基于智能工厂的M2M通信 架构、技术、标准与应用 下载 mobi epub pdf 电子书 2024

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作者简介

　　Jelena Miic＇,加拿大安大略省多伦多市瑞尔森大学计算机科学教授。在无线网络领域，尤其是无线体域网和无线传感器网络协议、性能评估和安全等方面发表了100余篇索引论文和140余篇国际会议论文。担任IEEE Transactions on Vehicular Technology，IEEE Network、 Computer Networks、 Ad Hoc Networks、 Wiley Security and Communication Networks，Ad Hoc & Sensor Wireless Networks等期刊的编委。IEEE高级会员、ACM会员。 　　Vojislav B.Miic＇，加拿大安大略省多伦多市瑞尔森大学计算机科学教授。1993年于塞尔维亚贝尔格莱德大学获计算机科学博士学位。他的研究兴趣包括无线网络的性能评估以及系统和软件工程。曾撰写、与人合著图书6本，参与编写图书18本，在期刊和著名国际会议上发表论文超过220篇。担任IEEE Transactions on Parallel and Distributed Systems、 IEEE Transactions on Cloud Computing、 Ad Hoc Networks、 Peer�瞭o�睵eer Networks and Applications、 International Journal of Parallel、 Emergent and Distributed Systems的编委。IEEE高级会员、ACM和AIS会员。

目录

译者序
前言
主编简介
贡献者
第1章网络—物理世界的M2M通信——案例分析和研究挑战
1.1简介
1.2几个相关术语：IoT、WSNs、M2M和CPS
1.2.1IoT、WSNs、M2M和CPS简介
1.2.2IoT、WSNs、M2M和CPS之间的相关性
1.3M2M通信：案例研究
1.3.1M2M应用块
1.3.2M2M用于历史文物保存
1.3.3M2M用于制造系统
1.3.4M2M用于家庭网络
1.3.4.1家庭网络
1.3.4.2健康监测系统
1.3.4.3智能电网
1.4M2M通信的问题和挑战
1.4.1节能MAC协议
1.4.2具有多射频接口终端的MAC协议
1.4.3跨层设计
1.4.4M2M网络的安全机制
1.5M2M通信演化：从M2M到CPS
1.5.1M2M和CPS的比较
1.5.2使用WSN定位的多个无人驾驶车辆
1.5.3CTS辅助车辆左转
1.5.4CPS设计的问题和挑战
参考文献
第2章M2M通信的架构和标准
2.13GPP MTC架构
2.2ETSI的M2M架构
2.2.1系统架构和域
2.2.2ETSI SC框架和参考点
2.2.3资源
2.2.43GPP和ETSI
2.3EXALTED系统架构
2.3.1ND中的组件
2.3.2DD中的组件
参考文献
第3章M2M流量和模型
3.1简介
3.2M2M流量建模
3.2.13GPP、ETSI和IEEE的M2M流量建模活动
3.2.1.1IEEE 802.16p的M2M活动
3.2.1.2ETSI的M2M活动
3.2.1.33GPP提出的M2M流量模型
3.2.2M2M业务建模框架
3.3M2M流量对当代网络（HSDPA）的影响
3.4总结
参考文献
第4章大规模M2M网络的实际分布编码
4.1简介
4.2相关工作
4.2.1基于单用户的协同编码
4.2.2基于多用户的协同编码
4.2.3建议的编码方案
4.3信号模型
4.4灵活的GMSJC
4.4.1GMSJC的过程
4.4.2GMSJC码字的结构
4.4.3DN上GMSJC的解码
4.5性能分析
4.5.1基于距离频谱的误码概率性能分析
4.5.2基于PEP的空间分集性能分析
4.5.3能效性能分析
4.6性能评估
4.6.1模拟系统和参考方案
4.6.2模拟结果
4.6.3能效分析
4.7结论
致谢
参考文献
第5章M2M通信中IEEE 802.15.4网络的效率评估
5.1简介
5.2信道接入方案
5.3模型假设
5.3.1场景1
5.3.2场景2
5.4系统模型
5.4.1帧丢失概率
5.4.2帧碰撞概率
5.5数值结果与性能分析
5.6结论
参考文献
第6章无线M2M通信网络的可靠性
6.1简介
6.2智能电网中通信对DR的影响
6.2.1DR控制策略
6.2.2通信错误的影响
6.3无线通信网络的模型和分析
6.3.1系统模型
6.3.1.1可靠性指标
6.3.1.2网络拓扑结构和路由
6.3.1.3MAC协议
6.3.1.4无线信道模型
6.3.2链路可靠性分析
6.3.2.1中断概率
6.3.2.2链路可靠性
6.3.2.3链路中断概率的近似
6.3.3网络级可靠性分析
6.3.3.1单跳网络中的可靠性
6.3.3.2多跳网络中的可靠性
6.4模型验证与应用
6.4.1模型验证
6.4.2模型应用：最大覆盖范围
6.5总结
参考文献
第7章高能效M2M网络
7.1简介
7.2高能效的大规模访问控制和资源分配
7.2.1高能效大规模访问控制
7.2.2大规模访问管理中的最优功率和资源配置
7.3M2M网络中的节能中继
7.4M2M网络中的节能报告
7.4.1高能效集中报告
7.4.2高能效分布报告
7.5M2M网络中的节能路由
7.5.1节能路由
7.5.2节能和QoS保证路由
7.5.3节能路由和信道调度
7.5.4节能和重发感知路由
7.6M2M网络中的高效率休眠调度
7.7M2M设备域中的能量收集
7.7.1能量收集类型
7.7.2能量收集的挑战和当前解决方案
7.7.3基于射频的能量收集应用
7.8M2M网络中的能源效率和安全
7.9绿色通信语境下的M2M网络能源效率
7.10小结和讨论
7.11词汇表
参考文献
第8章智能电网中的M2M通信
8.1简介
8.2智能电网基础
8.2.1发电
8.2.2输电和配电
8.2.3消费
8.3智能电网中M2M通信的挑战
8.3.1可扩展性
8.3.2能源效率
8.3.3安全性
8.3.4可靠性
8.3.5标准化
8.3.6服务差异化
8.3.7频谱使用
8.3.8移动性
8.3.9数据处理和计算
8.4用于M2M通信的无线通信技术
8.4.1蜂窝M2M通信
8.4.2IEEE 802.16/WIMAX
8.4.3IEEE 802.11/Wi�睩i
8.4.4IEEE 802.15.4/ZigBee
8.4.5无线HART
8.4.6ISA��100.11a
8.4.7Z�瞱ave
8.4.8Wavenis
8.4.9IEEE 802.15.4a/超宽带（UWB）
8.4.10IEEE 802.22/CR
8.5智能电网中M2M通信的使用案例
8.5.1智能电网中的认知M2M
8.5.2智能电网中的Web服务
8.5.3智能电网中的家庭能源管理系统
8.6总结和悬而未决的问题
参考文献
第9章智能电网中M2M通信的入侵探测系统
9.1简介
9.2智能电网NAN中的 M2M通信
9.2.1NAN技术
9.2.2NAN组件
9.2.3可扩展性
9.2.4路由
9.2.5NAN 中M2M通信的安全和隐私
9.2.6虫洞攻击
9.2.7入侵探测系统
9.3NAN�睮DS
9.3.1网络架构和IDS设计
9.3.2探测机制
9.3.3最短路径长度估计
9.3.4模拟场景
9.4模拟实验的结果
9.5结论和未来的工作
参考文献
第10章通过志愿者计算和移动群智感知的M2M交互范例
10.1简介
10.2针对云上MCS的M2M通信
10.2.1M2M参考架构
10.2.2M2M通信及针对MCS应用的志愿者贡献模型
10.3案例分析：MCS社交应用
10.4结论
参考文献

前言/序言

　　数据通信网络可能是现代社会中技术的最普遍形式。最初开发用于人与人之间的通信，现在数据通信正越来越多地用于连接不需要人类监督或互动的智能电子设备。这种数据通信，恰当地命名为“机器端对端（M2M）”或“机器型通信”，已在许多领域应用，包括但不限于智能电力和智能电网、电子医疗、交通管理、安全和安保以及城市自动化。大多数情况下这些设备被互联成为庞大的网络，这个庞大的网络通常就是指“物联网”。物联网使得我们可以对日常生活的许多方面（包括办公室和家庭）进行智能监控、报告和控制。因此，M2M通信技术将影响和改变目前的能源生产、传输和配送系统、交通系统以及人类每天使用的其他的系统和物品。 　　M2M通信的规模巨大，预计通过M2M驱动的设备数量到2020年将达到200～500亿台，几乎超过迄今为止在通信技术领域完成的任何项目。因此，需要研究这一令人激动的新领域发展的各个方面，并进一步从理论和实践上加强对M2M通信系统的理解。 　　本书内容可分为3个部分，每部分侧重于M2M技术的不同方面。 　　本书第1~3章综述了M2M通信、架构和流量建模的通用观点。第1章由Jiafu Wan、Min Chen和Victor C.M.Leung编写，探讨M2M通信的共性方面，勾勒出这种新技术给予设计者和应用开发者的问题和挑战，并提供了一些案例研究，以突出传统数据通信和M2M通信技术之间的差异。第2章由Dejan Drajic＇、Nemanja Ognjanovic＇和Srdjan Krcˇo编写，概述了M2M通信不同架构的解决方案，并对当前对各个方面的标准化给出建议，还介绍了欧盟发起的框架计划7中设备扩展LTE项目（EXALTED）的概况。该项目的目标是将M2M通信与正迅速在全球获得认可的4G蜂窝通信标准——LTE集成。第3章由Markus Laner、Navid Nikaein、Dejan Drajic＇、Philipp Svoboda、Milica Popovic＇和Srdjan Krcˇo编写，介绍了M2M流量表征和建模最新结果的深入研究，这是本领域先进架构、标准和系统发展的前提条件。 　　第4~7章重点关注一些通信技术，旨在实现或促进M2M通信。第4章由Yuexing Peng、Yonghui Li、Mohammed Atiquzzaman和Lei Shu编写，描述了前向纠错（Forward Error Correction,FEC）编码设计的实际方案，它允许聚类、多端协同和分布式turbo编码以及解码。第5章由Chao Ma、Jianhua He、Hsiao�瞙wa Chen和Zuoyin Tang编写，研究在多个无线传感器网络实现中相当流行的IEEE 802.15.4低数据速率无线体域网（Low Data Rate Wireless Personal Area Network，LR�瞁PAN）标准在M2M通信中使用的有效性，特别关注隐藏终端的影响、帧碰撞以及由于噪声的帧损坏。第6章由Lei Zheng和Lin Cai编写，论述了M2M网络中使用802.15.4兼容设备的作用和问题，重点关注通信的可靠性和多重随机效应的影响，包括影子、衰减和网络拓扑。第7章由Burak Kantarci和Hussein T.Mouftah编写，重点关注能源效率及其多面性，详细讨论了涉及海量接入控制、资源分配、中继、路由和休眠调度的问题。同时，还介绍了大量M2M设备中可能的供电方式（能量收集）及其在绿色通信M2M网络中的作用。 　　第8~10章介绍有关M2M通信的应用。第8章由Melike Erol�睰antarci和Hussein T.Mouftah编写，讨论了在智能电网以及某些应用情况下，使用M2M通信所带来的挑战，并从其是否适合智能电网应用的观点出发，概述了众多无线通信技术。第9章由Nasim Beigi Mohammadi、Jelena Mi�宨c＇、Vojislav B.Mi�宨c＇和Hamzeh Khazaei编写，从安全方面论述了智能电网中的M2M通信，提出了一种有效的入侵探测系统以应付多种可能的攻击。第10章由Symeon Papavassiliou、Chrysa Papagianni、Salvatore Distefano、Giovanni Merlino和Antonio Puliafito编写，提出了通过使用志愿者计算模型的框架，利用M2M通信的能力来实现另一种新兴的计算模式——云计算中手机群智感知的应用。 　　总体来说，这些章节不仅可以让读者了解本领域已有的工作，同时也为进一步研究M2M通信技术的各个方面奠定了基础，特别是其架构和架构方案、现有系统的升级路径、性能相关问题以及安全性。读者将因此能够更好地解决有关M2M通信网络和系统中相关的设计、部署和运行问题。
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