本书在介绍物联网发展背景与技术特征的基础上，对物联网中的自动识别与RFID应用技术，传感器、传感网与无线传感器网络技术，智能设备与嵌入式技术，计算机网络与互联网技术，移动通信技术，位置信息、定位技术与位置服务，物联网数据处理技术，物联网信息安全技术等关键技术，以及典型的物联网应用进行了系统的讨论。

“十二五”国家重点图书出版规划
物联网工程专业规划教材
物联网工程导论
吴功宜 吴英 编著
封底：
21世纪人类社会正步入信息时代，我们正处在一场新的技术革命之中，这场技术革命的中心是物联网。物联网将对我们的经济生活、社会生活产生深远的影响。物联网涉及的概念、原理、技术众多，本书正是为初学者系统了解物联网而编写的。
本书特点
视角独特，兼具高度。本书从信息技术、信息产业以及信息化和工业化融合的角度认识物联网，并从物联网工程专业的高度组织全书内容体系，使读者不仅了解物联网本身，更能清楚地了解物联网与相关学科的关系。
体系清晰，内容全面。本书不仅阐述了物联网出现的社会背景、技术背景，而且以物联网的体系结构为主线，清晰地描述了物联网涉及的各项关键技术，为读者勾勒出物联网的全景。
深入浅出，图文并茂。本书充分考虑了初学者的学习需求，以通俗的语言和众多作者原创性的示意图，使读者轻松理解物联网中复杂的概念和原理。
案例生动，信息丰富。本书给出了大量物联网及关键技术的应用案例，同时指出物联网关键技术中有待解决的前沿问题，使读者在了解物联网的同时，找到专业研究的方向。
教师资源齐备。每章最后都设置了习题，最后一章还给出了一个大型的设计题目，帮助学生巩固所学知识。同时本书配备PPT、习题答案等，方便教师教学。
前：
作为典型的交叉学科，物联网涉及的概念、原理、技术众多，在一本书中系统、清晰地展现其体系并非易事。本书基于作者多年的教学、科研、学科管理和社会工作经验，从网络与互联网技术的角度切入，创新性地提出了物联网的体系结构，为读者展现了一幅物联网的全景图。
为了适合初学者阅读，作者精心绘制了众多原创性的示意图，并辅以大量实例，帮助读者理解物联网中复杂的概念和技术原理。同时，读者可以从书中发现物联网领域中众多尚待深入研究的科学问题，为自己找到研究方向。
本书不仅适合作为物联网工程专业的教材，也适合所有希望了解物联网的工程技术人员阅读。
后：
作者简介
吴功宜
南开大学信息技术科学学院教授、博士生导师。曾任南开大学计算机系主任、研究生院常务副院长、信息技术科学学院院长。研究方向：计算机网络与信息系统，计算机网络与信息安全；目前主要从事无线网络、P2P网络及其安全问题的研究。
从1984年开始为本科生和研究生讲授“计算机网络”等课程；主持组建信息安全专业；主持和参加完成计算机网络、数据通信与信息安全方向的科研项目20多项，获部委与省市科技奖6项，发表学术论文50余篇；参加编著和出版的教材、译著、专著30余部。主持“天津市信息化建设十一五发展规划（总体）研究”工作；参与“天津市科技发展十一五规划纲要”（基础研究、高新技术研究）的研究与起草工作。2000年获南开大学特等奖教金，2003年获天津市十五立功奖章，享受国务院政府特殊津贴。主要学术兼职：教育部考试中心全国计算机等级考试委员会委员、全国高等院校计算机基础教育研究会常务副会长、天津市计算机学会副理事长、天津市计算机用户协会理事长。










吴 英
南开大学信息技术科学学院副教授，硕士生导师。主要研究方向包括无线网络、网络安全、网络存储等。近年来，主持和参与部委级、天津市课题，以及横向合作项目共8项；在国内权威刊物和国内外高水平学术会议发表论文20余篇，其中ISTP检索8篇与EI检索13篇；编写教材与学术论著10余本。长期从事本科生及研究生的计算机网络相关课程的教学工作，曾获得天津市级教学成果一等奖1项。

21世纪人类社会正步入信息时代。我们正处在一场新的技术革命之中，这场技术革命的中心是物联网。物联网概念的本质就是将人类的经济生活与社会生活、生产活动与个人活动都放在一个智慧的物联网环境中运行。物联网为我们提供了感知中国与世界的能力，也为技术创新与产业发展提供了前所未有的机遇。
　　我国的经济在经过三十多年的改革开放之后，已经站在了新的十字路口，中国的工业化之路也面临新的选择。从世界经济发展趋势与我国经济发展现状来看，我国完全可以不走发达国家先工业化后信息化的传统发展之路，而把工业化与信息化发展阶段结合起来，加快信息技术与信息产业的发展，利用信息技术与装备，提高资源利用率，改造传统产业，优化经济结构，提高技术创新能力与现代管理水平，促进国民经济的可持续发展。我国政府高度重视物联网核心技术研究、标准制定与产业发展，将物联网作为重点发展的战略性新兴产业之一，列入国家发展规划之中。在工信部牵头制定的《物联网“十二五”发展规划》中明确指出，将重点支持智能工业、智能农业、智能物流、智能交通、智能电网、智能环保、智能安防、智能医疗与智能家居九大领域的应用。
　　作者长期从事计算机网络与互联网技术的教学、科研实践，清晰地认识到物联网的发展对未来社会可能产生重大的影响。这些影响表现在以下几个方面：
　　1）物联网的发展具有深厚的信息技术及相关专业的技术基础，有着强烈的社会需求。物联网是社会信息化的深化与发展，是我国工业化与信息化融合的切入点。
　　2）物联网将广泛应用于工业、农业、医疗卫生、环境保护、防灾救灾、安全保卫、航空航天、军事等领域。物联网将在推动生产力发展、提高人类的生活质量、保卫国家安全、支持可持续发展战略决策方面发挥重要的作用。
　　3）物联网不是互联网应用和接入的简单扩展，它将催生很多具有“计算、通信、控制、协同和自治”特征的智能设备与系统，实现实时感知、动态控制和信息服务。物联网的发展将促进社会经济发展模式的转变，推动产业的快速发展。
　　4）物联网将会引发计算机、网络与信息技术在更大范围、更多领域及更深层次的应用，带动更为广泛的学科交叉与融合，为计算机与信息技术的研究与教学发展提供更大的空间。
　　作者对物联网技术特征与发展背景的认识，与近年来所承担的教学科研、学科管理及社会工作经历密切相关。作为大学教师，作者与南开大学网络实验室的科研教学团队一起，开展了无线传感器网络、无线车载网、移动互联网及其安全问题的研究。自1984年作者第一次在南开大学计算机系讲授“计算机网络”课程，开展网络与信息系统方向的研究以来，一直在跟踪计算机网络与互联网技术的发展。1995年以来，作者参与研究、起草了“天津信息港工程规划纲要”、“天津信息产业发展策略研究”， 参加了“九五”、“十五”城市信息化发展规划的研究与起草工作，主持了“天津市信息化建设十一五发展规划（总体）研究”，这些经历给了作者从信息技术对社会发展影响的角度去思考问题的机会。作为评审专家，作者参与了很多科研计划的制订、项目立项与结题评审、科技奖评审工作，其中就有多项涉及物联网或者是前期技术准备的内容。作者在为社会付出的同时，也从同行那里学到了很多知识，开阔了思路，明白了很多以前不懂的东西。同时，作者多年担任南开大学信息技术科学学院院长，需要和学院的计算机、自动化、通信工程、电子科学、光学工程、信息安全等多个一级学科的学科群教师们交流，听国内外相关领域专家的报告，参加各个学科科研开题与结题会议，这些工作让作者学到了很多相关领域的知识，也使作者对交叉学科发展问题产生了浓厚的兴趣。多年的工作经历使得作者跳出作为一名“单纯”的计算机专业教学工作者的局限，逐渐学会了将技术、教育、产业与社会发展结合起来思考的方法。作者深深地认识到：我国是信息技术应用的大国，但不是信息技术强国。创新是一个民族的灵魂。偌大的中华民族要屹立于21世纪强国之林，必须要培养出一大批学术和技术精英，大学在创新思想的产生方面应该走在前面。
　　在物联网像一股潮流扑面而来时，作为一名多年从事信息技术教学与科研工作的教师，首先“感知”的是一股暖暖的“春意”，然后“感知”的是作为科技工作者沉甸甸的责任。很多在政府从事信息化与科研工作的同志、企业的老总、高校的同行不断地来找作者探讨物联网的问题，征求对物联网项目开发、技术研究与教育的建议，研究在“十二五”规划中如何发展物联网产业。每一次谈话都对作者有很大的启发。为了配合国家战略性新兴产业发展的需要，促进创新型、应用型、复合型与技能型人才的培养，教育部已经批准了几十所本科院校设立“物联网工程专业”。在参加教育部高等学校计算机科学与技术专业教学指导分委员会（以下简称“计算机教指委”）有关物联网工程专业教学规范讨论的过程中，作者从各位老师那里受到了很多启发，但是当大家提出希望作者编写一本《物联网工程导论》教材时，作者感到胆怯，因为作者深知：这样一本导论的内容将涉及计算机、通信、电子、自动化等多个学科，而作者的研究工作只是局限于几个方面，不可能对如此广泛的内容都有深入理解和正确把握，写得不好就会误导方向、误人子弟。但总是需要有第一个去“吃螃蟹”的人。计算机教指委副主任、国防科大王志英教授的鼓励，机械工业出版社华章分社温莉芳总经理的多次动员，使得作者放下了思想包袱，决定以信息技术与计算机教学岗位上一位“老兵”的身份，基于计算机教指委牵头制订的《物联网工程专业规范》和我个人对物联网的理解来编写这本教材，希望能起到“抛砖引玉”、为读者深入学习物联网技术奠定基础的作用。
　　导论的内容涉及多个学科，作者在准备和写作的过程中认真阅读了很多书籍和文献，请教了很多老师，这本书的内容实际上凝聚了很多智者的心血，作者只是将个人能够理解的部分内容按照自己的思路整理出来。同时，由于有一个多年阅读的积累过程，作者在参考文献中列出了一些主要的参考书籍，不可避免会出现遗漏。书中从互联网搜索引擎或专业网站上选择和编辑了一些图片，希望能以图文并茂的方式帮助读者理解知识。在选择图片时，作者考虑了图片的新闻性、正面引用、教学使用与不涉及个人肖像权等问题。
　　在完成书稿时，作者想感谢的人很多。首先要感谢母国光院士。在1995年接受研究与起草“天津信息港工程规划纲要”任务时，大家都很茫然。在请教母国光院士时，他从对美国信息高速公路（NII）计划的看法，到中国科学院信息技术学部院士们的想法做出了准确和详尽的分析，使作者和同事们“茅塞顿开”。在母国光院士的指导之下，顺利地完成了“天津信息港工程规划纲要”的写作任务，也使作者受到了很好的锻炼。感谢卢桂章教授，在与卢桂章教授一起参加“九五发展规划”、“十五发展规划”研究的过程中，作者对于卢桂章教授敏锐的洞察力、渊博的学识与高尚的人品十分钦佩。感谢天津市科委、天津市经济与信息化委员会的朋友们，是你们的信任使作者有机会接触到很多学校所不能学到的知识与历练。
　　感谢计算机教指委李晓明教授、王志英教授、蒋宗礼教授、傅育熙教授。感谢上海交通大学王东教授、武汉大学黄传河教授、四川大学朱敏教授、西北工业大学李士宁教授、西安交通大学桂小林教授，在与诸位交流的过程中，作者学到了很多知识，得到很多启发。感谢武汉大学计算机学院院长何炎祥教授的鼓励。感谢武汉大学计算机学院牛晓光副教授，作为他的导师，作者从他那里得到很多启发。
　　感谢刘瑞挺教授，是他带领着大家开创了网络研究方向。他对计算机与网络的渊博的学识和独到的研究方法一直指导着网络实验室的工作。感谢科研教学团队的徐敬东教授、张建忠教授，他们在新技术的研究方面的成果与方法给了作者很多的启发和帮助。感谢牛秀卿教授，正是有她的理解和支持，才使作者这些年来能够安心研究和写作。
　　感谢机械工业出版社华章分社温莉芳总经理与朱劼编辑敏锐的洞察力和热情的邀约。
　　本书内容基于计算机教指委编制的《物联网工程专业规范》（初稿）中关于“物联网工程导论”知识体系的要求。全书由作者规划和统稿，第1～5、9、10章由作者执笔完成，第6~8章由吴英副教授执笔完成。感谢吴英完成了很多有创意的插图。
　　本书可以作为物联网工程专业以及计算机与信息技术相关专业的教材或参考书，也可供物联网技术研究与产品研发人员、技术管理人员以及政府机关负责制定物联网产业发展规划、管理物联网科研与产业的工作人员阅读。书中带*的部分为选学章节，教师可根据本校学生情况选讲。
　　书中对某一方面技术的理解有错误或不准确，以及总结中出现挂一漏万的问题在所难免，恳请读者不吝赐教。

吴功宜
于南开大学信息技术科学学院计算机系
wgy@nankaieducn
2012年5月

计算机\物联网

21世纪人类社会正步入信息时代，我们正处在一场新的技术革命之中，这场技术革命的中心是物联网。物联网未来将对我们的经济生活、社会生活产生深远的影响。我国已将物联网确定为重点发展的战略性新兴产业之一。物联网涉及的概念、原理、技术众多，本书正是为初学者系统了解物联网而编写的。

本书特点
视角独特，兼具高度。本书从信息技术、信息产业以及信息化和工业化的角度认识物联网，并从物联网学科的高度组织全书内容体系，使读者不仅了解物联网本身，更能清楚的了解物联网及相关学科的关系。

体系清晰，内容全面。本书不仅阐述了物联网出现的社会背景、技术背景，而且以物联网的体系结构为主线，清晰的描述了物联网涉及的各项关键技术，为读者勾勒出物联网的全景。

深入浅出，图文并茂。本书充分考虑了初学者的学习需求，以通俗的语言和众多作者原创性的示意图，使读者轻松理解物联网中复杂的概念和原理。

案例生动，信息丰富。本书给出了大量物联网及关键技术的应用案例，同时指出物联网关键技术有待解决的前沿问题，使读者在了解物联网的同时，找到专业研究的方向。

教师资源齐备。每章最后都设置了习题，最后一章还给出了一个大型的设计题目，帮助学生巩固所学知识。同时本书配备教师手册、PPT、习题答案等，方便教师教学。

吴功宜：暂无

吴英：暂无

前言
第1章物联网概论/
11物联网发展的社会背景/
111物联网概念的提出/
112物联网与智慧地球/
113欧盟与各国政府物联网产业发展规划/
114物联网与我国战略性新兴产业/
12物联网发展的技术背景/
121从人类对技术需求的角度认识物联网发展的必然性/
122从网络技术演变的角度认识物联网发展的必然性/
123物联网的研究背景/
13物联网的定义与主要技术特征/
131物联网的定义/
132物联网的主要技术特征/
14物联网体系结构/
141人对物理世界问题处理的基本方法/
142物联网体系结构模型/
*143物联网感知层/
*144物联网网络层/
*145物联网应用层/
15物联网关键技术与产业发展/
151物联网关键技术/
152物联网的产业链结构/
153物联网产业特点/
154我国物联网“十二五”发展规划/
习题/
第2章RFID与物联网应用/
21自动识别技术的发展背景/
22条形码简介/
221条形码的特点/
222一维条形码的特点/
223二维条形码的特点/
23磁卡与IC卡的应用/
231磁卡的应用/
232IC卡的特点与应用/
24RFID/
241RFID标签的基本概念/
242RFID的基本工作原理/
243RFID标签的分类/
25RFID应用系统结构与组成/
251RFID应用系统结构/
252RFID标签封装与编码/打印设备/
253RFID标签读写器/
26RFID标签编码标准/
261RFID编码标准研究的必要性/
262EPC Global RFID标准/
*263EPC编码体系/
*264基于EPC的物联网结构/
*265UID编码体系/
*266ISO/IEC RFID标准体系/
267我国RFID标准体系研究的发展/
习题/
第3章传感器、智能传感器与无线传感器网络技术/
31传感器/
311感知能力与传感器的发展/
312传感器的分类/
313物理传感器/
314化学传感器/
315生物传感器/
316传感器性能指标/
32智能传感器与无线传感器/
321智能传感器的研究与发展/
322无线传感器的研究与发展/
33无线传感器网络/
331从无线分组网到无线自组网/
332从无线自组网到无线传感器网络/
333无线传感器网络的特点与结构/
*334无线传感器网络关键技术研究/
*34无线传感器网络通信协议与标准/
习题/
第4章物联网智能设备与嵌入式技术/
41智能设备的研究与发展/
411个人计算机/
412个人数字助理/
413GPS接收机/
414智能手机/
415智能家电/
416数字标牌/
42嵌入式技术发展的基础——集成电路/
421微电子技术和产业发展的重要性/
422微电子技术的发展/
423集成电路的研究与发展/
424SoC研究与应用/
43嵌入式技术的研究与发展/
431环境智能化与嵌入式系统/
432嵌入式系统的特点/
433嵌入式系统发展的过程/
44RFID读写器与中间件软件设计/
441RFID应用系统结构与工作原理/
442RFID读写器的结构与设计方法/
*443RFID中间件的概念与结构/
45无线传感器网络节点设计/
451无线传感器节点的结构/
452无线传感器网络节点设计原则/
*453无线传感器网络节点硬件设计/
*454无线传感器网络嵌入式操作系统的研究/
*455无线传感器网络系统应用软件设计/
46可穿戴计算研究及其在物联网中的应用/
461可穿戴计算机在物联网中的应用/
462可穿戴计算概念产生的背景/
463可穿戴计算的定义和主要特征/
464可穿戴计算机在提高人的感知能力方面研究的发展/
47智能机器人研究及其在物联网中的应用/
471机器人的基本概念/
472智能机器人在物联网中的应用/
习题/
第5章计算机网络与互联网技术/
51计算机网络的发展史/
511计算机网络发展的四个阶段/
512计算机网络发展的三条主线/
52互联网的形成与发展/
521ARPANET研究/
522TCP/IP协议研究与发展/
523NSFNET对互联网发展的影响/
524互联网的形成/
525互联网的高速发展与信息高速公路的建设/
526宽带城域网与三网融合技术的发展/
53计算机网络定义与分类/
531计算机网络定义与特征/
532计算机网络的分类/
533广域网的基本概念/
534城域网的基本概念/
535局域网的基本概念/
536个人区域网的基本概念/
54计算机网络的组成与结构/
541早期计算机网络组成与结构/
542ISP的层次结构/
543互联网的网络结构/
544IP网络：从IPv4到IPv6/
*55接入技术/
551接入技术的基本概念/
552ADSL接入技术/
553HFC接入技术/
554光纤接入技术/
555无线接入技术/
556电力线接入技术/
56互联网与物联网的区别与联系/
561互联网核心交换与端系统的抽象方法/
562从网络端系统接入的角度看互联网与物联网的区别与联系/
563从网络数据采集与传输内容的角度看互联网与物联网的区别与联系/
习题/
第6章移动通信技术/
61通信技术的发展/
611通信的基本概念/
612无线通信技术的发展/
613移动通信的分类/
614移动通信的发展过程/
62移动通信技术的研究与发展/
621无线信道与空中接口/
622大区制与小区制/
623如何保证手机在漫游过程中通信的连续性/
*624移动通信系统的结构与基本工作原理/
*625频率复用与码分复用/
633G技术与移动互联网应用的发展/
631移动通信技术的发展与手机功能的演变/
6323G技术的特点/
6333G与移动互联网业务/
6344G技术的研究与应用/
635M2M技术及其在物联网中的应用/
习题/
第7章位置信息、定位技术与位置服务/
71位置信息与位置服务/
711位置信息——从互联网到物联网/
712位置信息在物联网中的作用/
72物联网中的位置服务/
721位置服务的基本概念和应用/
722位置服务的发展/
73定位系统/
731航天航空遥感技术/
732全球定位系统/
733地理信息系统/
734多媒体电子地图集与互联网地图/
*74定位技术/
741移动通信定位技术/
742基于无线局域网的定位技术/
743基于RFID的定位技术/
744无线传感器网络定位技术/
习题/
第8章物联网数据处理技术/
81物联网数据处理技术的基本概念/
811物联网数据的特点/
812物联网数据处理的关键技术/
82海量数据存储技术/
821物联网对海量数据存储的需求/
822数据库技术/
823物联网数据管理技术/
83物联网海量数据存储与云计算/
831数据存储技术的研究与发展/
832IDC的基本概念/
833云计算的基本概念/
834云计算系统的组成/
835云计算在物联网中的应用/
84物联网数据融合技术/
841无线传感器网络数据融合技术/
*842数据融合的分类/
85物联网中的智能决策/
851数据挖掘的基本概念/
852数据挖掘的基本工作原理/
853物联网与智能决策、智能控制/
习题/
第9章物联网信息安全技术/
91物联网信息安全中的四个重要关系问题/
911物联网信息安全与现实社会的关系/
912物联网信息安全与互联网信息安全的关系/
913物联网信息安全与密码学的关系/
914物联网安全与国家信息安全战略的关系/
92物联网信息安全技术研究/
921信息安全需求/
922物联网信息安全技术研究的内容/
923物联网中的网络防攻击技术研究/
924物联网安全防护技术研究/
925密码学及其在物联网中的应用研究/
926网络安全协议研究/
93RFID安全与隐私保护研究/
931RFID标签的安全缺陷/
932对RFID系统的攻击方法/
933基于RFID的位置服务与隐私保护/
习题/
第10章物联网应用/
101智能电网/
1011电力与电力系统的基本概念/
1012推动智能电网发展的动力/
1013智能电网的研究与发展/
1014智能电网与物联网/
102智能交通/
1021智能交通的基本概念/
1022城市智能交通综合管理指挥系统/
1023城市智能交通诱导综合信息服务平台系统/
1024不停车收费系统/
1025停车诱导系统/
1026车载网的研究与应用/
1027物联网技术在民航领域中的应用/
103智能医疗/
1031智能医疗的基本概念/
1032医院管理信息化的研究与发展/
1033远程医疗技术的研究与发展/
1034无线传感器网络在智能医疗中的应用/
1035RFID电子标签在智能医疗中的应用/
104智能物流/
1041物流的起源与发展/
1042智能物流与物联网/
1043RFID技术在智能物流中的应用/
1044智能物流系统网络体系结构/
思考题/
参考文献/