物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)導(dǎo)論

前言

　　“物聯(lián)網(wǎng)”的概念最早出現(xiàn)于1995年，至今已有15年的時問，但是當時并沒有引起世人的關(guān)注。自2008年出現(xiàn)金融危機之后，以美國為首的發(fā)達國家紛紛拋出新的高科技概念，期望通過新一輪的科技創(chuàng)新引領(lǐng)經(jīng)濟走出低谷。于是物聯(lián)網(wǎng)作為新一輪經(jīng)濟振興計劃的核心，得到了美國、歐洲和日本、韓國等發(fā)達國家和地區(qū)的高度重視。我國20世紀末即啟動了射頻識別的重大工程項目，從那時至2004年，每年都有相應(yīng)的重點工程項目組織實施。同時，在《國家中長期科學(xué)與技術(shù)發(fā)展規(guī)劃（2006-2020年）》和“新一代寬帶移動無線通信網(wǎng)”重大專項中均將傳感網(wǎng)列入重點研究領(lǐng)域，凸顯了我國對物聯(lián)網(wǎng)的高度重視。2009年溫總理視察無錫微納傳感網(wǎng)工程技術(shù)研發(fā)中心并發(fā)表重要講話，“物聯(lián)網(wǎng)”的概念在國內(nèi)學(xué)術(shù)界、企業(yè)界乃至政府部門迅速升溫?！　∥锫?lián)網(wǎng)所涉及的技術(shù)眾多，對于學(xué)科而言是一個新型交叉學(xué)科，包括電子通信、物流、計算機、交通、供應(yīng)鏈等多項內(nèi)容。當前，對于物聯(lián)網(wǎng)的研究已經(jīng)逐步走出實驗室，面向大眾化的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用也開始滲透到人們的日常生活中。　　本書重點就電子產(chǎn)品編碼（。EPC）主導(dǎo)的物聯(lián)網(wǎng)進行全面闡述和總結(jié)，共分9章，內(nèi)容包括：物聯(lián)網(wǎng)概述，物聯(lián)網(wǎng)的工作原理與組成，射頻識別系統(tǒng)，中間件，對象名稱解析服務(wù)，實體標記語言，物聯(lián)網(wǎng)信息服務(wù)，物聯(lián)網(wǎng)管理，以及中國物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)。為了展現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)領(lǐng)域國內(nèi)外最新研究成果，本書參考或引用了大量相關(guān)文獻，其中大多數(shù)已在書中注明了出處，但難免有所疏漏。在此，向有關(guān)作者和專家表示感謝，并對沒有注明出處的作者表示歉意?！　?yīng)該指出，“物聯(lián)網(wǎng)”是一個新概念，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)正處在一個蓬勃發(fā)展的時期，盡管本書力求反映最新研究成果，但是隨著時間的推移，新的成果還會不斷涌現(xiàn)。本書旨在使讀者較快地與本學(xué)科的新發(fā)展“接軌”，使更多的科學(xué)工作者和工程技術(shù)人員參與到物聯(lián)網(wǎng)這一領(lǐng)域的研究和開發(fā)行列中來，將我國的物聯(lián)網(wǎng)理論和應(yīng)用提高到新的水平，并在社會發(fā)展與經(jīng)濟建設(shè)中發(fā)揮作用?！　”緯蓮堬w舟、楊東凱和陳智編著，參加部分編寫工作的還有：陳嘉、程鵬、耿嘉洲、楊澤民、劉相鋒等。在本書編寫過程中，陳良富、詹志明、魏斌、張立福提出了許多寶貴意見，還得到了王平、張建立、景韶光等專家的支持和幫助，在此特向他們表示誠摯的謝意?！　∮捎诰幹咚接邢蓿瑫绣e誤和疏漏在所難免，懇請讀者批評指正。

內(nèi)容概要

　　物聯(lián)網(wǎng)是將人與物、物與物聯(lián)系起來從而提高人們生活水平，改善人類居住環(huán)境的一種新的網(wǎng)絡(luò)。本書從物聯(lián)網(wǎng)的起源出發(fā)，全面介紹了物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展狀況，重點就全球電子產(chǎn)品編碼（EPC）構(gòu)成的物聯(lián)網(wǎng)進行系統(tǒng)、深入的闡述，全書內(nèi)容包括：物聯(lián)網(wǎng)的概念、物聯(lián)網(wǎng)的基本構(gòu)成、射頻識別系統(tǒng)、物聯(lián)網(wǎng)中間件、對象名稱解析、實體標記語言、信息服務(wù)系統(tǒng)、物聯(lián)網(wǎng)管理以及中國物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)?！　”緯鴥?nèi)容深入淺出，理論聯(lián)系實際，是讀者了解物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的理想讀物?！　∽x者對象：電子與通信、計算機、物流與供應(yīng)鏈、系統(tǒng)工程等專業(yè)的高校師生，與物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)的技術(shù)人員、政府管理者和科普愛好者。

書籍目錄

第1章 物聯(lián)網(wǎng)概述1．1 基本概念1．1．1 物聯(lián)網(wǎng)驟熱的原因1．1．2 什么是物聯(lián)網(wǎng)1．1．3 物聯(lián)網(wǎng)的本質(zhì)1．1．4 物聯(lián)網(wǎng)概念辨析1．2 物聯(lián)網(wǎng)的特點與演進1．2．1 物聯(lián)網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)的不同1．2．2 物聯(lián)網(wǎng)在信息化發(fā)展中的位置1．2．3 物聯(lián)網(wǎng)的演進路徑1．3 物聯(lián)網(wǎng)與下一代網(wǎng)絡(luò)1．3．1 物聯(lián)網(wǎng)與CPS1．3-2 物聯(lián)網(wǎng)與WSN1．4 物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展綜述1．4．1 物聯(lián)網(wǎng)國外發(fā)展概況1．4．2 物聯(lián)網(wǎng)國內(nèi)發(fā)展情況1．4．3 物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展面臨的問題1．4．4 物聯(lián)網(wǎng)的未來1．5 物聯(lián)網(wǎng)的體系框架1．5．1 物聯(lián)網(wǎng)及其服務(wù)類型1．5．2 物聯(lián)網(wǎng)的節(jié)點和互聯(lián)類型1．5．3 物聯(lián)網(wǎng)通用設(shè)計原則1．6 物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用發(fā)展及挑戰(zhàn)1．6．1 物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用1．6．2 物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用發(fā)展1．6．3 物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用發(fā)展模式1．6．4 協(xié)同推進物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)發(fā)展1．6．5 物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用面臨的挑戰(zhàn)第2章 物聯(lián)網(wǎng)基本構(gòu)成及工作原理2．1 物聯(lián)網(wǎng)基本構(gòu)成2．2 電子產(chǎn)品編碼（EPC）2．2．1 EPC體系及其特點2．2．2 EPC編碼策略2．2．3 EPC標簽的通用標識符2．2．4 系列化全球貿(mào)易標識代碼（SGTIN）t2．3 RFD系統(tǒng)2．3．1 系統(tǒng)組成及工作原理2．3．2 電子標簽2．3．3 讀寫器2．4 信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)2．4．1 中間件2．4．2 對象名稱解析服務(wù)（ONS）2．4．3 實體標記語言（PML）t2．4．4 EPC信息服務(wù)（EPCIS）模塊第3章 物聯(lián)網(wǎng)射頻識別系統(tǒng)3．1 射頻識別系統(tǒng)概述3．2 射頻標簽3．2．1 物理層與標簽標識層3．2．2 標簽存儲器3．2．3 訪問指令和銷毀指令3．2．4 CRC-163．2．5 協(xié)議一控制（PC）位3．2．6 選中標記與識別標記3．2．7 準備狀態(tài)與仲裁狀態(tài)3．2．8 應(yīng)答狀態(tài)與確認狀態(tài)3．2．9 訪問狀態(tài)與銷毀狀態(tài)3．3 單個標簽的識讀3．3．1 選擇標簽群3．3．2 遍詢標簽群3．3．3 讀寫器對已確認標簽的訪問過程3．3．4 銷毀一個被訪問標簽3．3．5 公開一個被訪問的標簽3．3．6 允許在被訪問標簽的鎖定存儲位置上進行寫操作3．4 多個標簽的識讀3．4．1 讀寫器與標簽通信建立過程3．4．2 碰撞仲裁3．4．3時隙ALOHA算法第4章 物聯(lián)網(wǎng)的中間件4．1 中間件概述4．2 中間件的體系框架與核心模塊4．2．1 中間件的體系框架t4．2．2 中間件的核心模塊4．3 中間件的分類4．4 物聯(lián)網(wǎng)中間件的設(shè)計4．4．1 需求分析4．4．2 設(shè)計目標與實現(xiàn)功能4．4．3 結(jié)構(gòu)選擇4．4．4 設(shè)計平臺第5章物聯(lián)網(wǎng)對象名稱解析服務(wù)5．1 ONS概述5．2 ONS工作原理與層次結(jié)構(gòu)5．2．1 ONS工作原理5．2．2 ONS層次結(jié)構(gòu)5．3 靜態(tài)ONS與動態(tài)ONS5．4 ONS工作流程與實現(xiàn)框架5．4．1 DNS工作流程v5．4．2 ONS工作流程5．4．3 ONS實現(xiàn)框架5．4．4 ONS與DNS的異同5．5 ONS功能模塊設(shè)計5．5．1 ONS授權(quán)規(guī)則5．5．2 ONSnameserver組成結(jié)構(gòu)5．5．3 功能模塊設(shè)計5．6 ONS查找算法設(shè)計5．6．1 設(shè)計步驟5．6．2 ONS模擬生成EPC碼5．6．3 ONS解析EPC碼5．6．4 ONS牛成URL第6章 物聯(lián)網(wǎng)實體標記語言6．1 PML概述6．2 PML的目標、范圍和組成6．3 PML設(shè)計方法與策略6．4 PML關(guān)鍵技術(shù)6．4．1 XML，語法規(guī)則6．4．2 XML數(shù)據(jù)島6．4．3 XML的DOM對象6．5 PML服務(wù)器設(shè)計與實現(xiàn)6．5．1 PML服務(wù)器工作原理6．5．2 PML服務(wù)器實現(xiàn)6．6 PML應(yīng)用實例分析——判斷物品位置方法第7章 物聯(lián)網(wǎng)信息服務(wù)系統(tǒng)7．1 EPCIS概述7．2 系統(tǒng)工作原理及框架結(jié)構(gòu)7．3 EPCIS系統(tǒng)設(shè)計7．3．1 總體設(shè)計7．3．2 EPCIS層次分析，7．4 EPCIS各模塊實現(xiàn)7．4．1 數(shù)據(jù)捕獲（監(jiān)聽）模塊7．4．2 核心查詢模塊第8章 物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)管理8．1 物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)管理概述8．2 物聯(lián)網(wǎng)規(guī)范與標準8．2．1 物聯(lián)網(wǎng)標準8．2．2 電子標簽規(guī)范8．2．3 應(yīng)用層事件規(guī)范8．2．4 對象名解析服務(wù)規(guī)范8．2．5 EPC信息服務(wù)規(guī)范8．3 物聯(lián)網(wǎng)安全管理8．3．1 物聯(lián)網(wǎng)安全8．3．2 數(shù)據(jù)安全策略8．3．3 與安全相關(guān)的技術(shù)特點8．4 物聯(lián)網(wǎng)實例——麥德龍未來商店測試案例……第9章 中國物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)縮略語參考文獻

章節(jié)摘錄

　　物聯(lián)網(wǎng)的可依賴性模型也是進行物聯(lián)網(wǎng)開發(fā)的一個挑戰(zhàn)。采用傳統(tǒng)的方法，分別評價、建模和仿真組成物聯(lián)網(wǎng)的物理裝置和網(wǎng)絡(luò)部件，這樣無法構(gòu)造整個物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的可依賴模型。必須建立物理裝置和網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的相互依賴模型，其中包括構(gòu)建定性的物聯(lián)網(wǎng)交互依賴模型，構(gòu)建量化的物聯(lián)網(wǎng)交互依賴模型，按照物聯(lián)網(wǎng)中的物理裝置和網(wǎng)絡(luò)部件屬性描述物聯(lián)網(wǎng)的可依賴性，驗證這種可依賴性模型的正確性?！　∥锫?lián)網(wǎng)技術(shù)開發(fā)中，如何構(gòu)建面向中問件也是一個技術(shù)難題。中間件可以減少50％的軟件開發(fā)時間和成本，由于CPS資源的限制、服務(wù)質(zhì)量要求、可靠性要求等，通用的中間件無法滿足CPS應(yīng)用開發(fā)的需求。重新開發(fā)一個面向CPS的中間件似乎難度較大，現(xiàn)代軟件技術(shù)的一個基本原則是軟件重用，因此可以考慮采用面向應(yīng)用領(lǐng)域的定制方法改造中問件。但是，改造一種結(jié)構(gòu)復(fù)雜的、功能繁瑣的通用中間件的成本，是否一定小于構(gòu)建一個結(jié)構(gòu)簡單的、功能簡捷的專用中間件？這是需要研究的問題。與此同時，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)開發(fā)中還面臨安全、實時的數(shù)據(jù)服務(wù)技術(shù)挑戰(zhàn)，物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的正確性驗證技術(shù)、嵌入式萬維網(wǎng)服務(wù)開發(fā)技術(shù)、隱私保護技術(shù)以及安全控制技術(shù)等的挑戰(zhàn)，這些技術(shù)是決定物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)能否得到廣泛應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)?！　?.示范系統(tǒng)建設(shè)的挑戰(zhàn)建設(shè)和部署物聯(lián)網(wǎng)示范系統(tǒng)，在社會層面和技術(shù)層面都面臨較大的挑戰(zhàn)。物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的典型示范系統(tǒng)，如樓宇內(nèi)部的照明、電表、街道路燈系統(tǒng)等，都會涉及到較為復(fù)雜的基本建設(shè)工程和公共設(shè)施工程。其次，消耗最多能源的、具有最大節(jié)能潛力的物品通常都是巨大的、昂貴的裝置，改造這些裝置面臨很大的困難。另外，建設(shè)和部署物聯(lián)網(wǎng)面臨的較為直接的挑戰(zhàn)是，如何讓人們愿意使用并且可以維護物聯(lián)網(wǎng)？這里不僅存在技術(shù)本身的問題，還存在如何進行培訓(xùn)、教育和普及物聯(lián)網(wǎng)知識和技術(shù)的問題。　　構(gòu)建和部署物聯(lián)網(wǎng)示范系統(tǒng)的技術(shù)層面的挑戰(zhàn)，包括通信基礎(chǔ)設(shè)施、隱私保護和互操作性問題。物聯(lián)網(wǎng)需要普適聯(lián)網(wǎng)，對于公共設(shè)施的物聯(lián)網(wǎng)需要在城市范圍建立全覆蓋的無線聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施，而這種設(shè)施是無法在短時間內(nèi)建立的。如何經(jīng)濟、有效地構(gòu)建滿足物聯(lián)網(wǎng)需要的聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施？這在技術(shù)上也是一個挑戰(zhàn)。

圖書封面

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