本书从物联网的基本概念开始介绍，循序渐进地阐述了物联网关键支撑技术，包括：M2M技术、RFID技术、无线传感器网络、短距离无线通信技术等；在此基础上介绍了物联网发展的关键问题，包括：物联网安全问题、网络管理问题；针对现有网络技术发展情况，介绍了从互联网时代到物联网过渡的难点问题，包括：网络架构和协议的过渡等；最后针对前述理论原理和方法，本书给出了物联网实验指导，对物联网中的关键技术给出了针对性的ZigBee组网、数据采集实验和RFID实验等。



        本书按照“概念原理→技术标准→发展与应用”这三个层次逐层递进编写内容，层次清晰，每章都重点突出，介绍了当前热点物联网关键技术并强调应用性，总结了物联网相关标准化工作，从发展角度探讨互联网到物联网过渡的技术难点和趋势，书中还介绍了物联网实验平台和方法，使学生能够把握目前物联网相关的主流技术，对于专业技能的提高有很大的帮助。



        本书适合作为高等学校物联网专业以及计算机、电子信息相关专业本科生教材，也可作为相关人员的参考书。

        物联网是继计算机、互联网和移动通信之后的又一次信息产业的革命性发展。目前物联网被正式列为国家重点发展的战略性新兴产业之一。物联网产业具有产业链长、涉及多个产业群的特点，其应用范围几乎覆盖了各行各业。物联网颠覆了人类之前物理基础设施和IT基础设施截然分开的传统思维，将具有自我标识、感知和智能的物理实体基于通信技术有效连接在一起，使得政府管理、生产制造、社会管理，以及个人生活实现互连互通，被称为继计算机、互联网之后，世界信息产业的第三次浪潮。自2009年8月温家宝总理提出“感知中国”以来，物联网被正式列为国家五大新兴战略性产业之一，写入“政府工作报告”，物联网在中国受到了全社会极大的关注，其受关注程度是在美国、欧盟以及其他各国家或地区不可比拟的。



        自2010年初教育部下达了高校设置物联网专业申报通知，国内高校纷纷开设物联网相关专业和课程设置。由于物联网涉及的领域非常广泛，从学科角度来说，物联网技术涉及计算机、电子信息、自动控制等较多学科，属于交叉学科范畴；从技术上来讲，物联网涉及传感器技术、RFID技术、M2M技术等都是近年来国内外迅速发展的新型领域技术，因此如何针对学科特色与定位，有针对性地设计一本适合物联网的教材是现阶段物联网教学的一个重要问题。



        本书编写对象定位于电子信息、计算机、物联网相关专业本科生高年级学生、研究生教材及参考用书，建议在掌握专业基础课（如通信原理、数字电路、计算机原理和程序设计语言等课程）内容后使用本书。本书作为物联网导论，对物联网相关技术，特别是最新的技术发展（包括国际标准草案和提案、物联网应用中的关键问题、技术发展趋势和实验指导等方面）进行了较为全面的介绍和阐述，使读者对物联网概念有一个较为清晰的认识，帮助读者掌握与物联网相关的RFID、M2M、传感网等技术并在实验指导基础上提升对基本原理的理解和应用能力。



        本书由五部分组成：第一部分即第1章，主要讲述了物联网的基本概念，包括物联网的起源与定义，国内外物联网的发展战略，以及当前国内外物联网相关标准制定和标准化趋势。这一部分旨在让读者对物联网基本概念有所认识和了解。第二部分为第2章～第5章，这一部分旨在阐述物联网的基础支撑技术（包括M2M技术、RFID技术、无线传感器网络技术和短距离无线通信技术）以及当前物联网支撑技术的最新发展方向，包括：对于M2M的相关国际标准草案的介绍，RFID技术在物联网时代如何解决身份定义的编码标准和地址解析方法的介绍，物联网时代IPv6传感网的关键技术，以及车载传感器网络的关键技术和专用短程通信DSRC等。第三部分为第6章和第7章，这一部分旨在阐述物联网面临的关键问题，包括：安全机制、网络配置管理、故障管理、性能管理、能量和拓扑管理等。第四部分为第8章，这一部分旨在阐述当前从互联网时代到物联网时代的过渡时期面临的问题和技术难点，包括：网络架构如何从互联网时代成功过渡到物联网架构体系，以及从网络协议角度出发的IPv4到IPv6的过渡问题。第五部分为第9章，这一部分是物联网的实验指导，提供了ZigBee基础知识、组网通信、结点数据采集实验，以及RFID读/写实验等内容。



        本书旨在帮助读者较快地对物联网有一个较为全面的认识和理解，使更多科研工作者和学生参与到物联网相关的研究和开发工作中来，从而推动我国物联网基础建设。书中引用了互联网上的最新资讯和报刊中部分报道，在此一并向作者和刊发机构致谢，对于不能一一注明引用来源深表歉意。在本书写作过程中武汉大学电子信息学院无线传感器网络实验室各位老师和同学给予很多帮助，在此表示最衷心的感谢。



        由于时间仓促和编者水平有限，书中难免存在不足和疏漏之处，敬请各位专家及广大读者批评指正。
编  者   

2012年6月

第1章  物联网概述 1

1.1  物联网的概念 2

1.1.1  物联网的起源与定义 2

1.1.2  物联网的架构 4

1.2  物联网的发展战略 7

1.2.1  物联网发展的机遇和挑战 8

1.2.2  各国物联网的发展战略 9

1.3  物联网标准化的发展与趋势 13

1.3.1  国际标准化组织物联网相关标准的制定 13

1.3.2  国际工业组织和联盟相关物联网标准的制定 15

1.3.3  物联网标准化的趋势 15

1.4  物联网的典型应用 16

1.4.1  智能家居 16

1.4.2  精准农业 17

1.4.3  智能医疗系统 18

1.4.4  环境监测系统 18

1.4.5  其他方面的应用 19

习题 20

第2章  M2M技术 21

2.1  M2M技术概述 22

2.1.1  M2M的概念 22

2.1.2  M2M与物联网 23

2.2  M2M的发展概况 24

2.2.1  国外M2M的发展与近况 24

2.2.2  我国M2M的发展与近况 24

2.3  M2M的标准化 26

2.3.1  ETSI TC M2M进展 26

2.3.2  M2M在3GPP标准的进展 27

2.3.3  M2M在3GPP 2标准的进展概况 29

2.3.4  M2M在CCSA的进展概况 29

2.3.5  M2M的相关标准计划 30

习题 36

第3章  RFID技术 37

3.1  RFID与物联网 38

3.1.1  RFID的概念与特点 38

3.1.2  RFID技术与物联网 40

3.2  RFID的编码标准 42

3.2.1  EPC Global 42

3.2.2  Ubiquitous ID 45

3.2.3  EPC和UID的比较 45

3.3  RFID地址解析 45

3.3.1  EPC地址解析协议 45

3.3.2  RFID地址解析的兼容方案 47

3.4  RFID识别防碰撞 48

习题 50

第4章  无线传感器网络 51

4.1  无线传感器网络概述 52

4.1.1  传感器 52

4.1.2  传感器网络概述 53

4.2  IPv6传感网 58

4.2.1  IPv6传感网概述 58

4.2.2  IPv6传感网与移动互联网的融合 60

4.2.3  IPv6传感网标准化进展 63

4.2.4  IPv6传感网关键技术 68

4.3  面向物联网的典型应用之车载传感网 70

4.3.1  车载传感器网络概述 70

4.3.2  车载传感器网络进展 73

4.3.3  车载传感器网络关键技术 75

习题 78

第5章  短距离无线通信技术 79

5.1  无线局域网（WLAN） 80

5.1.1  WLAN的概念 80

5.1.2  WLAN的特点 80

5.1.3  WLAN的标准 81

5.1.4  WLAN的网络结构 83

5.1.5  WLAN的应用 84

5.2  无线个人区域网（WPAN） 86

5.2.1  WPAN概述 86

5.2.2  蓝牙 89

5.2.3  ZigBee 91

5.2.4  IrDA、Home RF与UWB 93

5.3  专用短程通信技术（DSRC） 95

5.3.1  DSRC概述 95

5.3.2  DSRC优势 96

5.3.3  DSRC/WAVE标准 97

习题 100

第6章  物联网的安全问题 101

6.1  物联网的安全架构 102

6.2  物联网的安全技术 104

6.2.1  密钥管理 104

6.2.2  数据处理与隐私性 107

6.2.3  认证与访问控制 113

6.2.4  入侵检测 114

6.2.5  共享网络攻击 116

习题 118

第7章  物联网网络管理 119

7.1  网络管理功能划分 120

7.2  物联网网络管理 122

7.2.1  物联网配置管理 122

7.2.2  物联网故障管理 123

7.2.3  物联网性能管理 124

7.2.4  物联网安全管理 128

7.2.5  能量管理和拓扑管理 129

习题 130

第8章  从互联网到物联网 131

8.1  网络架构的过渡 132

8.1.1  基于应用层网关的方法 133

8.1.2  基于覆盖的方法 134

8.1.3  基于虚拟IP的方法 135

8.1.4  基于业务分流的接入架构 136

8.2  IPv4到IPv6的过渡 139

8.2.1  IPv4到IPv6过渡规范 140

8.2.2  过渡期路由的基本技术 140

8.2.3  地址分配 142

8.2.4  路由机制 147

习题 152

第9章  物联网实验 153

9.1  ZigBee实验 154

9.1.1  ZigBee基础知识 154

9.1.2  ZigBee组网基础实验 155

9.1.3  ZigBee基础控制与数据采集实验 159

9.2  RFID实验 165

9.2.1  RFID基础知识 165

9.2.2  WiFi模块与RJ45以太网模块设置 168

9.2.3  低频LF读/写实验 170

9.2.4  WiFi与RJ45以太网口读/写实验 171

9.2.5  高频HF读/写实验 171

9.2.6  超高频UHF读/写实验 172

习题 173

参考文献 174

无