物聯網通信技術及實例

第1章 概述 001
1.1 物聯網的定義、目標、特性、服務、架構與元素 001
1.1.1 物聯網定義及其目標 001
1.1.2 物聯網的主要特徵與服務 002
1.1.3 物聯網架構、元素 003
1.2 物聯網通訊系統的構成 005
1.2.1 各構成要素概述 005
1.2.2 對通訊及安全的要求 006
1.3 物聯網通訊技術的現況與發展 007
1.3.1 物聯網產業發展現況及通訊技術應用現況 007
1.3.2 物聯網通訊技術的發展方向 009
本章小結 011
參考文獻012

第2章 資料通訊與IP 通訊技術 014
2.1 數位傳輸基礎 014
2.1.1 非週期函數的譜分析 015
2.1.2 統計法018
2.2 無線傳輸路徑 022
2.2.1 天線 022
2.2.2 自由空間傳播 025
2.2.3 衰落 026
2.2.4 訊號強度與頻率影響 028
2.2.5 NLOS 路徑分析參數 029
2.3 基頻資料傳輸 032
2.3.1 公升餘弦濾波 033
2.3.2 分與判決濾波 036
2.4 線性調變 036 2.4.1 雙邊帶抑制載波調變 037
2.4.2 二進位相移鍵控 038
2.4.3 正交幅度調變 040
2.4.4 正交相移鍵控041
2.4.5 高階22n -QAM 044
2.4.6 峰均功率比 046
2.5 TCPIP 047
2.5.1 TCPIP 模型及各層功能 047
2.5.2 IP 及輔助協定 048
2.5.3 TCP 和UDP 054
2.5.4 IPv6 簡介 058
本章小結 061
參考文獻 062

第3章 多載波多址技術與多天線技術 063
3.1 正交頻分複用 063
3.1.1 OFDM 的特性及其正交性 064
3.1.2 OFDM 基本原理 066
3.1.3 峰均功率比 072
3.1.4 頻率與定時同步 073
3.1.5 相位雜訊對性能的影響 074
3.1.6 發射器窗口化與濾波 074
3.1.7 正交頻分多址 075
3.1.8 離散傅立葉變換擴展OFDM 077
3.1.9 其他多OFDM 形式081
3.2 非正交多址 084
3.3 多天線技術 088
3.3.1 空間分集多天線技術 088
3.3.2 空間復用的MIMO 技術091
本章小結 104
參考文獻 105

第4章 低功耗廣域無線通訊技術 107
4.1 LPWA 摘要 107
4.1.1 LPWA 設計目標108
4.1.2 LPWA 典型技術 110
4.1.3 不同LPWA 技術的比較 113
4.1.4 應用 115
4.1.5 需要解決的挑戰 116
4.2 LoRa 技術及其應用實例 117
4.2.1 LoRaWAN 網路架構、典型晶片與傳輸模式 117
4.2.2 LoRaWAN 121
4.2.3 LoRa 應用實例 124
4.3 Sigfox 技術及其應用實例127
4.3.1 Sigfox 技術 127
4.3.2 Sigfox 應用實例 128
4.4 IETF 6TiSCH 129
4.4.1 IETF 6TiSCH 摘要 129
4.4.2 IEEE 802.15.4 TSCH 130
4.4.3 6TiSCH 管理平面 136
4.4.4 6TiSCH 安全加入過程 141
4.4.5 6LoWPAN 與6TiSCH 的整合 143
4.4.6 6TiSCH 中的路由：RPL 148
4.4.7 實現 150
本章小結152
參考文獻 153

第5章 窄頻物聯網 159
5.1 NB-IoT 的目標與產業發展 159
5.1.1 NB-IoT 的目標 159
5.1.2 NB-IoT 的產業化發展 160
5.2 NB-IoT 架構及其Layer-1 與Layer-2 架構162
5.2.1 NB-IoT 架構 162
5.2.2 Layer-1 和Layer-2 架構 165
5.3 NB-IoT 的演進 170
5.3.1 Release 13 171
5.3.2 Release 14 174
5.3.3 Release 15 175
5.3.4 Release 16 178
5.4 NB-IoT 與其他技術 179
5.4.1 M2M 與D2D 通訊 179
5.4.2 非正交多址179
5.4.3 社交NB-IoT180
5.4.4 5G NR 中的NB-IoT 181
5.5 NB-IoT 應用實例 182
5.5.1 總體方案182
5.5.2 NB 終端設備的硬體系統184
5.5.3 驅動軟體 191
5.5.4 AT 指令與NB 模組199
5.5.5 物聯網雲平台201
本章小結 207
參考文獻 208

第6章 機器對機器通訊（M2M） 213
6.1 M2M 系統模型、應用特性及其所支援的屬性 213
6.1.1 M2M 系統模型213
6.1.2 M2M 應用特點及其所支援的屬性215
6.1.3 M2M 資料流量類型215
6.2 M2M 標準 218
6.2.1 標準制定組織218
6.2.2 技術驅動聯盟 220
6.2.3 應用驅動的聯盟221
6.3 M2M 應用開發 221
6.3.1 框架功能及其要解決的問題 222
6.3.2 開源框架 222
6.3.3 雲端平台 224
6.3.4 中介軟體框架 226
6.4 M2M 應用實例 227
6.4.1 M2M 網路架構 227
6.4.2 鄰域網路中智慧電錶節點分簇策略 228
6.4.3 廣域網路差異化隨機存取的無線資源管理機制 230
本章小結 232
參考文獻 233

第7章 5G 與物聯網 236
7.1 5G 與物聯網 236
7.1.1 5G 物聯網架構 236
7.1.2 無線網路功能虛擬化 237
7.2 5G 用例及服務需求 238
7.2.1 從eMBB 到IoT（mMTC 與URLLC） 238
7.2.2 多樣化服務與多樣化需求 239
7.2.3 5G 關鍵能力與技術性能要求 241
7.3 基於服務的5GS 架構、訊框結構及其實體頻道與參考訊號 243
7.3.1 基於服務的5G 系統架構 244
7.3.2 5G NR 的載波 253
7.3.3 物理頻道 255
7.3.4 物理層參考訊號 257
7.4 NR V2X 側鏈 259
7.4.1 V2X 所涉及的訊息 259
7.4.2 3GPP 的V2X 262
7.4.3 LTE-V 264
7.4.4 5G NR 270
7.5 5G 工業物聯網 282
7.5.1 5G-ACIA 282
7.5.2 IIoT 頻譜 283
7.5.3 IIoT 增強功能 283
本章小結 289
參考文獻 290

第8章 物聯網常用的通訊協定 293
8.1 常用協定簡介 293
8.1.1 應用協定 293
8.1.2 服務發現協定與基礎設施協定 295
8.2 一些常用的協議 296
8.2.1 應用協定 296
8.2.2 服務發現協議 301
8.2.3 基礎設施協定 302
8.2.4 其他 304
本章小結 305
參考文獻 306