物联网技术导论Word文档格式.docx
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物联网概述，物联网的工作原理与组成，射频识别系统，中间件，对象名称解析服务，实体标记语言，物联网信息服务，物联网治理，以及中国物联网建设。
为了展现物联网相关领域国内外最新研究成果，本书参考或引用了大量相关文献，其大多数已在书中注明了出处，但难免有所疏漏。
在此，向有关作者和专家表示感谢，并对没有注明出处的表示歉意。
应该指出，"
是一个新概念，物联网技术正处在一个蓬勃进展的时期，尽管本书力求反映最新研究成果，然而随着时刻的推移，新的成果还会不断涌现。
本书旨在使读者较快地与本学科的新进展"
接轨"
，使更多的科学工作者和工程技术人员参与到物联网这一领域的研究和开发行列中来，将我国的物联网理论和应用提高到新的水平，并在社会进展与经济建设中发挥作用。
本书由张飞舟、杨东凯和陈智编著，参加部分编写工作的还有：
陈嘉、程鹏、耿嘉洲、范诗玥、杨泽民、刘相锋等。
在本书编写过程中，陈良富、詹志明、魏斌、张立福提出了许多宝贵意见，还得到了王平、张建立、景韶光等专家的支持和关心，在此特向他们表示诚挚的谢意。
由于编著者水平有限，书中错误和疏漏在所难免，恳请读者批判指正。
编著者
2020年5月
物联网技术导论名目
名目
第1章
物联网概述
〔1〕
1.1
差不多概念
1.1.1
物联网骤热的缘故
1.1.2
什么是物联网
〔3〕
1.1.3
物联网的本质
〔5〕
1.1.4
物联网概念辨析
〔7〕
1.2
物联网的特点与演进
〔12〕
1.2.1
物联网与互联网的不同
1.2.2
物联网在信息化进展中的位置
〔13〕
1.2.3
物联网的演进路径
〔15〕
1.3
物联网与下一代网络
〔16〕
1.3.1
物联网与CPS
1.3.2
物联网与WSN
〔18〕
1.4
物联网进展综述
〔19〕
1.4.1
物联网国外进展概况
1.4.2
物联网国内进展情形
〔21〕
1.4.3
物联网进展面临的问题
〔23〕
1.4.4
物联网的以后
〔24〕
1.5
物联网的体系框架
〔25〕
1.5.1
物联网及其服务类型
1.5.2
物联网的节点和互联类型
〔26〕
1.5.3
物联网通用设计原那么
〔29〕
1.6
物联网应用进展及挑战
〔31〕
1.6.1
物联网应用
1.6.2
物联网应用进展
〔34〕
1.6.3
物联网应用进展模式
〔37〕
1.6.4
协同推进物联网业务进展
〔38〕
1.6.5
物联网应用面临的挑战
〔40〕
第2章
物联网差不多构成及工作原理
〔43〕
2.1
物联网差不多构成
2.2
电子产品编码〔EPC〕
〔44〕
2.2.1
EPC体系及其特点
2.2.2
EPC编码策略
〔46〕
2.2.3
EPC标签的通用标识符
〔48〕
2.2.4
系列化全球贸易标识代码〔SGTIN〕
〔50〕
2.3
RFID系统
〔52〕
2.3.1
系统组成及工作原理
2.3.2
电子标签
〔54〕
2.3.3
读写器
2.4
信息网络系统
〔55〕
2.4.1
中间件
2.4.2
对象名称解析服务〔ONS〕
〔56〕
2.4.3
实体标记语言〔PML〕
〔58〕
2.4.4
EPC信息服务〔EPCIS〕模块
〔60〕
第3章
物联网射频识别系统
〔63〕
3.1
射频识别系统概述
3.2
射频标签
〔65〕
3.2.1
物理层与标签标识层
3.2.2
标签储备器
〔66〕
3.2.3
访问指令和销毁指令
〔67〕
3.2.4
CRC-16
3.2.5
协议操纵〔PC〕位
〔68〕
3.2.6
选中标记与识别标记
3.2.7
预备状态与仲裁状态
〔70〕
3.2.8
应答状态与确认状态
〔71〕
3.2.9
访问状态与销毁状态
3.3
单个标签的识读
〔72〕
3.3.1
选择标签群
3.3.2
遍询标签群
〔73〕
3.3.3
读写器对已确认标签的访问过程
〔77〕
3.3.4
销毁一个被访问标签
3.3.5
公布一个被访问的标签
3.3.6
承诺在被访问标签的锁定储备位置上进行写操作
〔78〕
3.4
多个标签的识读
〔79〕
3.4.1
读写器与标签通信建立过程
3.4.2
碰撞仲裁
〔80〕
3.4.3
时隙ALOHA算法
〔81〕
第4章
物联网的中间件
〔83〕
4.1
中间件概述
4.2
中间件的体系框架与核心模块
〔85〕
4.2.1
中间件的体系框架
4.2.2
中间件的核心模块
〔86〕
4.3
中间件的分类
〔92〕
4.4
物联网中间件的设计
〔96〕
4.4.1
需求分析
4.4.2
设计目标与实现功能
〔101〕
4.4.3
结构选择
〔105〕
4.4.4
设计平台
〔106〕
第5章
物联网对象名称解析服务
〔110〕
5.1
ONS概述
5.2
ONS工作原理与层次结构
〔113〕
5.2.1
ONS工作原理
5.2.2
ONS层次结构
〔114〕
5.3
静态ONS与动态ONS
〔116〕
5.4
ONS工作流程与实现框架
〔118〕
5.4.1
DNS工作流程
5.4.2
ONS工作流程
〔120〕
5.4.3
ONS实现框架
〔121〕
5.4.4
ONS与DNS的异同
〔123〕
5.5
ONS功能模块设计
〔124〕
5.5.1
ONS授权规那么
5.5.2
ONSnameserver组成结构
〔125〕
5.5.3
功能模块设计
〔126〕
5.6
ONS查找算法设计
5.6.1
设计步骤
5.6.2
ONS模拟生成EPC码
〔127〕
5.6.3
ONS解析EPC码
〔128〕
5.6.4
ONS生成URL
〔129〕
第6章
物联网实体标记语言
〔131〕
6.1
PML概述
6.2
PML的目标、范畴和组成
〔132〕
6.3
PML设计方法与策略
〔134〕
6.4
PML关键技术
〔136〕
6.4.1
XML语法规那么
6.4.2
XML数据岛
〔137〕
6.4.3
XML的DOM对象
〔139〕
6.5
PML服务器设计与实现
〔140〕
6.5.1
PML服务器工作原理
6.5.2
PML服务器实现
〔142〕
6.6
PML应用实例分析--判定物品位置方法
〔145〕
第7章
物联网信息服务系统
〔151〕
7.1
EPCIS概述
7.2
系统工作原理及框架结构
〔153〕
7.3
EPCIS系统设计
〔155〕
7.3.1
总体设计
7.3.2
EPCIS层次分析
〔159〕
7.4
EPCIS各模块实现
〔162〕
7.4.1
数据捕捉〔监听〕模块
7.4.2
核心查询模块
〔163〕
第8章
物联网系统治理
〔168〕
8.1
物联网系统治理概述
8.2
物联网规范与标准
〔170〕
8.2.1
物联网标准
8.2.2
电子标签规范
〔172〕
8.2.3
应用层事件规范
8.2.4
对象名解析服务规范
8.2.5
EPC信息服务规范
〔173〕
8.3
物联网安全治理
8.3.1
物联网安全
8.3.2
数据安全策略
〔174〕
8.3.3
与安全相关的技术特点
〔176〕
8.4
物联网实例--麦德龙以后商店测试案例
〔178〕
第9章
中国物联网建设
〔180〕
9.1
EPCGlobal的网络架构
9.2
物联网系统推广应用前景展望
〔182〕
9.3
我国物联网建设目标与差不多架构
〔184〕
9.3.1
我国物联网建设目标
9.3.2
我国物联网差不多架构
9.3.3
我国物联网解析系统的建设策略
〔186〕
9.3.4
我国物联网的进展途径和建设进程
〔187〕
9.3.5
推进我国物联网进展的应计策略
〔188〕
9.4
我国物联网信息服务建设
〔190〕
9.4.1
我国物联网信息服务系统架构
9.4.2
我国物联网信息服务〔RFID-IS〕建设
〔192〕
9.4.3
我国物联网信息服务系统治理协议〔RFID-MP〕
〔193〕
9.4.4
物联网体系框架实例
〔195〕
缩略语
〔198〕
参考文献
〔203〕
物联网概述
差不多概念
物质、能量、信息是物质世界的三大支柱，是当今人类社会赖以生存和进展的重要条件。
新经济时代的21世纪是人类进入信息化的世纪，信息已是今天一种不可或缺的开发资源，社会信息化、信息时代化成为新经济时代的差不多标志。
目前在通信、互联网、射频识别等新技术的推动下，一种能够实现人与人、人与机器、人与物乃至物与物之间直截了当沟通的全新网络构架--"
〔InternetofThings〕正日渐清晰。
互联网时代，人与人之间的距离变小了；
而继互联网之后的物联网时代，那么是物与物之间的距离变小了。
互联网改变了人们的世界观，而"
的显现将再次强烈改变人们对世界的认识。
1.1.1物联网骤热的缘故
物联网骤热的缘故
近来，"
已成为倍受推崇的热点词汇，从一样性的网站、技术报刊、行业报刊，到机上读物、广告宣传，以及技术论坛、行业评估、股票等，无不在热议"
。
但事实上，物联网并不是最近才显现的新概念。
早在比尔·
盖茨1995年出版的«
以后之路»
一书中，差不多提及"
概念，只是当时受限于无线网络、硬件及传感设备而并未引起世人的重视。
1998年，美国麻省理工学院〔MIT〕制造性地提出了当时被称为EPC〔ElectronicProductCode，电子产品编码〕系统的物联网的构想，1999年在美国召开的移动运算和网络国际会议上就提出，"
传感网是下一个世纪人类面临的又一个进展机遇"
同年，中科院启动了"
传感网"
研究，并已建立了一些有用的传感网。
1999年美国麻省理工学院成立Auto-ID研究中心，进行射频识别〔RadioFrequencyIdentification，RFID〕技术研发，在美国统一代码委员会〔UniformCodeCouncil，UCC〕的支持下，将RFID与互联网结合，提出了EPC解决方案，即物联网要紧建立在物品编码、射频识别〔RFID〕技术和互联网的基础上，最初定义为"
把所有物品通过射频识别等信息传感设备与互联网连接起来，实现智能化识别和治理"
2003年美国«
技术评论»
提出传感网络技术将是以后改变人们生活的十大技术之首。
2005年11月17日在突尼斯举行的信息社会世界峰会〔WSIS〕上，国际电信联盟〔InternationalTelecommunicationsUnion，ITU〕公布了«
ITU互联网报告2005：
物联网»
，正式提出了物联网的概念，包括所有物品的联网和应用。
例如，危险品运输中为了保证物品在运送过程中的安全，能够利用物联网实施对物品状态的全程监控，这时通过分布在危险品周围的温度、湿度、气压、振动等传感器探头和GPS〔GlobalPositioningSystem，全球定位系统〕定位模块等，定期或不定期地采集危险品温度、湿度、气压、振动、位置等信息，然后通过通信网络将信息发送到远程的集中监控处理系统，由该系统进行信息处理，并依照处理结果实施相应的操纵处理。
再如，当司机显现操作失误时汽车能够自动报警；
公文包能够提醒主人忘了带什么东西；
衣服能够告诉洗衣机对水温的要求等，这些差不多上物联网所能实现的差不多功能。
物联网思想能够看成对普适运算〔UbiquitousComputing〕思想的扩展，其中"
Ubiquitous"
源自拉丁语，意为存在于任何地点。
1991年Xerox实验室的运算机科学家MarkWeiser首次提出此概念，描述了任何一个人不管何时何地都可通过合适的终端设备以小而可见的方式猎取运算能力的全新信息社会。
在此基础上，日韩衍生出了泛在网络〔UbiquitousNetwork〕，欧盟提出了环境感知智能〔AmbientIntelligence〕，尽管这些概念与物联网不尽相同，然而其理念差不多上一致的。
物联网概念从开始产生到现在成为众人眼中的热点并非一朝一夕。
银河基金治理公司市场总监吴磊博士告诉«
上海国资»
编辑，每一次经济或金融危机后经济进展总在查找着新的出路，其中科技进步被寄予厚望，物联网有可能成为经济进展新的动力源之一。
近年来，全球要紧发达国家和地区纷纷抛出与物联网相关的信息化战略，期望借助物联网寻求金融危机解决之道，从而刺激经济增长。
2020年底IBM向美国政府提出的"
聪慧地球"
战略，2020年6月欧盟的"
物联网行动打算"
，以及2020年8月日本的"
i-Japan"
打算等，差不多上利用各种信息技术来突破互联网的物理限制，以实现无处不在的物联网络。
美国的战略强调传感器及其网络等感知技术的应用，提出建设聪慧型基础设施；
欧盟的打算具体而务实，强调RFID的广泛应用，注重信息安全；
日本的打算强调电子政务和社会信息服务等信息化应用。
但其共同点是：
融合各种信息技术，突破互联网的限制，将物体接入信息网络，实现"
；
在网络泛在的基础上，将信息技术应用到各个领域，从而阻碍到国民经济和社会生活的方方面面。
我国紧随美欧日之后，对物联网有关的技术研究与设施建设提出了一系列可操作的构想，并为物联网技术的研发提供了宽松的环境和人力、物力的支持。
2020年8月7日国务院总理温家宝视察中科院嘉兴无线传感网工程中心无锡研发分中心时明确指出，要集中力量突破核心技术，着力提升自主创新能力，推动传感网更好地为产业可连续进展服务。
温总理提出"
在传感网进展中，要早一点谋划以后，早一点攻破核心技术"
，并表示至少有三件事能够尽快去做：
一是把传感系统和3G中的TD〔TimeDivision，时分〕技术结合起来；
二是在国家重大科技专项中加快推进传感网进展；
三是尽快建立中国的传感信息中心，或者叫"
感知中国"
中心。
江苏省委省政府落实温总理指示，突出抓好平台建设和应用示范工作，形成"
研发安全感"
与"
产业突破"
的"
先发优势"
中国移动总裁王建宙2020年8月24日在台湾公布演讲时提到"
，加快了物联网概念的传播。
2020年9月11日，"
传感器网络标准工作组成立大会及'
感知中国'
高峰论坛"
在北京举行，其工作组汇聚了中国科学院、中国移动等国内传感网要紧的技术研究和应用单位，积极开展传感网标准制订工作，深度参与国际标准化活动，通过标准化为产业进展奠定坚实的技术基础。
当前，我国传感网标准体系已形成初步框架，向国际标准化组织提交的多项标准提案也被采纳。
物联网还被列为«
国家中长期科学与技术进展规划〔2006-2020年〕»
重大专项中的重点研究领域，所有这些都说明了我国对物联网的重视。
物联网被称为继运算机、互联网之后，世界信息产业的第三次浪潮。
国际电联曾推测，以后世界是无所不在的物联网世界，到2021年将有7万亿传感器为地球上的70亿人口提供服务。
一方面物联网能够用于提高经济效益，大大节约成本；
另一方面能够为全球经济的复苏提供技术动力。
有专家推测，以后10年内物联网在全球有可能大规模普及。
目前，美国、欧盟等都在投入巨资，深入研究探究物联网。
我国也正在高度关注、重视物联网的研究，工业和信息化部会同有关部门，在新一代信息技术方面正在开展研究，以形成支持新一代信息技术进展的政策措施。
什么是物联网
物联网的概念分为广义和狭义两方面。
广义来讲，物联网是一个以后进展的愿景，等同于"
以后的互联网"
或者"
泛在网络"
，能够实现人在任何时刻、地点，使用任何网络与任何人与物的信息交换以及物与物之间的信息交换；
狭义来讲，物联网是物品之间通过传感器连接起来的局域网，不论接入互联网与否，都属于物联网的范畴。
物联网的一种定义是：
通过射频识别〔RFID〕、红外感应器、全球定位系统〔GPS〕、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，把任何物品与互联网连接起来，进行信息交换和通信，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和治理的一种网络。
明显，物联网的这一概念来自于同互联网的类比。
依照物联网与互联网的关系分类，不同的专家学者对物联网给出了各自的定义，归纳起来有如下四种类型。
1〕物联网是传感网而不接入互联网
有的专家认为，物联网确实是传感网，只是给人们生活环境中的物体安装传感器，这些传感器能够更好地关心我们认识环境，那个传感器网不接入互联网。
例如，上海浦东机场的传感器网络，其本身并不接入互联网，却号称是中国第一个物联网。
物联网与互联网的关系是相对独立的两张网。
2〕物联网是互联网的一部分
物联网并不是一张全新的网，实际上早就存在了，它是互联网进展的自然延伸和扩张，是互联网的一部分。
互联网是可包容一切的网络，将会有更多的物品加入到这张网中。
也确实是说，物联网是包含于互联网之内的。
3〕物联网是互联网的补充网络
通常所说的互联网是指人与人之间通过运算机结成的全球性网络，服务于人与人之间的信息交换。
而物联网的主体那么是各种各样的物品，通过物品间传递信息从而达到最终服务于人的目的，两张网的主体是不同的，因此物联网是互联网的扩展和补充。
互联网好比是人类信息交换的动脉，物联网确实是毛细血管，两者相互联通，且物联网是互联网的有益补充。
4〕物联网是以后的互联网
从宏观的概念上讲，以后的物联网将使人置身于无所不在的网络之中，在不知不觉中，人能够随时随地与周围的人或物进行信息的交换，这时物联网也就等同于泛在网络，或者说以后的互联网。
物联网、泛在网络、以后的互联网，它们的名字尽管不同，但表达的差不多上同一个愿景，那确实是人类能够随时、随地、使用任何网络、联系任何人或物，达到信息自由交换的目的。
总而言之，不论是哪一种类型的概念，物联网都需要对物体具有全面感知能力，对信息具有可靠传送和智能处理能力，从而形成一个连接物体与物体的信息网络。
也确实是说，全面感知、可靠传送、智能处理是物联网的差不多特点。
全面感知"
是指利用RFID、二维码、GPS、摄像头、传感器、传感器网络等感知、捕捉、测量的技术手段，随时随地对物体进行信息采集和猎取；
可靠传送"
是指通过各种通信网络与互联网的融合，将物体接入信息网络，随时随地进行可靠的信息交互和共享；
智能处理"
是指利用云运算、模糊识别等各种智能运算技术，对海量的跨地域、跨行业、跨部门的数据和信息进行分析处理，提升对物理世界、经济社会各种活动和变化的洞悉力，实现智能化的决策和操纵。
因此，"
概念的问世，打破了之前的传统思维。
过去的思路一直是将物理基础设施和IT基础设施分开：
一方面是机场、公路、建筑物等，而另一方面是数据中心、个人电脑、宽带等。
在"
时代，钢筋混凝土、电缆将与芯片、宽带整合为统一的基础设施，换句话说，基础设施更像是一块新的地球工地，世界的运转就在它上面进行，其中包括经济治理、生产运行、社会治理乃至个人一辈子活。
具体地说，确实是把感应器嵌入和装备到电网、铁路、桥梁、隧道、公路、建筑、供水系统、大坝、油气管道等各种物体中，通过现有的互联网整合起来，实现人类社会与物理系统的整合。
在那个整合的网络当中，存在能力超级强大的中心运算机群，能够对整个网络内的人员、机器、设备和基础设施进行实时的治理和操纵。
在此基础上，人类能够用更加精细和动态的方式治理生产和生活，达到"
聪慧"
状态，提高资源利用率和生产力水平，改善人与自然间的关系。
1.1.3物联网的本质
物联网的本质
物联网作为新兴的物品信息网络，其应用领域专门广，其中一个应用领域确实是为实现供应链中物品自动化的跟踪和追溯提供基础平台。
物联网能够在全球范畴内对每个物品实施跟踪监控，从全然上提高对物品产生、配送、仓储、销售等环
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