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从M2M到物联网:架构、技术及应用


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[瑞典]杨·霍勒(Jan Holler)[希腊]弗洛肖斯•齐阿齐斯(Vlasios Tsiatsis)[澳]凯瑟琳·马利根(Catherine Mulligan)[德]斯塔马蒂斯·卡尔诺斯科斯(Stamatis Karnouskos)[瑞典]斯蒂芬·阿弗桑德(Stefan Avesand)[英]大卫·博伊尔(David Boyle) 著
978-7-111-54182-0
69.00
257
2016年07月23日
李长乐 译
计算机 > 计算机组织与体系结构
Elsevier (Singapore) Pte Ltd
1174
简体中文
16
From Machine-to-Machine to the Internet of Things: Introduction to a New Age of Intelligence
教材
计算机科学丛书







本书概述了物联网和机器到机器通信及服务的背景知识和整体愿景,包括主要标准、关键技术,还讲述了从设备的物理器件到用于收集数据的云设施。
通信的发展日新月异,当4G网络还正被大众所津津乐道之时,全球范围内对5G技术的研究正如火如荼,而物联网作为未来5G最重要的应用方向之一,在给人们带来便捷与机遇的同时,也正悄然改变着所有人的生活与思维方式。全球化让人们已经不满足简单的设备-设备(M2M)之间的通信,物联网所能实现的任何事物与现实世界中的物体都可以互相连接、通信和交互才是我们所向往的,正如本书作者所言“M2M向未来物联网的发展和演化仅仅只是一个真正互联、智慧和可持续发展世界的开始”。
本书由长期从事M2M和物联网领域研发的技术和商务专家撰写,他们致力于从不同视角勾画出一个完整的物联网技术体系架构。书中全面而又详实地论述了M2M和物联网通信与服务的关键技术,以及向物联网演进的过程中所要应对的挑战与需求,同时还介绍了主要的国际标准和一些业界最新研究成果。本书在强调概念的同时,通过范例讲解概念和相关的技术,力求进行深入浅出的阐明和论述。因此,本书既适合国内高等院校用作信息与通信类专业教材,也可以供有意在物联网方向发展的非专业读者作为参考书。

本书特色
标准包括:欧洲电信标准协会M2M标准,IEEE 802.15.4,第三代合作伙伴计划3GPP(GPRS、3G、4G),低功耗/智能蓝牙,互联网工程任务组IETF 6LoWPAN, IETF CoAP,IETF RPL,电力线通信,开放地理空间联盟(OGC)网络传感器控制(SWE),ZigBee,802.11,宽带论坛TR-069,开放移动联盟(OMA)设备管理(DM),ISA100.11a,无线通信标准(WirelessHART),远程抄表系统(M-BUS),无线远程抄表系统(Wireless M-BUS),KNX,射频识别RFID,对象管理组织(OMG)业务流程建模与标注(BPMN)。
涵盖M2M和物联网关键技术:嵌入式系统硬件和软件,设备和网关,毛细网络和M2M区域网,局域网和广域网,M2M服务使能,物联网数据管理及存储,数据分析和大数据,复杂事件处理和流分析,知识发现和管理,业务流程和企业集成,软件即服务和云计算。
将技术说明与M2M/物联网设计特征和用例相结合,这些描述将帮助读者开发应用于现实世界的解决方案。
详细描述构成M2M和物联网基础的网络架构和技术。
清楚介绍和举例说明对现实世界中M2M和物联网的应用实例,如智能电网、商业楼宇自动化、智慧城市、参与式感知和工业自动化。


杨·霍勒(Jan H?ller)
爱立信研究院首席研究员,负责定义和驱动技术以及研究策略,并为该公司提供M2M和物联网领域的相关战略支持。他在约十年前就建立了爱立信在物联网领域的研究,此后一直致力于该方向,并为实现网络化社会中“500亿互连设备”的爱立信愿景而努力。自从1999年加入爱立信研究院后,Jan在战略产品管理和技术管理部门担任多职,领导多个研究计划和研究小组,现担任智能设备互联网协议(IPSO)联盟董事会秘书。
弗洛肖斯·齐阿齐斯(Vlasios Tsiatsis)
爱立信研究院高级研究员,获得加州大学洛杉矶分校网络化嵌入式系统方向的博士学位,致力于无线传感器网络的能量管理研究。在爱立信研究院,他将传感器网络专业知识应用于一些与物联网相关的欧盟项目,还有一些爱立信公司内部的研究项目,主要围绕着机器/人/移动设备对机器通信和物联网服务。Vlasios在物联网技术和部署方面有丰富的理论知识和实践经验,他的研究兴趣包括系统架构,对物联网、语义技术和其相关物联网应用的复杂异构系统的管理及对大型物联网部署产生数据的管理。
凯瑟琳·马利根(Catherine Mulligan)
伦敦帝国理工学院创新与创业团队的研究员,在智慧城市和全球供应链的物联网应用方面有丰富经验。Catherine在移动通讯和ICT行业领域有长达15年的国际经验,其中有十年在瑞典斯德哥尔摩的爱立信工作。她的工作涉及各种前沿技术,并亲身经历了将创新成功推向市场的复杂过程。她的研究兴趣在于由数字经济驱动的新型经济和商业模式领域,尤其对创造以人为本的智慧/可持续发展城市中技术所发挥的作用感兴趣。
斯塔马蒂斯·卡尔诺斯科斯(Stamatis Karnouskos)
SAP公司M2M/物联网领域的专家,研究企业系统的集成联网嵌入式设备的附加值。Stamatis在一些欧盟委员会和行业资助的项目中工作超过15年,这些项目是关于工业自动化、智能电网、互联网服务和架构、软件代理、移动电子商务、安全性和移动性等方面。同时他在智能设备互联网协议(IPSO)联盟的技术顾问委员会以及欧洲网络与信息安全局(ENISA)的常驻利益相关团体工作。
斯蒂芬·阿弗桑德(Stefan Avesand)
爱立信研究院高级软件研究员,主要从事人工智能方面的研究,以及如何将其应用到网络和智能设备中。Stefan在电信领域有15年的工作经验,包括研究和产品开发,也为运营商和制造商都工作过。他活跃于物联网领域多年,最近负责管理爱立信研究院中面向运营商的智能家居解决方案的开发工作,并与战略产品管理部门和外部合作伙伴协作以提供如电视、多媒体、能量管理和家庭安全等业务支持。
大卫·博伊尔(David Boyle)
伦敦帝国理工学院电气与电子工程系研究员,也是光学和半导体器件研究小组成员。他的研究兴趣为应用复杂传感、激励和控制系统(信息物理系统)、数据分析和数字经济的交叉研究。在进入帝国理工学院之前,David在爱尔兰廷德尔国家研究院微系统中心无线传感器网络和微电子应用集成小组和爱尔兰科克大学的嵌入式系统研究小组工作。



李长乐
西安电子科技大学教授,博士生导师,车联网国际合作联合实验室主任,国际电气电子工程师学会(IEEE)高级会员。2005年6月毕业于西安电子科技大学通信与信息系统专业,取得工学博士学位,毕业后留校任教,在综合业务网理论及关键技术(ISN)国家重点实验室工作至今。曾于2006年至2009年分别在加拿大蒙克顿大学和日本国家信息通信技术研究院(NICT)进行无线通信领域的博士后研究工作。入选西安电子科技大学首届“优秀青年教师支持计划”,被评为2009年度优秀留学回国人员且并获得留学回国人员创新基金资助,并作为主要成员参加陕西省首批三秦学者团队。
长期从事无线通信网络技术方面的研究工作,在相关领域发表期刊及国际会议学术论文逾百篇,刊出Book Chapter两章。申请国家发明专利逾30项以及日本专利2项、美国专利2项。主持科研项目多项,包括国家自然科学基金项目3项、教育部留学回国人员科研启动基金项目以及与企业、研究所技术合作项目多项,参加国家科技重大专项项目4项。参与完成的科研成果分别于2006年、2013年获得陕西省科学技术奖一等奖。
西安电子科技大学“先进交通技术”团队负责人,带领团队与业界合作成立先进交通技术联合实验室及专业型硕士研究生创新实践基地,并依托ISN国家重点实验室与国外高校、跨国企业联合建立“车联网国际合作联合实验室”,致力于为现代社会智能交通系统提供技术支持和解决方案。
出版者的话
译者序
译者简介
序1
序2
致谢
作者简介
第一部分 从M2M到物联网的前景展望
第1章 引言与内容结构2
1.1 引言2
1.2 本书的内容结构3
第2章 从M2M到物联网—愿景6
2.1 引言6
2.2 从M2M到物联网6
2.2.1 背景简介6
2.2.2 M2M通信7
2.2.3 物联网9
2.3 M2M向物联网的演进—全球背景12
2.3.1 改变规则的因素13
2.3.2 科学技术的整体趋势15
2.3.3 信息通信技术的发展趋势15
2.3.4 物联网的意义20
2.3.5 发展障碍与问题21
2.4 用例22
2.5 不同的特征25
第3章 从M2M到物联网——市场视角27
3.1 引言27
3.2 相关定义28
3.2.1 全球价值链28
3.2.2 生态系统与价值链28
3.2.3 产业结构29
3.3 M2M价值链29
3.4 物联网价值链30
3.5 新兴的物联网产业结构33
3.6 国际化驱动下的全球价值链和全球信息垄断40
3.7 总结40
第4章 从M2M到物联网——架构综述41
4.1 架构创建41
4.2 主要设计准则和功能需求42
4.3 物联网架构框架46
4.4 标准考量51
第二部分 物联网技术与架构
第5章 M2M和物联网技术基础54
5.1 设备和网关54
5.1.1 引言54
5.1.2 基本设备56
5.1.3 网关58
5.1.4 高级设备59
5.1.5 总结与展望60
5.2 局域网和广域网61
5.2.1 网络化需求61
5.2.2 广域网65
5.2.3 局域网67
5.3 数据管理72
5.3.1 引言72
5.3.2 管理M2M数据73
5.3.3 M2M数据考虑因素76
5.3.4 总结78
5.4 物联网中的业务流程78
5.4.1 引言78
5.4.2 物联网与企业系统集成79
5.4.3 物联网中的分布式业务流程81
5.4.4 考虑83
5.4.5 总结84
5.5 一切皆服务(XaaS)84
5.6 M2M和物联网分析86
5.6.1 引言86
5.6.2 目的及考虑88
5.6.3 分析架构89
5.6.4 方法论91
5.7 知识管理96
5.7.1 数据、信息和知识96
5.7.2 知识管理参考架构97
5.7.3 检索层99
第6章 物联网架构现状100
6.1 引言100
6.2 现状100
6.2.1 欧洲电信标准协会M2M/oneM2M100
6.2.2 国际电信联盟—电信部门观点108
6.2.3 互联网工程任务组架构部分109
6.2.4 开放地理空间联盟架构112
第7章 架构参考模型115
7.1 引言115
7.2 参考模型和架构115
7.3 物联网参考模型118
7.3.1 物联网域模型118
7.3.2 信息模型125
7.3.3 功能模型130
7.3.4 通信模型133
7.3.5 安全、隐私、信任、安保模型134
第8章 物联网参考架构137
8.1 引言137
8.2 功能视图137
8.2.1 设备和应用功能组138
8.2.2 通信功能组138
8.2.3 物联网服务功能组139
8.2.4 虚拟实体功能组140
8.2.5 物联网进程管理功能组141
8.2.6 服务组织功能组142
8.2.7 安全功能组142
8.2.8 管理功能组143
8.3 信息视图144
8.3.1 信息描述144
8.3.2 信息流程和生命周期144
8.3.3 信息处理147
8.4 部署及操作视图151
8.5 其他相关架构视图155
第9章 实际设计的约束条件156
9.1 引言156
9.2 技术设计的局限性—硬件方面156
9.3 数据表示和可视化160
9.4 交互及远程控制160
第三部分 物联网应用实例
第10章 资产管理163
10.1 引言163
10.2 预期效益163
10.3 M2M时代的电子维护164
10.4 M2M时代的危险物品管理166
10.5 总结168
第11章 工业自动化169
11.1 基于面向服务架构的设备集成169
11.2 SOCRADES:实现企业与物联网整合171
11.3 IMC-AESOP:从物联网到物联云173
11.4 总结175
第12章 智能电网176
12.1 引言176
12.2 智能测量179
12.3 智能家居180
12.4 智慧能量城市183
12.5 总结185
第13章 商业楼宇自动化186
13.1 引言186
13.2 案例研究:第一阶段——商业楼宇自动化现状187
13.2.1 背景187
13.2.2 技术概述188
13.2.3 价值链189
13.3 案例研究:第二阶段——商业楼宇自动化前景190
13.3.1 商业楼宇自动化的演进190
13.3.2 背景191
13.3.3 技术概述192
13.3.4 商业楼宇自动化价值链的演进193
第14章 智慧城市195
14.1 引言195
14.2 智慧城市—必要性195
14.3 智慧城市—有效定义196
14.4 智慧城市—案例196
14.5 作用、角色、参与197
14.6 交通和物流—物联网的视角197
14.6.1 交通运输的物理基础设施200
14.6.2 交通和物流的信息市场203
14.7 总结205
第15章 参与式感知206
15.1 引言206
15.2 作用、角色、参与206
15.2.1 集体设计和调查207
15.2.2 公众贡献207
15.2.3 个人使用和表达207
15.3 参与式感知过程207
15.4 技术概述208
15.5 早期场景209
15.6 近期趋势210
15.6.1 民间记者211
15.6.2 被动参与211
15.7 现代实例211
第16章 总结与展望214
缩略词216
参考文献219
索引228
全书完稿的时候,正是辞旧迎新之时。我看着窗外万家灯火,为处于这样一个充满变革和期待的时代而激动不已。
本书是我的第一本译著,是继学术论文、教材章节以外的一个崭新领域,也是我作为一名高校教师希望以自己的学术积累以及对通信发展的认知与理解,去启发并引导更多的同学投身于全球信息化浪潮的一次新的尝试。
通信行业的发展日新月异,当4G网络还被大众所津津乐道之时,全球范围内对5G技术的研究正如火如荼,而物联网作为未来5G最重要的应用方向之一,在给人们带来便捷与机遇的同时,也正悄然改变着所有人的生活与思维方式。全球化让人们已经不满足简单的机器到机器(M2M)之间的通信,物联网所能实现的任何事物与现实世界中的物体都可以互相连接、通信和交互才是我们所向往的,正如本书作者所言:“M2M向未来物联网的发展和演化仅仅是一个真正互联、智慧和可持续发展世界的开始。”
本书全面而又详实地论述了M2M和物联网通信与服务的关键技术,以及向物联网演进的过程中所要应对的挑战与需求。同时,书中还阐述了主要的国际标准和一些业界的最新研究成果。本书在强调概念的同时,通过范例讲解概念和相关的技术,力求进行深入浅出的阐明和论述。而本书的作者也是长期致力于物联网领域研究的专家,从不同视角为我们勾画出一个完整的物联网技术体系架构。所有这些因素都促使我迫切地翻译出该书,以奉献给国内通信领域的读者,为推动我国物联网行业发展尽自己的绵薄之力。本书既适合国内高等院校用作信息与通信类专业教材,也可以供有意在物联网方向发展的非专业读者作为参考书。
本书的完成得益于许多朋友的帮助。在此,我要特别感谢上海交通大学的王新兵教授和悉尼科技大学的毛国强教授在工作中的探讨,同时也要感谢参与试读和审校的西安电子科技大学车联网国际合作联合实验室的师生们,更要感谢家人对我的无私支持。另外,本书的翻译出版过程中,还得到了机械工业出版社的大力帮助,特此表示衷心的谢意。
本书内容丰富且庞杂,为翻译增加了不少难度。尽管译者始终谨慎动笔,仔细求证,但难免仍会存在疏漏,恳请广大读者批评指正。译者电子邮件:clli@mail.xidian.edu.cn。

李长乐
2016除夕 于悉尼
计算机\物联网
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