物聯(lián)網技術與應用

前言

我們今天所處的時代是一個信息爆炸性增長、知識日新月異的時代。在這樣的時代里，一覺醒來就有落伍的危險，也許一夜之間又誕生了一個新的概念、一個新的流行詞匯。不僅在生活中，在技術領域，特別是網絡本身，各種各樣的新概念、新名詞也在不斷地涌現?！癢eb2.0”、“云計算”、“SNS”等在最近幾年獨領風騷，關注度持續(xù)走高，吸引了無數的目光和投資，逐漸成為互聯(lián)網時代信息化浪潮的代表。“物聯(lián)網”也是這流行大軍中的一員，而且在2009年以來在中國成為了眾人追捧的新貴，從事通信網絡相關工作的人，幾乎言必稱物聯(lián)網。在這樣的潮流下，我們不應該忘記的是，在炒作泛濫的今天，流行也許意味著“人云亦云”，美麗的名詞也許只是一個泡沫，究竟“物聯(lián)網”在多大程度上代表了通信網絡發(fā)展的趨勢，能否成為社會信息化革命中的堅實一步，能否與廣大人民群眾的物質精神生活需求相一致，這是一個需要思考的問題，也關系著物聯(lián)網能否獲得持續(xù)發(fā)展的生命力，能否在技術領域開展源源不斷的創(chuàng)新，能否創(chuàng)造巨大的應用價值和市場價值。本書致力于梳理“物聯(lián)網”這個概念下所包含的內容，介紹建造物聯(lián)網大廈的關鍵技術，幫助讀者建立起從原理到應用、從概念到技術、軟硬件兼顧的物聯(lián)網知識體系。在建立全局思維的基礎上，分而治之，剖而析之，小中見大，探索物聯(lián)網的發(fā)展道路，為培養(yǎng)我國物聯(lián)網專業(yè)的人才提供應有的養(yǎng)分。本書首先在第1章對物聯(lián)網的起源進行了介紹，通過與相關概念諸如傳感器網絡、泛在網絡等的比較，辨析物聯(lián)網的內涵與特征；回望物聯(lián)網與傳統(tǒng)IT技術的歷史淵源為物聯(lián)網在信息技術發(fā)展的歷史中定下了坐標，描繪物聯(lián)網產業(yè)和標準化的現狀圖景，展望物聯(lián)網未來的發(fā)展趨勢，從歷史和邏輯的維度為物聯(lián)網正名；從技術和商業(yè)的角度探討物聯(lián)網中創(chuàng)新的可能性和價值，為讀者理解物聯(lián)網奠定基礎。第2章在奠定了物聯(lián)網概念的基礎上，為讀者勾勒出了物聯(lián)網大廈的基本框架。感知層、網絡層、應用層的三層體系架構涵蓋了實現物聯(lián)網所需的關鍵技術，蘊含了理解和掌握物聯(lián)網知識所覆蓋的知識背景，并啟發(fā)了整合局部知識構建物聯(lián)網系統(tǒng)的思路。通過第2章，我們希望在讀者腦海中能形成物聯(lián)網的藍圖，剩下的就是按圖索驥，更具體的知識會在后面的第3章到第8章中介紹。讀者可以根據自己的興趣選擇相應章節(jié)進行閱讀和學習。

內容概要

本書是現有較少的系統(tǒng)覆蓋了物聯(lián)網技術和應用的書籍，不同于現有市場上有些純科普或者局限于RFID等領域的物聯(lián)網相關書籍。本書融會貫通了Web、傳感器、云計算等關鍵技術，以物聯(lián)網為主線，描述了多種現有的關鍵技術和熱點領域。本書首先介紹了物聯(lián)網的定義，然后從物聯(lián)網體系架構的角度闡釋物聯(lián)網的內涵，按照感知層、網絡層、應用層的分層模型建立起物聯(lián)網的基本體系。完成體系建構工作后，本書分門別類地介紹了物聯(lián)網的關鍵知識點，包括傳感器、RFID、寬帶移動通信技術、短距離無線通信技術、傳感器網絡技術等。物聯(lián)網的發(fā)展在于應用，因此又進一步介紹物聯(lián)網中間件平臺的技術和開發(fā)實例，并結合云計算等熱點描述了物聯(lián)網業(yè)務，使得本書具有了技術和應用、硬件和軟件、理論和實驗、學術和產業(yè)相結合的特點。本書最后還描述了物聯(lián)網安全問題，并安排了多個RFID和無線傳感器網絡實驗，有助于讀者加深對物聯(lián)網的理解。    本書可作為物聯(lián)網專業(yè)的專業(yè)基礎課教材，也可作為通信、計算機等相關專業(yè)學生的選修課教材。本書也可供從事物聯(lián)網相關工作的研究人員、工程師閱讀參考。

書籍目錄

第1章　緒論　  1.1　什么是物聯(lián)網　  1.2　物聯(lián)網的發(fā)展　    1.2.1　物聯(lián)網的起源　    1.2.2　物聯(lián)網產業(yè)發(fā)展概況　    1.2.3　物聯(lián)網標準化概況　  1.3　物聯(lián)網前景展望　第2章　物聯(lián)網體系架構　  2.1　概述　    2.1.1　物聯(lián)網應用場景　    2.1.2　物聯(lián)網需求分析　    2.1.3　物聯(lián)網體系架構　  2.2　感知層　    2.2.1　感知層功能　    2.2.2　感知層關鍵技術　  2.3　網絡層　    2.3.1　網絡層功能　    2.3.2　網絡層關鍵技術　  2.4　應用層　    2.4.1　應用層功能　    2.4.2　應用層關鍵技術　  2.5　小結　  參考文獻　第3章　物聯(lián)網設備與標識　  3.1　嵌入式系統(tǒng)　    3.1.1　嵌入式系統(tǒng)的概念　    3.1.2　嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展及應用　    3.1.3　嵌入式系統(tǒng)的組成　  3.2　傳感器　    3.2.1　傳感器概述　    3.2.2　傳感器的分類　    3.2.3　傳感器在物聯(lián)網中的應用　  3.3　RFID　    3.3.1　RFID技術原理與分類　    3.3.2　RFID電子標簽　    3.3.3　RFID讀寫器　    3.3.4　RFID應用　    3.3.5　RFID標準化　  參考文獻　第4章　物聯(lián)網通信　  4.1　移動通信網絡　    4.1.1　移動通信基本原理　    4.1.2　寬帶移動通信　  4.2　短距離無線通信　    4.2.1　ZigBee　    4.2.2　Bluetooth　    4.2.3　超寬帶(UWB)　    4.2.4　GHz通信　  4.3　無線傳感器網絡　    4.3.1　無線傳感器網絡概述　    4.3.2　無線傳感器網絡MAC協(xié)議　    4.3.3　無線傳感器網絡路由協(xié)議　    4.3.4　無線傳感器網絡的應用　  參考文獻　第5章　物聯(lián)網中間件　  5.1　物聯(lián)網中間件基本概念　    5.1.1　物聯(lián)網中間件的定義和分類　    5.1.2　物聯(lián)網中間件的基本組成和特點　    5.1.3　物聯(lián)網中間件舉例　  5.2　物聯(lián)網中間件關鍵技術　    5.2.1　Web服務　    5.2.2　嵌入式中間件技術　    5.2.3　萬維物聯(lián)網(Web of Things)　    5.2.4　上下文感知技術　  5.3　物聯(lián)網中間件編程實例　    5.3.1　利用Ruby on Rails開發(fā)基于REST風格的中間件　    5.3.2　用J2EE開發(fā)Web Service中間件　  參考文獻　第6章　物聯(lián)網業(yè)務與應用　  6.1　M2M業(yè)務　    6.1.1　M2M概述　    6.1.2　M2M系統(tǒng)架構和通信協(xié)議　    6.1.3　M2M支撐技術　    6.1.4　M2M業(yè)務應用　    6.1.5　M2M發(fā)展現狀　  6.2　云計算　    6.2.1　云計算介紹　    6.2.2　云計算應用實例　    6.2.3　物聯(lián)網與云計算　  6.3　物聯(lián)網典型應用　    6.3.1　智能物流　    6.3.2　智能視頻監(jiān)控　    6.3.3　智能家居　    6.3.4　智能交通　  6.4　物聯(lián)網應用小結　  參考文獻　第7章　物聯(lián)網安全　  7.1　信息安全基礎　    7.1.1　信息安全定義　    7.1.2　信息安全的基本屬性　    7.1.3　信息安全分類　  7.2　無線傳感器網絡和RFID安全　    7.2.1　無線傳感器網絡安全　    7.2.2　RFID安全　  7.3　物聯(lián)網安全的新挑戰(zhàn)　    7.3.1　物聯(lián)網安全特點　    7.3.2　物聯(lián)網安全機制　  參考文獻　第8章　物聯(lián)網實驗　  8.1　實驗設備簡介　  8.2　RFID系統(tǒng)的基本實驗　    8.2.1　RFID實驗的配置與準備　    8.2.2　實驗一：RFID系統(tǒng)的編碼　    8.2.3　實驗二：RFID系統(tǒng)的載波產生　    8.2.4　實驗三：RFID系統(tǒng)的信號調制　    8.2.5　實驗四：RFID系統(tǒng)的天線　    8.2.6　實驗五：標簽信息的讀寫實驗　    8.2.7　實驗六：數據包分析實驗　    8.2.8　實驗七：UHF 900M ISO18000-6實驗　  8.3　無線傳感器網絡WSN 實驗　    8.3.1　WSN模塊配置操作　    8.3.2　實驗八：WSN與UHF ISO 18000-6 Reader結合應用實驗　    8.3.3　實驗九：WSN傳感器數據采集應用實驗　    8.3.4　實驗十：WSN無線數據傳輸與有線數據傳輸同時工作實驗　縮略語　

章節(jié)摘錄

插圖：從物聯(lián)網的本質來說，正如本章開頭所言，物聯(lián)網體現了一種虛擬數字世界和現實物理世界的融合趨勢。20世紀40年代計算機的發(fā)明，使得人們對信息的理解和處理能力都大大加強，信息作為一種獨立的因素和力量開始深刻地塑造和改變著人類世界。到了20世紀90年代，互聯(lián)網的興起大大加強了信息的傳播能力，一個信息快速產生、流通和消亡的虛擬空間就此誕生。人們在這個虛擬空間內，可以以信息的形式完成自己的社會活動，創(chuàng)造財富，生產價值。虛擬空間帶來的影響是明顯的，包括交流的形式不斷多樣化，地球成為一個村落，傳統(tǒng)的障礙和壁壘被不斷打破，空間和時間的尺度都被大大縮短，影響遍及經濟、政治、文化等領域。到了今天，互聯(lián)網已經成為一個無比龐大的虛擬數字世界，包含著海量的信息，連接著數以十億計的網絡用戶。這個虛擬世界在數量和規(guī)模上仍然在不斷地擴大，對現實世界的滲透和影響也在不斷加強。然而到目前為止，虛擬世界的入口主要是計算機終端，虛擬世界的活動方式以人為的瀏覽網頁、收發(fā)郵件、聊天等為主。虛擬世界只是現實世界的一個鏡像，一個存放數據的倉庫。隨著互聯(lián)網業(yè)務的發(fā)展、通信能力的不斷增強、現代社會尋找創(chuàng)新動力的需求出現，人們開始希望能夠隨時隨地進入這個信息暢通的虛擬世界，同時希望能在虛擬世界中從事更多現實世界中的活動。這種更深度的融合趨勢就催生了物聯(lián)網，物聯(lián)網既是虛擬世界繼續(xù)擴大深化的尖刀，也是現實世界繼續(xù)信息化自動化的利器。物聯(lián)網正是因為代表了這種融合的趨勢，蘊含著融合所帶來的巨大創(chuàng)新空間，以及融合后產生的巨大價值，才成為了當下的熱點，成為了包括我國在內的多個國家的重大科技戰(zhàn)略。從這個意義上來說，物聯(lián)網的基本含義就是一種虛擬數字世界和現實物理世界的融合。這種融合是雙向的，第一個方向是現實世界向虛擬世界的融入，主要包括通過移動通信、嵌入式等技術使得現實世界中處處可以產生數字信息，接入通信網絡，進入虛擬世界，完成信息的產生、存儲、復制、共享等，使得虛擬數字世界無處無時不在，我們可以稱之為“數字世界泛在化”；第二個方向是虛擬世界向現實世界的融入，這主要包括通過傳感器網絡、RFID等技術使得現實物理世界中的物體能夠可感知、可識別、可控制，從而形成對物理世界的自動識別、控制、監(jiān)控、管理等，為人類創(chuàng)造一個智能的環(huán)境，我們稱之為“物理世界智能化”。這兩個方向相輔相成，相生相伴，二者的融合就完整展現了物聯(lián)網的題中之義，并代表著物聯(lián)網的價值所在。

媒體關注與評論

物聯(lián)網作為一項戰(zhàn)略性新興產業(yè)，對高素質專業(yè)人才有著迫切的需求。國內多所高校已開設物聯(lián)網工程及相關專業(yè)，培養(yǎng)物聯(lián)網產業(yè)所需的應用型專業(yè)人才?！段锫?lián)網技術與應用》一書的組織結構和內容體現了幫助學生建立系統(tǒng)性知識體系的努力，反映了能力導向和理論結合實際的可貴傾向，是一本良好的物聯(lián)網基礎性教材，值得推薦。 　　——北京郵電大學教授、博士生導師 中國移動信息化推進工作委員會副秘書長 紀陽 物聯(lián)網涉及技術門類多，且廣泛應用到基礎設施、經濟運行、社會生活、軍事國防等各個領域?！段锫?lián)網技術與應用》一書兼顧了技術和應用兩個關鍵要素，在講解技術原理的同時強調應用，還涉及物聯(lián)網相關標準和產業(yè)化內容，是一本綜合性、系統(tǒng)性的物聯(lián)網書籍。 　　——工業(yè)和信息化部電信研究院通信標準所副總工 黨梅梅 物聯(lián)網是信息技術與應用的進一步發(fā)展，物聯(lián)網的發(fā)展需要在整合原有技術的基礎上進行再創(chuàng)新相應用。《物聯(lián)網技術與應用》一書總結整理了與物聯(lián)網有關的若干信息技術要點，突出其與物聯(lián)網應用的結合點，總體勾勒出物聯(lián)網的基本框架，對有志于從事物聯(lián)網行業(yè)的相關人員有指導意義。 　　——中關村物聯(lián)網產業(yè)聯(lián)盟秘書長 張建寧

編輯推薦

《物聯(lián)網技術與應用》：根據教育部物聯(lián)網專業(yè)建設精神編寫；教育、科研和產業(yè)領域專家聯(lián)袂推薦：內容全面，難度適中，適合高校教學。

圖書封面

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