製： 網絡層（NWK）功能： 深入探討NWK層的功能，包括網絡形成、路由發現與維護（如AODV的變種）、設備尋址（16位短地址、64位IEEE地址）、數據轉發、網絡拓撲管理（星型、網狀、樹型）、網絡安全等。 網絡拓撲結構及其優勢： 詳細分析ZigBee支持的各種網絡拓撲（星型、網狀、樹型）的特點、適用場景、優缺點，以及不同拓撲下的路由機製和網絡性能錶現。 ZigBee設備角色： 詳細闡述ZigBee網絡中的三種核心設備角色：協調器（Coordinator）、路由器（Router）和終端設備（End Device）。分析它們在網絡形成、路由、數據存儲、功耗管理等方麵的職責和協同工作方式。 ZigBee設備配置文件（Device Profile）： 解釋設備配置文件的作用，包括定義設備的功能集、簇（Cluster）、屬性（Attribute）等，以及它們如何實現設備間的互操作性。 ZigBee應用層（APL）與APS子層： 深入理解APL層的功能，包括消息打包、尋址、綁定（Binding）、發現（Discovery）、命令處理等。重點解析APS（Application Support Sublayer）子層在消息路由、綁定、群發（Multicast）、廣播（Broadcast）等方麵的關鍵作用。 第二部分：ZigBee在物聯網中的應用 本部分將聚焦ZigBee在實際物聯網場景中的應用，展示其價值和潛力。 第四章 物聯網概述與ZigBee的定位： 物聯網（IoT）的概念與發展趨勢： 概述物聯網的定義、核心要素（感知、網絡、應用）、發展曆程、關鍵技術以及未來的發展趨勢，如萬物互聯、數據智能、邊緣計算等。 ZigBee在物聯網中的角色與優勢： 深入分析ZigBee在物聯網體係架構中的位置，特彆是在近距離、低功耗、低成本傳感器節點連接方麵的優勢。闡述ZigBee如何成為實現“感知層”連接的關鍵技術之一。 與其他物聯網通信技術的融閤： 探討ZigBee如何與Wi-Fi、NB-IoT、LoRa、藍牙Mesh等技術協同工作，構建層次化、多網融閤的物聯網通信網絡。例如，ZigBee節點數據如何通過網關上傳到雲平颱。 第五章 智能傢居領域的ZigBee應用： 智能照明係統： 詳細介紹如何利用ZigBee實現智能燈泡的遠程控製、場景聯動、亮度調節、色溫控製等功能，以及其在節能減排和提升生活品質方麵的應用。 智能安防係統： 闡述ZigBee在門窗傳感器、人體紅外探測器、煙霧報警器、漏水傳感器等安防設備中的應用，以及如何構建一個安全可靠的智能傢居安防網絡。 環境監測與控製： 講解ZigBee在溫濕度傳感器、空氣質量監測器、智能插座、環境聯動控製器等設備中的應用，實現對室內環境的實時監測和自動化調節。 傢電互聯與遠程控製： 探討ZigBee如何實現冰箱、空調、洗衣機等傢電的智能化控製，以及用戶如何通過手機APP或語音助手進行遠程管理。 智能門鎖與訪問控製： 介紹ZigBee在智能門鎖中的應用，實現指紋、密碼、APP等多種開鎖方式，並能記錄開鎖日誌。 第六章 智慧城市與工業物聯網（IIoT）中的ZigBee應用： 智能交通管理： 探討ZigBee在交通流量監測、停車位檢測、路燈控製、交通信號燈聯動等方麵的應用，如何提升城市交通效率和安全性。 智慧能源計量： 詳細介紹ZigBee在智能電錶、水錶、氣錶等計量設備的遠程抄錶與數據傳輸中的應用，實現能源的精細化管理。 環境監測與汙染控製： 闡述ZigBee在空氣質量監測站、水質監測、噪聲監測等方麵的應用，為城市環境治理提供數據支持。 工業自動化與設備監控： 深入分析ZigBee在工廠車間設備狀態監測、生産過程參數采集、故障預警、資産追蹤等工業物聯網場景中的應用，提高生産效率和降低運營成本。 智能樓宇管理： 講解ZigBee在樓宇自動化係統中的應用，如HVAC（暖通空調）、照明、安防、能源管理等，實現樓宇的智能化、節能化和舒適化。 第七章 ZigBee在其他物聯網領域的應用： 農業物聯網： 介紹ZigBee在土壤濕度監測、作物生長環境監測、智能灌溉、農機設備管理等農業智能化應用。 醫療健康監測： 探討ZigBee在可穿戴健康設備（如心率帶、血壓計）與傢庭健康監測中心的數據傳輸中的應用，以及遠程醫療的潛力。 物流追蹤與資産管理： 講解ZigBee在貨物追蹤、倉庫資産管理、設備狀態監控等方麵的應用，提高物流效率和資産的可追溯性。 第三部分：ZigBee網絡的設計、部署與優化 本部分將從實踐角度齣發，指導讀者如何進行ZigBee網絡的實際設計、部署和管理。 第八章 ZigBee網絡設計與規劃： 需求分析與場景建模： 指導讀者如何根據實際應用場景的需求（如節點數量、通信範圍、數據吞吐量、功耗要求、安全性級彆等）進行詳細的需求分析。 網絡拓撲選擇與優化： 根據需求分析結果，選擇最適閤的ZigBee網絡拓撲（星型、網狀、樹型），並分析如何根據實際環境進行優化。 設備選型與布局： 介紹選擇閤適的ZigBee芯片、模組和終端設備時需要考慮的因素，以及如何根據環境特點進行設備的閤理布局。 信道選擇與乾擾規避： 講解如何選擇閤適的ZigBee工作信道，以及如何評估和規避潛在的同頻或鄰頻乾擾。 安全性設計考量： 強調ZigBee網絡的安全設計，包括密鑰管理、數據加密、身份認證等，以及如何防範常見的網絡攻擊。 第九章 ZigBee網絡部署與調試： 設備配網與加入網絡： 詳細講解ZigBee設備如何進行初始化、掃描網絡、與協調器進行關聯（Joining）的整個過程。 網絡配置與管理： 介紹如何通過協調器或管理軟件對ZigBee網絡進行配置，如設備參數設置、路由錶管理、網絡狀態監控等。 數據采集與傳輸測試： 指導讀者如何測試ZigBee網絡的通信質量，包括數據包丟失率、延遲、吞吐量等，並進行必要的調試。 功耗優化實踐： 提供ZigBee設備在實際部署中進行功耗優化的各種策略，如閤理設置休眠模式、優化數據傳輸頻率、選擇低功耗設備等。 故障排查與診斷： 提供常見ZigBee網絡故障的排查思路和診斷方法，幫助讀者快速定位並解決問題。 第十章 ZigBee與主流物聯網平颱的集成： ZigBee網關的作用與選擇： 闡述ZigBee網關在連接ZigBee網絡與互聯網之間的關鍵作用，以及選擇閤適網關需要考慮的因素（如協議支持、接口類型、計算能力等）。 與雲平颱的數據交互： 詳細介紹ZigBee設備數據如何通過網關上傳到主流物聯網雲平颱（如阿裏雲IoT、騰訊雲IoT、AWS IoT、Azure IoT等），以及平颱如何進行數據存儲、分析和應用。 MQTT、CoAP等通信協議的應用： 講解MQTT、CoAP等輕量級通信協議在ZigBee與雲平颱之間數據傳輸中的應用，以及它們如何適應物聯網環境。 API接口與應用開發： 介紹如何利用雲平颱的API接口，開發上層應用，實現對ZigBee設備的遠程控製、數據可視化、告警通知等功能。 邊緣計算在ZigBee網絡中的應用： 探討邊緣計算技術如何與ZigBee網絡結閤，在網關或邊緣節點上進行數據預處理、智能分析，從而降低雲端壓力，提高響應速度。 結論與展望 本書最後將對ZigBee技術在物聯網領域的未來發展進行總結和展望，探討其在智能化、綠色化、互聯互通等方麵的持續演進和創新潛力。 本書內容翔實，結構清晰，既有對ZigBee技術原理的深度解析，又有對實際應用場景的細緻描繪，輔以設計、部署和集成方麵的實踐指導，旨在為物聯網開發者、研究人員、工程師以及對ZigBee技術感興趣的讀者提供一份係統、全麵且具有高度參考價值的學習資料。

評分☆☆☆☆☆

我最近在負責一個智能傢居係統的後端架構設計，希望找到一種低功耗、高穩定性的短距離通信方案。市麵上很多資料都過於側重於宣傳某種技術如何“智能”，但這本書的價值在於它的“腳踏實地”。它沒有過分渲染物聯網的宏大願景，而是聚焦於如何解決實際工程中的痛點。例如，書中對“休眠-喚醒”周期的精確控製以及如何平衡數據傳輸延遲與電池壽命之間的矛盾，提供瞭非常詳盡的決策模型。我發現，以往我們為瞭追求低延遲而犧牲瞭電池壽命，這本書提供瞭一種量化的方法論，讓我們能根據不同的應用場景（例如，消防警報 vs. 環境溫濕度采集），設定一個可接受的“功耗-性能”平衡點。更難能可貴的是，作者對協議棧中不同層級的交互作用有著深刻的洞察。它不僅僅是孤立地介紹ZigBee，而是探討瞭它如何與上層的應用層協議（如MQTT或CoAP）進行適配，確保數據在網絡邊界的順暢過渡。這是一本能幫助工程師做齣審慎技術選型的工具書。

評分☆☆☆☆☆

說實話，作為一名主要從事軟件開發而非底層硬件的工程師，最初翻開這本書時，我對那些關於射頻特性和信道衰落的描述有些抗拒。然而，這本書的行文風格非常巧妙地平衡瞭技術深度和可讀性。作者似乎深諳如何將復雜的數學模型和工程經驗用簡潔的語言錶達齣來。比如，在討論網絡擴展性時，書中用非常生動的比喻來解釋節點密度對網絡性能的影響，這使得我這個對物理層不太敏感的人也能抓住核心問題——即有限的頻譜資源如何高效調度。我尤其關注書中關於“自愈閤網絡”的章節，這對構建高可靠性的工業物聯網場景至關重要。作者詳細闡述瞭當一個中繼節點失效時，網絡如何自動重新計算路由路徑，避免瞭傳統點對點網絡中單點故障的風險。這種對係統魯棒性（Robustness）的強調，是我在其他側重於數據傳輸效率的資料中很少見到的。這本書給我最大的啓發是：一個成功的無綫傳感器網絡，其價值不僅在於傳輸數據，更在於它在麵對環境變化和硬件故障時所展現齣的持續服務能力。

評分☆☆☆☆☆

這本關於ZigBee無綫傳感器網絡的書籍，我花瞭相當長的時間來研讀，坦白說，它在我理解現代物聯網（IoT）底層技術架構時，起到瞭至關重要的鋪墊作用。這本書的敘事邏輯非常清晰，從無綫通信的基礎原理入手，逐步深入到ZigBee協議棧的每一個細節層麵，仿佛一位經驗豐富的工程師在嚮你展示藍圖。我特彆欣賞作者在闡述網絡拓撲結構，例如星型、網狀和簇星型網絡時的細緻程度。光是關於路由選擇算法的對比分析，就占據瞭相當大的篇幅，作者並未簡單羅列不同算法的優劣，而是結閤實際應用場景，比如能源效率要求高的環境監控係統，來剖析為何Mesh網絡中的AODV或DSR變體更具優勢。這種理論與實踐緊密結閤的寫法，極大地幫助我消化瞭原本晦澀難懂的協議規範。此外，書中對功耗管理策略的探討，尤其是在低速傳輸和周期性喚醒機製上的優化方案，簡直就是為電池供電的邊緣設備量身定製的寶典。閱讀過程中，我時常需要停下來，對照自己正在進行的項目，思考如何將書中的最佳實踐融入到實際的嵌入式係統設計中去。總而言之，這是一部深度與廣度兼備的專業參考書，它構建瞭一個堅實的理論基礎，讓人不再滿足於停留在應用層的“即插即用”，而是真正理解“為什麼能用”和“如何用得更好”。

評分☆☆☆☆☆

我閱讀這本書的初衷，其實是想找一本能快速上手，瞭解如何將現有傳感器數據通過無綫方式匯聚起來的工具書。結果發現，這本著作的深度遠超我的預期，它更像是一本係統科學的教科書，而非快速入門指南。書中對物理層和MAC層的技術細節挖掘得極為徹底，涉及到瞭幀結構、衝突避免機製（CSMA/CA）以及時分復用（TDMA）的精妙結閤。最讓我感到驚喜的是，作者沒有止步於ZigBee本身，而是花瞭大篇幅去討論它如何與更廣泛的物聯網生態係統集成。例如，如何將ZigBee網絡中的數據安全、穩定地橋接到TCP/IP網絡，實現跨異構網絡的互聯互通。書中的案例分析，雖然沒有提供可以直接復製粘貼的代碼片段，但那種思維導圖式的架構拆解，對於理解復雜係統的模塊劃分和接口定義非常有幫助。尤其是關於網絡安全章節，對鏈路層加密和密鑰管理流程的描述，體現瞭作者對實際部署風險的高度敏感性。對於希望從“會用”到“精通”無綫通信協議棧的讀者來說，這本書的價值是無可替代的，它要求你投入時間去啃讀，但迴報是構建技術自信心。

評分☆☆☆☆☆

這本書的結構嚴謹，仿佛在進行一次深入的“X光掃描”，將ZigBee技術從最基礎的無綫電波層麵，一步步解剖到應用層的網絡服務。我以前對無綫網絡協議的理解非常碎片化，總是在不同標準間搖擺不定。然而，這本書通過統一的框架，將各個技術點有機地串聯起來。特彆是關於網絡層尋址和廣播機製的論述，展現瞭分布式係統設計的精妙之處。作者對網絡層中節點ID分配的策略分析，直接關係到未來係統的可擴展性。如果ID規劃不當，網絡的規模將受到嚴重限製。這本書不僅告訴我們如何實現一個工作中的網絡，更重要的是，它指導我們如何構建一個能夠長期維護、易於擴展的網絡。對於那些希望深入理解無綫網狀網絡（Mesh Networking）核心機製的讀者來說，這本書提供瞭百科全書式的詳盡解釋，其對路由錶維護和網絡狀態同步的描述，清晰易懂，為我在設計大型分布式傳感器集群時提供瞭堅實的理論支撐，避免瞭許多設計上的陷阱。