图书前言

物联网的出现被称为是继计算机、互联网后世界信息产业发展的第三次浪潮,面临诸多难得的发展机遇。国家及各地政府给予了物联网在政策、资金、试点等方面的扶持。2010年初,教育部办公厅发布“关于战略性新兴产业相关专业申报和审批工作的通知”后,全国已有近700所高等院校向教育部提交了增设物联网等相关专业的申请,首批37所院校已获准开设物联网相关专业,并从2011年起开始招生。物联网是典型的交叉学科,涉及电子专业、计算机专业、测控专业、通信专业等多方面专业知识,目前符合大学物联网工程专业教学要求的教材十分稀缺,社会上对物联网技术书籍需求数量也很大。

但目前市场上出版的物联网教科书与技术书籍主要内容大多只涉及射频识别和传感器网络两大部分,容易给读者造成物联网技术就是“传感器+网络”的误解。而实际上物联网涉及的技术领域非常广泛,例如欧盟于2009年9月发布的《欧盟物联网战略研究路线图》白皮书中列出13类关键技术,包括标识技术、物联网体系结构技术、通信技术、网络技术、软件和算法、硬件技术、数据和信号处理技术、发现与搜索引擎技术、关系网络管理技术、电源和能量储存技术、安全与隐私技术、标准化和相关技术。本书试图在全面详细介绍物联网各技术领域的基础上,给出实际工程案例及行业解决方案,达到技术全面、案例教学及工程实用的目的。

本书主要分为5个部分,分别按物联网技术架构分层次详细讲述物联网各类相关技术。

第一部分为物联网概述,其中第1章“物联网概述”讲述物联网技术的基本知识、第2章“物联网架构技术”讲述物联网的系统结构。

第二部分为物联网感知层技术,即第3章“标识技术”所讲述的是各个特定领域的标识与自动识别技术、不同的标识体系、“物品”的统一标识体系、电子产品EPC编码。

第三部分为物联网网络构建层,包括第4~8章的内容,其中第4章“通信技术”主要讲述无线低速网络、移动通信网络、设备对设备及工业领域的无线网络等方面通信技术基础;第5章“网络技术”主要讲述RFID非接触射频识别系统、无线传感器网络、宽带网络、无线网格网、云计算网络等技术;第6章“网络定位技术”涉及GPS全球定位系统、蜂窝基站定位、新兴定位系统、无线室内环境定位、传感器网络结点定位及时间同步技术;第7章“软件、服务和算法技术”讲述环境感知型中间件、嵌入式软件、微型操作系统、面向服务架构、物联网海量数据存储与查询、物联网数据融合及路由等技术;第8章“硬件技术”讲述微电子机械系统、移动设备内置传感器硬件平台、数字化传感器及网络接口技术等。

第四部分为物联网管理服务层,包括第9~11章的内容,其中第9章“数据和信号处理技术”讲述可扩展标记语言、高性能计算、海量数据数据库技术、语义网、智能决策算法、人工智能技术、人机交互技术;第10章“发现与搜索引擎技术”讲述物联网搜索引擎和服务发现技术;第11章“关系网络管理技术”讲述网络管理的热点技术、分布式网络管理技术、分布式数据库/资料集合的管理。

第五部分为物联网支撑技术,包括第12~14章的内容,其中第12章“电源和能量储存技术”讲述能源采集转换技术、能量储存(电池)技术、无线供电技术;第13章“安全与隐私技术”讲述物联网安全性、RFID标签安全机制、无线传感器网络安全机制、物联网身份识别技术、信息隐藏。第14章“标准化和相关技术”讲述物联网标准化的意义、国际标准化组织和各国标准化组织、射频识别技术的标准化工作、无线传感器网络技术的标准化工作、设备对设备通信技术的标准化工作。

本书主要作为普通高等院校本科生教材,教材力争紧跟物联网技术的最新发展,使用大量的实际工程案例辅助教学,使学生在完成学习后能够具备实际工程能力。也可以作为干部培训、职业技术教育以及职业培训机构的物联网专业训练教材,对专业从事物联网工作的工程技术人员也有学习参考价值。

课程学时数可由授课教师调节,在课程学时数较少的情况下,可以重点学习前8章。

本书各章都附有习题、工程案例,以帮助读者学习并理解实际工程应用。随书配套有开放的全书教学课件(PowerPoint演示文件)可从清华大学出版社的网站上下载。

本书由李联宁教授编著,在本书编写过程中,编者参考了国内外大量的物联网及计算机网络书刊及文献资料,主要参考书籍在参考文献中列出,但疏漏之处在所难免,在此一并对书刊文献的作者表示感谢。如有遗漏,恳请相应书刊文献作者及时告知,将在书籍再版时列入。如发现本书有错误或不妥之处,恳请广大读者不吝赐教。

编 者2012年2月