物联网技术导论 应用型本科信息大类专业“十三五”规划教材 内容简介

《物联网技术导论/应用型本科信息大类专业“十三五”规划教材》定位于物联网工程的“物联网技术导论”这一专业课教材。全书分五篇，共十二章，全面地讲述了物联网的框架体系、知识体系、相关技术以及行业实际应用案例。从构成物联网的“感知、网络和应用”三个层面，详细介绍了条码、RFID、传感器、蓝牙、WiFi、ZigBee、6LoWPAN、WiMAX、无线定位、M2M、数据挖掘、中间件、云计算、嵌入式系统开发、物联网安全等关键技术。

《物联网技术导论/应用型本科信息大类专业“十三五”规划教材》图文并茂，在写作构思和结构编排上力图为读者提供全面、系统的讲述，使读者不仅对物联网有一个较为清晰的了解和认识，还能进一步理解物联网相关理论和关键技术。

《物联网技术导论/应用型本科信息大类专业“十三五”规划教材》可作为物联网工程专业、计算机科学与技术专业、计算机网络工程等相关专业的高职、本科及研究生教学的专业教材，企业营销管理及物流管理等专业的选修课教材；也可作为需要了解物联网知识的企业管理者、科研人员、高等院校教师等的参考书。

物联网技术导论 应用型本科信息大类专业“十三五”规划教材 目录

愿景

第一篇 物联网概述

第1章 物联网概述

1．1 物联网定义

1．2 物联网与传统网络的区别

1．3 物联网的体系结构

1．4 物联网技术体系和标准化

1．4．1 感知、网络通信和应用关键技术

1．4．2 支撑技术

1．4．3 共性技术

1．4．4 标准化

1．5 物联网亟待解决的关键问题

1．5．1 国家安全问题

1．5．2 标准体系问题

1．5．3 信息安全问题

1．5．4 商业模式完善问题

1．6 物联网的发展现状、前景与应用领域

1．6．1 物联网发展现状与前景

1．6．2 物联网主要应用领域

第二篇 感知篇

第2章 物联网感知技术——条码技术

2．1 条码技术概述

2．1．1 条码发展历程

2．1．2 条码标准组织

2．1．3 条码识别原理

2．2 二维码

2．2．1 二维码概述

2．2．2 常见的二维码

2．3 条码／二维码发展趋势

2．4 二维码应用实例

第3章 物联网感知技术——射频识别技术

3．1 射频识别技术发展历程和标准现状

3．2 射频识别技术系统组成及工作原理

3．2．1 系统组成

3．2．2 工作原理

3．3 射频识别技术分类

3．4 射频识别技术的应用

3．5 RFID技术应用实例

3．5．1 系统组成

3．5．2 ETC工作流程

第4章 物联网感知技术——传感器技术

4．1 传感器的定义与组成

4．2 传感器分类

4．3 传感器的特性指标

4．4 几种常用的传感器简介

4．5 传感器技术的发展趋势

4．6 传感器与物联网

4．7 传感器技术应用实例——油田油井远程监控系统

第5章 物联网感知技术——模式识别技术

5．1 模式识别概述

5．2 模式识别的系统组成与方法

5．3 模式识别的发展与应用

5．4 模式识别技术应用实例

5．4．1 智能车牌识别系统

5．4．2 人脸识别系统应用

第三篇 网络篇

第6章 无线传感器网络

6．1 无线传感器网络概述

6．1．1 无线传感器网络的体系结构

6．1．2 无线传感器网络的特点

6．1．3 无线传感器网络（WSN）的发展历程及应用

6．2 无线传感器网络组网技术

6．2．1 蓝牙技术

6．2．2 WiFi技术

6．2．3 ZigBee技术

6．2．4 6LoWPAN技术

6．2．5 WiMAX技术

6．2．6 WiMAX技术应用实例

第7章 物联网定位技术

7．1 无线定位技术概述

7．1．1 无线定位技术的发展历程及现状

7．1．2 无线定位技术主要的性能指标

7．2 无线定位技术分类

7．2．1 按工作模式分类

7．2．2 按定位的空间范围分类

7．2．3 按定位方式分类

7．2．4 按定位算法分类

7．3 物联网常用定位技术

7．3．1 全球卫星定位系统

7．3．2 蜂窝移动通信定位系统

7．3．3 实时定位（RTLS）技术

7．4 定位技术应用实例

第四篇 应用篇

第8章 应用层的关键技术

8．1 M2M技术

8．1．1 M2M技术概述

8．1．2 M2M的构成

8．1．3 M2M标准与进展

8．2 数据挖掘（data mining）技术

8．2．1 数据挖掘技术概述

8．2．2 数据挖掘的常用算法

8．2．3 数据挖掘与物联网

8．3 中间件技术

8．3．1 中间件技术概述

8．3．2 中间件发展历程及趋势

8．3．3 主流中间件技术平台

8．3．4 中间件与物联网

8．4 云计算

8．4．1 云计算概述

8．4．2 云计算系统组成

8．4．3 主要的云计算系统

8．4．4 云计算与物联网

8．5 嵌入式技术

8．5．1 嵌入式系统概述

8．5．2 嵌入式系统组成

8．5．3 嵌入式系统分类

8．5．4 嵌入式系统核心技术

8．5．5 嵌入式系统与物联网

第五篇 安全篇

第9章 物联网安全概述

9．1 计算机互联网安全的启示

9．1．1 计算机互联网络面临的安全威胁

9．1．2 主要网络安全技术

9．2 物联网安全面临的特殊威胁

9．2．1 感知节点威胁

9．2．2 网络传输威胁

9．2．3 信息处理威胁

9．2．4 隐私威胁

9．3 物联网的安全目标

9．4 物联网安全的关键技术

第10章 物联网感知层安全

10．1 感知层的安全特征

10．2 感知层面临的攻击方式

10．3 两种感知技术的安全

10．3．1 RFID安全

10．3．2 无线传感网节点安全

第11章 物联网网络层安全

11．1 网络层安全需求

11．1．1 物联网网络层的安全要素

11．1．2 物联网网络层安全技术需求

11．1．3 物联网网络层安全框架

11．2 物联网核心网安全

11．3 移动通信接入安全

11．3．1 移动通信面临的威胁

11．3．2 移动通信接入系统安全

11．3．3 移动通信终端安全

11．4 无线接入安全技术

11．4．1 无线局域网的安全威胁

11．4．2 无线局域网安全技术

第12章 物联网应用层安全

12．1 应用层安全概述

12．1．1 物联网应用层面安全层次

12．1．2 应用服务层的攻击

12．2 应用服务层的安全技术

12．2．1 中间件安全架构

12．2．2 数据安全

12．2．3 云计算安全

参考文献

物联网技术导论 应用型本科信息大类专业“十三五”规划教材 精彩文摘

第3章

物联网感知技术——射频识别技术

射频识别（radio frequency identification，RFID）技术是一种利用射频通信实现的非接触式自动识别技术。它利用射频信号和空间耦合（电感或电磁耦合）或雷达反射的传输特性，实现对被识别物体的自动识别。

射频识别技术与互联网、通信等技术相结合，可实现全球范围内的物品跟踪与信息共享。该技术应用于物流、制造、公共信息服务等行业，可大幅提高管理与运作效率，降低成本。随着相关技术的不断完善和成熟，RFID 产业将成为一个新兴的高技术产业群，成为国民经济新的增长点。

3.1射频识别技术发展历程和标准现状

射频识别技术（RFID技术）zui早的应用可追溯到第二次世界大战中飞机的敌我目标识别，但是由于技术和成本原因，一直没有得到广泛应用。近年来，随着大规模集成电路、网络通信、信息安全等技术的发展，RFID 技术进入商业化应用阶段。由于具有高速移动物体识别、多目标识别和非接触识别等特点，RFID 技术显示出巨大的发展潜力与应用空间。

1.发展历程

RFID技术的发展历程大致可分为以下4个阶段。

1941—1945年：第二次世界大战期间，雷达技术得到了广泛的应用，虽然雷达能判定敌方飞机的方位与距离，但并不能识别是己方还是他方的飞机，为了能够准确区分，英国方面在飞机上安装了射频信号发射装置用以识别己方飞机，该发射装置算是射频识别技术的雏形。

1945—1980年：在这30多年里，随着通信技术的发展，已经开始对RFID技术进行初步探索和应用尝试。1948年哈利·斯托克曼发表了《利用反射功率的通信》一文，从理论上为该项技术的发展奠定了基础。到了20世纪70年代末期，美国政府透过Los Alamos科学实验室将RFID技术转移到民间。RFID技术zui先在商业上的应用是在牲畜身上。美国与欧洲的公司开始着手生产RFID相关产品。

1981—2000年：RFID技术及产品进入商业应用阶段。从门禁管制、牲畜管理，到物流管理，RFID技术已经被广泛应用于各个领域。

2001年至今：标准化问题日趋为人们所重视，RFID产品种类更加丰富，有源电子标签、源电子标签及半源电子标签均得到发展，电子标签成本不断降低，规模应用行业扩大。尤其是近年来随着物联网概念的兴起，RFID技术已经成为 21世纪zui有发展前途的信息技术之一。

2.技术标准

目前，RFID技术还未形成统一的全球化标准，市场呈现多种标准并存的局面，但随着全球物流行业RFID大规模应用的开始，RFID标准的统一已经得到业界的广泛认同。

RFID系统主要由数据采集和后台数据库网络应用系统两大部分组成，目前已经发布或正在制定中的标准主要是与数据采集相关的，其中包括电子标签与读写器之间的接口、读写器与计算机之间的数据交换协议、RFID标签与读写器的性能和一致性测试规范以及RFID标签的数据内容编码标准等。后台数据库网络应用系统目前并没有形成正式的国际标准，只有少数产业联盟制定了一些规范，现阶段还在不断变化中。

RFID标准一直是各国争夺的焦点，除了ISO、EPC Global等欧美的标准化组织外，中国、日本、韩国也在积极研究制定相关的RFID标准。中国负责RFID标准制定的主要组织是电子标签国家标准工作组，日本则主要是UID Center，韩国则主要是采用国际标准作为本国的标准。RFID标准争夺的核心主要在RFID标签的数据内容编码标准这一领域，比较而言，EPC Global由于综合了美国和欧洲厂商，实力相对占上风。

1）ISO RFID标准

ISO/IEC标准体系可以分为四大类：技术标准、数据内容与编码标准、性能与一致性标准和应用标准。ISO/IEC技术标准包括ISO/IEC 18000系列标准(空中接口参数)、ISO/IEC 10536系列标准(密耦合非接触集成电路卡)、ISO/IEC 15693系列标准(疏耦合非接触集成电路卡)和ISO/IEC 14443系列标准(近耦合非接触集成电路卡)。技术标准主要规定了IC卡的有关技术特性、技术参数和技术规范等，是专门针对IC卡制定的技术标准。

ISO/IEC数据结构标准主要包括ISO/IEC 15424(数据载体/特征标识符)、ISO/IEC 15418(EAN/UCC应用标识符)、ISO/IEC 15961(数据协议/应用接口)、ISO/IEC 15962(数据编码规则和逻辑存储功能协议)和ISO/IEC 15963(射频标签的标识)等标准。由于RFID技术的产生、发展和应用是建立在现代电子及信息技术基础之上的，因此数据结构标准的基础来自现代电子技术和信息技术的国际标准。

ISO/IEC性能与一致性标准包括ISO/IEC 10373(IC卡的测试方法)、ISO/IEC 18046(RFID设备性能测试方法)和ISO/IEC 18047(RFID设备一致性测试方法)。性能与一致性标准规定了RFID设备的性能指标和整机设备测试的指标，有利于RFID技术的成熟与推广。

ISO/IEC应用标准主要包括RFID在动物识别、集装箱运输、交通和项目管理领域的相关标准，其作用是使RFID技术在某一领域应用时遵守及符合该领域的特点。

2）EPC Global RFID标准

EPC Global是由代码一体化委员会 （uniform code council，UCC）和欧洲物品编码组织（european article number，EAN）联合发起并成立的非营利性机构。其由IBM公司、Microsoft公司和麻省理工学院AutoID实验室等进行技术研究支持。除了发布工业标准外，EPC Global还负责EPC Global号码注册管理。全球zui大的零售商沃尔玛集团和英国乐购等100多家欧美流通企业都是EPC Global的成员。EPC系统涵盖了供应链的各个节点、各个环节和各个方面，是一个全球性的大系统，具有开放性的结构体系、独立的平台、高度的互动性和灵活的可持续发展的体系等特点。在EPC系统中，涉及的标准包括：标签数据标准、第二代空中接口标准、读写器管理、读写器协议、数据传输协议、EPCIS(电子产品代码信息服务)协议、应用水平事件功能与控制、应用程序接口(API)、安全规范和事件注册等。同时，EPC Global还提出了供应链各方面信息共享的“物联网系列标准”，包括EPC中间件规范、对象名解析服务ONS、物理标记语言PML(physical markup language)等。

3）中国RFID标准

我国RFID技术与应用的标准化工作起步较晚，2003年国家标准化管理委员会颁布强制标准GB 18937—2003《全国产品与服务统一标识代码编制规则》，为我国实施产品的电子标签化管理打下了基础，并首先在药品、烟草等防伪和政府采购项目中得以实施。

2004年，我国成立“电子标签国家标准工作组”，下设7个工作组，包括总体组、标签与读写器组、频率与通信组、数据格式组、应用组、信息安全组、知识产权组，负责起草制定我国有关RFID国家标准。

2005年，由中国物品编码中心和信息产业部电子工业标准化研究所一起负责完成将ISO/IEC 18000转换为国家标准。此外，中国在食品安全追溯方面正在研究相关标准，包括：食品安全追溯方法及一般原则、食品安全追溯系统数据规范、食品安全追溯系统管理与维护规范。

2011年12月29日， 首个由我国牵头制定的物联网国际标准——《ISO18186：2011集装箱 RFID货运标签系统》在日内瓦正式颁布，这是物流、物联网领域第一个由中国专家发起、起草和主导的国际标准，也是我国交通运输系统首次领衔制定的国际标准。