物联网概论 第3版 韩毅刚 肖纯贤

联网（Internet of Things，IoT）是一个连接众多独立寻址物品的网络，通过信息交换与传递，实现联网物品的智能识别与管理。
物联网技术融合了通信、互联网、感知等多个领域的新技术，带来了信息科技产业的第三次革命。物联网的应用已经在工业、农业、交通、医疗、家居、教育、国防等领域如火如荼开展，还在人工智能、边缘计算、机器人、自动驾驶等领域发挥着越来越重要的作用。
物联网的发展和实践是科学技术发展的必然，为了方便物联网相关内容的教学，作者在提供教学视频的基础上，增加了二维码视频。本书的主要内容安排如下：
第1章重点介绍了物联网与其他通信网络的关系和物联网的体系结构。体系结构采用的是ITU-T给出的物联网4层结构，即感知层、传输层、处理层和应用层。
第2章介绍了物品信息编码，包括条码和EPC。重点描述了EPC以及基于EPC的网络信息系统的构成。本章最后的EPC业务流程和开发实例可以加深读者对物联网感知层物品信息编码的理解。
第3章介绍了感知层一些常见的自动识别技术，如条码识别、二维码识别、RFID识别、NFC以及其他识别技术，重点介绍RFID技术。本章最后介绍了一些常用的自动识别应用系统的开发。
第4章介绍了在物联网感知层应用较广的嵌入式系统。从嵌入式系统的结构、处理器的分类、操作系统以及系统开发等方面做了详细描述。
第5章介绍了传输层中的通信技术相关知识，有助于读者理解各种通信网络数据传输和物联网器件、设备选型。虽然短距离无线通信技术、ICT技术的发展离不开通信技术的支持，但在物联网的建设中通常都采用集成技术，除了特定场合，如微弱信号处理等，很少直接涉及通信技术本身。
第6章传感器与第7章传感器网络介绍了物联网中对环境信息和设备信息的采集。值得注意的是，传感器网络从低功耗、低速延伸到常规功耗、高速的应用场合，如低功耗的IEEE 802.11ah和高速IEEE 802.11ad。传感器网络的IP化也是一个趋势，ZigBee 3.0、6LoWPAN、Thread都提供了基于IP的协议栈。
第8章互联网与第9章物联网的接入和承载介绍了物联网的传输层技术。为了符合网络运营商对通信网络的划分—把整个通信网分为接入网和核心网两部分，在某些场合下，把传输层分为接入层和承载层两个层次。随着物联网和承载网络的IP化，感知层的局部网络和传输层的承载网络能够直接无缝连接，传感网、接入网和核心网的组网技术之间的界限将会变得越来越模糊。第9章介绍的物联网数据传输设计开发方便读者加深对本章的理解。
第10章物联网的数据处理介绍了从数据存储、组织、挖掘到呈现的各个方面，分析说明了数据计算的速度问题、海量数据的存储问题、必要数据的搜索问题以及决策数据的挖掘问题。
第11章物联网的安全与管理从感知层、传输层、处理层、应用层四个层面对物联网的安全威胁及需求进行讨论，说明安全问题是物联网各个层次和组成部分都会遇到的公共问题，物联网中的安全问题远比与其他通信网络复杂。物联网的分散特性比较强，难以像电信网一样采用集中式管理者-代理模型。
第12章定位技术是感知层的内容，位置信息是物联网中所有物品的共有信息。定位技术涉及很多网络方面的知识，并且基于定位技术的位置服务属于应用层的内容，在这个位置安排本章的内容起到承上启下的作用。
第13章物联网应用介绍了应用层典型的应用实例。在选取各种应用解决方案时，避免知识点的重复，重点介绍目前关注的热点问题，如车联网、自动驾驶、智能家居等。
第14章物联网标准及发展是对物联网各种技术的综合和归纳，选取的标准实例都没有在前面的章节中详述过，但也都是比较具有普遍性或极具特性的技术，是对物联网视野的扩展。
本书提供微课视频、电子课件、教学大纲、教学建议、习题参考答案、3套试卷（附评分标准），读者可通过扫描书中的二维码浏览微课视频。习题答案不是对书中知识点的罗列，很多答案实际上是对书中内容的扩充，但同时也考虑了学生做题时的知识基础。电子课件包含了很多书中限于篇幅而未描述的技术细节和图片，可根据授课情况对其进行适当裁剪。
本书由韩毅刚、肖纯贤编著，感谢前几版的编著者冯飞、杨仁宇、张天琦、任亚飞、章帆，感谢南开大学电子信息与光学工程学院赵风海副教授，北京锐安科技有限公司冯建业和陈冬霞，中国航天科工三院304所李琪，中国移动公司王欢，渣打科技营运有限公司李亚娜和张一帆，中国人民解放军国防信息学院王大鹏，鸿富锦精密电子（天津）有限公司张洁，成都鼎桥通信技术有限公司段鹏飞，龙湖地产天津公司韩宏宇，中国人民解放军某部刘剑、王大理和甘俊位，中征（北京）征信有限责任公司天津分公司冯文全，中国银行软件中心翁明俊，淘宝中国软件有限公司刘佳黛，渣打环球商业服务有限公司吉瑄，杭州浙泰科技有限公司朱先会，百度在线网络技术（北京）有限公司吴淑艳，北京字节跳动科技有限公司傅秋宇，中国工商银行杭州研发中心吴才奇，华为技术有限公司刘蒙蒙提供的各种帮助。
由于作者水平和经验有限，书中难免存在不足之处，敬请读者批评指正。

本书以物联网中的数据流动为主线，介绍了物联网的基本概念和体系结构，包括从物品信息编码到自动识别、从传感器到传感器网络、从局部网络到互联网、从终端设备到数据中心、从嵌入式系统到服务器集群、从数据融合到云计算，以及从设计思想到物联网标准，以广度为主，阐述了组建物联网的各种集成技术和所涉及的概念。
本书提供教学视频、电子课件、教学大纲、教学建议、习题参考答案、3套试卷（附评分标准）。
本书可作为高等院校各专业物联网课程的入门教材，重点面向物联网工程、计算机、通信工程及电子信息专业的本科生和相关专业技术人员，也可作为其他专业了解物联网整体概况和具体技术实现的参考书。

韩毅刚，南开大学副教授。1989年7月留校工作至今，已主讲过11门课程，目前主讲“物联网技术”“计算机网络基础”和“电信网与交换技术”3门本科生课程，主讲“高性能通信网络技术”1门研究生课程。目前为止已出版教材和专著11部，翻译出版书籍7部。

前言
教学建议
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7
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EPC26
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 RFID40
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 NFC50
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MPU75
4.3.4 片上系统SoC76
4.4 嵌入式操作系统77
4.4.1 μC/OS-Ⅱ77
4.4.2 TRON78
4.4.3 嵌入式Linux78
4.4.4 iOS78
4.4.5 Android79
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 ZigBee136
7.4.2 Z-WAVE139
7.4.3 EnOcean141
7.4.4 Thread143
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 IP155
8.2.1 I

本书以物联网中的数据流动为主线，介绍了物联网的基本概念和体系结构，包括从物品信息编码到自动识别、从传感器到传感器网络、从局部网络到互联网、从终端设备到数据中心、从嵌入式系统到服务器集群、从数据融合到云计算，以及从设计思想到物联网标准，以广度为主，阐述了组建物联网的各种集成技术和所涉及的概念。
本书提供教学视频、电子课件、教学大纲、教学建议、习题参考答案、3套试卷（附评分标准）。
本书可作为高等院校各专业物联网课程的入门教材，重点面向物联网工程、计算机、通信工程及电子信息专业的本科生和相关专业技术人员，也可作为其他专业了解物联网整体概况和具体技术实现的参考书。

韩毅刚，南开大学副教授。1989年7月留校工作至今，已主讲过11门课程，目前主讲“物联网技术”“计算机网络基础”和“电信网与交换技术”3门本科生课程，主讲“高性能通信网络技术”1门研究生课程。目前为止已出版教材和专著11部，翻译出版书籍7部。