本书从"全面感知、可靠传送、智能处理”的物联网特征出发，以物联网的三个层次为主线，较全面地介绍了物联网所涵盖的知识和技术。本书由13章构成，按物联网的层次分为3篇。 第1篇为感知控制层，主要内容包括物联网的基本概念和基本结构以及知识体系、RFID与EPC编码、传感器技术和无线传感器网络方面的基本知识与技术。第2篇为传输网络层，主要内容包括短距离通信技术、通信与网络技术、移动通信技术。第3篇为综合应用层，主要内容包括中间件技术、云计算与大数据、物联网定位技术、物联网安全和一些综合应用案例。在附录1中提供了5个基本实验，便于实践性学习。另外，在每章前给出了本章的学习目标、知识点、教学安排和教学建议，以便于教学参考；在每章后给出了一些适当的习题，以便于练习与巩固知识。本书配套PPT、习题解答。

曾宪武，青岛科技大学副教授，硕士研究生导师。1987年7月毕业于北京邮电大学电信工程系，1990—1993年于兰州交通大学攻读铁道运输自动化硕士学位，1996年—2002年任职于烟台东方电子信息产业股份有限公司、从事电力自动化研发工作，2004—2008年于中国海洋大学攻读海洋信息探测与处理方向博士学位。目前主要研究方向为：物联网，海洋水声通信及变结构控制。自2003年1月至今工作于青岛科技大学信息科学技术学院。

第1篇  感知控制层

第1章  概述    2

1.1  物联网的概念与定义    2

1.1.1  物联网的起源    2

1.1.2  物联网的概念与定义    4

1.1.3  物联网的特征    6

1.2  信息处理流程与物联网框架结构    7

1.2.1  信息采集处理流程    7

1.2.2  物联网基本结构    8

1.2.3  物联网层次框架    9

1.3  物联网关键技术及其应用进展    10

1.3.1  物联网关键技术    10

1.3.2  物联网应用    12

1.3.3  物联网的发展    15

1.4  物联网涉及的主要学科及其知识体系    17

1.4.1  物联网涉及的主要学科    17

1.4.2  物联网专业知识体系    17

小结    18

习题    19

第2章  RFID与EPC编码    20

2.1  RFID的发展    20

2.2  RFID的构成与特点    22

2.2.1  电子标签    22

2.2.2  阅读器    25

2.3  EPC编码    26

2.3.1  电子产品编码概述    26

2.3.2  电子产品编码技术    28

2.3.3  条码技术    30

2.3.4  EPC编码    32

2.4  校园一卡通    34

2.4.1  基本结构    34

2.4.2  管理子系统    35

2.4.3  终端子系统    36

小结    37

习题    37

第3章  传感器技术    38

3.1  传感器基础    39

3.1.1  传感器基本概念    39

3.1.2  传感器应用与发展趋势    41

3.1.3  传感器的特性与指标    43

3.2  电阻式与变磁阻式传感器    44

3.2.1  电阻式传感器    45

3.2.2  变磁阻式传感器    46

3.3  电容式传感器与磁电式传感器    47

3.3.1  电容式传感器    47

3.3.2  磁电式传感器    48

3.4  压电式传感器与热电式传感器    48

3.4.1  压电式传感器    48

3.4.2  热电式传感器    49

3.5  光电式传感器与光纤传感器    51

3.5.1  光电式传感器    51

3.5.2  光纤传感器    52

3.6  化学传感器与生物传感器    53

3.6.1  化学传感器    53

3.6.2  生物传感器    55

3.7  MEMS传感器与智能传感器    57

3.7.1  MEMS传感器    57

3.7.2  智能传感器    57

小结    58

习题    58

第4章  无线传感器网络    59

4.1  概述    59

4.1.1  无线传感器网络的概念与特点    60

4.1.2  无线传感器网络的关键技术与应用难点    63

4.2  IEEE 802.15.4标准及ZigBee协议规范    65

4.2.1  IEEE 802.15.4标准    65

4.2.2  ZigBee协议规范    65

4.3  无线传感器网络的路由协议与拓扑控制    68

4.3.1  WSN路由协议    68

4.3.2  WSN的拓扑控制    71

4.4  WSN节点的定位    72

4.4.1  节点定位的概念及基本原理    73

4.4.2  距离定位    76

4.4.3  距离无关的定位算法    78

4.5  无线传感器网络的时间同步    80

4.5.1  概述    80

4.5.2  网络时间同步机制    81

4.5.3  RBS同步机制    83

小结    85

习题    85

第2篇  传输网络层

第5章  短距离通信技术与信息融合    88

5.1  短距离有线通信技术    89

5.1.1  数据终端间的通信及接口特性    89

5.1.2  USB串行总线    91

5.1.3  CAN工业总线    92

5.2  近距离无线通信技术    92

5.2.1  蓝牙技术    93

5.2.2  红外通信技术    94

5.2.3  超宽带无线通信技术    95

5.3  信息融合    97

5.3.1  信息融合基本概念与原理    97

5.3.2  信息融合数据    99

5.3.3  传感器管理    101

5.3.4  无线传感器网络的数据融合    103

小结    104

习题    104

第6章  物联网通信系统与传输网    105

6.1  物联网通信系统基本结构    105

6.2  通信网与SDH    107

6.2.1  通信网的基本概念    107

6.2.2  通信网的基本拓扑结构与分层    108

6.2.3  SDH传输网    112

6.3  数据通信网与计算机通信网    116

6.3.1  数据通信网与计算机通信网基本概念    116

6.3.2  数据交换    116

6.3.3  数据通信网    122

小结    126

习题    127

第7章  互联网与IP通信网    128

7.1  互联网与因特网的结构    129

7.1.1  互联网的结构    129

7.1.2  因特网的结构    129

7.2  TCP/IP协议簇及其分层    130

7.2.1  TCP/IP协议簇分层    130

7.2.2  应用层    130

7.2.3  传输层    131

7.2.4  网络层    132

7.2.5  数据链路层    134

7.2.6  物理层    135

7.3  IP通信及IP通信网    135

7.3.1  宽带IP城域网    136

7.3.2  宽带IP网的骨干传输技术    138

7.4  IEEE 802.11无线局域网    140

7.4.1  IEEE 802.11无线局域网基本概念与特点    140

7.4.2  IEEE 802.11系列协议    142

7.4.3  IEEE 802.11数据链路层与CSMA/CA协议    143

小结    147

习题    147

第8章  移动通信技术    148

8.1  移动通信的概念和发展过程    149

8.1.1  移动通信的概念及其特点    149

8.1.2  移动通信的发展过程    150

8.2  移动通信的组网技术    151

8.3  第三代移动通信系统    153

8.3.1  第三代移动通信系统的特点    154

8.3.2  3G参数    154

8.3.3  WCDMA    155

8.3.4  CDMA2000    158

8.3.5  TD-SCDMA    163

8.3.6  WiMAX    166

小结    169

习题    169

第3篇  综合应用层

第9章  中间件技术    172

9.1  物联网与中间件    172

9.1.1  中间件的基本概念    172

9.1.2  中间件的体系框架    173

9.1.3  中间件分类    174

9.2  感知控制层的中间件    177

9.2.1  无线传感器网络中间件    177

9.2.2  RFID中间件    180

9.3  云计算中间件、物联网中间件及其面临的挑战    184

9.3.1  云计算中间件    184

9.3.2  物联网中间件及其面临的挑战    186

小结    187

习题    188

第10章  云计算与大数据    189

10.1  云计算基础    190

10.1.1  云计算的起源与定义    190

10.1.2  云计算基本概念及模型    192

10.1.3  虚拟化    197

10.1.4  Web技术    200

10.2  云计算机制    201

10.2.1  云基础设施机制    201

10.2.2  特殊云机制    205

10.2.3  云管理机制    210

10.2.4  基本云架构    212

10.3  大数据技术    214

10.3.1  大数据的发展及其相关概念    214

10.3.2  典型的大数据处理系统    216

10.3.3  大数据处理的基本流程    218

10.4  Hadoop：分布式大数据系统    218

小结    221

习题    222

第11章  物联网定位技术    223

11.1  概述    223

11.2  GPS定位技术    224

11.2.1  GPS的组成与应用    224

11.2.2  轨道参数    226

11.2.3  GPS定位、测速和授时原理    227

11.2.4  GPS用户接收机    230

11.3  无线蜂窝定位    231

11.3.1  蜂窝移动通信定位技术的体制    231

11.3.2  主要蜂窝定位技术    233

11.3.3  影响精度的因素    235

11.4  WLAN室内定位技术    237

11.4.1  概述    237

11.4.2  无线局域网室内定位技术的分类    238

11.4.3  基于WLAN和位置指纹的室内定位技术    241

小结    243

习题    244

第12章  物联网安全    245

12.1  物联网安全概述    246

12.1.1  物联网安全的要素    246

12.1.2  物联网安全的研究现状    247

12.1.3  物联网安全架构    248

12.2  感知控制层安全    250

12.2.1  RFID安全    250

12.2.2  无线传感器网络的安全    251

12.2.3  移动智能终端    252

12.3  传输网络层的安全    253

12.3.1  互联网与物联网分层模型比较    253

12.3.2  互联网的安全保护    254

12.4  综合应用层安全    256

12.4.1  综合应用层安全的关键技术和面临的问题    256

12.4.2  云计算安全    257

12.5  物联网安全案例    260

小结    260

习题    261

第13章  物联网综合应用案例    262

13.1  智慧城市    262

13.1.1  智慧城市的由来及其特点    262

13.1.2  智慧城市的架构    264

13.2  智慧校园    267

13.2.1  智慧校园及其发展    267

13.2.2  智慧校园的物联网特征及关键技术    268

13.2.3  智慧校园的总体方案和系统架构    270

13.3  物联网在港口物流领域的应用    272

13.4  智能家居    275

小结    276

习题    276

附录1  相关实验    277

附录2  缩略语    287

参考文献    290