本书共10章，主要内容包括物联网概述、物联网基本架构与标准、传感技术概述、自动识别技术、短距离无线通信技术、物联网组网概述、云计算与大数据技术、物联网的安全、物联网的应用、车联网建模与仿真研究。
本书是一本基础性、实践性强的教材，具有很高的实用价值，适合作为高等院校物联网专业的教材，也可供电子信息类、通信类相关专业的学生学习。

物联网技术是全球研究的热点，是继计算机和互联网之后世界信息产业的第三次浪潮。新技术发展需要大批专业人才，许多高等院校开设了物联网技术课程的教学。
本书弱化理论，以“够用”为度，强化能力培养，注重物联网的实际应用。书中编选了大量的物联网应用案例，同时给出国内外物联网技术发展的新研究成果。
作为一个完整的物联网技术的知识理论体系，学生应该了解这些知识，但在很短时间内精通是困难的。本书力图帮助学生建立完整的课程理论框架，教会学生在今后的人生道路上不断完善知识体系的学习方法。
本书较全面地介绍了物联网的概念、关键技术及其应用。全书共10章，第1章介绍了物联网概念，对物联网的背景、物联网的发展进行了全面介绍；第2章介绍了物联网基本架构与标准，对物联网的基本架构、标准化体系、产业体系、标准制定及物联网应用系统模型进行了介绍；第3章是传感技术概述，重点讨论了传感器的概念、组成和分类及无线传感器网络的体系结构等；第4章介绍自动识别技术，详细介绍了磁卡技术、IC卡技术、RFID技术；第5章介绍短距离无线通信技术，对Wi-Fi技术、ZigBee技术、蓝牙技术、超宽带（UWB）技术进行了深入介绍；第6章是物联网组网概述，介绍了计算机网络基础、网络体系结构、通信标准和协议、TCP/IP协议和局域网等，为物联网组网奠定理论基础；第7章是云计算与大数据技术，阐述了云计算与大数据概念、发展及相关技术；第8章是物联网的安全，指出物联网的安全问题不容忽视；第9章是物联网的应用，主要介绍智能电网、智能交通、智能家居等三个典型的物联网应用案例；第10章是车联网建模与仿真研究，对车联网V2I单车道单向运行场景、V2I双车道双向运行场景、V2V运动场景和V2I具有冗余系统的场景分别进行建模与仿真。
本书在编写过程中得到了兰州交通大学铁道技术学院领导及同事的支持与帮助，在此表示衷心的感谢！
由于物联网技术领域发展变化快，再加上编者水平有限，书中难免有疏漏与不妥之处，殷切希望读者批评指正。

编者
2019年10月

目　录

第1章 物联网概述1
1.1 物联网的背景1
1.1.1 物联网的概念1
1.1.2 物联网的定义2
1.1.3 物联网的主要特点3
1.1.4 物联网的主要技术3
1.1.5 物联网与其他网络5
1.2 物联网的发展6
1.2.1 物联网的发展历程6
1.2.2 全球物联网发展现状和态势7
1.2.3 我国物联网发展现状8
1.2.4 我国物联网行业发展趋势10
小结11
习题11
第2章 物联网基本架构与标准12
2.1 物联网的基本架构12
2.1.1 感知层12
2.1.2 网络层13
2.1.3 应用层13
2.2 物联网标准化14
2.2.1 物联网标准化体系14
2.2.2 物联网产业体系15
2.2.3 物联网标准制定16
2.3 物联网应用19
2.3.1 物联网应用系统模型19
2.3.2 物联网的应用领域20
小结22
习题22
第3章 传感技术概述23
3.1 传感器技术23
3.1.1 传感器的概念23
3.1.2 传感器的组成24
3.1.3 传感器的分类24
3.1.4 常用传感器27
3.2 无线传感器网络技术29
3.2.1 无线传感器网络的定义29
3.2.2 无线传感器网络的标准30
3.2.3 无线传感器网络的体系结构30
3.2.4 无线传感器网络的特征31
3.2.5 无线传感器网络的协议栈32
3.2.6 无线传感器网络关键技术33
3.2.7 无线传感器网络的应用35
小结36
习题37
第4章 自动识别技术38
4.1 自动识别技术概述38
4.2 磁卡技术39
4.3 IC卡技术40
4.4 RFID技术概述40
4.4.1 RFID技术简介40
4.4.2 RFID的发展41
4.4.3 RFID技术原理及系统组成42
4.4.4 RFID应用实例44
小结45
习题45
第5章 短距离无线通信技术46
5.1 短距离无线通信技术概述46
5.1.1 短距离无线通信技术的基本概念46
5.1.2 短距离无线通信技术的特点46
5.1.3 短距离无线通信技术的应用47
5.2 Wi-Fi技术47
5.2.1 Wi-Fi的概念47
5.2.2 Wi-Fi的发展48
5.2.3 IEEE 802.11系列标准48
5.2.4 Wi-Fi网络结构和工作原理48
5.3 ZigBee技术52
5.3.1 ZigBee技术概述52
5.3.2 ZigBee协议栈52
5.3.3 ZigBee网络拓扑结构53
5.3.4 ZigBee技术的应用53
5.4 蓝牙技术55
5.4.1 蓝牙的概念55
5.4.2 蓝牙的发展历程55
5.4.3 蓝牙系统及原理56
5.5 超宽带（UWB）技术57
5.5.1 UWB技术概述57
5.5.2 UWB无线通信系统的关键技术58
5.5.3 UWB技术的应用59
小结60
习题60
第6章 物联网组网概述61
6.1 计算机网络基础61
6.1.1 计算机网络概述61
6.1.2 计算机网络的拓扑结构61
6.1.3 计算机网络的分类64
6.2 网络体系结构、通信标准
和协议概述66
6.2.1 标准化组织66
6.2.2 开放系统和开放系统互连模型67
6.3 TCP/IP协议70
6.4 局域网概述73
6.4.1 局域网的定义73
6.4.2 以太网74
6.4.3 局域网的应用实例——校园网74
6.5 物联网与计算机网络的关系77
小结78
习题78
第7章 云计算与大数据技术80
7.1 云计算概述80
7.1.1 云计算简介80
7.1.2 云计算技术分类81
7.1.3 云计算是物联网发展的基础82
7.2 大数据技术概述83
7.2.1 大数据简介83
7.2.2 主要的大数据处理系统85
7.2.3 大数据处理的基本流程86
7.2.4 数据中心86
7.3 云计算与大数据的发展89
7.3.1 云计算与大数据的发展历程89
7.3.2 为云计算与大数据发展作出
贡献的科学家91
7.3.3 中国云计算与大数据的发展现状91
7.4 云计算与大数据的相关技术92
7.5 云计算与大数据技术是物联网
发展的助推器93
小结95
习题95
第8章 物联网的安全96
8.1 信息安全96
8.1.1 信息安全的内涵96
8.1.2 信息安全体系结构97
8.1.3 物联网信息安全的分类97
8.2 无线传感器网络的安全98
8.2.1 WSN可能受到的攻击分类98
8.2.2 WSN物理攻击的防护方法99
8.2.3 WSN实现机密性的方法99
8.3 RFID的安全99
8.4 云计算面临的安全挑战100
8.4.1 云计算存在的安全威胁101
8.4.2 云计算安全的目标和策略101
8.4.3 云计算的安全标准101
8.5 物联网的安全体系103
8.5.1 感知层安全104
8.5.2 网络层安全104
8.5.3 应用/中间件层安全104
小结105
习题105
第9章 物联网的应用106
9.1 智能电网106
9.1.1 智能电网的定义106
9.1.2 智能电网相关技术107
9.1.3 智能电网信息管理系统108
9.2 智能交通108
9.2.1 基于物联网技术的智能交通
系统的研究109
9.2.2 目前智能交通系统建设中的
常见问题110
9.2.3 基于物联网技术的智能交通
系统建设111
9.3 智能家居117
9.3.1 智能家居概述118
9.3.2 智能家居系统体系结构118
小结119
习题119
第10章 车联网建模与仿真研究120
10.1 网络通信仿真软件
OPNET Modeler120
10.1.1 OPNET Modeler软件的特点120
10.1.2 OPNET Modeler软件网络
通信机制121
10.1.3 OPNET Modeler的IEEE
802.11标准122
10.2 车联网的车辆移动建模理论124
10.2.1 交通系统仿真124
10.2.2 车辆移动建模的分类125
10.2.3 车辆移动模型125
10.2.4 实际车辆移动模型的设计127
10.2.5 车流模型129
10.2.6 构建车辆移动模型131
10.3 车联网V2I单车道单向运行
场景建模134
10.4 车联网V2I双车道双向运行
场景建模140
10.5 车联网V2V运动场景的建模144
10.6 车联网V2I具有冗余系统的
场景建模149
小结157
习题157
参考文献158
目　录

第1章 物联网概述1
1.1 物联网的背景1
1.1.1 物联网的概念1
1.1.2 物联网的定义2
1.1.3 物联网的主要特点3
1.1.4 物联网的主要技术3
1.1.5 物联网与其他网络5
1.2 物联网的发展6
1.2.1 物联网的发展历程6
1.2.2 全球物联网发展现状和态势7
1.2.3 我国物联网发展现状8
1.2.4 我国物联网行业发展趋势10
小结11
习题11
第2章 物联网基本架构与标准12
2.1 物联网的基本架构12
2.1.1 感知层12
2.1.2 网络层13
2.1.3 应用层13
2.2 物联网标准化14
2.2.1 物联网标准化体系14
2.2.2 物联网产业体系15
2.2.3 物联网标准制定16
2.3 物联网应用19
2.3.1 物联网应用系统模型19
2.3.2 物联网的应用领域20
小结22
习题22
第3章 传感技术概述23
3.1 传感器技术23
3.1.1 传感器的概念23
3.1.2 传感器的组成24
3.1.3 传感器的分类24
3.1.4 常用传感器27
3.2 无线传感器网络技术29
3.2.1 无线传感器网络的定义29
3.2.2 无线传感器网络的标准30
3.2.3 无线传感器网络的体系结构30
3.2.4 无线传感器网络的特征31
3.2.5 无线传感器网络的协议栈32
3.2.6 无线传感器网络关键技术33
3.2.7 无线传感器网络的应用35
小结36
习题37
第4章 自动识别技术38
4.1 自动识别技术概述38
4.2 磁卡技术39
4.3 IC卡技术40
4.4 RFID技术概述40
4.4.1 RFID技术简介40
4.4.2 RFID的发展41
4.4.3 RFID技术原理及系统组成42
4.4.4 RFID应用实例44
小结45
习题45
第5章 短距离无线通信技术46
5.1 短距离无线通信技术概述46
5.1.1 短距离无线通信技术的基本概念46
5.1.2 短距离无线通信技术的特点46
5.1.3 短距离无线通信技术的应用47
5.2 Wi-Fi技术47
5.2.1 Wi-Fi的概念47
5.2.2 Wi-Fi的发展48
5.2.3 IEEE 802.11系列标准48
5.2.4 Wi-Fi网络结构和工作原理48
5.3 ZigBee技术52
5.3.1 ZigBee技术概述52
5.3.2 ZigBee协议栈52
5.3.3 ZigBee网络拓扑结构53
5.3.4 ZigBee技术的应用53
5.4 蓝牙技术55
5.4.1 蓝牙的概念55
5.4.2 蓝牙的发展历程55
5.4.3 蓝牙系统及原理56
5.5 超宽带（UWB）技术57
5.5.1 UWB技术概述57
5.5.2 UWB无线通信系统的关键技术58
5.5.3 UWB技术的应用59
小结60
习题60
第6章 物联网组网概述61
6.1 计算机网络基础61
6.1.1 计算机网络概述61
6.1.2 计算机网络的拓扑结构61
6.1.3 计算机网络的分类64
6.2 网络体系结构、通信标准
和协议概述66
6.2.1 标准化组织66
6.2.2 开放系统和开放系统互连模型67
6.3 TCP/IP协议70
6.4 局域网概述73
6.4.1 局域网的定义73
6.4.2 以太网74
6.4.3 局域网的应用实例——校园网74
6.5 物联网与计算机网络的关系77
小结78
习题78
第7章 云计算与大数据技术80
7.1 云计算概述80
7.1.1 云计算简介80
7.1.2 云计算技术分类81
7.1.3 云计算是物联网发展的基础82
7.2 大数据技术概述83
7.2.1 大数据简介83
7.2.2 主要的大数据处理系统85
7.2.3 大数据处理的基本流程86
7.2.4 数据中心86
7.3 云计算与大数据的发展89
7.3.1 云计算与大数据的发展历程89
7.3.2 为云计算与大数据发展作出
贡献的科学家91
7.3.3 中国云计算与大数据的发展现状91
7.4 云计算与大数据的相关技术92
7.5 云计算与大数据技术是物联网
发展的助推器93
小结95
习题95
第8章 物联网的安全96
8.1 信息安全96
8.1.1 信息安全的内涵96
8.1.2 信息安全体系结构97
8.1.3 物联网信息安全的分类97
8.2 无线传感器网络的安全98
8.2.1 WSN可能受到的攻击分类98
8.2.2 WSN物理攻击的防护方法99
8.2.3 WSN实现机密性的方法99
8.3 RFID的安全99
8.4 云计算面临的安全挑战100
8.4.1 云计算存在的安全威胁101
8.4.2 云计算安全的目标和策略101
8.4.3 云计算的安全标准101
8.5 物联网的安全体系103
8.5.1 感知层安全104
8.5.2 网络层安全104
8.5.3 应用/中间件层安全104
小结105
习题105
第9章 物联网的应用106
9.1 智能电网106
9.1.1 智能电网的定义106
9.1.2 智能电网相关技术107
9.1.3 智能电网信息管理系统108
9.2 智能交通108
9.2.1 基于物联网技术的智能交通
系统的研究109
9.2.2 目前智能交通系统建设中的
常见问题110
9.2.3 基于物联网技术的智能交通
系统建设111
9.3 智能家居117
9.3.1 智能家居概述118
9.3.2 智能家居系统体系结构118
小结119
习题119
第10章 车联网建模与仿真研究120
10.1 网络通信仿真软件
OPNET Modeler120
10.1.1 OPNET Modeler软件的特点120
10.1.2 OPNET Modeler软件网络
通信机制121
10.1.3 OPNET Modeler的IEEE
802.11标准122
10.2 车联网的车辆移动建模理论124
10.2.1 交通系统仿真124
10.2.2 车辆移动建模的分类125
10.2.3 车辆移动模型125
10.2.4 实际车辆移动模型的设计127
10.2.5 车流模型129
10.2.6 构建车辆移动模型131
10.3 车联网V2I单车道单向运行
场景建模134
10.4 车联网V2I双车道双向运行
场景建模140
10.5 车联网V2V运动场景的建模144
10.6 车联网V2I具有冗余系统的
场景建模149
小结157
习题157
参考文献158

魏赟：兰州交通大学

本书是一本基础性、实践性强的教材，具有很高的实用价值，适合作为高等院校物联网专业的教材