前言

我們今天所處的時(shí)代是一個(gè)信息爆炸性增長(zhǎng)、知識(shí)日新月異的時(shí)代。在這樣的時(shí)代里，一覺醒來就有落伍的危險(xiǎn)，也許一夜之間又誕生了一個(gè)新的概念、一個(gè)新的流行詞匯。不僅在生活中，在技術(shù)領(lǐng)域，特別是網(wǎng)絡(luò)本身，各種各樣的新概念、新名詞也在不斷地涌現(xiàn)。“Web 2.0”“云計(jì)算”“SNS”等在最近幾年獨(dú)領(lǐng)風(fēng)騷，關(guān)注度持續(xù)走高，吸引了無數(shù)的目光和投資，逐漸成為互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代信息化浪潮的代表。“物聯(lián)網(wǎng)”也是這流行大軍中的一員，而且在2009年以來在中國(guó)成為了眾人追捧的新貴，從事通信網(wǎng)絡(luò)相關(guān)工作的人，幾乎言必稱物聯(lián)網(wǎng)。在這樣的潮流下，我們不應(yīng)該忘記的是，在炒作泛濫的今天，流行也許意味著“人云亦云”，美麗的名詞也許只是一個(gè)泡沫，究竟“物聯(lián)網(wǎng)”在多大程度上代表了通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的趨勢(shì)，能否成為社會(huì)信息化革命中的堅(jiān)實(shí)一步，能否與廣大人民群眾的物質(zhì)精神生活需求相一致，這是一個(gè)需要思考的問題，也關(guān)系著物聯(lián)網(wǎng)能否獲得持續(xù)發(fā)展的生命力，能否在技術(shù)領(lǐng)域開展源源不斷的創(chuàng)新，能否創(chuàng)造巨大的應(yīng)用價(jià)值和市場(chǎng)價(jià)值。本書致力于梳理“物聯(lián)網(wǎng)”這個(gè)概念下所包含的內(nèi)容，介紹建造物聯(lián)網(wǎng)大廈的關(guān)鍵技術(shù)，幫助讀者建立起從原理到應(yīng)用、從概念到技術(shù)、軟硬件兼顧的物聯(lián)網(wǎng)知識(shí)體系。在建立全局思維的基礎(chǔ)上，分而治之，剖而析之，小中見大，探索物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展道路，為培養(yǎng)我國(guó)物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)的人才提供應(yīng)有的養(yǎng)分。

本書首先在第1章對(duì)物聯(lián)網(wǎng)的起源進(jìn)行了介紹，通過與相關(guān)概念諸如傳感器網(wǎng)絡(luò)、泛在網(wǎng)絡(luò)等的比較，辨析物聯(lián)網(wǎng)的內(nèi)涵與特征；回望物聯(lián)網(wǎng)與傳統(tǒng)IT技術(shù)的歷史淵源為物聯(lián)網(wǎng)在信息技術(shù)發(fā)展的歷史中定下了坐標(biāo)，描繪物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)和標(biāo)準(zhǔn)化的現(xiàn)狀圖景，展望物聯(lián)網(wǎng)未來的發(fā)展趨勢(shì)，從歷史和邏輯的維度為物聯(lián)網(wǎng)正名；從技術(shù)和商業(yè)的角度探討物聯(lián)網(wǎng)中創(chuàng)新的可能性和價(jià)值，為讀者理解物聯(lián)網(wǎng)奠定基礎(chǔ)。

第2章在奠定了物聯(lián)網(wǎng)概念的基礎(chǔ)上，為讀者勾勒出了物聯(lián)網(wǎng)大廈的基本框架。感知層、網(wǎng)絡(luò)層、應(yīng)用層的三層體系架構(gòu)涵蓋了實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)所需的關(guān)鍵技術(shù)，蘊(yùn)含了理解和掌握物聯(lián)網(wǎng)知識(shí)所覆蓋的知識(shí)背景，并啟發(fā)了整合局部知識(shí)構(gòu)建物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的思路。通過第2章，我們希望在讀者腦海中能形成物聯(lián)網(wǎng)的藍(lán)圖，剩下的就是按圖索驥，更具體的知識(shí)會(huì)在后面的第3章到第8章中介紹。讀者可以根據(jù)自己的興趣選擇相應(yīng)章節(jié)進(jìn)行閱讀和學(xué)習(xí)。

第3章描述了物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備與標(biāo)識(shí)技術(shù)，主要對(duì)應(yīng)了物聯(lián)網(wǎng)的感知層。物聯(lián)網(wǎng)的設(shè)備與標(biāo)識(shí)主要解決的是如何讓“物”可控制、可感知、可標(biāo)識(shí)的問題。嵌入式系統(tǒng)讓物理設(shè)備具有智能，具有計(jì)算能力，能夠生成可處理的信息。而傳感器讓我們的物理世界可以被感知，可以按照人們的需求產(chǎn)生大量的信息。RFID 技術(shù)作為一種主流的標(biāo)識(shí)技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)為每個(gè)物體貼上可識(shí)別的標(biāo)簽，為物體進(jìn)入物聯(lián)網(wǎng)世界頒發(fā)了“身份證”。智能、感知、標(biāo)識(shí)是構(gòu)成一個(gè)生態(tài)系統(tǒng)的必要因素，在第3章中展示了這3個(gè)因素的原理和功能。

第4章觸及了物聯(lián)網(wǎng)的一個(gè)本質(zhì)問題，即物物相聯(lián)如何實(shí)現(xiàn)，這就需要靠物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)來解決。物聯(lián)網(wǎng)通信包括和融合了現(xiàn)有的各種通信技術(shù)，包括因特網(wǎng)技術(shù)、移動(dòng)通信技術(shù)、短距離無線通信技術(shù)、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等。其中因特網(wǎng)作為一個(gè)成熟的通用系統(tǒng)，在本章中并不專門介紹。我們認(rèn)為物聯(lián)網(wǎng)更具特色的地方在于“物”的通信，因此本章著重介紹了要實(shí)現(xiàn)物物通信、人物通信所必需的移動(dòng)通信技術(shù)、短距離無線通信技術(shù)、傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等，結(jié)合目前的產(chǎn)業(yè)界和學(xué)術(shù)界熱點(diǎn)描述了主流協(xié)議和標(biāo)準(zhǔn)，并探討了相關(guān)技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)背景下的應(yīng)用。

第5章也是本書的特色之一。我們認(rèn)為，在當(dāng)今世界，物聯(lián)網(wǎng)的實(shí)現(xiàn)離不開在大量計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的部署和實(shí)現(xiàn)，因此軟件技術(shù)也是實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)不可或缺的技術(shù)。物聯(lián)網(wǎng)的中間件作為面向物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的分布式軟件系統(tǒng)和平臺(tái)，是物聯(lián)網(wǎng)走向大規(guī)模部署實(shí)用的必經(jīng)之途。本章結(jié)合當(dāng)前主流的 Web 服務(wù)中間件平臺(tái)著重探討了物聯(lián)網(wǎng)中間件的實(shí)現(xiàn)方式，并列舉了實(shí)例，讀者有興趣可以嘗試編程實(shí)現(xiàn)，從軟件實(shí)現(xiàn)的層面領(lǐng)略物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)的特點(diǎn)。

第6章專門介紹了目前已經(jīng)開展的物聯(lián)網(wǎng)的相關(guān)應(yīng)用，包括已經(jīng)進(jìn)入運(yùn)營(yíng)階段的M2M 業(yè)務(wù)，已經(jīng)在行業(yè)領(lǐng)域廣泛應(yīng)用的智能物流、智能交通、智能家居等系統(tǒng)。物聯(lián)網(wǎng)發(fā)揮自身價(jià)值的關(guān)鍵在于能否找到合適的應(yīng)用領(lǐng)域和應(yīng)用模式，我們認(rèn)為物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)的實(shí)現(xiàn)和提供需要更加靈活的新模式。云計(jì)算作為一種靈活的分析處理信息模式，具備支撐物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)的能力，因此本章還分析了物聯(lián)網(wǎng)和云計(jì)算的關(guān)系。本章通過對(duì)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用現(xiàn)狀的例舉，啟發(fā)讀者思考物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展趨勢(shì)和更多的創(chuàng)新應(yīng)用。

第7章介紹了目前物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域內(nèi)傳感器網(wǎng)絡(luò)和RFID的安全標(biāo)準(zhǔn)，并闡述了物聯(lián)網(wǎng)帶來的新的安全挑戰(zhàn)，提出了相應(yīng)的對(duì)策，為理清物聯(lián)網(wǎng)安全問題提供了思路。物聯(lián)網(wǎng)的實(shí)用遇到的一個(gè)重大挑戰(zhàn)來自安全領(lǐng)域，在通信廣度和深度大大增加后，信息的安全和隱私問題也更加突出。由于物聯(lián)網(wǎng)將信息空間和物理社會(huì)密切聯(lián)系，因此物聯(lián)網(wǎng)的安全問題不僅影響到信息空間，也會(huì)真正影響到人們生活的物理社會(huì)，干擾人們的日常生活。

第8章介紹了基于北京泰格瑞德科技有限公司JX200教學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的RFID實(shí)驗(yàn)和無線傳感器網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)，并設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)流程，使讀者能夠結(jié)合實(shí)驗(yàn)了解 RFID 的協(xié)議流程，了解無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的工作模式，掌握物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用方法。

本書從原理到應(yīng)用，從理論到實(shí)驗(yàn)，從硬件到軟件，從學(xué)術(shù)到產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，全面覆蓋了物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的最新知識(shí)。我們相信，在閱讀完本書后，讀者已經(jīng)在腦海中形成了物聯(lián)網(wǎng)的知識(shí)體系，具備了基本的物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)背景，掌握了開啟物聯(lián)網(wǎng)大門的鑰匙。物聯(lián)網(wǎng)作為信息化浪潮新的代表，作為我國(guó)的重要戰(zhàn)略，綜合了技術(shù)和產(chǎn)業(yè)的未來趨勢(shì)，需要大家共同的智慧，共同創(chuàng)造一個(gè)生機(jī)勃勃的智慧家園，讓我們的生活更加美好。

本書作者成員包括嵌入式、無線通信、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)多個(gè)領(lǐng)域的研究和教學(xué)人員，主要來自于北京郵電大學(xué)，有張春紅、裘曉峰、夏海輪老師，博士生馬濤、蔡冉、黃正磊、王剛、劉芳芳、吳振宇等，碩士生成城、劉玉婷、程莉、甘杰強(qiáng)、張永輝、蔣旭昂、周楨、于和琪等。本書凝聚著眾多人員的工作，同時(shí)還得到了北京郵電大學(xué)劉丹譜老師、朱新寧老師等人的大力協(xié)助和指導(dǎo)，北京泰格瑞德科技有限公司也無償提供了實(shí)驗(yàn)部分的資料，幫助我們?cè)O(shè)計(jì)了RFID和無線傳感網(wǎng)的相關(guān)實(shí)驗(yàn)，在此深表謝意。

由于作者水平有限，書中的不完善和謬誤之處，懇請(qǐng)廣大讀者批評(píng)指正。聯(lián)系郵箱：yangling@ptpress.com.cn。

作者

2017年5月于北京