第1章 物联网体系结构 1
1.1 物联网的发展背景 1
1.2 物联网的概念 2
1.2.1 物联网的定义 2
1.2.2 物联网与各种网络之间的关系 4
1.3 物联网的体系结构 7
1.3.1 物联网三层模型 8
1.3.2 ITU-T参考模型 8
1.3.3 物联网的域模型 9
1.4 物联网各层功能及其相关技术 9
1.4.1 感知层 10
1.4.2 传输层 11
1.4.3 处理层 13
1.4.4 应用层 14
1.5 物联网的关键技术 15
1.5.1 自动识别技术 17
1.5.2 传感技术 17
1.5.3 网络技术 18
1.5.4 数据处理技术 19
1.6 物联网的发展趋势和组网结构 20
习题 21
第2章 物品信息编码 22
2.1 物品的分类与编码 22
2.1.1 物品分类 22
2.1.2 物品代码 23
2.1.3 物品编码的载体 23
2.2 条码编码体系 24
2.2.1 EAN.UCC编码体系 24
2.2.2 全球数据同步网络 25
2.3 产品电子代码EPC 26
2.3.1 EPC的产生与发展 27
2.3.2 EPC编码结构 27
2.3.3 EPC编码转换 28
2.3.4 EPC系统的组成 29
2.4 EPC业务办理与EPCIS系统开发 30
2.4.1 业务办理流程 30
2.4.2 EPCIS系统的开发实例 32
习题 33
第3章 自动识别技术 34
3.1 自动识别技术概述 34
3.1.1 自动识别技术的分类 34
3.1.2 自动识别系统的构成 35
3.2 条码识别 36
3.2.1 条码的构成和种类 36
3.2.2 条码阅读器 37
3.3 二维码识别 38
3.3.1 二维码的特点和分类 38
3.3.2 二维码的符号结构 39
3.3.3 二维码的编码过程 40
3.4 RFID 40
3.4.1 RFID的分类 41
3.4.2 RFID系统的构成 42
3.4.3 电子标签的结构 44
3.4.4 读写器的结构 45
3.4.5 RFID系统的能量传输 47
3.4.6 RFID系统的数据传输 48
3.4.7 RFID系统的防碰撞机制 50
3.5 NFC 50
3.5.1 NFC的技术特点 51
3.5.2 NFC系统工作原理 51
3.6 其他自动识别技术 53
3.6.1 卡识别 53
3.6.2 语音识别 54
3.6.3 光学字符识别 57
3.6.4 生物识别 58
3.7 自动识别应用系统的开发 60
3.7.1 二维码识别系统的开发 60
3.7.2 RFID应用系统的开发 61
3.7.3 声纹识别系统的开发 63
习题 64
第4章 嵌入式系统 65
4.1 嵌入式系统的概念和发展 65
4.1.1 嵌入式系统的定义 65
4.1.2 嵌入式系统的特点 65
4.1.3 嵌入式系统的发展阶段 66
4.1.4 物联网中的嵌入式系统 66
4.1.5 嵌入式系统的发展趋势 68
4.2 嵌入式系统的结构 68
4.2.1 硬件层 68
4.2.2 硬件抽象层 73
4.2.3 系统软件层 74
4.2.4 应用软件层 74
4.3 嵌入式处理器的分类 75
4.3.1 嵌入式微控制器 75
4.3.2 嵌入式数字信号处理器 75
4.3.3 嵌入式微处理单元MPU 75
4.3.4 片上系统SoC 76
4.4 嵌入式操作系统 77
4.4.1 μC/OS-II 77
4.4.2 TRON 78
4.4.3 嵌入式Linux 78
4.4.4 iOS 78
4.4.5 Android 79
4.5 嵌入式系统的开发 80
4.5.1 单片机平台上的嵌入式系统应用开发 80
4.5.2 智能终端上的嵌入式系统应用开发 82
习题 84
第5章 通信技术 85
5.1 信号处理 85
5.1.1 信号处理的概念 85
5.1.2 数字信号处理 86
5.1.3 数字信号处理应用实例 88
5.2 信号传输 89
5.2.1 通信方式 90
5.2.2 信源编码 90
5.2.3 信道编码 91
5.2.4 信号编码 92
5.2.5 信号调制 93
5.2.6 多路复用 93
5.3 无线通信 94
5.3.1 无线传输系统 94
5.3.2 无线通信的频段与传播方式 95
5.3.3 无线传输的特征 96
5.4 光通信 97
5.4.1 光纤通信 97
5.4.2 无线激光通信 100
5.4.3 可见光通信 102
5.5 新型通信技术 103
5.5.1 量子通信 103
5.5.2 深空通信 105
5.5.3 绿色通信 106
习题 107
第6章 传感器 109
6.1 传感器的基本概念 109
6.1.1 传感器的定义 109
6.1.2 传感器的构成 109
6.1.3 传感器的特性 110
6.2 传感器的种类 112
6.2.1 阻抗型传感器 112
6.2.2 电压型传感器 114
6.2.3 磁敏型传感器 115
6.3 传感器的应用 116
6.3.1 光纤传感器 116
6.3.2 湿敏传感器 117
6.3.3 气体传感器 117
6.3.4 生物传感器 118
6.4 新型传感器 119
6.4.1 多功能传感器 119
6.4.2 MEMS传感器 120
6.4.3 纳米传感器 121
6.4.4 智能传感器 121
习题 123
第7章 传感器网络 124
7.1 有线传感器网络 124
7.1.1 现场总线 124
7.1.2 CAN总线 124
7.1.3 M-Bus总线 125
7.2 无线传感器网络概述 126
7.2.1 无线传感器网络的组成 126
7.2.2 无线传感器网络的体系结构 127
7.2.3 无线传感器网络面临的挑战和发展趋势 128
7.3 无线传感器网络的通信协议 129
7.3.1 MAC协议 129
7.3.2 路由协议 132
7.3.3 传输协议 135
7.4 无线传感器网络的组网技术 135
7.4.1 ZigBee 136
7.4.2 Z-WAVE 139
7.4.3 EnOcean 141
7.4.4 Thread 143
7.5 无线传感器网络的核心支撑技术 146
7.5.1 拓扑控制 146
7.5.2 时间同步 147
7.5.3 数据融合 148
7.6 无线传感器网络的应用开发 150
7.6.1 无线传感器网络的硬件开发 150
7.6.2 无线传感器网络操作系统的移植 151
7.6.3 无线传感器网络的软件开发 152
习题 153
第8章 互联网 154
8.1 互联网体系结构 154
8.1.1 TCP/IP协议模型 154
8.1.2 数据传输的封装关系 155
8.2 IP 155
8.2.1 IPv4 156
8.2.2 IPv6 157
8.2.3 ICMP 158
8.2.4 路由选择协议 159
8.3 互联网传输层协议 160
8.3.1 UDP 160
8.3.2 TCP 161
8.4 互联网应用层协议 162
8.4.1 域名系统 162
8.4.2 HTTP 163
8.4.3 CoAP 164
8.4.4 SIF 165
8.4.5 SDP 166
8.5 移动互联网 166
8.5.1 移动互联网的组成 167
8.5.2 移动互联网的体系结构 167
8.5.3 移动互联网的服务质量 168
8.5.4 移动IP技术 169
8.6 互联网的发展与应用开发 170
8.6.1 多屏互动 170
8.6.2 Web的发展趋势 172
8.6.3 “互联网＋”及其应用开发 172
习题 175
第9章 物联网的接入和承载 176
9.1 有线接入技术 177
9.1.1 以太网接入 177
9.1.2 铜线接入 178
9.1.3 光纤接入 178
9.1.4 HFC接入 179
9.1.5 电力线接入 179
9.2 短距离无线IP接入技术 180
9.2.1 Wi-Fi 180
9.2.2 蓝牙 181
9.2.3 UWB 182
9.3 基于移动通信网的接入技术 182
9.3.1 移动通信网的组成结构 183
9.3.2 第二代移动通信网络（2G） 183
9.3.3 第三代移动通信网络（3G） 184
9.3.4 第四代移动通信网络（4G） 184
9.3.5 第五代移动通信网络（5G） 185
9.4 核心通信网络 190
9.4.1 核心传输网络 190
9.4.2 核心交换网络 191
9.5 物联网数据传输的设计开发 192
9.5.1 互联网接入协议 192
9.5.2 传感器网络的网关设计 193
9.5.3 蓝牙模块与计算机之间的通信程序开发 195
9.5.4 基于GSM模块的通信程序开发 196
习题 198
第10章 物联网的数据处理 199
10.1 数据中心 199
10.1.1 数据中心的组成 199
10.1.2 数据中心的分类与分级 199
10.1.3 数据中心的建设 200
10.2 大数据与物联网 202
10.2.1 大数据的概念 202
10.2.2 物联网与大数据的关系 202
10.2.3 物联网大数据的特点 203
10.2.4 大数据的分析与处理 203
10.3 数据库系统 204
10.3.1 数据库的类型 204
10.3.2 数据库的操作 205
10.3.3 数据库与物联网 205
10.4 数据挖掘 206
10.4.1 数据挖掘的过程 206
10.4.2 数据挖掘的方法 207
10.4.3 物联网中的数据挖掘 208
10.5 搜索引擎 208
10.5.1 搜索引擎的分类 208
10.5.2 搜索引擎的组成和工作原理 209
10.5.3 面向物联网的搜索引擎 210
10.6 海量数据存储 211
10.6.1 磁盘阵列 211
10.6.2 网络存储 212
10.6.3 云存储 213
10.7 云计算 214
10.7.1 云计算的概念 214
10.7.2 云计算的体系结构 215
10.7.3 云计算系统实例 216
10.7.4 云计算系统的开发 218
10.8 普适计算 221
10.8.1 普适计算技术的特征 221
10.8.2 普适计算的系统组成 222
10.8.3 普适计算的体系结构 223
10.8.4 普适计算的关键技术 223
10.9 数据呈现 224
10.9.1 实时推送技术 224
10.9.2 数据可视化 226
10.9.3 HTML 5 227
10.9.4 数据呈现开发实例 228
习题 230
第11章 物联网的安全与管理 231
11.1 物联网的安全架构 231
11.2 物联网的安全威胁与需求 232
11.2.1 感知层的安全 232
11.2.2 传输层的安全 233
11.2.3 处理层的安全 234
11.2.4 应用层的安全 234
11.3 物联网安全的关键技术 235
11.3.1 密钥管理技术 235
11.3.2 虚拟专用网技术 237
11.3.3 认证技术 238
11.3.4 访问控制技术 238
11.3.5 入侵检测技术 239
11.3.6 容侵容错技术 240
11.3.7 隐私保护技术 240
11.4 物联网的管理 241
11.4.1 物联网的自组织网络管理 242
11.4.2 物联网的分布式网络管理模型 243
11.4.3 物联网的网络管理方案 244
11.5 物联网安全管理系统的设计 245
11.5.1 SOA架构 246
11.5.2 安全管理平台的组成 248
习题 249
第12章 定位技术 251
12.1 定位技术概述 251
12.1.1 定位的性能指标 251
12.1.2 定位技术的分类 252
12.1.3 定位技术在物联网中的发展 252
12.2 基于卫星的定位技术 253
12.2.1 全球定位系统（GPS） 253
12.2.2 其他定位导航系统 254
12.3 基于网络的定位技术 255
12.3.1 基于移动通信网络的定位 255
12.3.2 基于无线局域网的定位 257
12.3.3 其他基于短距离无线通信网络的定位 258
12.4 基于位置的服务 260
12.4.1 LBS系统的组成 260
12.4.2 LBS的体系结构 261
12.4.3 LBS的核心技术 261
12.4.4 LBS的漫游和异地定位 262
12.4.5 LBS的计算模式 263
12.4.6 位置服务与移动互联网 264
12.4.7 位置服务与增强现实技术（AR） 264
12.5 室内定位应用开发 267
12.5.1 基于Wi-Fi位置指纹的室内定位系统设计 267
12.5.2 位置指纹数据的采集和存储 268
12.5.3 在线实时定位 269
习题 270
第13章 物联网应用 271
13.1 智能电网 271
13.1.1 智能电网的特点 271
13.1.2 智能电网的功能框架 272
13.1.3 智能电网的组成 273
13.1.4 智能电网的关键技术 274
13.2 智能交通 275
13.2.1 智能交通的体系结构 275
13.2.2 车联网 276
13.2.3 自动驾驶 277
13.3 智能物流 278
13.3.1 智能物流的相关技术 279
13.3.2 智能物流中的配送系统 281
13.4 精细农业 283
13.4.1 精细农业的组成 283
13.4.2 精细农业的相关技术 283
13.4.3 精细农业的应用实例 285
13.5 智能环保 286
13.5.1 智能环保系统的组成 286
13.5.2 智能环保系统实例 288
13.6 智能家居 288
13.6.1 智能家居的功能 288
13.6.2 智能家居的技术需求 289
13.6.3 智能家居物联网应用实例 292
13.6.4 智能家居平台 294
13.7 智慧医疗 295
13.7.1 医用传感器 295
13.7.2 体域网和身体传感网 296
13.7.3 智慧医疗应用实例 296
13.8 智慧工厂 297
13.8.1 信息物理系统（CPS） 297
13.8.2 工业物联网 298
13.8.3 工业4.0 299
习题 300
第14章 物联网标准及发展 301
14.1 物联网标准的体系框架 301
14.2 物联网标准制定现状 302
14.2.1 国际物联网标准制定现状 302
14.2.2 我国物联网标准制定现状 302
14.3 物联网的重要标准 303
14.3.1 感知层标准 303
14.3.2 传输层标准 306
14.3.3 处理层标准 307
14.3.4 应用层标准 308
14.3.5 公共类技术标准 309
14.4 物联网部分标准简介 311
14.4.1 物品编码标准EPCglobal GEN 2 311
14.4.2 射频识别标准ISO/IEC 14443和ISO/IEC 15693 312
14.4.3 智能传感器标准IEEE 1451 312
14.4.4 无线传感器网络标准IEEE 802.15 .4 313
14.4.5 无线嵌入式互联网标准IETF RFC 4944 314
14.4.6 移动网络标准ITU-T G.10 28 317
14.4.7 网络存储标准IETF RFC 3720 317
14.4.8 传感网安全标准GB/T 30269.6 01—2016 318
14.4.9 应用管理标准ISO/IEC 24791 319
14.4.10 智能电网标准IEC 61850 320
14.5 物联网标准展望 321
习题 321
参考文献 323