物聯網核心技術（簡體書）

《物聯網核心技術》從信息與通信技術的角度，分三篇介紹了物聯網的問題:物聯網的總覽篇、物聯網的物品標識篇、物聯網的網絡運行篇。物聯網的總覽篇共有4章，介紹了物聯網的概念、產生的背景、演進路線和相關基礎知識，并介紹了物聯網核心技術的組成，物聯網的物品標識篇共有5章，介紹了物品的編碼體系和自動識別技術，并介紹了由電子標簽與讀寫器構成的物品射頻識別系統;物聯網的網絡運行篇共有5章，介紹了物聯網中間件和互聯網的服務環境，并介紹了物聯網的名稱解析服務和信息發布服務，最後給出了物聯網的體系結構和標準。
《物聯網核心技術》對物聯網的核心技術有一個全面的講解，能夠反映信息技術發展的現狀與發展趨勢，特別適合作為高等院校通信、電子、物聯網和自動控制類學生的教材，也可作為相關人員的參考書。

《物聯網核心技術》由機械工業出版社出版。

前言
第一篇 物聯網的總覽篇
第1章 物聯網概述2
1.1 物聯網的本質2
1.1.1 物聯網的基本概念2
1.1.2 物聯網的技術特征3
1.1.3 物聯網的內涵本質4
1.2 物聯網的發展概況6
1.2.1 物聯網概念的誕生6
1.2.2 物聯網國外發展概況6
1.2.3 物聯網國內發展概況8
1.3 從互聯網到物聯網的演進9
1.3.1 物聯網與互聯網的不同10
1.3.2 h2h與t2t的發展路線11
1.3.3 網絡向下一代演進12
1.4 物聯網與智慧地球14
1.4.1 物聯網帶來更透徹的感知15
1.4.2 物聯網帶來更全面的互聯互通15
1.4.3 物聯網帶來更深入的智能化16
.1.4.4 物聯網使地球變得更加智慧17
習題17

第2章 物品的自動識別技術18
2.1 自動識別技術概述18
2.1.1 自動識別技術的概念18
2.1.2 自動識別系統的構成19
2.2 自動識別技術分類20
2.2.1 分類標準20
2.2.2 常用的自動識別技術20
2.3 射頻識別技術25
2.3.1 射頻識別的概念25
2.3.2 射頻識別的發展歷史26
2.3.3 射頻識別的應用現狀29
習題30

第3章 互聯網的運行環境31
3.1 互聯網的基本概念321
3.1.1 互聯網的定義31
3.1.2 計算機網絡的組成32
3.1.3 計算機網絡的基本功能33
3.1.4 計算機網絡的分類35
3.2 互聯網的形成與發展38
3.2.1 計算機網絡的誕生38
3.2.2 arpanet(阿帕網)38
3.2.3 網絡體系標準化39
3.2.4 internet高速發展的時代41
3.3 計算機網絡體系結構43
3.3.1 osi參考模型43
3.3.2 tcp/ip參考模型44
3.4 互聯網的系統構成45
3.4.1 互聯網的硬件系統45
3.4.2 互聯網的軟件系統47
習題48

第4章 物聯網核心技術的基本構成和工作原理49
4.1 物聯網核心技術的基本構成49
4.1.1 物聯網的推動力49
4.1.2 物聯網的基本組成52
4.2 物品的編碼方法——電子產品編碼(epc碼)54
4.2.1 物品編碼概述54
4.2.2 條形碼編碼55
4.2.3 電子產品編碼56
4.3 物品的識別系統——電子標簽與讀寫器58
4.3.1 epc標簽58
4.3.2 epc讀寫器58
4.4 系統的運作中樞——中間件59
4.4.1 中間件的作用與特征59
4.4.2 中間件的結構60
4.4.3 中間件的發展階段60
4.4.4 中間件的應用61
4.5 網絡的運行與服務——名稱解析和信息發布61
4.5.1 物聯網的網絡服務概述62
4.5.2 物聯網名稱解析服務63
4.5.3 物聯網信息發布服務64
習題65

第二篇 物聯網的物品標識篇
第5章 物品的epc碼體系68
5.1 epcglobal68
5.1.1 epcglobal的體系結構68
5.1.2 epcglobal的標準化工作70
5.1.3 epcglobal標準總覽70
5.2 epc碼體系71
5.2.1 編碼原則71
5.2.2 編碼內嵌的信息73
5.2.3 編碼類型74
5.3 epc碼結構75
5.3.1 epc碼的標識類型及編碼方案75
5.3.2 epc碼的通用標識符77
5.3.3 gtin和sscc的編碼規則78
5.3.4 epc碼基于ean·ucc標識的編碼規則79
5.3.5 epc碼與條形碼的相互轉換83
習題85

第6章 射頻識別系統86
6.1 無線頻譜與射頻識別的工作頻率86
6.1.1 頻譜的劃分86
6.1.2 ism頻段87
6.1.3 射頻識別使用的頻段88
6.2 射頻識別系統的組成與工作原理89
6.2.1 射頻識別系統的基本組成89
6.2.2 射頻識別系統的分類90
6.2.3 電子標簽與讀寫器的結構形式94
6.2.4 射頻識別系統的工作特點97
6.3 射頻識別標準體系99
6.3.1 射頻識別的標準化100
6.3.2 iso/iec射頻識別標準101
6.3.3 epc和uid射頻識別標準102
6.3.4 aimglobal和ip x射頻識別標準103
習題103

第7章 天線與射頻前端技術104
7.1 天線的概念與天線的電參數104
7.1.1 天線的定義104
7.1.2 天線的分類105
7.1.3 電基本振子的輻射106
7.1.4 發射天線的電參數107
7.1.5 互易定理和接收天線的電參數109
7.2 射頻識別中的天線技術109
7.2.1 射頻識別天線的應用現狀110
7.2.2 射頻識別天線的設計現狀111
7.2.3 低頻和高頻頻段的天線技術111
7.2.4 微波頻段的天線技術113
7.2.5 天線的制造工藝116
7.3 近場耦合方式的射頻前端118
7.3.1 近場耦合的工作方式118
7.3.2 讀寫器的射頻前端119
7.3.3 電子標簽的射頻前端120
7.3.4 讀寫器與電子標簽之間的近場耦合121
7.4 電磁反向散射方式的射頻前端123
7.4.1 射頻前端的工作方式123
7.4.2 射頻前端的總體設計124
7.4.3 射頻前端的功能模塊124
習題130

第8章 數據的完整性與數據的安全性131
8.1 常用的編碼方法131
8.1.1 編碼與解碼132
8.1.2 編碼格式133
8.1.3 編碼方式的選擇因素133
8.2 常用的調制方法134
8.2.1 調制和解調134
8.2.2 振幅鍵控136
8.2.3 頻移鍵控137
8.2.4 相移鍵控138
8.2.5 副載波調制138
8.3 數據的完整性139
8.3.1 差錯控制139
8.3.2 常用的差錯控制方法142
8.3.3 數據傳輸中的防碰撞問題143
8.3.4 數據完整性的實施策略146
8.4 數據的安全性147
8.4.1 密碼學與信息安全148
8.4.2 電子標簽的安全設計149
8.4.3 應用系統的安全設計151
習題152

第9章 電子標簽與讀寫器153
9.1 電子標簽153
9.1.1 電子標簽的技術參數和體系結構153
9.1.2 利用物理效應的標簽154
9.1.3 采用芯片電子標簽的基本構成157
9.1.4 具有存儲功能的電子標簽15
9.1.5 含有微處理器的電子標簽162
9.1.6 電子標簽的發展趨勢164
9.2 讀寫器166
9.2.1 讀寫器的技術特征和技術參數166
9.2.2 讀寫器的功能模塊和設計要求167
9.2.3 低頻讀寫器169
9.2.4 高頻讀寫器170
9.2.5 微波讀寫器173
9.2.6 讀寫器的發展趨勢175
習題176

第三篇 物聯網的網絡運行篇
第10章 物聯網中間件178
10.1 物聯網中間件概述178
10.1.1 中間件的概念178
10.1.2 物聯網中間件179
10.1.3 中間件的分類181
10.1.4 中間件的特征與作用182
10.2 物聯網中間件的發展歷程184
10.2.1 中間件的發展階段184
10.2.2 國際和國內發展現狀185
10.3 中間件結構187
10.3.1 中間件的系統框架187
10.3.2 中間件的處理模塊188
10.4 中間件標準和中間件產品190
10.4.1 中間件標準190
10.4.2 中間件產品192
習題197

第11章 互聯網的服務198
11.1 互聯網服務概述198
11.1.1 互聯網服務的機構198
11.1.2 互聯網服務的內容199
11.2 域名服務200
11.2.1 域名與ip地址201
11.2.2 互聯網的域名空間205
11.2.3 域名解析過程208
11.3 萬維網210
11.3.1 萬維網簡介210
11.3.2 統一資源定位器211
11.3.3 超文本標記語言212
11.3.4 www的工作過程213
習題214

第12章 物聯網名稱解析服務215
12.1 ons概述215
12.1.1 ons研究與應用現狀215
12.1.2 ons工作原理216
12.2 ons結構與服務方式218
12.2.1 ons的層次結構218
12.2.2 靜態ons與動態ons219
12.3 ons設計與實現221
12.3.1 dns與ons的關系221
12.3.2 ons的工作流程222
12.3.3 ons的實現步驟223
12.4 ons的功能模塊224
12.4.1 ons關于dns的詢問形式224
12.4.2 ons關于dnsnaptr記錄226
12.4.3 ons對于詢問結果的處理228
習題229

第13章 物聯網信息發布服務230
13.1 iot is概述230
13.1.1 iot is研究與應用現狀230
13.1.2 epcis工作原理232
13.2 pml233
13.2.1 pml概述233
13.2.2 pml的核心思想235
13.2.3 pml的組成與設計方法237
13.2.4 pml設計舉例238
13.3 epcis系統設計239
13.3.1 epcis總體設計239
13.3.2 epcis層次分析240
13.3.3 epcis模塊功能242
13.4 epcisversion1.0簡介243
習題244

第14章 物聯網的體系結構和標準245
14.1 物聯網的體系結構245
14.1.1 物聯網的編碼體系245
14.1.2 物聯網的識別體系246
14.1.3 物聯網的網絡服務體系246
14.2 物聯網標準247
14.2.1 標準的意義247、本質與作用
14.2.2 標準與知識產權248
14.2.3 物聯網標準發展現狀249
14.3 epc標準體系250
14.3.1 epc標準體系概述250
14.3.2 epc碼標準253
14.3.3 epc標簽分類標準255
14.3.4 epc信息網絡標準257
14.3.5 epc體系框架標準258
14.4 uid標準體系260
14.4.1 uid標準體系概述260
14.4.2 泛在識別碼標準261
14.4.3 泛在標簽分級標準262
14.4.4 泛在通信器標準262
14.4.5 uid信息網絡標準263
習題264
附錄縮略語英漢對照表265
參考文獻271

RFID系統基帶編碼的方式有多種，編碼方式與系統所用的防碰撞算法有關。RFID系統一般采用曼徹斯特編碼，該編碼半個bit周期中的負邊沿表示1，正邊沿表示0。該編碼若碼元片內沒有電平跳變，則被識別為錯誤碼元，這樣可以按位識別是否存在碰撞，易于實現讀寫器對多個標簽的防碰撞處理。信號傳輸前先進行降噪處理，去除信號中的低頻分量和高頻分量，以減少誤碼率。然後進行載波調制，載波調制主要有ASK、FSK和PSK等幾種制式，分別對應于正弦波的幅度、頻率和相位來傳遞數字基帶信號。在RFID系統中，為簡化設計、降低成本，大多數系統采用ASK的調制技術。
為減少信號傳輸過程中的波形失真，還應使用校驗碼對可能或已經出現的差錯進行控制，鑒別是否發生錯誤，進而糾正錯誤，甚至重新傳輸全部或部分消息。常用的校驗方法有奇偶校驗方法和CRC方法等。2.信號防沖突為使讀寫器能順利完成其作用范圍內的標簽識別、信息讀寫等操作，防止碰撞，RFID主要采用時分多路接入法，每個標簽在單獨的某個時隙內占用信道與讀寫器進行通信。然而，在多讀寫器、多電子標簽的系統中，信號之間的沖突與干擾在所難免，這會導致信息疊混，嚴重影響RFID的使用性能。信號之間的沖突分為標簽沖突和讀寫器沖突兩類，解決沖突的關鍵在于使用防碰撞算法。
（1）標簽沖突
當多個電子標簽處于同一個讀寫器的作用范圍時，在沒有采取多址訪問控制機制的情況下，信息的傳輸將產生干擾，這將導致信息讀取失敗。
1）隨機性解決方案。對于標簽沖突，一般采用Aloha搜索算法。例如，目前高頻頻段的電子標簽都使用Aloha算法來處理。Aloha算法在一個周期性的循環中將數據不斷地發送給讀寫器，數據的傳輸時間只占重復時間的很小部分，傳輸間歇長，標簽重復時間小，各標簽可在不同的時段上傳輸數據，數據包傳送時不易發生碰撞。改進型的Aloha算法還可以對標簽的數量進行動態估計，并根據一定的優化準則，自適應選取延遲的時間和幀長，顯著地提高了識別速度。由于同類型的電子標簽工作在同一頻率，共享同一通信信道，Aloha算法中標簽利用隨機時間響應讀寫器的命令，其延遲時間和檢測時間是隨機分布的，是一種不確定的隨機算法。