概述
從消費(fèi)者解決方案到工業(yè)規(guī)模的解決方案，物聯(lián)網(wǎng)正在迅速成為我們?nèi)粘Ｉ�活的一部分。因此，人們�?duì)物聯(lián)網(wǎng)的興趣日益增長(zhǎng)，尤其是如何基于廣泛的標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)來(lái)創(chuàng)建可靠的、實(shí)際的解決方案。另外，公司和政府正在尋求在技術(shù)和經(jīng)濟(jì)上都可行的解決方案以及設(shè)計(jì)和實(shí)施這些解決方案的適當(dāng)框架。
連接的設(shè)備（即連接到互聯(lián)網(wǎng)的設(shè)備）的數(shù)量正在增長(zhǎng)，并且隨著人們購(gòu)買的設(shè)備數(shù)量的增加，有望繼續(xù)呈指數(shù)增長(zhǎng)。根據(jù)2017年11月的愛立信移動(dòng)使用報(bào)告［2］，自本書第1版出版以來(lái)，在全球范圍內(nèi)，手機(jī)使用量增長(zhǎng)了近20%（從2013年的67億增至2018年的約80億）。根據(jù)同一份報(bào)告，目前有70億個(gè)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備（短程和廣域；IoT設(shè)備是指除了PC、筆記本電腦、平板電腦、移動(dòng)電話和固定電話之外的采用不同通信技術(shù)的連接設(shè)備），到2023年，將會(huì)有200億個(gè)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備，其中通信技術(shù)的比例分別為12%（廣域）和88%（短程）。多年來(lái)，終端用戶也開始以越來(lái)越快的速度使用多種設(shè)備（例如，平板電腦、電子書閱讀器、手機(jī)、數(shù)字電視）。同時(shí)，考慮到住宅和公司建筑物中的連接設(shè)備，移動(dòng)設(shè)備使用數(shù)達(dá)到數(shù)百億，這些移動(dòng)設(shè)備利用公共和私人基礎(chǔ)設(shè)施跨城市、地區(qū)和國(guó)家實(shí)現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)。例如，在公共交通中將使用數(shù)百萬(wàn)個(gè)此類連接設(shè)備，以改善面向民眾的服務(wù)和進(jìn)行信息傳遞。這種提高的效率有望幫助減少碳排放并圍繞物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)創(chuàng)建的數(shù)據(jù)進(jìn)行創(chuàng)新。這種爆炸性增長(zhǎng)不僅在通信行業(yè)而且在更廣泛的全球經(jīng)濟(jì)中都是前所未有的。
除此之外，物聯(lián)網(wǎng)解決方案和服務(wù)在未來(lái)會(huì)扮演更廣泛的角色。聯(lián)合國(guó)人居署的《世界城市報(bào)告》 指出：2015年，全球約54%的人口居住在城市而不是農(nóng)村地區(qū)；到2050年，這一比例預(yù)計(jì)將上升到66%。因此，城市和國(guó)家的基礎(chǔ)設(shè)施必須做出相應(yīng)的調(diào)整，從道路和照明到地鐵/通勤火車和各類能源管道等。大部分基礎(chǔ)設(shè)施將配備傳感器和執(zhí)行器，以實(shí)現(xiàn)更有效的管理，并且所有與基礎(chǔ)設(shè)施相關(guān)的設(shè)備都將連接到大規(guī)模數(shù)據(jù)分析和管理系統(tǒng)，其數(shù)據(jù)需要被有效地捕獲、分析和可視化以便應(yīng)用于智慧城市的可持續(xù)發(fā)展中。
可以預(yù)見的空前的設(shè)備數(shù)量，再加上許多機(jī)器對(duì)機(jī)器（M2M）應(yīng)用程序的垂直特性，使實(shí)施基于這些技術(shù)的解決方案面臨一系列的挑戰(zhàn)，對(duì)于處理數(shù)百億個(gè)附加連接設(shè)備的流量負(fù)載，傳統(tǒng)電信平臺(tái)的部署和運(yùn)營(yíng)成本將高得驚人。此外，由于應(yīng)用M2M技術(shù)的案例的特殊性，每個(gè)孤島解決方案中都出現(xiàn)了零散的生態(tài)系統(tǒng)。這些行業(yè)動(dòng)態(tài)對(duì)于希望開發(fā)M2M應(yīng)用程序或服務(wù)的個(gè)人和公司來(lái)說(shuō)，會(huì)使從支持各種設(shè)備和計(jì)費(fèi)的混合，到處理整個(gè)價(jià)值鏈上的結(jié)算和傭金變得困難。因此，了解如何應(yīng)對(duì)這些變化是公司、城市和政府的關(guān)鍵需求。
本書為希望了解當(dāng)今物聯(lián)網(wǎng)狀態(tài)的讀者提供了詳盡而全面的分析。當(dāng)2012～2013年編寫本書的第1版時(shí)，M2M和物聯(lián)網(wǎng)的概念正在爭(zhēng)奪世界和市場(chǎng)份額。M2M是一個(gè)已建立但規(guī)模很小的細(xì)分市場(chǎng)，其關(guān)注的是到達(dá)遠(yuǎn)程機(jī)器的簡(jiǎn)單集成通信解決方案，而物聯(lián)網(wǎng)則是無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的學(xué)術(shù)研究與RFID和相關(guān)識(shí)別技術(shù)的學(xué)術(shù)/工業(yè)研究及發(fā)展的融合。
在第1版中，我們旨在區(qū)分這些術(shù)語(yǔ)并展示物聯(lián)網(wǎng)的未來(lái)發(fā)展一個(gè)由涵蓋這些術(shù)語(yǔ)的IoT融合的世界。五年后，我們完成的第2版中僅包括關(guān)于術(shù)語(yǔ)M2M及其技術(shù)的少量痕跡。市場(chǎng)幾乎成倍增長(zhǎng)，如果沒(méi)有令人信服的宣傳和基于IoT的產(chǎn)品，那么市場(chǎng)上每個(gè)重要的IT廠商都很難順利發(fā)展。
物聯(lián)網(wǎng)也從幾乎是由愛好者或熱心人驅(qū)動(dòng)的周末項(xiàng)目社區(qū)發(fā)展為傳統(tǒng)行業(yè)（例如制造業(yè)、汽車業(yè)和公用事業(yè)）的主要工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域。這主要是通過(guò)使用新的通信技術(shù)和云服務(wù)對(duì)M2M進(jìn)行升級(jí)，并將其擴(kuò)展到每個(gè)可以想象的企業(yè)中來(lái)實(shí)現(xiàn)的。這一點(diǎn)可以通過(guò)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)聯(lián)盟和RAMI 4.0的創(chuàng)建以及大量的工業(yè)實(shí)踐成果來(lái)證明。
本書第1版已被廣泛閱讀、引用并在各國(guó)大學(xué)中用作教科書。但是，自2014年出版以來(lái)，各種新的技術(shù)進(jìn)步意味著現(xiàn)在是更新內(nèi)容的合適時(shí)機(jī)了。
本書結(jié)構(gòu)
部分概述物聯(lián)網(wǎng)的全球背景，包括技術(shù)和商業(yè)驅(qū)動(dòng)因素。
第1章概述物聯(lián)網(wǎng)的市場(chǎng)和技術(shù)驅(qū)動(dòng)因素，以此作為本書的動(dòng)機(jī)。
第2章概述物聯(lián)網(wǎng)的起源和前景、作為技術(shù)集合的主要特征和功能，以及IoT要解決的一些類型的問(wèn)題，包括基于既定趨勢(shì)的驅(qū)動(dòng)因素。
第3章概述物聯(lián)網(wǎng)的市場(chǎng)驅(qū)動(dòng)力、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、價(jià)值鏈和業(yè)務(wù)模型示例。
第4章介紹架構(gòu)和系統(tǒng)設(shè)計(jì)、物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)的一些主要功能元素，以及關(guān)于IoT標(biāo)準(zhǔn)化的思考。
第二部分介紹物聯(lián)網(wǎng)解決方案的技術(shù)構(gòu)建塊，包括安全性、隱私和信任，以及的架構(gòu)和參考模型。
第5章概述技術(shù)基礎(chǔ)物聯(lián)網(wǎng)賴以構(gòu)建的基礎(chǔ)，包括設(shè)備和設(shè)備網(wǎng)關(guān)、局域網(wǎng)和廣域網(wǎng)、數(shù)據(jù)管理、商業(yè)流程、云技術(shù)、機(jī)器智能和分布式賬本。
第6章描述提供針對(duì)惡意行為者的安全性所需的基本機(jī)制，并概述物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的許多潛在威脅，提出了一些采用分層方法的緩解方案。除了討論對(duì)構(gòu)建可信賴的IoT應(yīng)用程序和系統(tǒng)至關(guān)重要的安全和隱私方面的內(nèi)容之外，還對(duì)主要標(biāo)準(zhǔn)機(jī)構(gòu)指定的安全機(jī)制進(jìn)行了概述，并著眼于物聯(lián)網(wǎng)安全的未來(lái)發(fā)展。
第7章介紹標(biāo)準(zhǔn)開發(fā)組織、聯(lián)盟和技術(shù)社區(qū)維護(hù)的架構(gòu)的構(gòu)成。本章并沒(méi)有全面討論開發(fā)部分和整個(gè)架構(gòu)的可能實(shí)現(xiàn)方法，而是試圖討論關(guān)注物聯(lián)網(wǎng)不同方面的主要組織和團(tuán)體。
第8章介紹與當(dāng)今物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)的架構(gòu)參考模型（ARM），即IoT-A（IoT ARM）和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)聯(lián)盟（IIC）參考架構(gòu)（IIRA）。 IoT-A 提供信息技術(shù)（IT）參考架構(gòu)，而IIRA提供相應(yīng)的操作技術(shù)（OT）。
第9章概述開發(fā)實(shí)際技術(shù)解決方案時(shí)需要考慮的設(shè)計(jì)約束。
第三部分介紹IoT解決方案的實(shí)際實(shí)現(xiàn)案例。
第10章討論資產(chǎn)管理應(yīng)用，該應(yīng)用可以遠(yuǎn)程跟蹤和管理庫(kù)存。通常，這種功能涉及定期收集資產(chǎn)的準(zhǔn)確位置和狀態(tài)以改進(jìn)業(yè)務(wù)流程（例如防止缺貨）或降低風(fēng)險(xiǎn)（例如減少物品丟失）。
第11章介紹工業(yè)環(huán)境中的新方法，可通過(guò)大量智能的、小型的、聯(lián)網(wǎng)的、嵌入式的設(shè)備以高粒度形式創(chuàng)建系統(tǒng)智能，這與將智能集中在行業(yè)解決方案中少數(shù)大型或小型應(yīng)用上的傳統(tǒng)方法相反。
第12章介紹智能電網(wǎng)的應(yīng)用案例。智能電網(wǎng)是當(dāng)前改變電力系統(tǒng)的一場(chǎng)革命，IT的飛速發(fā)展正越來(lái)越多地反映到電網(wǎng)及其相關(guān)運(yùn)營(yíng)的多個(gè)基礎(chǔ)設(shè)施層中，物聯(lián)網(wǎng)在電網(wǎng)的監(jiān)控和管理及其利益相關(guān)者之間的交互中發(fā)揮了新的作用。
第13章介紹商業(yè)建筑和物聯(lián)網(wǎng)的使用。樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)的目的通常是減少能源和維護(hù)成本，增加控制、舒適性、可靠性以及維護(hù)人員和租戶的易用性，而物聯(lián)網(wǎng)在商業(yè)樓宇自動(dòng)化中起著越來(lái)越重要的作用。
第14章介紹智慧城市，它是物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中一個(gè)新興且日益重要的領(lǐng)域，包括如何應(yīng)用傳感器和相關(guān)的IoT系統(tǒng)并將其鏈接到其他模式（例如開放數(shù)據(jù)計(jì)劃）中。
第15章介紹參與式感知（Participatory Sensing，PS），即城市、公民、以人為本的感知或社會(huì)感知。這是公民參與的一種形式，目的是捕獲城市周圍的環(huán)境和日常生活數(shù)據(jù)。本章涵蓋這些場(chǎng)景的一些示例。
第16章介紹關(guān)于自動(dòng)駕駛汽車的新技術(shù)，并討論它們通過(guò)所謂的IoT交互如何對(duì)新興的信息物理系統(tǒng)做出貢獻(xiàn)。
第17章概述物流管理中的主要角色和參與者，簡(jiǎn)要介紹所涉及的主要技術(shù)，并概述食品運(yùn)輸?shù)氖纠龍?chǎng)景，在該場(chǎng)景中，傳統(tǒng)的物流技術(shù)（RFID、條形碼、EPCIS等）中引入了感應(yīng)、本地處理和潛在的本地驅(qū)動(dòng)等IoT技術(shù)。
第18章簡(jiǎn)要介紹物聯(lián)網(wǎng)的未來(lái)。
附錄概述歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)（ETSI）M2M的架構(gòu)和接口。自2012年ETSI工作結(jié)束以來(lái)，由于架構(gòu)和接口規(guī)范已合并到oneM2M規(guī)范中并不斷發(fā)展，因此附錄的內(nèi)容僅具有歷史意義。

V. Tsiatsis
S. Karnouskos
J. H?ller
D. Boyle
C. Mulligan
2018年11月