前言

物联网主要源自RFID、WSN和M2M这3种应用场合，近几年，物联网的各种关键技术处于升级换代的阶段，新技术和热点技术也层出不穷，如感知层的纳米传感器、ZigBee 3.0和Thread无线传感器网络；传输层的超密集网络、绿色通信技术等；处理层的大数据分析和可视化呈现等；应用层的自动驾驶、“互联网+”等。

从体系结构来看，各种物联网应用的解决方案大同小异，但具体实施的技术又完全不同。本书从各种物联网应用的特点出发，选取不同的知识点，每章都有自己独特的知识点和针对该知识点的实例。

第1章“物联网体系结构”，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。每种通信网络都有其自己的体系结构，最著名是计算机网络的ISO的OSI七层模型，该模型虽被淘汰，但其遗留下来的术语却一直在被使用，并且是通信网络新建体系结构的比较模型。其次是目前互联网使用的TCP/IP协议模型，但它没有一个标准的官方模型。本书采用的是ITU-T给出的物联网4层体系结构，不过考虑到各种技术所用的基础知识和习惯用法。本书没有完全采用该模型的层次名称，也没有按照严格的层次结构来安排章节顺序。感知层包括第2、3、4、6、7和12章，传输层包括第5、8、9章，处理层包括第10章，应用层包括第13章。第1章和第14章包含了所有层次，是对物联网的概括和总结。

第2章“物品信息编码”，单纯介绍了物品的分类编码，包括条码和EPC，而把编码的载体放在了第3章自动识别技术中。本章的重点是EPC及基于EPC的网络信息系统的构成。离开了载体的物品信息编码对初学者来说可能会感觉有些抽象，本章最后的业务流程和开发实例可以解决这些问题。

第3章“自动识别技术”的重点是RFID。物流系统中的物品信息编码和RFID是物联网的一个重要起源。RFID的电子标签和阅读器已经在生活中随处可见，随着一些软件开发工具的发展，其他一些自动识别技术也能被初学者开发展示出来，例如，利用MATLAB仿真工具就可以实现声纹识别和语音识别。

第4章“嵌入式系统”，可以说是目前物联网应用系统开发有别于其他应用系统开发的标志性产物。尽管在智能手机等领域，嵌入式系统开发和通用计算机系统的开发几乎没有差别，但在资源受限环境下的开发还是有很大区别的。

第5章“通信技术”，介绍了信号传输的原理知识，是理解各种通信网络数据传输和物联网器件、设备选型的基础。与物联网其他关键技术不同，虽然通信技术是所有通信网络的基础，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。不过，短距离无线通信技术、ICT技术的发展等都离不开通信技术的支持。

第6章“传感器”和第7章“传感器网络”，介绍了物联网的另一个起源，这次感知的不是物品信息而是环境信息。值得注意的是，传感器网络也从以前的环境检测延伸到家用设备感控，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和Thread都提供了基于IP的协议栈。

第8章“互联网”和第9章“物联网的接入和承载”，介绍了物联网的传输层技术。对于传输层，在某些场合下，把传输层分为接入层和承载层两个层次可能更好，这种划分方式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。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。处理层是典型的中间件层，本章主要介绍了开发物联网应用系统时常用的一些基础知识和技术。

第11章“物联网的安全与管理”，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。物联网不但涉及虚拟世界的信息安全，还涉及真实世界的众多传感设备甚至控制设备，其安全问题远比其他通信网络复杂。

第12章“定位技术”，是感知层的内容。之所以安排在本书后面进行讲述有两个原因，一是定位技术涉及很多网络方面的知识，二是基于定位技术的位置服务属于应用层的内容。

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。

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，所选取的标准实例都没有在前面的章节中详述过，但也都是具有普遍性或极具特性的技术，是对物联网视野的扩展。

本书提供教学视频、教学大纲、教学建议、习题参考答案、3套试卷（附评分标准）和PPT课件，读者可通过封底的二维码下载后浏览。习题答案不是书中知识点的罗列，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。PPT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，可根据授课情况进行适当裁剪。

本书由韩毅刚、冯飞、杨仁宇、张天琦、任亚飞、章帆编写，全书由韩毅刚统稿。感谢南开大学电光学院的赵风海副教授、北京锐安科技有限公司的冯建业和陈冬霞、中国航天科工三院304所的李琪、中国移动公司的王欢、渣打科技营运有限公司的李亚娜和张一帆、中国人民解放军国防信息学院的王大鹏、鸿富锦精密电子（天津）有限公司的张洁、成都鼎桥通信技术有限公司的段鹏飞、龙湖地产天津公司的韩宏宇、中国人民解放军某部的刘剑、王大理和甘俊位、中征（北京）征信有限责任公司天津分公司的冯文全、中国银行软件中心的翁明俊、淘宝中国软件有限公司的刘佳黛、渣打环球商业服务有限公司的吉瑄、杭州浙泰科技有限公司的朱先会、百度在线网络技术（北京）有限公司的吴淑艳、北京字节跳动科技有限公司的傅秋宇、工商银行杭州研发中心的吴才奇，以及华为技术有限公司的刘蒙蒙提供的各种帮助。

物联网作为一种集成技术，涉及众多行业，发展迅速，限于作者的水平和时间，对物联网各种专业技术的理解难免存在偏差、疏忽和不足之处，敬请广大读者不吝指正。

韩毅刚

2017年7月于南开大学