物联网技术导论43

物联网技术导论张飞舟杨东凯陈智物联网是将人与物、物与物联系起来从而提高人们生活水平，改善人类居住环境的一种新的网络。本书从物联网的起源出发，全面介绍了物联网的发展状况，重点就全球电子产品编码（EPC）构成的物联网进行系统、深入的阐述，全书内容包括：物联网的概念、物联网的基本构成、射频识别系统、物联网中间件、对象名称解析、实体标记语言、信息服务系统、物联网管理以及中国物联网建设。本书内容深入浅出，理论联系实际，是读者了解物联网技术的理想读物。读者对象：电子与通信、计算机、物流与供应链、系统工程等专业的高校师生，与物联网相关的技术人员、政府管理者和科普爱好者。出版社：电子工业出版社出版日期：2010年6月ISBN：978-7-121-11789-1定价：29.00元本书详细信息前言与目录物联网技术导论前言物联网技术导论目录第1章物联网概述1.1基本概念1.1.1物联网骤热的原因1.1.2什么是物联网1.1.3物联网的本质1.1.4物联网概念辨析1.2.1物联网与互联网的不同1.2.2物联网在信息化发展中的位置1.2.3物联网的演进路径1.3物联网与下一代网络1.3.1物联网与CPS1.3.2物联网与WSN1.4.1物联网国外发展概况1.4.2物联网国内发展情况1.4.3物联网发展面临的问题1.4.4物联网的未来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1.5.3物联网通用设计原则1.6.1物联网应用1.6.2物联网应用发展1.6.3物联网应用发展模式1.6.4协同推进物联网业务发展1.6.5物联网应用面临的挑战物联网技术导论前言前言物联网的概念最早出现于1995年，至今已有15年的时间，但是当时并没有引起世人的关注。自2008年出现金融危机之后，以美国为首的发达国家纷纷抛出新的高科技概念，期望通过新一轮的科技创新引领经济走出低谷。于是物联网作为新一轮经济振兴计划的核心，得到了美国、欧洲和日本、韩国等发达国家和地区的高度重视。我国20世纪末即启动了射频识别的重大工程项目，从那时至2004年，每年都有相应的重点工程项目组织实施。同时，在《国家中长期科学与技术发展规划（2006－2020年）》和新一代宽带移动无线通信网重大专项中均将传感网列入重点研究领域，凸显了我国对物联网的高度重视。2009年温总理视察无锡微纳传感网工程技术研发中心并发表重要讲话，物联网的概念在国内学术界、企业界乃至政府部门迅速升温。物联网所涉及的技术众多，对于学科而言是一个新型交叉学科，包括电子通信、物流、计算机、交通、供应链等多项内容。当前，对于物联网的研究已经逐步走出实验室，面向大众化的物联网应用也开始渗透到人们的日常生活中。本书重点就电子产品编码（EPC）主导的物联网进行全面阐述和总结，共分9章，内容包括：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，物联网管理，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，物联网是一个新概念，物联网技术正处在一个蓬勃发展的时期，尽管本书力求反映最新研究成果，但是随着时间的推移，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发展接轨，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，并在社会发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帮助，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，恳请读者批评指正。编著者2010年5月物联网技术导论目录目录第1章物联网概述（1）1.1基本概念（1）1.1.1物联网骤热的原因（1）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（12）1.2.2物联网在信息化发展中的位置（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（16）1.3.2物联网与WSN（18）1.4物联网发展综述（19）1.4.1物联网国外发展概况（19）1.4.2物联网国内发展情况（21）1.4.3物联网发展面临的问题（23）1.4.4物联网的未来（24）1.5物联网的体系框架（25）1.5.1物联网及其服务类型（25）1.5.2物联网的节点和互联类型（26）1.5.3物联网通用设计原则（29）1.6物联网应用发展及挑战（31）1.6.1物联网应用（31）1.6.2物联网应用发展（34）1.6.3物联网应用发展模式（37）1.6.4协同推进物联网业务发展（38）1.6.5物联网应用面临的挑战（40）第2章物联网基本构成及工作原理（43）2.1物联网基本构成（43）2.2电子产品编码（EPC）（44）2.2.1EPC体系及其特点（44）2.2.2EPC编码策略（46）2.2.3EPC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）2.3RFID系统（52）2.3.1系统组成及工作原理（52）2.3.2电子标签（54）2.3.3读写器（54）2.4信息网络系统（55）2.4.1中间件（55）2.4.2对象名称解析服务（ONS）（56）2.4.3实体标记语言（PML）（58）2.4.4EPC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（63）3.2射频标签（65）3.2.1物理层与标签标识层（65）3.2.2标签存储器（66）3.2.3访问指令和销毁指令（67）3.2.4CRC-16（67）3.2.5协议控制（PC）位（68）3.2.6选中标记与识别标记（68）3.2.7准备状态与仲裁状态（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（71）3.3单个标签的识读（72）3.3.1选择标签群（72）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（77）3.3.5公开一个被访问的标签（77）3.3.6允许在被访问标签的锁定存储位置上进行写操作（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（79）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（83）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（85）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（96）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）5.1ONS概述（110）5.2ONS工作原理与层次结构（113）5.2.1ONS工作原理（113）5.2.2ONS层次结构（114）5.3静态ONS与动态ONS（116）5.4ONS工作流程与实现框架（118）5.4.1DNS工作流程（118）5.4.2ONS工作流程（120）5.4.3ONS实现框架（121）5.4.4ONS与DNS的异同（123）5.5ONS功能模块设计（124）5.5.1ONS授权规则（124）5.5.2ONSnameserver组成结构（125）5.5.3功能模块设计（126）5.6ONS查找算法设计（126）5.6.1设计步骤（126）5.6.2ONS模拟生成EPC码（127）5.6.3ONS解析EPC码（128）5.6.4ONS生成URL（129）第6章物联网实体标记语言（131）6.1PML概述（131）6.2PML的目标、范围和组成（132）6.3PML设计方法与策略（134）6.4PML关键技术（136）6.4.1XML语法规则（136）6.4.2XML数据岛（137）6.4.3XML的DOM对象（139）6.5PML服务器设计与实现（140）6.5.1PML服务器工作原理（140）6.5.2PML服务器实现（142）6.6PML应用实例分析--判断物品位置方法（145）第7章物联网信息服务系统（151）7.1EPCIS概述（151）7.2系统工作原理及框架结构（153）7.3EPCIS系统设计（155）7.3.1总体设计（155）7.3.2EPCIS层次分析（159）7.4EPCIS各模块实现（162）7.4.1数据捕获（监听）模块（162）7.4.2核心查询模块（163）第8章物联网系统管理（168）8.1物联网系统管理概述（168）8.2物联网规范与标准（170）8.2.1物联网标准（170）8.2.2电子标签规范（172）8.2.3应用层事件规范（172）8.2.4对象名解析服务规范（172）8.2.5EPC信息服务规范（173）8.3物联网安全管理（173）8.3.1物联网安全（173）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--麦德龙未来商店测试案例（178）第9章中国物联网建设（180）9.1EPCGlobal的网络架构（180）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基本架构（184）9.3.1我国物联网建设目标（184）9.3.2我国物联网基本架构（184）9.3.3我国物联网解析系统的建设策略（186）9.3.4我国物联网的发展途径和建设进程（187）9.3.5推进我国物联网发展的应对策略（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（190）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管理协议（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）1.1基本概念第1章物联网概述1.1基本概念物质、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发展的重要条件。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基本标志。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接沟通的全新网络构架--物联网（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，则是物与物之间的距离变小了。互联网改变了人们的世界观，而物联网的出现将再次强烈改变人们对世界的认识。1.1.1物联网骤热的原因1.1.1物联网骤热的原因近来，物联网已成为倍受推崇的热点词汇，从一般性的网站、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，无不在热议物联网。但事实上，物联网并不是最近才出现的新概念。早在比尔·盖茨1995年出版的《未来之路》一书中，已经提及物联网概念，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）创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计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发展机遇。同年，中科院启动了传感网研究，并已建立了一些实用的传感网。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）