5G物联网及NB-IoT技术详解/5G新技术丛书 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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江林华 编

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• 物联网
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• 移动通信

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出版社： 电子工业

ISBN：9787121338311

商品编码：28795610787

开本：16

出版时间：2018-03-01

基本信息

• 商品名称：5G物联网及NB-IoT技术详解/5G新技术丛书
• 作者：编者:江林华
• 定价：58
• 出版社：电子工业
• ISBN号：9787121338311

其他参考信息（以实物为准）

• 出版时间：2018-03-01
• 印刷时间：2018-03-01
• 版次：1
• 印次：1
• 开本：16开
• 包装：平装
• 页数：202
• 字数：295千字

内容提要

本书详细讲解了物联网相关技术，包括各类非授权频谱（私有物联网技术和3GPP**的授权频谱）物联网技术，其中窄带物联网（NB-IoT）技术是本书的重点。**～2章介绍移动通信技术近40年的发展历程，着重介绍ITU及3GPP组织**的5G标准进展、应用场景、核心指标（5G KPI）要求及关键技术。第3～6章详细介绍NB-IoT基本概念、物理层原理、基本过程和数据传输模式。第7章解析NB-IoT物联网网络中常用的信令信息内容，对从事NB-IoT物联网系统及终端开发与测试以及网络维护的工程师有*大的参考意义，*方便读者查对和比较相关信令消息内容，实用性和针对性强。本书既适合移动物联网行业的测试工程师、研发工程师和NB-IoT网络运营维护人员以及第三方应用开发平台的工程师阅读，也适合从事物联网终端行业特别是NB-IoT终端模块研发和测试的工程师参考，同时可供大专院校电子与通信相关专业的师生参考阅读。

作者简介

江林华， 在索尼、阿尔卡特朗讯、北电网络、摩托罗拉等多家通信设备公司供职，从事按键设计、系统测试、系统架构等多种工作。一直在3G、4G网络演进过程中从事核心产品研发，实践经验丰富，对新一代通信网络技术发展有独到见解。

目录

目 录

第1章 5G概述1
1.1 移动通信发展史1
1.2 5G技术演进3
1.3 5G应用场景5
1.4 5G核心指标7
1.5 5G关键技术8
1.5.1 毫米波技术8
1.5.2 大规模天线阵列8
1.5.3 新型调制编码技术9
1.5.4 多载波聚合11
1.5.5 网络切片技术12
1.5.6 设备到设备直接通信14
1.5.7 超密集异构网络14
1.5.8 新型网络架构15
第2章 物联网介绍17
2.1 物联网的前世今生17
2.1.1 物联网起源与发展17
2.1.2 物联网在美国—智慧地球18
2.1.3 物联网在中国—感知中国18
2.2 物联网特性与应用19
2.2.1 物联网特性19
2.2.2 物联网应用21
2.3 物联网技术分类22
2.4 授权频谱物联网技术24
2.4.1 3GPP物联网之路24
2.4.2 NB-IoT和LTE-M26
2.5 非授权频谱物联网技术28
2.5.1 Sigfox28
2.5.2 LoRaWAN30
2.5.3 RPMA32
2.5.4 Weightless33
2.5.5 HaLow34
第3章 NB-IoT概述35
3.1 NB-IoT特点35
3.1.1 超强覆盖35
3.1.2 超低功耗36
3.1.3 超低成本36
3.1.4 超大容量36
3.1.5 典型应用36
3.2 NB-IoT模式39
3.2.1 网络架构40
3.2.2 部署模式41
3.2.3 双工模式43
3.3 NB-IoT频段43
3.4 NB-IoT信道44
3.4.1 下行信道44
3.4.2 上行信道45
3.5 NB-IoT覆盖47
3.5.1 覆盖增强手段47
3.5.2 覆盖增强等级48
3.6 NB-IoT功耗48
3.6.1 降低功耗机制49
3.6.2 PSM降低功耗49
3.6.3 eDRX降低功耗51
3.7 NB-IoT演进增强51
3.7.1 定位增强51
3.7.2 多播功能52
3.7.3 移动性增强52
3.7.4 语音支持52
第4章 NB-IoT物理层53
4.1 物理层概述53
4.2 物理信号54
4.2.1 NPSS54
4.2.2 NSSS55
4.2.3 NRS55
4.3 NPBCH56
4.4 NPDCCH58
4.4.1 NPDCCH搜索空间59
4.4.2 NPDCCH盲检次数62
4.4.3 NPDCCH格式（DCI）64
4.4.4 NPDCCH配置65
4.5 NPDSCH66
4.5.1 NPDSCH时频资源66
4.5.2 NPDSCH时域重复66
4.6 NPRACH67
4.6.1 NPRACH跳频68
4.6.2 NPRACH格式69
4.6.3 NPRACH配置70
4.6.4 MSG3调度72
4.7 NPUSCH73
4.7.1 NPUSCH子载波73
4.7.2 NPUSCH格式75
4.7.3 NPUSCH配置77
4.7.4 DM-RS78
4.8 发送GAP79
4.8.1 DL发送GAP79
4.8.2 UL发送GAP80
第5章 NB-IoT基本过程81
5.1 NB-IoT移动性管理过程81
5.1.1 小区重选简化81
5.1.2 小区选择准则81
5.1.3 小区测量准则82
5.1.4 小区重选准则82
5.2 RRC连接管理过程83
5.2.1 NB-IoT协议栈83
5.2.2 RRC状态变化84
5.2.3 RRC消息列表85
5.2.4 RRC连接建立过程86
5.2.5 RRC连接暂停过程88
5.2.6 RRC连接恢复过程90
5.3 NB-IoT系统信息过程92
5.3.1 系统信息分类92
5.3.2 MIB-NB信息调度93
5.3.3 SIB1-NB信息调度93
5.3.4 SIBx-NB信息调度95
5.3.5 SIBx-NB信息*新96
5.4 NB-IoT随机接入过程97
5.4.1 随机接入等级97
5.4.2 随机接入时序98
5.4.3 随机接入步骤99
5.5 NB-IoT附着过程103
5.6 NB-IoT多载波配置105
5.6.1 NB-IoT载波类型105
5.6.2 Anchor PRB配置106
第6章 NB-IoT数据传输108
6.1 数据传输概述108
6.2 SMS数据传输过程110
6.2.1 附着过程中单次SMS数据包传输110
6.2.2 附着过程后多次SMS数据包传输112
6.3 EPS控制面数据传输113
6.3.1 EPS控制面数据传输概述113
6.3.2 终端触发控制面数据传输过程114
6.3.3 寻呼触发控制面数据传输过程116
6.4 EPS用户面数据传输117
6.4.1 传统LTE用户面数据传输过程117
6.4.2 EPS用户面优化数据传输过程118
6.4.3 EPS用户面优化失败回落过程120
6.5 NB-IoT数据调度过程121
6.5.1 下行数据调度121
6.5.2 上行数据调度125
6.5.3 SR、BSR和DV131
6.5.4 链路自适应（LA）134
6.6 NB-IoT功率管理过程136
6.6.1 上行功率控制136
6.6.2 功率余量报告138
6.6.3 下行功率分配138
第7章 NB-IoT消息解析139
7.1 系统信息解析139
7.1.1 MIB-NB139
7.1.2 SIB1-NB140
7.1.3 SIB2-NB141
7.1.4 SIB3-NB144
7.1.5 SIB4-NB145
7.1.6 SIB5-NB145
7.1.7 SIB14-NB146
7.2 MAC层消息解析146
7.2.1 DCI Format N0147
7.2.2 DCI Format N1147
7.2.3 Random Access Response147
7.3 RRC消息解析148
7.3.1 RRC Connection Request148
7.3.2 RRC Connection Setup149
7.3.3 RRC Connection Setup Complete151
7.3.4 DL Information Transfer151
7.3.5 UL Information Transfer152
7.3.6 RRC Connection Release152
7.4 S1AP消息解析153
7.4.1 Initial UE Message153
7.4.2 Initial Context Setup Request154
7.4.3 Initial Context Setup Response157
7.4.4 Downlink NAS Transport158
7.4.5 Uplink NAS Transport159
7.4.6 Paging160
7.4.7 UE Context Release Command161
7.4.8 UE Context Release Complete162
7.5 NAS消息解析163
7.5.1 Attach Request163
7.5.2 Authentication Request173
7.5.3 NAS Security Mode Command175
7.5.4 Activate Default EPS Bearer Context Request176
7.5.5 Detach Request179
7.5.6 Control Plane Service Request181
7.5.7 Data Transport183
7.6 终端能力消息解析187
7.6.1 UE Capability Enquiry188
7.6.2 UE Capability Information188
附录A 缩略语190
附录B IETF-RFC规范197
附录C 3GPP规范198
附录D GSMA规范200
参考文献203

深入探索未来通信的基石：5G 物联网与 NB-IoT 技术实践指南 本书是一本深度剖析 5G 物联网（IoT）以及窄带物联网（NB-IoT）核心技术、应用场景与未来发展趋势的专业参考书。 旨在为广大通信工程师、物联网开发者、技术研究者、行业决策者以及对前沿通信技术充满好奇心的读者，提供一套系统、详实且富有洞察力的技术解读。我们着重于技术原理的深入阐释，并通过丰富的案例分析，展现这些革命性技术如何赋能千行百业，重塑我们的生活与工作方式。 第一部分：5G 物联网的宏伟蓝图 第一章：5G 时代下的物联网变革 1.1 物联网（IoT）的演进与挑战： 回顾物联网从早期概念到如今的蓬勃发展，探讨其在连接规模、数据处理、能耗、安全性等方面面临的瓶颈。分析传统通信技术（如 2G/3G/4G）在支持海量、异构物联网设备连接时的局限性。 1.2 5G：物联网的强劲引擎： 详细阐述 5G 相较于前代通信技术在关键性能指标上的飞跃，如极高的数据传输速率（eMBB）、超低的时延（uRLLC）以及海量设备连接能力（mMTC）。重点分析这些特性如何直接解决物联网在连接密度、实时响应和大规模部署方面的痛点。 1.3 5G 物联网的体系架构： 介绍 5G 物联网的整体架构，包括核心网、接入网、终端设备以及云平台等关键组成部分。探讨 5G 网络切片如何为不同类型的物联网应用提供定制化的服务保障，实现资源的按需分配。 1.4 5G 物联网的关键技术组件： 深入剖析支撑 5G 物联网运行的核心技术，如大规模 MIMO（Massive MIMO）、波束赋形（Beamforming）、边缘计算（Edge Computing）、软件定义网络（SDN）与网络功能虚拟化（NFV）等。解释这些技术如何共同提升网络容量、覆盖范围、能效和灵活性，以满足物联网多样化的需求。 1.5 5G 物联网的应用场景展望： 描绘 5G 物联网在智能家居、智慧城市、工业互联网、智慧医疗、自动驾驶、智慧农业等领域的广阔前景。通过具体场景的分析，展现 5G 物联网如何实现更高水平的智能化、自动化和精细化管理。 第二章：5G 核心技术深度解析 2.1 5G 新空口（NR）技术： 详细讲解 5G NR 的关键技术，包括但不限于： 多址技术： OFDM（正交频分复用）以及其在 5G NR 中的演进，如 CP-OFDM 和 DFT-s-OFDM，以及它们在不同场景下的优势。 帧结构与时隙分配： 5G NR 灵活的帧结构设计，如何支持多种业务的混合传输，并满足低时延和高吞吐量的需求。 信道编码： LDPC（低密度奇偶校验码）和 Polar 码在 5G NR 中的应用，及其在纠错能力和解码复杂度方面的权衡。 天线技术： 大规模 MIMO 的原理与优势，如何通过增加天线数量大幅提升频谱效率和网络容量。波束赋形技术，如何精确地将信号导向用户设备，减少干扰并提高信号质量。 毫米波（mmWave）频段的应用： 毫米波频段的特点、优势（高带宽）和挑战（传播损耗大、穿透性差），以及在 5G NR 中的应用策略，如小区间（Small Cell）部署和智能波束管理。 2.2 5G 核心网（5GC）架构： 服务化架构（SBA）： 介绍 5GC 的服务化设计理念，以及各网络功能（NF）如何通过标准化接口进行通信。 关键网络功能： 深入解析 AMF（接入与移动性管理功能）、SMF（会话管理功能）、UPF（用户平面功能）、AUSF（认证服务功能）等核心网功能的作用和交互流程。 网络切片（Network Slicing）： 详细讲解网络切片的概念、实现机制及其在 5G 物联网中的关键作用，如何为不同业务场景提供隔离的、定制化的虚拟网络。 边缘计算（MEC）： 阐述边缘计算的部署模式、技术特点，以及它如何与 5G 协同，将计算和存储能力推送到网络边缘，实现低时延、高带宽的数据处理，满足物联网对实时性的严苛要求。 2.3 5G 与传统网络融合： 分析 5G 网络如何与现有的 LTE 网络进行融合部署，实现平滑过渡和协同工作，例如 NSA（非独立组网）与 SA（独立组网）模式的演进。 第二部分：NB-IoT 技术深度解析与应用 第三章：NB-IoT 技术原理与特性 3.1 物联网通信的挑战与 NB-IoT 的定位： 探讨低功耗、广覆盖、低成本的需求是如何促生 NB-IoT 技术的。分析 NB-IoT 在低速率、低功耗、海量连接等方面的优势，以及它与 eMTC（增强机器类型通信）等其他 LPWAN（低功耗广域网）技术的区别与互补。 3.2 NB-IoT 的核心技术： 窄带传输： 讲解 NB-IoT 使用窄带宽（180 kHz）的特性，以及其在低功耗和高容量方面的优势。 OFDMA 与 SC-FDMA： 分析 NB-IoT 如何利用 OFDMA（正交频分多址）在下行链路实现高效的数据传输，以及 SC-FDMA（单载波频分多址）在 Uplink 中的应用。 信道编码与调制： 深入阐述 NB-IoT 使用的信道编码（如 Turbo 码）和调制方式（如 QPSK），以及它们如何平衡传输效率和功耗。 通信协议栈： 介绍 NB-IoT 的典型通信协议栈，包括 MAC、RLC、PDCP 等层，以及它们在数据传输、错误控制和功率管理中的作用。 上下行共享（In-band, Guard-band, Stand-alone）： 详细讲解 NB-IoT 在 LTE 带内、LTE 保护带内以及独立部署模式下的差异与选择。 低功耗设计： 深入剖析 NB-IoT 在终端设备层面实现的低功耗技术，如 PSM（省电模式）和 eDRX（扩展不连续接收），以及它们如何大幅延长电池寿命。 锚点（Anchor）与小区（Cell）： 讲解 NB-IoT 终端在网络中的注册、切换和连接管理过程。 3.3 NB-IoT 的网络架构： 介绍 NB-IoT 的网络架构，包括 eNodeB（基站）、EPC（演进分组核心网）以及面向应用的服务器。分析 MME（移动性管理实体）、SGW（服务网关）、PGW（分组数据网络网关）等在 NB-IoT 连接中的作用。 3.4 NB-IoT 的安全机制： 探讨 NB-IoT 在数据传输、设备认证、密钥管理等方面采用的安全措施，以保障物联网通信的安全性。 第四章：NB-IoT 的典型应用场景与实践 4.1 智慧城市应用： 智能抄表： 讲解 NB-IoT 在智能水表、电表、气表等领域的应用，如何实现远程自动抄表，提升效率，降低人工成本，并能实现远程阀门控制和异常预警。 智慧停车： 分析 NB-IoT 如何用于路边停车位检测，实时上报停车状态，通过手机 App 实现查找空余车位和无感支付，缓解城市交通压力。 智能照明： 介绍 NB-IoT 在智能路灯控制中的应用，实现远程开关、亮度调节、故障监测，以及基于人流和车流的自适应照明，达到节能减排的效果。 环境监测： 探讨 NB-IoT 在空气质量监测、水质监测、噪声监测等方面的应用，实现对城市环境的精细化管理和实时监控。 4.2 智慧工业与农业： 资产追踪与管理： 讲解 NB-IoT 如何用于对贵重设备、集装箱、牲畜等进行实时定位和状态监测，提高资产利用率和安全性。 设备状态监测： 分析 NB-IoT 在工业设备远程故障诊断、预测性维护方面的应用，通过传感器数据传输，提前预警潜在问题，减少停机时间。 智慧农业： 介绍 NB-IoT 在土壤湿度、光照强度、温度、虫害监测等方面的应用，实现精准灌溉、施肥，提高农作物产量和质量。 畜牧业监控： 探讨 NB-IoT 在对牲畜进行健康监测、活动区域追踪、疫病预警等方面的应用。 4.3 智能家居与消费电子： 智能门锁与安防： 介绍 NB-IoT 在智能门锁、门窗传感器、烟雾探测器等安防设备中的应用，实现远程控制和安全报警。 智能穿戴设备： 分析 NB-IoT 在低功耗可穿戴设备（如老人/儿童看护手环）中的应用，提供定位和通信功能。 智能家电互联： 探讨 NB-IoT 如何作为一种低功耗、低成本的连接方式，为小型智能家电提供联网能力。 4.4 行业解决方案实践： NB-IoT 模组选择与开发： 提供选择适合项目的 NB-IoT 模组的指南，包括性能、功耗、成本、兼容性等方面的考量。 嵌入式系统集成： 讲解如何将 NB-IoT 模组集成到嵌入式设备中，包括硬件连接、AT 命令交互、固件开发等。 云平台对接与数据处理： 介绍如何将 NB-IoT 设备连接到云平台（如阿里云、腾讯云、AWS IoT等），实现数据的采集、存储、分析和可视化。 网络部署与优化： 探讨 NB-IoT 网络覆盖的规划、部署，以及在实际应用中可能遇到的干扰问题和优化方法。 第三部分：未来趋势与挑战 第五章：5G 物联网与 NB-IoT 的未来展望 5.1 5G 物联网的持续演进： 展望 5G-Advanced（5.5G）以及未来 6G 技术在物联网领域的潜在影响，如更低的功耗、更高的连接密度、更强的感知能力以及与 AI 的深度融合。 5.2 NB-IoT 的发展与融合： 探讨 NB-IoT 在未来通信网络中的定位，例如与 5G mMTC 能力的互补，以及可能的技术演进方向，如支持更高的数据速率或更精细的定位功能。 5.3 物联网生态系统的构建： 分析 5G 物联网和 NB-IoT 技术发展对整个物联网生态系统的影响，包括芯片、模组、终端、平台、应用等各个环节的协同发展。 5.4 行业标准与互操作性： 强调全球统一标准和互操作性对于推动 5G 物联网和 NB-IoT 规模化应用的重要性。 5.5 挑战与机遇： 总结 5G 物联网和 NB-IoT 在部署、成本、安全、隐私、功耗优化等方面仍然面临的挑战，并分析应对这些挑战所带来的技术创新与商业机遇。 本书力求做到技术严谨、内容翔实、图文并茂，并结合大量实际案例，帮助读者深刻理解 5G 物联网与 NB-IoT 的内在联系与区别，掌握核心技术原理，并能将其应用于实际的开发与部署中。 相信通过对本书的学习，读者能够对未来通信技术在物联网领域的应用有更清晰的认识，并为迎接万物互联的智能时代做好充分准备。

评分☆☆☆☆☆

我是一个对新生事物充满好奇心的科技爱好者，平日里喜欢关注一些最新的科技动态。最近，我的朋友圈里大家都在讨论5G和物联网，各种关于智能设备、智慧生活的新闻层出不穷，让我觉得这个世界正在变得越来越“聪明”。当我看到《5G物联网及NB-IoT技术详解/5G新技术丛书》这本书时，我的第一反应就是：“这就是我想要的！”我一直觉得，了解技术背后的原理才能真正理解它的价值。所以，我特别希望这本书能够用通俗易懂的语言，解释清楚5G到底是怎么工作的，它和我们之前用的4G有什么本质上的区别，为什么能带来那么快的速度。同时，我也很好奇，NB-IoT这个听起来有点专业的名词，到底是什么东西，它又是如何让各种小设备变得“联网”的。书中会不会有一些生动形象的比喻，或者有趣的案例，来帮助我这个非专业人士更好地理解这些复杂的概念呢？比如，它会不会讲到，我家里的智能音箱、扫地机器人，还有路边的智能灯杆，它们背后都离不开这些技术？我期待书中能有这样的内容，让我觉得学习技术不再是枯燥的任务，而是一场探索未来生活方式的奇妙旅程。

评分☆☆☆☆☆

我是一名嵌入式系统的开发者，我们团队正在积极探索将物联网技术集成到我们的产品中，以提升产品的智能化水平和用户体验。一直以来，我们都在关注低功耗、高效率的无线通信技术，NB-IoT因其低成本、广覆盖的特性，是我们重点考虑的对象。然而，在实际开发过程中，我们经常会遇到一些技术上的瓶颈。因此，我非常期待《5G物联网及NB-IoT技术详解/5G新技术丛书》能够提供关于NB-IoT模块选型、开发板使用、固件编程、数据采集与传输等方面的详细指导。书中是否会包含一些实际的开发案例，比如如何利用NB-IoT实现一个简单的传感器数据上传功能，或者如何与云平台进行对接？对于开发过程中常见的功耗优化问题，以及如何进行嵌入式设备的安全防护，书中是否有深入的探讨和解决方案？我希望这本书能够成为我们开发团队的“案头宝典”，帮助我们更高效、更顺利地完成产品的物联网化升级。

评分☆☆☆☆☆

我是一位对未来趋势保持高度关注的商业分析师，我一直在寻找能够帮助我洞察新兴技术对产业格局影响的深刻分析。5G和物联网的结合，无疑是当前最具颠覆性的技术趋势之一，它正在重塑各行各业的商业模式和竞争格局。《5G物联网及NB-IoT技术详解/5G新技术丛书》这样的书名，立刻吸引了我的注意力。我希望书中能够提供对5G和NB-IoT技术商业应用前景的深度分析，而不仅仅是技术本身的介绍。例如，在不同行业，如智能制造、智慧医疗、智慧交通、智慧农业等领域，5G和NB-IoT将如何赋能企业创新，创造新的商业价值？书中是否会探讨这些技术的商业化落地过程中可能面临的挑战，如成本、安全、互联互通标准等，以及相应的应对策略？我更希望看到对这些技术所驱动的新兴商业模式和生态系统的分析，比如，它将如何催生新的平台型企业，又将如何改变传统的价值链？这本书将是我理解并预测未来商业发展的重要参考。

评分☆☆☆☆☆

作为一名在运营商基层工作的技术人员，我每天都要接触到大量的网络设备和用户需求。近年来，随着物联网应用的爆发式增长，我们面临的挑战也越来越大。特别是NB-IoT，它的部署和维护对我们一线人员来说，既是机遇也是压力。我们非常需要一本能够提供系统性指导和实操经验的书籍。我非常希望能在这本《5G物联网及NB-IoT技术详解/5G新技术丛书》中找到关于NB-IoT网络规划、部署、优化、故障排除等方面的详细内容。例如，书中是否会深入探讨NB-IoT的信道模型、接入控制机制、功耗管理策略？在实际部署中，又会遇到哪些常见的技术难题，以及如何有效地解决？对于5G网络与NB-IoT网络的融合部署，是否存在一些最佳实践和可行的解决方案？我希望这本书能够理论与实践相结合，不仅讲解技术原理，更能提供切实可行的工程建议，帮助我们解决日常工作中遇到的实际问题，提升服务质量和用户满意度。

评分☆☆☆☆☆

作为一名在通信行业摸爬滚打多年的老兵，我对技术更新换代的速度总是保持着高度的敏感。最近，我偶然翻阅了一本名为《5G物联网及NB-IoT技术详解/5G新技术丛书》的书籍，虽然我还没有来得及深入阅读，但仅凭其书名，就足以勾起我强烈的兴趣。如今，5G技术已不再是遥不可及的未来，它正以惊人的速度渗透到我们生活的方方面面，而物联网（IoT）作为5G最重要也是最具潜力的应用场景之一，其发展更是日新月异。特别是NB-IoT（窄带物联网），作为专门为物联网设计的低功耗广域网技术，它在智能家居、智慧城市、工业自动化等领域展现出的巨大潜力，让我深感期待。这本书的出现，无疑为我提供了一个系统学习和深入理解这些前沿技术的好机会。我尤其关注书中是否能够清晰地阐述5G与NB-IoT的协同作用，它们是如何相互赋能，共同构建一个更加智能、互联的世界的。我对书中对于这些技术的底层原理、核心架构、关键性能指标以及实际应用案例的讲解充满了期待。我相信，通过阅读这本书，我能够更准确地把握行业发展的脉搏，为自己的工作提供更扎实的理论基础和更开阔的视野。