物聯(lián)網(wǎng)概論

前言

　　人與人的溝通與交流是人類(lèi)自身的基本需求。從有語(yǔ)言開(kāi)始，人類(lèi)就一直沒(méi)有停止過(guò)對(duì)自由交流的追求。從書(shū)信到電話，再到互聯(lián)網(wǎng)……如今，人們又把目光投向身邊的各種物體，開(kāi)始設(shè)想如何與它們進(jìn)行交流，期望能夠?qū)崿F(xiàn)人與物之間的信息互傳和操控互動(dòng)。物聯(lián)網(wǎng)的英文原文是“InternetofThings”，直譯過(guò)來(lái)就是“物體的互聯(lián)網(wǎng)”，其愿景是讓每個(gè)目標(biāo)物體通過(guò)相關(guān)的技術(shù)方法接入網(wǎng)絡(luò)，讓我們享受“隨時(shí)、隨地、隨物”三個(gè)維度的自由交流?！　∥锫?lián)網(wǎng)的問(wèn)世，打破了過(guò)去的傳統(tǒng)思維。過(guò)去的思路一直是將物理基礎(chǔ)設(shè)施和IT基礎(chǔ)設(shè)施分開(kāi)來(lái)規(guī)劃和設(shè)計(jì)的。一方面是機(jī)場(chǎng)、公路、建筑物；另一方面則是數(shù)據(jù)中心、個(gè)人計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)等。而在物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，鋼筋混凝土、電纜將與芯片、網(wǎng)絡(luò)整合為統(tǒng)一的基礎(chǔ)設(shè)施，從這個(gè)意義上來(lái)說(shuō)，基礎(chǔ)設(shè)施更像是一塊新的地球工地，世界的運(yùn)轉(zhuǎn)就在它上面進(jìn)行，其中包括經(jīng)濟(jì)管理、生產(chǎn)運(yùn)行、社會(huì)管理乃至個(gè)人生活?！　∥锫?lián)網(wǎng)技術(shù)正處在一個(gè)蓬勃發(fā)展的時(shí)期，本書(shū)力求從知識(shí)體系的角度來(lái)闡述物聯(lián)網(wǎng)的起源、概念、技術(shù)和發(fā)展。本書(shū)旨在使讀者能夠深入理解物聯(lián)網(wǎng)及應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)，并在社會(huì)發(fā)展與經(jīng)濟(jì)建設(shè)中發(fā)揮作用?！　∪珪?shū)共分6章，其組織結(jié)構(gòu)如下：　　第1章 緒論。介紹了物聯(lián)網(wǎng)的起源，論述了技術(shù)進(jìn)步與社會(huì)需求、信息技術(shù)發(fā)展、戰(zhàn)略性新型產(chǎn)業(yè)對(duì)物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的影響。　　第2章 物聯(lián)網(wǎng)的研究現(xiàn)狀。分析和說(shuō)明了國(guó)內(nèi)外的有關(guān)研究工作和所取得的成果?！　〉?章 物聯(lián)網(wǎng)概念。給出了物聯(lián)網(wǎng)的定義，以及物聯(lián)網(wǎng)的基本體系架構(gòu)。從擬人化的角度描述了如何賦予物理世界以智慧?！　〉?章 物聯(lián)網(wǎng)的相關(guān)技術(shù)。重點(diǎn)論述了與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和發(fā)展密切相關(guān)的技術(shù)方法。　　第5章 物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展策略。從總體規(guī)劃、政府引導(dǎo)、企業(yè)研發(fā)和技術(shù)支持等方面闡述了如何有效地推進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)的持續(xù)發(fā)展。　　第6章 物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用前景。分析了物聯(lián)網(wǎng)研發(fā)面臨的挑戰(zhàn)，探討了物聯(lián)網(wǎng)的商業(yè)模式，展望了物聯(lián)網(wǎng)的未來(lái)發(fā)展?！　∪珪?shū)由宗平編著。參加資料整理工作的有：付海波、王夢(mèng)瑩、宋健、朱相全、王靜、高斐、陳清、吳秀娟、齊丹丹和嚴(yán)金瑤等，在此感謝他們的工作?！　≡诒緯?shū)編寫(xiě)過(guò)程中，叢書(shū)編委會(huì)主任張琪女士及電子工業(yè)出版社首席策劃編輯劉憲蘭老師給予了大力支持，在此表示誠(chéng)摯的感謝?！　”緯?shū)參考或引用了許多相關(guān)文獻(xiàn)，其中大多數(shù)已在書(shū)中注明了出處，但難免有所疏漏。在此，向有關(guān)作者和專(zhuān)家表示感謝，并對(duì)沒(méi)有注明出處的表示歉意。　　由于作者水平有限，書(shū)中如有不當(dāng)之處，懇請(qǐng)讀者指正?！　∽髡摺　?012年5月

內(nèi)容概要

　　物聯(lián)網(wǎng)是指在物理世界的實(shí)體中部署具有一定感知能力、計(jì)算能力或執(zhí)行能力的各種信息傳感設(shè)備，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)設(shè)施實(shí)現(xiàn)信息傳輸、協(xié)同和處理，從而實(shí)現(xiàn)廣域或特定范圍的人與人、人與物、物與物之間信息交換需求的互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)。物聯(lián)網(wǎng)是建立在互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)上的，將其用戶(hù)端延伸和擴(kuò)展到任何物品與物品之間或人與物品之間，從而進(jìn)行相互通信與信息交換的一種網(wǎng)絡(luò)與服務(wù)的概念。“Internet
of Things”是手段，“Internet of
Services”才是目的。本書(shū)從物聯(lián)網(wǎng)的起源出發(fā)，論述了影響物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的核心要素，分析了物聯(lián)網(wǎng)的研究現(xiàn)狀，重點(diǎn)討論了物聯(lián)網(wǎng)的相關(guān)技術(shù)與物聯(lián)網(wǎng)概念的內(nèi)涵與外延，主要內(nèi)容包括射頻標(biāo)識(shí)技術(shù)、傳感器與傳感器網(wǎng)絡(luò)、物理信息融合系統(tǒng)、無(wú)線通信技術(shù)、云計(jì)算、海量數(shù)據(jù)處理與信息服務(wù)、安全與隱私保護(hù)和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)等，并討論了物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展策略和應(yīng)用前景。本書(shū)體系結(jié)構(gòu)合理，內(nèi)容完整，理論聯(lián)系實(shí)際，深入淺出，是讀者了解物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的理想讀物。

作者簡(jiǎn)介

宗平，博士、教授?，F(xiàn)工作于南京郵電大學(xué)。從事計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)領(lǐng)域的教學(xué)、科研與管理工作30余年，曾在聯(lián)邦德國(guó)學(xué)習(xí)與工作4年。主要學(xué)術(shù)兼職有美國(guó)IEEE／IEEE—CS學(xué)會(huì)會(huì)員、中國(guó)計(jì)算機(jī)學(xué)會(huì)系統(tǒng)軟件專(zhuān)業(yè)委員會(huì)委員、教育部中國(guó)教育信息化理事會(huì)理事、江蘇省計(jì)算機(jī)學(xué)會(huì)理事／教育專(zhuān)委會(huì)副主任委員、江蘇省微電腦協(xié)會(huì)常務(wù)理事、江蘇省軟件人才培養(yǎng)教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)委員、江蘇省互聯(lián)網(wǎng)協(xié)會(huì)理事、江蘇省新型感知器件產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新聯(lián)盟副理事長(zhǎng)、江蘇省高校網(wǎng)絡(luò)技術(shù)專(zhuān)業(yè)委員會(huì)理事、江蘇省科技動(dòng)員咨詢(xún)專(zhuān)家、江蘇信息產(chǎn)業(yè)專(zhuān)家委員會(huì)委員、《物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)》雜志編輯工作委員會(huì)副主任等。目前主持江蘇省雙語(yǔ)精品課程1門(mén)，承擔(dān)省級(jí)高等教育教改立項(xiàng)研究課題等多項(xiàng)教學(xué)研究項(xiàng)目，并曾獲得江蘇省優(yōu)秀教學(xué)成果獎(jiǎng)。先后主持和參與國(guó)家“863”、省級(jí)科技支撐項(xiàng)目、省級(jí)基金、國(guó)內(nèi)外重點(diǎn)工程的科研項(xiàng)目30余項(xiàng)，已在國(guó)內(nèi)外學(xué)術(shù)刊物與學(xué)術(shù)會(huì)議上發(fā)表學(xué)術(shù)論文百余篇。主要研究方向有計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、智能數(shù)據(jù)處理、軟件工程等。

書(shū)籍目錄

第1章 緒論
1.1 背景
1.2 技術(shù)進(jìn)步與社會(huì)需求的影響
1.3 信息技術(shù)發(fā)展的驅(qū)動(dòng)
1.4 戰(zhàn)略型新興產(chǎn)業(yè)的驅(qū)動(dòng)
第2章 物聯(lián)網(wǎng)的研究現(xiàn)狀
2.1 國(guó)外研究現(xiàn)狀
2.1.1 美國(guó)的物聯(lián)網(wǎng)研究
2.1.2 歐洲的物聯(lián)網(wǎng)研究
2.1.3 日本的物聯(lián)網(wǎng)研究
2.1.4 韓國(guó)的物聯(lián)網(wǎng)研究
2.2.1 標(biāo)準(zhǔn)方面
2.2.2 技術(shù)研發(fā)
第3章 物聯(lián)網(wǎng)概念
3.1 物聯(lián)網(wǎng)的定義
3.2 物聯(lián)網(wǎng)的外延
3.3 物聯(lián)網(wǎng)的特點(diǎn)
3.4 物聯(lián)網(wǎng)的體系架構(gòu)
3.4.1 基本架構(gòu)
3.4.2 技術(shù)架構(gòu)
3.4.3 服務(wù)架構(gòu)
3.5 應(yīng)用模型
3.6 擬人化與虛擬化方法
3.7 物聯(lián)網(wǎng)的知識(shí)體系與人才培養(yǎng)
第4章 物聯(lián)網(wǎng)的相關(guān)技術(shù)
4.1 相關(guān)的技術(shù)問(wèn)題
4.2 射頻識(shí)別
4.2.1 基本原理
4.2.2 標(biāo)簽
4.2.3 閱讀器
4.2.4 天線
4.2.5 RFID應(yīng)用與發(fā)展
4.3 傳感器與傳感網(wǎng)
4.3.1 傳感器的基本原理
4.3.2 傳感器的分類(lèi)與工作方式
4.3.3 傳感器的應(yīng)用與發(fā)展
4.3.4 傳感網(wǎng)的基本原理
4.3.5 傳感網(wǎng)的相關(guān)技術(shù)
4.3.6 傳感網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)
4.3.7 傳感網(wǎng)應(yīng)用支撐技術(shù)
4.3.8 傳感網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)
4.3.9 傳感網(wǎng)的應(yīng)用與發(fā)展
4.4 信息物理融合系統(tǒng)
4.4.1 基本概念
4.4.2 CPS的體系架構(gòu)
4.4.3 CPS的相關(guān)技術(shù)
4.4.4 CPS的研究與發(fā)展
4.5 無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)
4.5.1 無(wú)線通信的起源
4.5.2 無(wú)線通信的基本原理
4.5.3 無(wú)線通信的分類(lèi)
4.5.4 移動(dòng)通信技術(shù)
4.5.5 寬帶無(wú)線接入技術(shù)
4.5.6 無(wú)線通信技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展
4.6 嵌入式系統(tǒng)
4.6.1 嵌入式系統(tǒng)的工作原理
4.6.2 嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用
4.7 云計(jì)算
4.7.1 云計(jì)算的基本概念
4.7.2 云計(jì)算的分類(lèi)
4.7.3 云計(jì)算的服務(wù)
4.7.4 云計(jì)算與物聯(lián)網(wǎng)
4.8 海量數(shù)據(jù)處理與信息服務(wù)
4.8.1 海量數(shù)據(jù)處理技術(shù)
4.8.2 主動(dòng)信息服務(wù)技術(shù)
4.9 安全與隱私保護(hù)
4.9.1 感知層的安全問(wèn)題
4.9.2 傳輸層的安全問(wèn)題
4.9.3 應(yīng)用層的安全問(wèn)題
4.9.4 物聯(lián)網(wǎng)的安全對(duì)策
4.9.5 物聯(lián)網(wǎng)的安全技術(shù)進(jìn)展
4.10 技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)
4.10.1 物聯(lián)網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)體系
4.10.2 RFID的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)
4.10.3 傳感器的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)
4.10.4 傳感網(wǎng)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)
4.10.5 無(wú)線通信的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)
4.10.6 物聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)工作
第5章 物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展策略
5.1 總體規(guī)劃
5.2 政府引導(dǎo)
5.3 企業(yè)研發(fā)
5.4 技術(shù)支持
第6章 物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用前景
6.1 物聯(lián)網(wǎng)研發(fā)面臨的挑戰(zhàn)
6.2 物聯(lián)網(wǎng)的商業(yè)模式
6.2.1 商業(yè)模式的分析
6.2.2 技術(shù)演進(jìn)的影響
6.2.3 政策的支持
6.3 物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用展望
參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

版權(quán)頁(yè)：   插圖：   行動(dòng)二：繼續(xù)監(jiān)控。對(duì)隱私權(quán)及個(gè)人信息保護(hù)問(wèn)題繼續(xù)監(jiān)控。最近，歐盟采用了一項(xiàng)建議，即為RFID應(yīng)用的運(yùn)行中出現(xiàn)的隱私和數(shù)據(jù)保護(hù)區(qū)原則提供指導(dǎo)。2010年，將公布更廣義的、面向無(wú)所不在的信息社會(huì)隱私方面的指導(dǎo)。 行動(dòng)三：芯片默認(rèn)權(quán)。歐委會(huì)將展開(kāi)“芯片默認(rèn)權(quán)”方面的技術(shù)和法律討論，所謂“芯片默認(rèn)權(quán)”是指不同作者在不同名字下表述個(gè)人想法時(shí)，應(yīng)可隨時(shí)斷開(kāi)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。 3）信任、可接受度和安全方面 在商業(yè)范疇，信息安全可解釋為可實(shí)現(xiàn)性、可靠性、商業(yè)信息的保密性。對(duì)一個(gè)企業(yè)來(lái)說(shuō)，他們關(guān)注的是誰(shuí)訪問(wèn)了他們的信息，這些信息會(huì)不會(huì)披露給第三方，這些問(wèn)題看似簡(jiǎn)單，但對(duì)商業(yè)過(guò)程產(chǎn)生的影響卻是深遠(yuǎn)的?？紤]了物聯(lián)網(wǎng)推出后對(duì)個(gè)人和商業(yè)產(chǎn)生的安全方面的影響，歐盟制定了兩項(xiàng)行動(dòng)： 行動(dòng)四：確定可能出現(xiàn)的風(fēng)險(xiǎn)。歐委會(huì)將按照ENISA已開(kāi)展的工作，采取進(jìn)一步適當(dāng)?shù)男袆?dòng)，包括管制和非管制的措施，為物聯(lián)網(wǎng)提出可能出現(xiàn)的信任、可接受性和安全性挑戰(zhàn)提供政策框架。 行動(dòng)五：將物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展視為事關(guān)國(guó)家政治和經(jīng)濟(jì)的重要部分。物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展是否能達(dá)到期望的結(jié)果，將對(duì)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展產(chǎn)生重要的影響。因此，歐委會(huì)將密切跟蹤物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施的發(fā)展，并將其納入歐洲重要的資源之列，特別是要把相關(guān)活動(dòng)與重要信息基礎(chǔ)設(shè)施的保護(hù)聯(lián)系在一起。 4）標(biāo)準(zhǔn)化方面 在物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展中，標(biāo)準(zhǔn)化起著重要的作用，主要是可通過(guò)互操作的建立、經(jīng)濟(jì)規(guī)模和行業(yè)的國(guó)際化，降低新進(jìn)入者的門(mén)檻和用戶(hù)的運(yùn)營(yíng)成本。標(biāo)準(zhǔn)化過(guò)程一方面要實(shí)現(xiàn)與現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)的對(duì)接，另一方面在需要時(shí)應(yīng)發(fā)展新的標(biāo)準(zhǔn)。IPv6的迅速部署，對(duì)物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展是有益的。在標(biāo)準(zhǔn)化方面，歐盟確定的行動(dòng)是： 行動(dòng)六：標(biāo)準(zhǔn)制定。對(duì)現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行評(píng)價(jià)，包括與物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)的事宜或在必要時(shí)推出新的內(nèi)容。此外，歐委會(huì)還將對(duì)歐洲標(biāo)準(zhǔn)化組織（ETSl、CEN、CENELEC），以及國(guó)際合作伙伴（ISO和ITU、其他標(biāo)準(zhǔn)化組織和機(jī)構(gòu)）的發(fā)展進(jìn)行跟蹤。歐盟將在開(kāi)放、透明、統(tǒng)一的模式下審議物聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展，特別是在面向所有利益團(tuán)體時(shí)，這種模式更為重要。 5）研發(fā)方面 最近，歐委會(huì)強(qiáng)調(diào)并提出了一系列加強(qiáng)ICT研發(fā)的措施，物聯(lián)網(wǎng)列在其中，具體要采取的行動(dòng)有兩個(gè)： 行動(dòng)七：研發(fā)。歐委會(huì)將繼續(xù)在FP7研究項(xiàng)目中加大物聯(lián)網(wǎng)投入，關(guān)注點(diǎn)是重點(diǎn)技術(shù)，如微電子、非硅組件、能源獲取技術(shù)、無(wú)所不在的定位、無(wú)線智能系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)、安全設(shè)計(jì)、軟件仿真等。 行動(dòng)八：公共與私人部門(mén)的合作。歐委會(huì)現(xiàn)在正在準(zhǔn)備建立4個(gè)公共和私人合作領(lǐng)域，這4個(gè)領(lǐng)域分別是綠色汽車(chē)、能源效率建筑、未來(lái)工廠和未來(lái)互聯(lián)網(wǎng)，其中物聯(lián)網(wǎng)是重要領(lǐng)域之一，這是歐盟復(fù)興打包計(jì)劃的一部分。目標(biāo)是協(xié)調(diào)現(xiàn)有ICT研究和未來(lái)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的關(guān)系。 6）創(chuàng)新、開(kāi)放性方面 物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)在設(shè)計(jì)、管理和使用上將由不同商業(yè)模式和各種利益方驅(qū)動(dòng)，它將成為創(chuàng)新的催化劑。雖然與物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)的一些技術(shù)已日趨成熟，但支持物聯(lián)網(wǎng)的商業(yè)模式尚未建立。為此，歐委會(huì)制定了如下行動(dòng)： 行動(dòng)九：創(chuàng)新和試驗(yàn)項(xiàng)目。除開(kāi)展各項(xiàng)研究外，歐委會(huì)將考慮通過(guò)推出試驗(yàn)項(xiàng)目來(lái)促進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的部署。這些試驗(yàn)將側(cè)重于物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，讓社會(huì)能從中獲取最大利益，如電子醫(yī)療、氣候變化等。

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