物联网是一个基于互联网、传统电信网等信息承载体、让所有能够被独立寻址的普通物理对象实现互联互通的网络。本书以物联网的体系结构为线索，从感知识别层、网络传输层、应用支撑层和应用接口层这四层进行了深入浅出的阐述，并对物联网的综合应用和安全问题进行了讨论。 本书适合高等院校物联网工程专业作为专业教材使用，也适合其他各专业作为选修课教材使用，亦适合对物联网感兴趣的各类读者参考阅读。

FOREWORD

　　作为国家重点发展的战略性新兴产业之一，物联网（Internet of Things，IOT）正在快速发展。物联网被很多国家称为信息技术革命的第三次浪潮，以及继计算机、互联网、移动通信网之后信息产业的又一重大里程碑。从第一代互联网的人物交流、第二代互联网的人人交流到第三代互联网的物物交流，物联网通过现实空间物与物的智能互联，让物品“开口说话”，实现感知世界。同时通过互联网和物联网的整合，实现人类社会与物理系统的整合，在为人类社会带来了更大便利的同时，也为社会带来了巨大的经济财富。

　　物联网的整体构架可以分为感知识别层、网络传输层、应用支撑层及应用接口层4个层次。感知识别层位于整个层次结构的最低层，它通过传感器技术、自动识别技术、RFID技术及条形码技术等实现对物理世界的感知与识别，完成数据的采集； 网络传输层利用各种无线网络技术和无线移动通信技术完成数据的传输； 应用支撑层对网络传输层传输过来的数据进行各种处理； 应用接口层根据物联网的具体应用将应用支撑层处理过的数据送到各类应用系统，形成物物相连的应用解决方案。

　　全书共分为9章。第1章介绍了物联网的概念、技术特征、发展概况、内涵及从互联网到物联网的演进； 第2章对物联网的体系结构进行了分析，同时分析了物联网发展面临的挑战，对其应用前景做了展望； 第3章介绍了感知识别层，主要讲解了传感器技术、自动识别技术、RFID技术及条形码等感知识别技术； 第4章介绍了网络传输层，主要讲述了各类无线网络技术，例如ZigBee技术、WiFi技术、无线传感器网络技术，另外也讨论了无线移动通信网络，并对3G技术进行了分析； 第5章介绍了应用支撑层，讲解了物联网中数据的特点及主要数据管理问题、海量信息存储技术、搜索引擎技术及大数据挖掘； 第6章介绍了应用接口层，讨论了物联网业务的分类、行业系统架构及行业运营平台； 第7章介绍了物联网综合应用，讨论了物联网在智能家居、智慧农业、智慧交通及在其他行业的经典应用； 第8章介绍了物联网安全，对物联网的安全技术、安全隐患及安全内容进行了分析，并讨论了物联网安全中的传感器网络安全问题、RFID安全问题和3G安全问题； 第9章介绍了物联网标准化工作，对物联网标准的研究现状、主要分类及需要做的工作进行了分析。

　　本书作者长期从事物联网研究工作，具有丰富的理论知识和实践经验。本书由崔艳荣教授和周贤善教授任主编，陈勇、秦航、黄艳娟、刘鹏、文畅、胡森森任副主编。第1章由文畅编写，第2章由胡森森编写，第3章由黄艳娟编写，第4章由崔艳荣编写，第5章由秦航编写，第6章和第8章由陈勇编写，第7章由刘鹏编写，第9章由周贤善编写。全书由崔艳荣和周贤善统稿。在本书编写过程中，参考和引用了物联网领域专家、学者和同行的研究成果以及互联网上的一些资讯，在此一并致谢！

限于编写时间和作者水平，书中难免会存在不妥之处，敬请读者批评指正。作者的邮箱： cyanr@yangtzeu.edu.cn。

作者

2017年4月

CONTENTS

第1章绪论

1.1物联网的概念

1.2物联网的三大特色

1.2.1智能感知

1.2.2互通互联

1.2.3智能处理

1.3物联网的发展概况

1.3.1物联网的起源

1.3.2物联网国外发展概况

1.3.3物联网国内发展概况

1.4物联网的核心技术

1.4.1无线射频识别技术

1.4.2无线传感器网络

1.4.3泛在网络

1.5互联网与物联网

1.5.1互联网的概念

1.5.2互联网与物联网的关系

1.5.3H2H与T2T的发展路线

1.5.4网络的泛化

小结

习题

第2章物联网的体系结构

2.1物联网的基本组成

2.2感知识别层

2.2.1感知识别层功能

2.2.2感知识别层关键技术

2.3网络传输层

2.3.1网络传输层功能

2.3.2网络传输层关键技术

2.4应用支撑层

2.4.1应用支撑层功能

2.4.2应用支撑层关键技术

2.5应用接口层

2.5.1应用接口层功能

2.5.2应用接口层关键技术

2.6物联网发展面临的挑战

2.6.1感知识别层面临的挑战

2.6.2网络传输层面临的挑战

2.6.3应用支撑层面临的挑战

2.6.4应用接口层面临的挑战

2.6.5其他挑战

2.7物联网应用前景展望

小结

习题

第3章感知识别层

3.1传感器技术

3.1.1传感器简介

3.1.2传感器的作用和分类

3.1.3传感器的特性参数

3.1.4智能传感器

3.2自动识别技术

3.2.1自动识别技术概述

3.2.2生物识别技术

3.2.3磁卡和IC卡识别技术

3.2.4光学字符技术

3.3RFID技术

3.3.1RFID技术的概念与特点

3.3.2RFID技术的原理和分类

3.3.3RFID关键技术

3.4条形码技术

3.4.1条形码概述

3.4.2条形码的识别原理

3.4.3条形码技术的优点

3.4.4条形码的结构

小结

习题

第4章网络传输层

4.1无线个人区域网

4.1.1ZigBee简介

4.1.2ZigBee协议体系

4.1.3ZigBee网络系统

4.1.4ZigBee技术的应用

4.1.5蓝牙技术

4.1.6超宽带技术

4.2无线局域网

4.2.1无线局域网的分类

4.2.2IEEE 802.11局域网的物理层

4.2.3IEEE 802.11局域网的CSMA/CA基本工作原理

4.2.4WiFi技术

4.3无线城域网

4.4无线传感器网络

4.4.1传感器网络体系结构

4.4.2传感器网络的特征

4.4.3传感器网络的应用

4.4.4传感器网络的研究进展

4.5无线移动通信网络

4.5.1无线移动通信简介

4.5.23G通信技术标准

小结

习题

第5章应用支撑层

5.1数据库系统

5.1.1数据库技术发展史

5.1.2数据管理和后键盘时代

5.1.3物联网中数据的特点

5.1.4物联网中主要数据管理问题

5.2海量信息存储技术

5.2.1存储系统的发展概况

5.2.2海量数字资源管理

5.2.3海量存储的技术措施

5.2.4物联网与云计算

5.2.5谷歌数据中心

5.3搜索引擎技术

5.3.1搜索引擎概述

5.3.2搜索引擎的系统架构

5.3.3搜索引擎面临的挑战

5.3.4搜索引擎应对方略

5.4大数据挖掘

5.4.1大数据产生背景

5.4.2大数据的关键问题

5.4.3大数据处理技术

5.4.4复杂数据智能分析技术

5.4.5数据质量基础理论与关键技术

5.4.6数据挖掘的进展及挑战

小结

习题

第6章应用接口层

6.1物联网的业务分类

6.2物联网业务系统构架

6.3行业运营平台

6.3.1业务平台的需求分析

6.3.2业务平台体系结构

小结

习题

第7章物联网综合应用

7.1物联网应用发展现状

7.1.1国外物联网应用发展现状

7.1.2我国物联网应用发展现状

7.2智能家居

7.2.1智能家居概述

7.2.2基于物联网的智能家居系统

7.3智慧农业

7.3.1智慧农业概述

7.3.2基于物联网的智能大棚系统

7.3.3基于RFID的棉花质量溯源系统

7.4智慧交通

7.4.1智慧交通概述

7.4.2基于物联网的ETC智能停车场管理系统

7.4.3采用物联网技术的数字化航道系统

7.5物联网在其他领域的应用

7.5.1智能电网

7.5.2智慧医疗

7.5.3智慧物流

7.5.4智慧环保

小结

习题

第8章物联网安全

8.1物联网安全概述

8.1.1物联网的安全技术分析

8.1.2物联网面临的安全隐患

8.1.3物联网安全的内容

8.1.4两类密码体制

8.2物联网安全之传感器网络安全问题

8.2.1无线传感器网络的安全需求

8.2.2无线传感器网络面临的安全挑战

8.2.3无线传感器网络可能受到的攻击和防御

8.2.4传感器网络安全框架协议SPINS

8.3物联网安全之RFID安全问题

8.3.1RFID系统的安全需求

8.3.2RFID面临的安全攻击

8.3.3RFID安全机制

8.3.4RFID安全服务

8.4物联网安全的3G技术安全问题

8.4.13G面临的安全威胁

8.4.23G的安全特性要求

8.4.33G的安全机制

8.4.43G认证与密钥协商

小结

习题

第9章物联网的标准化

9.1物联网标准的研究现状

9.1.1国际标准化组织

9.1.2国外物联网标准的发展

9.1.3国内物联网标准的现状

9.2物联网标准的主要分类

9.2.1物联网体系结构标准

9.2.2物联网标识标准

9.2.3物联网协同信息处理标准

9.2.4物联网应用标准

9.3物联网标准化所需要做的工作

9.4物联网标准的发展趋势

9.4.1物联网涉及标准组织众多

9.4.2物联网标准体系框架

9.4.3物联网基础类标准亟待统一

9.4.4物联网感知类标准亟须突破

9.4.5物联网网络传输类标准相对完善

9.4.6物联网服务支撑类标准尚待探索

9.4.7物联网业务应用类标准严重缺失

9.4.8物联网共性技术类标准亟须完善

9.4.9我国物联网标准工作取得较快发展

9.4.10国际标准竞争力和影响力有待提升

小结

习题

参考文献

本书讨论了物联网的体系结构、并对感知识别层、网络传输层、应用支撑层和应用接口层的基础知识和关键技术进行了深入浅出的阐述，给出了物联网典型的行业应用、并对物联网的标准、安全等问题进行了讨论。

本书讨论了物联网的体系结构、并对感知识别层、网络传输层、应用支撑层和应用接口层的基础知识和关键技术进行了深入浅出的阐述，给出了物联网典型的行业应用、并对物联网的标准、安全等问题进行了讨论。