物联网：感知、传输与应用

本书从物联网的起源出发，首先介绍了物联网的内涵，阐述了其发展的重要意义，列举了其典型架构，详细描述了物联网的感知技术，包括标识技术与传感器网络技术；总结了物联网的网络技术，包括近距无线通信技术、低功耗广域网技术及移动通信技术；然后阐述了物联网的应用技术，包括交互技术、计算技术、数据处理技术、信息安全技术等，并通过典型应用，如远程医疗、智能电网、现代物流以及智能交通，向读者充分展示了物联网的魅力；最后阐明了物联网未来的发展方向。本书的读者是：高等院校、研究院所等从事物联网、大数据、人工智能等领域研究与教学工作的技术人员，高等院校相关专业的高年级学生和研究生，以及所有对物联网技术感兴趣的人士。本书可作为高等院校物联网相关专业的教材或参考书。

杨鹏：博士，中国通信标准协会TC10WG2副组长，中国通信学会高级会员，现任中国信息通信研究院高级工程师，是国家重点研发计划"物联网与智慧城市关键技术及示范”重点专项和国家重大科技专项"新一代宽带无线移动通信网专项”TD-LTE/FDD-LTE/TD-SCDMA/WCDMA/GSM多模基带商用芯片研发的项目负责人，国家重大科技专项"新一代宽带无线移动通信网专项”TD-SCDMA多模终端基带芯片研究，项目主要完成人。发表学术论文多篇。

目 录
第1章　物联网基本概念 （1）
1．1 物联网起源 （1）
1．1．1 传感器网络 （1）
1．1．2 无线射频识别 （3）
1．1．3 移动通信系统 （4）
1．2 物联网内涵 （8）
1．2．1 物联网相关概念辨析 （9）
1．2．2 物联网关键内涵 （13）
1．3 物联网的重要意义 （14）
1．3．1 社会意义 （14）
1．3．2 经济意义 （16）
1．4 物联网系统架构 （17）
1．4．1 物联网系统组成 （18）
1．4．2 物联网体系架构 （19）
1．5 本章小结 （20）
第2章　物联网感知技术 （21）
2．1 标识技术 （21）
2．1．1 IC卡技术 （22）
2．1．2 条形码技术 （25）
2．1．3 RFID技术 （30）
2．1．4 NFC技术 （37）
2．2 传感器技术 （42）
2．2．1 传感器简介 （43）
2．2．2 传感器类型 （45）
2．2．3 传感器应用与发展趋势 （51）
2．2．4 无线传感器网络 （53）
2．3 本章小结 （64）
第3章　物联网网络技术 （65）
3．1 近距无线通信技术 （65）
3．1．1 红外 （65）
3．1．2 蓝牙 （66）
3．1．3 ZigBee （69）
3．1．4 6LowPAN （80）
3．2 低功耗广域网通信技术 （88）
3．2．1 NB-IoT （89）
3．2．2 LoRa （93）
3．2．3 Sigfox （98）
3．3 移动通信技术 （99）
3．3．1 第四代移动通信技术 （99）
3．3．2 第五代移动通信技术 （106）
3．3．3 第六代移动通信技术 （115）
3．4 本章小结 （119）
第4章　物联网应用技术 （120）
4．1 交互技术 （120）
4．1．1 Web技术 （120）
4．1．2 VR与AR （123）
4．1．3 脑机接口（BCI）技术 （129）
4．2 计算技术 （136）
4．2．1 云计算技术 （137）
4．2．2 边缘计算技术 （148）
4．3 数据处理技术 （155）
4．3．1 数据存储技术 （155）
4．3．2 数据挖掘技术 （158）
4．3．3 数据搜索技术 （163）
4．4 信息安全技术 （165）
4．4．1 密钥管理 （165）
4．4．2 安全认证 （174）
4．4．3 隐私保护 （184）
4．5 本章小结 （191）
第5章 物联网实施案例 （192）
5．1 物联网应用概述 （192）
5．2 面向医疗的物联网应用 （194）
5．2．1 医疗信息化需求、存在问题及发展趋势 （195）
5．2．2 医疗信息化系统体系结构 （198）
5．2．3 医疗信息化实施案例及分析 （200）
5．3 面向环保行业的物联网应用 （206）
5．3．1 环保行业的物联网需求、存在的问题及发展趋势 （206）
5．3．2 环保行业物联网应用的系统体系结构 （208）
5．3．3 环保行业物联网应用实例分析 （209）
5．4 面向交通领域的物联网应用 （213）
5．4．1 智能交通需求、存在问题及发展趋势 （213）
5．4．2 智能交通系统体系结构 （215）
5．4．3 智能交通实施案例及分析 （216）
5．5 面向电力行业的物联网应用 （221）
5．5．1 智能电网需求、存在问题及发展趋势 （222）
5．5．2 面向智能电网的物联网体系结构 （224）
5．5．3 智能电网实施案例及分析 （226）
5．6 面向现代物流的物联网应用 （232）
5．6．1 现代物流需求、存在问题及发展趋势 （232）
5．6．2　现代物流系统体系结构 （235）
5．6．3　现代物流实施案例及分析 （236）
5．7 本章小结 （247）
第6章　物联网发展趋势 （248）
6．1 国际物联网发展 （248）
6．2 我国物联网发展 （251）
6．3 物联网发展新趋势―AIoT （254）
6．3．1 AIoT概念 （256）
6．3．2 AIoT要素 （257）
6．3．3 AIoT应用 （259）
6．4 本章小结 （263）
参考文献 （264）

前 言

20世纪的信息技术革命催生了互联网。在互联网基础上不断延伸和扩展，将各种信息传感设备与互联网结合起来形成一个巨大网络—物联网。在5G、云计算、边缘计算、人工智能等新兴技术的推动下，物联网技术取得了新的发展，人工智能物联网（AIoT）应运而生。中国信通院副院长余晓晖表示，从信息通信技术的角度，AIoT涉及物理世界的感知与智能分析，再叠加5G、边缘计算等技术，构成了当前最重要的赋能技术体系，驱动着全球范围内影响深远的数字化转型和数字化革命，成为第四次工业革命的关键技术基础。

随着人工智能、大数据、云计算、边缘计算等技术向各行各业的渗透，高新技术赋能下的产业变革已显而易见。物联网作为各种新型技术融合的突破点，正在智慧城市、智能交通、智慧农业、环境保护等各个领域深入应用，“智慧升级”正从概念向实践应用持续贯穿。而这些细分行业的不断变革发展，也昭示着物联网发展的日新月异。物联网依托智能传感器、通信模组、数据处理平台等，以云平台、边缘计算平台、智能硬件和移动应用等为核心产品，将庞杂的信息化管理系统降维成多个垂直模块，与人们的健康、智慧生活及社会的繁荣发展紧密联系。未来，在人工智能与边缘计算的加持下，我们的城市及我们的生活将拥有“智慧大脑”，最大化地助力各行各业智慧发展。

本书从物联网基本含义出发，深入解析其与当前广泛使用概念之间的区别与联系，如传感器网络、泛在网、信息物理系统等，并对系统组成以及技术演进路径等方面进行了详尽的分析与阐述；以网络体系结构为依据，从感知技术、网络技术以及应用技术三个方面，面向共性数据传输平台，详细地阐述了物联网建设过程中所涉及的信息通信技术，并以典型应用子集为例，分析了不同应用场景中的业务需求，深入论述了各种信息通信技术的适用性，全面介绍并讨论了国内外物联网发展趋势。

物联网对于全世界而言都是一个新的机遇，中国应抓住这个难得的战略机遇，把建设物联网上升为国家战略，培养相关人才，从而掌握国际话语权。

本书的读者是：高等院校、研究院所等从事物联网、大数据、人工智能等领域研究与教学工作的技术人员，高等院校相关专业的高年级学生和研究生，以及所有对物联网技术感兴趣的人士。本书可作为高等院校物联网相关专业的教材或参考书。

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