物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與應用（高職物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)專業(yè)）全套教學課件

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與應用全套可編輯PPT課件物聯(lián)網(wǎng)概述RFID技術(shù)傳感器技術(shù)無線傳感器網(wǎng)絡技術(shù)物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)物聯(lián)網(wǎng)智能化技術(shù)物聯(lián)網(wǎng)安全物聯(lián)網(wǎng)應用農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)平臺設計第一章物聯(lián)網(wǎng)概述1.1物聯(lián)網(wǎng)的起源、發(fā)展及相關(guān)概念1.2物聯(lián)網(wǎng)的體系架構(gòu)1.3物聯(lián)網(wǎng)標準化目錄Contents03（1）物聯(lián)網(wǎng)的起源、發(fā)展和相關(guān)概念（2）物聯(lián)網(wǎng)的體系架構(gòu)組成。（3）物聯(lián)網(wǎng)標準化的意義和現(xiàn)狀。0201物聯(lián)網(wǎng)（InternetofThings，簡稱IoT）被稱為繼計算機、互聯(lián)網(wǎng)之后世界信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展的第三次浪潮，它是新一代信息技術(shù)的重要組成部分，也是“信息化”時代的重要發(fā)展階段。目前，物聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)成為國家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)中信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展的核心領域，將成為未來社會經(jīng)濟發(fā)展、社會進步和科技創(chuàng)新的最重要的基礎設施，也關(guān)系到未來國家物理基礎設施的安全利用。物聯(lián)網(wǎng)融合了半導體、傳感器、計算機、通信網(wǎng)絡等多種技術(shù)，將成為信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展的新制高點。美國IHS公司預測全球物聯(lián)網(wǎng)設備的安裝基數(shù)將從2015年的154億美元增長到2020年的307億美元。2025年，這一數(shù)字更將達到754億美元。美國麥肯錫公司估計，2020年物聯(lián)網(wǎng)市場總規(guī)模將達37億美元，達到32.6%的年復合增長率。2025年之前，物聯(lián)網(wǎng)的潛在經(jīng)濟影響力為2.7萬～6.2萬億美元。因此，“物聯(lián)網(wǎng)”被稱為是下一個萬億級的產(chǎn)業(yè)，其市場前景將遠遠超過計算機、互聯(lián)網(wǎng)、移動通信等。1.1物聯(lián)網(wǎng)的起源、發(fā)展及相關(guān)概念物聯(lián)網(wǎng)的起源和發(fā)展1.1.11998年，美國麻省理工學院（MIT）創(chuàng)造性地提出了當時被稱為EPC（ElectronicProductCode，產(chǎn)品電子編碼）系統(tǒng)的物聯(lián)網(wǎng)構(gòu)想。1995年，比爾?蓋茨在《未來之路》中，已經(jīng)提及物物互聯(lián)的構(gòu)想，只是當時受限于無線網(wǎng)絡、硬件及傳感設備的發(fā)展，并未引起重視。0102031999年在美國召開的移動計算和網(wǎng)絡國際會議首先提出了“物聯(lián)網(wǎng)（InternetofThings）”這一概念1999年，美國麻省理工學院建立了“自動識別中心（Auto-ID）”，提出了結(jié)合EPC、射頻識別（RFID）和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，構(gòu)建一個實現(xiàn)全球物品信息實時共享的實物互聯(lián)網(wǎng)“InternetofThings”（簡稱物聯(lián)網(wǎng)）。隨著技術(shù)和應用的發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)的內(nèi)涵已經(jīng)發(fā)生了較大變化。2005年11月17日，在突尼斯舉行的信息社會世界峰會（WSIS）上，國際電信聯(lián)盟（ITU）發(fā)布了《ITU互聯(lián)網(wǎng)報告2005：物聯(lián)網(wǎng)》。歐洲智能系統(tǒng)集成技術(shù)平臺（EPoSS）于2008年5月在《物聯(lián)網(wǎng)2020（InternetofThingsin2020）》報告中分析預測了未來物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展階段。2009年1月28日，IBM首席執(zhí)行官彭明盛首次提出“智慧地球”的概念，即“互聯(lián)網(wǎng)+物聯(lián)網(wǎng)=智慧地球”，建議奧巴馬新政府投資新一代的智慧型基礎設施，作為經(jīng)濟振興戰(zhàn)略。010203物聯(lián)網(wǎng)1.1物聯(lián)網(wǎng)的起源、發(fā)展及相關(guān)概念韓國通信委員會于2009年出臺了《物聯(lián)網(wǎng)基礎設施構(gòu)建基本規(guī)劃》，該規(guī)劃是在韓國政府之前的一系列RFID/USN（傳感器網(wǎng)絡）相關(guān)計劃的基礎上提出的，目標是要在已有的RFID/USN應用和實驗網(wǎng)條件下構(gòu)建世界最先進的物聯(lián)網(wǎng)基礎設施、發(fā)展物聯(lián)網(wǎng)服務、研發(fā)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、營造物聯(lián)網(wǎng)推廣環(huán)境等。2009年，日本政府IT戰(zhàn)略本部制定了日本新一代的信息化戰(zhàn)略《i-Japan戰(zhàn)略2015》，該戰(zhàn)略旨在到2015年讓數(shù)字信息技術(shù)如同空氣和水一般融入每一個角落，聚焦電子政務、醫(yī)療保健和教育人才三大核心領域，激活產(chǎn)業(yè)和地域的活性并培育新產(chǎn)業(yè)，以及整頓數(shù)字化基礎設施。2009年，歐盟執(zhí)委會發(fā)表題為“InternetofThings－AnactionplanforEurope”的物聯(lián)網(wǎng)行動方案，描繪了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應用的前景，并提出要加強對物聯(lián)網(wǎng)的管理、完善隱私和個人數(shù)據(jù)保護、提高物聯(lián)網(wǎng)的可信度、推廣標準化、建立開放式的創(chuàng)新環(huán)境、推廣物聯(lián)網(wǎng)應用等行動建議。1.1物聯(lián)網(wǎng)的起源、發(fā)展及相關(guān)概念2009年11月3日，溫家寶總理向首都科技界發(fā)表了題為“讓科技引領中國可持續(xù)發(fā)展”的講話，再次強調(diào)科學選擇新興戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)非常重要，并指示要著力突破傳感網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)等關(guān)鍵技術(shù)。2010年，物聯(lián)網(wǎng)首次被寫入我國政府工作報告，這一年也被稱為中國物聯(lián)網(wǎng)元年。2009年8月7日，國務院總理溫家寶在無錫視察時發(fā)表重要講話，明確要求盡快建立中國的傳感信息中心，或者叫“感知中國”中心，提出“感知中國”的戰(zhàn)略構(gòu)想。1.1物聯(lián)網(wǎng)的起源、發(fā)展及相關(guān)概念2011年11月28日，工業(yè)和信息化部發(fā)布了《物聯(lián)網(wǎng)“十二五”發(fā)展規(guī)劃》010203042013年2月5日，國務院出臺《關(guān)于推進物聯(lián)網(wǎng)有序健康發(fā)展的指導意見》2013年9月5日，國家發(fā)改委等部門聯(lián)合印發(fā)《物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展專項行動計劃》2015年5月19日，國務院發(fā)布《中國制造2025》1.1物聯(lián)網(wǎng)的起源、發(fā)展及相關(guān)概念提示根據(jù)我國工業(yè)和信息化部公布的數(shù)據(jù)，2015年我國物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)規(guī)模達到7500億人民幣，預計到2020年，物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)規(guī)模將達到1.8萬億人民幣。目前，發(fā)展物聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)成為各國的重要發(fā)展戰(zhàn)略，同時，全球物聯(lián)網(wǎng)市場規(guī)模也在不斷擴大。預計到2018年，全球具備聯(lián)網(wǎng)及感測功能的物聯(lián)網(wǎng)市場規(guī)模將超過千億美元。2013—2018年全球物聯(lián)網(wǎng)市場規(guī)模及增速（數(shù)據(jù)來源ICInsights）1.1物聯(lián)網(wǎng)的起源、發(fā)展及相關(guān)概念物聯(lián)網(wǎng)的相關(guān)概念1.1.21999年，美國麻省理工學院的專家們認為，物聯(lián)網(wǎng)就是將所有物品通過射頻識別等信息傳感設備與互聯(lián)網(wǎng)連接起來，實現(xiàn)智能化識別和管理的網(wǎng)絡。2005年，國際電信聯(lián)盟對“物聯(lián)網(wǎng)”的含義進行了擴展，認為信息與通信技術(shù)的目標已經(jīng)從任何時間、任何地點連接任何人，發(fā)展到連接任何物品的階段，而萬物的連接就形成了物聯(lián)網(wǎng)，即物聯(lián)網(wǎng)是對物體具有全面感知能力，對信息具有可靠傳送和智能處理能力的連接物體與物體的信息網(wǎng)絡。全面感知、可靠傳送和智能處理是物聯(lián)網(wǎng)的特征。1.1物聯(lián)網(wǎng)的起源、發(fā)展及相關(guān)概念1.1物聯(lián)網(wǎng)的起源、發(fā)展及相關(guān)概念《物聯(lián)網(wǎng)戰(zhàn)略研究路線圖》研究報告物聯(lián)網(wǎng)是未來Internet的一個組成部分，可以被定義為基于標準的和可互操作的通信協(xié)議且具有自配置能力的動態(tài)的全球網(wǎng)絡基礎架構(gòu)。物聯(lián)網(wǎng)中的“物”都具有標識、物理屬性和實質(zhì)上的個性，使用智能接口，實現(xiàn)與信息網(wǎng)絡的無縫整合。我國學者物聯(lián)網(wǎng)通過射頻識別（RFID）裝置、紅外感應器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等各種裝置與互聯(lián)網(wǎng)結(jié)合成一個全新的巨大網(wǎng)絡，將現(xiàn)有的互聯(lián)網(wǎng)、通信網(wǎng)、廣電網(wǎng)及各種接入網(wǎng)和專用網(wǎng)連接起來，實現(xiàn)智能化識別和管理。我國政府工作報告物聯(lián)網(wǎng)是指通過信息傳感設備，按照約定的協(xié)議，把任何物品與互聯(lián)網(wǎng)連接起來，進行信息交換和通信，以實現(xiàn)智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡。它是在互聯(lián)網(wǎng)基礎上延伸和擴展的網(wǎng)絡。提示物聯(lián)網(wǎng)目前還沒有一個明確、統(tǒng)一的定義，一方面說明了物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展還處于探索階段，不同背景的研究人員、設備廠商、網(wǎng)絡運營商都是從各自的角度去構(gòu)想物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展狀況，對物聯(lián)網(wǎng)的未來缺乏統(tǒng)一而全面的規(guī)劃；另一方面也說明了物聯(lián)網(wǎng)不是一個簡單的技術(shù)熱點，而是一個融合了感知技術(shù)、通信與網(wǎng)絡技術(shù)、智能運算技術(shù)的復雜信息系統(tǒng)，人們對它的認識還需要一個過程。國內(nèi)普遍引用的物聯(lián)網(wǎng)定義為：通過信息傳感設備，按照約定的協(xié)議，把任何物品與互聯(lián)網(wǎng)連接起來，進行信息交換和通信，以實現(xiàn)智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡。1.1物聯(lián)網(wǎng)的起源、發(fā)展及相關(guān)概念可靠傳輸即通過各種電信網(wǎng)絡與互聯(lián)網(wǎng)的融合，實現(xiàn)對數(shù)據(jù)和信息實時準確地傳輸；智能處理即利用云計算、模糊識別等各種智能計算技術(shù)，對海量的數(shù)據(jù)和信息進行分析和處理，對物體實施智能化的控制。全面感知即利用傳感器（網(wǎng)絡）、RFID等隨時隨地獲取對象信息；ABCABC1.1物聯(lián)網(wǎng)的起源、發(fā)展及相關(guān)概念1傳感網(wǎng)1.1物聯(lián)網(wǎng)的起源、發(fā)展及相關(guān)概念傳感網(wǎng)是傳感器網(wǎng)絡（SensorNetwork）的簡稱，最早由美國軍方提出，起源于1978年美國國防部高級研究計劃局（DARPA）開始資助卡耐基梅隆大學進行分布式傳感器網(wǎng)絡的研究項目。當時此概念局限于由若干具有無線通信能力的傳感器節(jié)點自組織構(gòu)成的網(wǎng)絡。1.1物聯(lián)網(wǎng)的起源、發(fā)展及相關(guān)概念傳感網(wǎng)是指隨機分布的集成有傳感器、數(shù)據(jù)處理單元和通信單元的具有無線通信與計算能力的微小節(jié)點，通過自組織的方式構(gòu)成的無線網(wǎng)絡。傳感網(wǎng)的節(jié)點間距離很短，一般采用多跳（Multi-hop）的無線通信方式進行通信。傳感網(wǎng)可以在獨立的環(huán)境下運行，也可以通過網(wǎng)關(guān)連接到互聯(lián)網(wǎng)，使用戶可以遠程訪問。傳感網(wǎng)是以感知為目的，實現(xiàn)人與人、人與物、物與物全面互聯(lián)的網(wǎng)絡。它綜合了傳感器技術(shù)、嵌入式計算技術(shù)、現(xiàn)代網(wǎng)絡及無線通信技術(shù)、分布式信息處理技術(shù)等，能夠通過各類集成化的微型傳感器協(xié)作地實時監(jiān)測、感知和采集各種環(huán)境或監(jiān)測對象的信息，通過嵌入式系統(tǒng)對信息進行處理，并通過隨機自組織無線通信網(wǎng)絡以多跳中繼方式將所感知信息傳送到用戶終端，從而真正實現(xiàn)“無處不在的計算”理念。2泛在網(wǎng)泛在網(wǎng)來源于拉丁語Ubiquitous，是指無所不在的網(wǎng)絡，又稱泛在網(wǎng)絡。泛在網(wǎng)絡（UbiquitousNetwork）的概念是由美國施樂公司的MarkWeiser在1991年首先提出的。泛在網(wǎng)絡概念的提出對信息社會產(chǎn)生了革命性的變革，在觀念、技術(shù)、應用、設施、網(wǎng)絡、軟件等各個方面都將產(chǎn)生巨大的變化。與泛在網(wǎng)絡相關(guān)的戰(zhàn)略計劃最早在日本和韓國發(fā)起，日韓給出的泛在網(wǎng)絡定義為：無所不在的網(wǎng)絡社會將是由智能網(wǎng)絡、最先進的計算技術(shù)以及其他領先的數(shù)字技術(shù)基礎設施武裝而成的技術(shù)社會形態(tài)。根據(jù)這樣的構(gòu)想，泛在網(wǎng)絡將以“無所不在”“無所不包”“無所不能”為基本特征，幫助人類實現(xiàn)“4A”化通信，即在任何時間（Anytime）、任何地點（Anywhere）、任何人（Anyone）、任何物（Anything）都能順暢地通信。提示相對于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的當前可實現(xiàn)性來說，泛在網(wǎng)屬于未來信息網(wǎng)絡技術(shù)發(fā)展的理想狀態(tài)和長期愿景。1.1物聯(lián)網(wǎng)的起源、發(fā)展及相關(guān)概念新型光通信分組交換互聯(lián)網(wǎng)管控網(wǎng)絡測量和仿真多技術(shù)混合組網(wǎng)泛在網(wǎng)絡在網(wǎng)絡層的關(guān)鍵技術(shù)1.1物聯(lián)網(wǎng)的起源、發(fā)展及相關(guān)概念無所不在的終端單元無所不在的基礎網(wǎng)絡無所不在的網(wǎng)絡應用泛在網(wǎng)的構(gòu)建依賴3個實體層的存在和互動。1.1物聯(lián)網(wǎng)的起源、發(fā)展及相關(guān)概念3物聯(lián)網(wǎng)、傳感網(wǎng)和泛在網(wǎng)的關(guān)系物聯(lián)網(wǎng)、傳感網(wǎng)和泛在網(wǎng)都是信息技術(shù)不斷發(fā)展的結(jié)果，其目的是更加方便地為人們提供方便、快捷的數(shù)據(jù)服務，從更小的細節(jié)完善人們的需求。其實，物聯(lián)網(wǎng)、傳感網(wǎng)和泛在網(wǎng)的概念來源不同，內(nèi)涵雖有所重疊但強調(diào)的側(cè)重點不同。未來泛在網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)和傳感網(wǎng)各有定位，傳感網(wǎng)是泛在網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)的組成部分，物聯(lián)網(wǎng)是泛在網(wǎng)發(fā)展的物聯(lián)階段，通信網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)之間相互協(xié)同融合是泛在網(wǎng)發(fā)展的目標。傳感網(wǎng)最主要的特征是利用各種各樣的傳感器加上中低速的近距離無線通信技術(shù)。物聯(lián)網(wǎng)將解決廣域或大范圍的人與物、物與物之間信息交換需求的聯(lián)網(wǎng)問題，它采用各種不同的技術(shù)把物理世界的各種智能物體、傳感器接入網(wǎng)絡。1.1物聯(lián)網(wǎng)的起源、發(fā)展及相關(guān)概念物聯(lián)網(wǎng)通過接入延伸技術(shù)，實現(xiàn)末端網(wǎng)絡（個域網(wǎng)、汽車網(wǎng)、家庭網(wǎng)絡、社區(qū)網(wǎng)絡、小物體網(wǎng)絡等）的互聯(lián)來完成人與物、物與物之間的通信。在這個網(wǎng)絡中，機器、物體和環(huán)境都將被納入人類感知的范疇，利用傳感器技術(shù)、智能技術(shù)，所有的物體將獲得生命的跡象，從而變得更加聰明，實現(xiàn)了數(shù)字虛擬世界與物理真實世界的對應或映射。雖然不同概念的起源不一樣，側(cè)重點也不一致，但是從發(fā)展的視角來看，未來的網(wǎng)絡發(fā)展看重的更多的是無處不在的網(wǎng)絡基礎設施的發(fā)展，幫助人類實現(xiàn)“4A”化通信。1.1物聯(lián)網(wǎng)的起源、發(fā)展及相關(guān)概念普適計算1.1.3普適計算作為一項面向未來的新技術(shù)，有各種各樣的定義。人們普遍認為，在完善的普適環(huán)境下，使用任意設備和任意網(wǎng)絡、在任意時間都能獲得相當質(zhì)量的計算服務。普適計算的重點在于，提供面向客戶、無處不在的自適應計算環(huán)境。在普適計算建立的融合空間中，人們可以“隨時隨地”和“透明”地獲得數(shù)字化的服務。在普適計算環(huán)境成熟以后，使用者可以在生活和工作場所的任意位置很自然地獲得所需要的網(wǎng)絡和計算服務。在使用者獲得計算服務的過程中，由于提供計算和通信的設備已經(jīng)融入到該環(huán)境中，使用者并不需要有意識地選擇使用某種設備或者網(wǎng)絡。1.1物聯(lián)網(wǎng)的起源、發(fā)展及相關(guān)概念第一代計算獨立的大型主機階段；第二代計算具有一定聯(lián)網(wǎng)比例的個人電腦普及階段；第三代計算互聯(lián)網(wǎng)普及階段。普適計算所倡導的“信息計算處理設備與周圍環(huán)境融為一體”這一先進理念，不僅代表了未來信息計算技術(shù)的發(fā)展趨勢，同時也為實現(xiàn)“各種設備之間、由各種設備構(gòu)成的各個相對獨立的環(huán)境之間，以及設備和用戶之間的自由信息交互”提供了重要的參考。因此，普適計算對于物聯(lián)網(wǎng)內(nèi)涵的延伸具有重要的指導意義。1.1物聯(lián)網(wǎng)的起源、發(fā)展及相關(guān)概念物聯(lián)網(wǎng)的特征1.1.4（1）物聯(lián)網(wǎng)是各種感知技術(shù)的廣泛應用。物聯(lián)網(wǎng)上部署了海量的多種類型的傳感器，每個傳感器都是一個信息源，不同類別的傳感器所捕獲的信息內(nèi)容和信息格式不同。傳感器獲得的數(shù)據(jù)具有實時性，按一定的頻率周期性地采集環(huán)境信息，不斷更新數(shù)據(jù)。（2）物聯(lián)網(wǎng)是建立在互聯(lián)網(wǎng)上的泛在網(wǎng)絡物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的重要基礎和核心仍舊是互聯(lián)網(wǎng)，它通過各種有線和無線網(wǎng)絡與互聯(lián)網(wǎng)的融合，將物體的信息實時準確地傳遞出去。在物聯(lián)網(wǎng)上的傳感器定時采集的信息需要通過網(wǎng)絡傳輸，由于其數(shù)量極其龐大，形成了海量信息，在傳輸過程中，為了保障數(shù)據(jù)的正確性和及時性，必須適應各種異構(gòu)網(wǎng)絡和協(xié)議。（3）物聯(lián)網(wǎng)不僅提供了傳感器的連接，其本身也具有智能處理的能力，能夠?qū)ξ矬w實施智能控制物聯(lián)網(wǎng)將傳感器和智能處理相結(jié)合，利用云計算、模式識別等各種智能技術(shù)，擴充其應用領域；從傳感器獲得的海量信息中分析、加工和處理出有意義的數(shù)據(jù)，以適應不同用戶的不同需求，發(fā)現(xiàn)新的應用領域和應用模式。1.1物聯(lián)網(wǎng)的起源、發(fā)展及相關(guān)概念網(wǎng)絡層是互聯(lián)網(wǎng)、廣電網(wǎng)絡、通信網(wǎng)絡的融合，是物聯(lián)網(wǎng)的傳輸系統(tǒng)。通過網(wǎng)絡層，將物體的信息實時、準確地傳遞出去。感知層以二維碼、RFID、傳感器為主，是物聯(lián)網(wǎng)的識別系統(tǒng)。通過感知層，物聯(lián)網(wǎng)可以隨時隨地獲取物體的信息。應用層涉及云計算、數(shù)據(jù)挖掘、中間件等技術(shù)，是物聯(lián)網(wǎng)的智能處理系統(tǒng)。通過應用層，對感知層獲取的信息進行處理，實現(xiàn)智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理等實際應用。1.2物聯(lián)網(wǎng)的體系架構(gòu)感知層1.2.1感知層主要用于采集物理世界中發(fā)生的物理事件和數(shù)據(jù)，包括各類物理量、標識、音頻、視頻數(shù)據(jù)。物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)采集涉及傳感器、RFID、藍牙、ZigBee、多媒體信息采集、二維碼和實時定位等技術(shù)。傳感器網(wǎng)絡組網(wǎng)和協(xié)同信息處理技術(shù)，實現(xiàn)傳感器、RFID等數(shù)據(jù)采集技術(shù)所獲取數(shù)據(jù)的短距離傳輸、自組織組網(wǎng)及多個傳感器對數(shù)據(jù)的協(xié)同信息處理過程。較之于傳統(tǒng)網(wǎng)絡層，物聯(lián)網(wǎng)的感知層網(wǎng)絡范圍更廣，傳統(tǒng)網(wǎng)絡僅僅包括人與人之間的通信，而物聯(lián)網(wǎng)的范圍不僅包括人與人，還包括人與物、物與物。感知層數(shù)據(jù)采集子層短距離通信技術(shù)協(xié)同信息處理子層1.2物聯(lián)網(wǎng)的體系架構(gòu)1傳感器技術(shù)傳感器是攝取信息的關(guān)鍵器件，它是物聯(lián)網(wǎng)中不可缺少的信息采集手段。傳感器是一種檢測和信息采集裝置，能感受到被測的信息，并將信息轉(zhuǎn)換成電腦系統(tǒng)能識別的信息形式。壓力傳感器溫度傳感器濕度傳感器光傳感器磁性傳感器1.2物聯(lián)網(wǎng)的體系架構(gòu)2RFID技術(shù)1.2物聯(lián)網(wǎng)的體系架構(gòu)設備標識技術(shù)短距離傳輸技術(shù)物聯(lián)網(wǎng)中能夠讓物品“開口說話”的一種技術(shù)在“物聯(lián)網(wǎng)”的構(gòu)想中，每一個“物”都配備一張RFID標簽，RFID標簽中存儲著“物”的信息，通過無線數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡把它們采集到超級計算機系統(tǒng)，實現(xiàn)物品的識別，進而通過開放性的計算機網(wǎng)絡實現(xiàn)信息交換和共享，實現(xiàn)對物品的管理與控制。每個RFID芯片中都有一個全球唯一的編碼：在為物品貼上RFID標簽后，需要在系統(tǒng)服務器中建立該物品的相關(guān)描述信息，與RFID編碼相對應。用戶可以使用讀寫器（或稱閱讀器）向標簽發(fā)出電磁信號，與標簽進行通信對話，而標簽中的RFID編碼被傳輸回讀寫器，讀寫器再與系統(tǒng)服務器進行對話，根據(jù)編碼查詢該物品信息。而RFID標簽又分為有源和無源兩種，有源標簽工作時與讀寫器的距離可以達到10m以上，成本較高，而無源標簽工作時與讀寫器的距離在1m左右。1.2物聯(lián)網(wǎng)的體系架構(gòu)3藍牙技術(shù)藍牙（Bluetooth）是一種無線技術(shù)標準，可實現(xiàn)固定設備、移動設備和樓宇個人域網(wǎng)之間的短距離數(shù)據(jù)交換。它采用高速跳頻和時分多址等先進技術(shù)，支持點對點及點對多點通信。其傳輸頻段為全球公共通用的2.4GHz頻段，能提供1Mbit/s的傳輸速率和10m的傳輸距離。它除了具有全球通用、功耗低、成本低、抗干擾能力強等特點外，還有可同時傳輸話音和數(shù)據(jù)、可建立臨時性的對等連接、開放的接口標準等特點。如今，日常生活中所使用的手機、筆記本電腦、運動手環(huán)等設備已普遍集成了藍牙模塊。1.2物聯(lián)網(wǎng)的體系架構(gòu)藍牙可連接多個設備，克服了數(shù)據(jù)同步的難題。藍牙技術(shù)最初由電信巨頭愛立信公司于1994年創(chuàng)制，當時是作為RS-232數(shù)據(jù)線的替代方案。如今藍牙由藍牙技術(shù)聯(lián)盟（BluetoothSIG）管理。藍牙技術(shù)聯(lián)盟在全球擁有超過25000家成員公司，它們分布在電信、計算機、網(wǎng)絡和消費電子等多種領域。藍牙技術(shù)聯(lián)盟負責監(jiān)督藍牙規(guī)范的開發(fā)，管理認證項目，并維護商標權(quán)益。制造商的設備必須符合藍牙技術(shù)聯(lián)盟的標準才能以“藍牙設備”的名義進入市場。藍牙技術(shù)擁有一套專利網(wǎng)絡，可發(fā)放給符合標準的設備。1.2物聯(lián)網(wǎng)的體系架構(gòu)4ZigBee技術(shù)ZigBee是介于無線標記技術(shù)和藍牙之間的一種無線傳輸技術(shù)，具有短距離、低功耗的顯著特點。ZigBee采用分組交換和跳頻技術(shù)，可使用3個頻段，分別是2.4GHz的公共通用頻段、歐洲的868MHz頻段和美國的915MHz頻段。它主要應用在短距離且數(shù)據(jù)傳輸速率不高的各種電子設備之間。與藍牙相比，ZigBee更簡單、速率更慢、功率及費用也更低，因此它只適合承載低速率、通信范圍較小、數(shù)據(jù)量較小的業(yè)務。1.2物聯(lián)網(wǎng)的體系架構(gòu)5二維碼技術(shù)二維碼又稱二維條碼，最早發(fā)明于日本，它是用某種特定的幾何圖形即按一定規(guī)律在平面（二維方向上）分布的黑白相間的圖形來記錄數(shù)據(jù)符號信息的。二維碼在代碼編制上巧妙地利用構(gòu)成計算機內(nèi)部邏輯基礎的“0”和“1”比特流的概念，使用若干與二進制相對應的幾何形體來表示文字數(shù)值信息，通過圖像輸入設備或光電掃描設備自動識讀以實現(xiàn)信息自動處理。1.2物聯(lián)網(wǎng)的體系架構(gòu)二維碼具有條碼技術(shù)的一些共性：每種碼制有其特定的字符集；每個字符占有一定的寬度；具有一定的校驗功能等。具有對不同行的信息自動識別功能及處理圖形旋轉(zhuǎn)變化等特點。1.2物聯(lián)網(wǎng)的體系架構(gòu)堆疊式/行排式二維碼由多行短截的一維條碼堆疊而成矩陣式二維碼以矩陣的形式組成，在矩陣相應元素位置上用“點”表示二進制“1”，用“空”表示二進制“0”，由“點”和“空”的排列組成代碼。二維碼是物聯(lián)網(wǎng)中“物”的身份證，其優(yōu)點是信息容量大，譯碼可靠性高，糾錯能力強，制作成本低，保密與防偽性能好，即使某個部分遭到一定程度的損壞，也可通過存在于其他位置的糾錯碼將損失的信息還原出來。網(wǎng)絡層1.2.2物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展是建立在其他網(wǎng)絡發(fā)展的基礎上的，特別是三網(wǎng)融合中的三網(wǎng)（電信網(wǎng)、廣播電視網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)），還包括通信網(wǎng)、衛(wèi)星網(wǎng)、行業(yè)專網(wǎng)等。網(wǎng)絡層將來自感知層的各類信息通過基礎承載網(wǎng)絡傳輸?shù)綉脤樱W(wǎng)絡層中的感知數(shù)據(jù)管理與處理技術(shù)是實現(xiàn)以數(shù)據(jù)為中心的物聯(lián)網(wǎng)的核心技術(shù)。感知數(shù)據(jù)管理與處理技術(shù)包括物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)的存儲、查詢、分析、挖掘、理解及基于感知數(shù)據(jù)決策和行為的技術(shù)。網(wǎng)絡層Internet技術(shù)移動通信網(wǎng)技術(shù)無線傳感器網(wǎng)絡技術(shù)1.2物聯(lián)網(wǎng)的體系架構(gòu)Internet技術(shù)Internet技術(shù)就是我們常見的互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，是把分布于世界各地不同結(jié)構(gòu)的計算機網(wǎng)絡用各種傳輸介質(zhì)互相連接起來形成一個網(wǎng)絡的技術(shù)。移動通信網(wǎng)技術(shù)移動通信就是通信雙方至少有一方在運動狀態(tài)中進行信息交換，它包括移動用戶之間的通信、固定用戶與移動用戶的通信。無線傳感器網(wǎng)絡技術(shù)無線傳感器網(wǎng)絡主要由節(jié)點、網(wǎng)關(guān)和軟件三部分組成?？臻g分布的測量節(jié)點通過與傳感器連接對周圍環(huán)境進行監(jiān)控。監(jiān)測到的數(shù)據(jù)無線發(fā)送至網(wǎng)關(guān)，網(wǎng)關(guān)可以與有線系統(tǒng)相連接，這樣就能使用軟件對數(shù)據(jù)進行采集、加工、分析和顯示。路由器是一種特別的測量節(jié)點，可以用它在無線傳感器網(wǎng)絡中延長距離和增加可靠性。1.2物聯(lián)網(wǎng)的體系架構(gòu)

應用層1.2.3應用層位于整個體系的最上層，是物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)中的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)。應用層服務支撐層服務支撐層的主要功能是根據(jù)底層采集的數(shù)據(jù)，形成與業(yè)務需求相適應、實時更新的動態(tài)數(shù)據(jù)資源庫；應用子集層應用子集層的主要功能是把感知和傳輸來的信息進行分析和處理，做出正確的控制和決策，實現(xiàn)智能化的管理、應用和服務。1.2物聯(lián)網(wǎng)的體系架構(gòu)應用層利用經(jīng)過分析處理的感知數(shù)據(jù)，為用戶提供豐富的特定服務。監(jiān)控型環(huán)境監(jiān)控物流監(jiān)控查詢型智能檢索遠程抄表控制型智能交通智能家居路燈控制掃描型手機錢包高速公路不停車收費1.2物聯(lián)網(wǎng)的體系架構(gòu)物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)體系1.2.41.2物聯(lián)網(wǎng)的體系架構(gòu)感知技術(shù)傳輸技術(shù)支撐技術(shù)應用技術(shù)物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)體系感知技術(shù)能夠用于物聯(lián)網(wǎng)底層感知信息的技術(shù)，包括RFID與RFID讀寫技術(shù)、傳感器與傳感器網(wǎng)絡、機器人智能感知技術(shù)、遙測遙感技術(shù)，以及IC卡與條形碼技術(shù)等。傳輸技術(shù)能夠匯聚感知數(shù)據(jù)，并實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)募夹g(shù)，包括互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、地面無線傳輸技術(shù)、衛(wèi)星通信技術(shù)等。支撐技術(shù)用于物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)處理和利用的技術(shù)，包括云計算與高性能計算技術(shù)、智能技術(shù)、數(shù)據(jù)庫與數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)、GIS/GPS技術(shù)、通信技術(shù)、微電子技術(shù)等。應用技術(shù)用于直接支持物聯(lián)網(wǎng)應用系統(tǒng)運行的技術(shù)，包括物聯(lián)網(wǎng)信息共享交互平臺技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)存儲技術(shù)和各種行業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應用系統(tǒng)。1.2物聯(lián)網(wǎng)的體系架構(gòu)（1）對物體屬性進行標識，屬性包括靜態(tài)和動態(tài)的屬性，靜態(tài)屬性可以直接存儲在標簽中，動態(tài)屬性需要先由傳感器實時探測。（2）需要識別設備完成對物體屬性的讀取，并將信息轉(zhuǎn)換為適合網(wǎng)絡傳輸?shù)臄?shù)據(jù)格式。（3）將物體的信息通過網(wǎng)絡傳輸?shù)叫畔⑻幚碇行模ㄌ幚碇行目赡苁欠植际降模缂依锏碾娔X或者手機，也可能是集中式的，如中國移動的IDC），由處理中心完成物體通信的相關(guān)計算。1.2物聯(lián)網(wǎng)的體系架構(gòu)物聯(lián)網(wǎng)標準制定的意義1.3.1標準的制定是物聯(lián)網(wǎng)發(fā)揮自身價值和優(yōu)勢的基礎支撐。由于涉及不同專業(yè)技術(shù)領域和行業(yè)部門，物聯(lián)網(wǎng)的標準既要涵蓋不同應用場景的共性特征以支持各類應用子服務，又要滿足物聯(lián)網(wǎng)自身可擴展、系統(tǒng)和技術(shù)等內(nèi)部差異性，所以物聯(lián)網(wǎng)標準的制定既是一個歷史性挑戰(zhàn)，又給予企業(yè)以新的歷史性機會。1.3物聯(lián)網(wǎng)標準化目前，很多標準化組織（既有國際、區(qū)域和國家標準化組織，也有行業(yè)協(xié)會和聯(lián)盟組織）均開展了與物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)的標準化工作，但尚未形成一套較為完備的物聯(lián)網(wǎng)標準規(guī)范，在市場上仍有多項標準和技術(shù)在爭奪主導地位，這種現(xiàn)象嚴重制約了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的廣泛應用和產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展，亟需建立統(tǒng)一的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)架構(gòu)和技術(shù)標準體系。提示在物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品開發(fā)和應用實施的過程中，需要面對的共性問題就是物聯(lián)網(wǎng)標準的缺失及全球物聯(lián)網(wǎng)標準的不一致。當前，物聯(lián)網(wǎng)國際標準化工作還處在起步階段，各相關(guān)國際標準化組織圍繞既有的范圍，開展了一些物聯(lián)網(wǎng)標準化研究工作，包括ISO/IEC（國際標準化組織/國際電工委員會）、3GPP（第三代合作伙伴計劃）、ITU（國際電信聯(lián)盟）、IEEE（國際電氣和電子工程師協(xié)會）等。但總體來說，由于各組織既有研究領域的局限性，加之物物互聯(lián)應用領域眾多，各類應用特點和需求不同，當前技術(shù)解決方案無法滿足共性需求，尤其是在物理世界信息交互和統(tǒng)一表征方面。這對物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展極為不利，必須建立統(tǒng)一的體系架構(gòu)和標準技術(shù)體系。1.3物聯(lián)網(wǎng)標準化物聯(lián)網(wǎng)標準體系框架1.3.2物聯(lián)網(wǎng)標準體系的建立應遵照全面、明確、兼容、可擴展的原則。在全面綜合分析物聯(lián)網(wǎng)應用生態(tài)系統(tǒng)設計、運行涵蓋領域基礎上，將物聯(lián)網(wǎng)標準體系劃分為六個大類，分別為基礎類、感知類、網(wǎng)絡傳輸類、服務支撐類、業(yè)務應用類、共性技術(shù)類。1.3物聯(lián)網(wǎng)標準化國際物聯(lián)網(wǎng)標準制定現(xiàn)狀1.3.3從RFID、機器類通信（M2M）、傳感網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)到泛在網(wǎng)，國外標準組織開展了大量的物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)標準工作。主要國際標準組織包括IEEE，ISO，ETSI，ITU-T，3GPP，3GPP2等。1.3物聯(lián)網(wǎng)標準化ISO主要針對物聯(lián)網(wǎng)、傳感網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)及安全等進行研究；ITU-T與ETSI專注于泛在網(wǎng)總體技術(shù)研究，但二者側(cè)重的角度不同，ITU-T從泛在網(wǎng)的角度出發(fā)，而ETSI則是以M2M的角度對總體架構(gòu)開展研究；3GPP和3GPP2是針對于通信網(wǎng)絡技術(shù)方面進行研究，IEEE針對設備底層通信協(xié)議開展研究。由于技術(shù)體系龐雜，因此物聯(lián)網(wǎng)的標準化工作分散在不同的標準化組織，各有側(cè)重。知識庫物聯(lián)網(wǎng)各領域標準化的現(xiàn)狀如下。RFID：標準已經(jīng)比較成熟，ISO/IEC和EPCglobal標準應用最廣。傳感器網(wǎng)絡：ISO/IECJTC1/WG7（傳感器網(wǎng)絡工作組）負責標準化工作。架構(gòu)技術(shù)：ITU-TSG13對NGN（NextGenerationNetwork，下一代網(wǎng)絡）環(huán)境下無所不在的泛在網(wǎng)需求和架構(gòu)進行了研究和標準化。M2M：ETSIM2MTC（歐洲電信標準化協(xié)會M2MTC小組）開展了對M2M需求和M2M架構(gòu)等方面的標準化研究制定，3GPP在M2M核心網(wǎng)和無線增強技術(shù)方面正開展一系列研究和標準化工作。1.3物聯(lián)網(wǎng)標準化知識庫通信和網(wǎng)絡技術(shù)：重點由ITU，3GPP，IETF，IEEE等組織開展標準化工作。目前IEEE802.15.4近距離無線通信標準被廣泛應用，IETF標準組織也完成了簡化IPv6協(xié)議應用的部分標準化工作。SOA：相關(guān)標準規(guī)范正由多個國際組織如W3C，OASIS，WS-I，TOG，OMG等研究制定。智能電網(wǎng)：國際上主要有IEC，NIST，ITU-T，IEEEP2030，CEN/CENELEC/ETSI等組織進行智能電網(wǎng)標準化工作。智能交通：國際上主要有ISO/TC204，ITU，IEEE及歐洲的ETSI等組織開展智能交通標準化工作。智能家居：相關(guān)國際標準化組織包括X-10，CEBus，LonWorks，DLNA，UPnP，BroadbandForum等。1.3物聯(lián)網(wǎng)標準化1ITU-T物聯(lián)網(wǎng)標準進展ITU-T是國際電聯(lián)電信標準化部門的英文縮寫，它是國際電信聯(lián)盟管理下的專門制定遠程通信相關(guān)國際標準的組織。由ITU-T制定的國際標準通常被稱為“ITU-T建議書”。由于ITU-T是ITU的一部分，而ITU是聯(lián)合國的下屬組織，所以由該組織提出的國際標準比其他組織提出的類似的技術(shù)規(guī)范更正式一些。1.3物聯(lián)網(wǎng)標準化ITU-T早在2005年就開始進行泛在網(wǎng)的研究，可以說是最早進行物聯(lián)網(wǎng)標準研究的組織。ITU-T的研究內(nèi)容主要集中在泛在網(wǎng)總體框架、標識及應用三個方面。ITU-T在泛在網(wǎng)的研究工作已經(jīng)從需求階段逐漸進入到框架研究階段，目前研究的框架模型還處在高層層面。ITU-T在標識研究方面和ISO通力合作，主推基于對象標識（OID）的解析體系。ITU-T在泛在網(wǎng)應用方面已經(jīng)逐步展開了對健康和車載方面的研究。SG13主要從NGN（下一代網(wǎng)絡）角度展開泛在網(wǎng)相關(guān)研究，標準主導是韓國。目前標準化工作集中在基于NGN的泛在網(wǎng)絡/泛在傳感器網(wǎng)絡需求及架構(gòu)研究、支持標簽應用的需求和架構(gòu)研究、身份管理（IDM）相關(guān)研究、NGN對車載通信的支持等方面。SG16成立了專門的問題組，展開泛在網(wǎng)應用相關(guān)的研究，日、韓共同主導，內(nèi)容集中在業(yè)務和應用、標識解析方面。SG16研究的具體內(nèi)容有：Q.25/16泛在感測網(wǎng)絡（USN）應用和業(yè)務，Q.27/16通信/智能交通系統(tǒng)（ITS）業(yè)務/應用的車載網(wǎng)關(guān)平臺，Q.28/16電子健康（E-Health）應用的多媒體架構(gòu)，Q.21和Q.22標識研究（主要給出了針對標識應用的需求和高層架構(gòu)）。SG17成立有專門的問題組，展開泛在網(wǎng)安全、身份管理、解析的研究。SG17研究的具體內(nèi)容有：Q.6/17泛在通信業(yè)務安全，Q.10/17身份管理架構(gòu)和機制，Q.12/17抽象語法標記（ASN.1）、OID及相關(guān)注冊。1.3物聯(lián)網(wǎng)標準化SG11成立有專門的問題組“NID和USN測試規(guī)范”，主要研究節(jié)點標識（NID）和泛在感測網(wǎng)絡（USN）的測試架構(gòu)、H.IRP測試規(guī)范及X.oid-res測試規(guī)范。SG20負責推進物聯(lián)網(wǎng)標準化工作，加快標準化進程。ITU-T管理層在2015年6月決定將原來分散在ITU-T不同研究組的物聯(lián)網(wǎng)、智慧城市的標準化工作合并，成立新的物聯(lián)網(wǎng)標準化研究組SG20，推進物聯(lián)網(wǎng)與智慧城市相關(guān)標準化工作。2017年3月，SG20研究組正式更名為“物聯(lián)網(wǎng)和智慧城市研究組”，設置2個工作組和7個課題。SG20希望在更廣泛的范圍內(nèi)通過與交通、醫(yī)療、電力等行業(yè)的深度結(jié)合，在推動全球經(jīng)濟、技術(shù)發(fā)展上發(fā)揮更大的作用。同時，SG20的成立在ITU-T內(nèi)部解決了物聯(lián)網(wǎng)和智慧城市相關(guān)標準制定分散、協(xié)調(diào)工作量大、制定周期較長等問題，長期看有利于ITU-T物聯(lián)網(wǎng)和智慧城市相關(guān)標準的發(fā)展。1.3物聯(lián)網(wǎng)標準化2IEEE物聯(lián)網(wǎng)標準進展IEEE802系列標準是IEEE802LAN/MAN標準委員會制定的局域網(wǎng)、城域網(wǎng)技術(shù)標準。1998年，IEEE802.15工作組成立，專門從事無線個人局域網(wǎng)（WPAN）標準化工作。在IEEE802.15工作組內(nèi)有5個任務組，分別制定適合不同應用的標準。這些標準在傳輸速率、功耗和支持的服務等方面存在差異。TG1組制定IEEE802.15.1標準，即藍牙無線通信標準。標準適用于手機、PDA等設備的中等速率、短距離通信。TG2組制定IEEE802.15.2標準，研究IEEE802.15.1標準與IEEE802.11標準的共存。TG3組制定IEEE802.15.3標準，研究超寬帶（UWB）標準。標準適用于個域網(wǎng)中多媒體方面高速率、近距離通信的應用。TG4組制定IEEE802.15.4標準，研究低速無線個人局域網(wǎng)（WPAN）。該標準把低能量消耗、低速率傳輸、低成本作為重點目標，旨在為個人或者家庭范圍內(nèi)不同設備之間的低速互聯(lián)提供統(tǒng)一標準。TG5組制定IEEE802.15.5標準，研究無線個人局域網(wǎng)（WPAN）的無線網(wǎng)狀網(wǎng)（MESH）組網(wǎng)。該標準旨在研究提供MESH組網(wǎng)的WPAN的物理層與MAC層的必要的機制。1.3物聯(lián)網(wǎng)標準化3ETSI物聯(lián)網(wǎng)標準進展ETSI（EuropeanTelecommunicationsStandardsInstitute，歐洲電信標準化協(xié)會）是由歐共體委員會1988年批準建立的一個非營利性的電信標準化組織，總部設在法國南部的尼斯。ETSI的標準化領域主要是電信業(yè)，并涉及與其他組織合作的信息及廣播技術(shù)領域。ETSI作為一個被CEN（歐洲標準化協(xié)會）和CEPT（歐洲郵電主管部門會議）認可的電信標準協(xié)會，其制定的推薦性標準常被歐共體作為歐洲法規(guī)的技術(shù)基礎而采用并被要求執(zhí)行。1.3物聯(lián)網(wǎng)標準化ETSI采用M2M的概念進行總體架構(gòu)方面的研究，相關(guān)工作的進展非常迅速，是在物聯(lián)網(wǎng)總體架構(gòu)方面研究得比較深入和系統(tǒng)的標準組織，也是目前在總體架構(gòu)方面最有影響力的標準組織。ETSI專門成立了一個專項小組（M2MTC），從M2M的角度進行相關(guān)標準化研究。ETSIM2MTC小組的主要研究目標是從端到端的全景角度研究機器對機器通信，并與ETSI內(nèi)NGN的研究及3GPP已有的研究展開協(xié)同工作。43GPP/3GPP2物聯(lián)網(wǎng)標準進展3GPP是3rdGenerationPartnershipProject（第三代合作伙伴計劃）的縮寫形式。3GPP是領先的3G技術(shù)規(guī)范機構(gòu)，是由歐洲的ETSI、日本的ARIB和TTC、韓國的TTA和美國的T1在1998年底發(fā)起成立的，旨在研究制定并推廣基于演進的GSM核心網(wǎng)絡的3G標準，即W-CDMA，TD-SCDMA和EDGE等。中國無線通信標準研究組（CWTS）于1999年加入3GPP。3GPP的目標是實現(xiàn)由2G網(wǎng)絡到3G網(wǎng)絡的平滑過渡，保證未來技術(shù)的后向兼容性，支持輕松建網(wǎng)及系統(tǒng)間的漫游和兼容性。3GPP2是第三代合作伙伴計劃2，成立于1999年1月，由美國的TIA、日本的ARIB、日本的TTC、韓國的TTA四個標準化組織發(fā)起。中國無線通信標準研究組（CWTS）于1999年6月在韓國正式簽字加入3GPP2。3GPP2的主要工作是制定以ANSI-41核心網(wǎng)為基礎，CDMA2000為無線接口的移動通信技術(shù)規(guī)范。1.3物聯(lián)網(wǎng)標準化3GPP和3GPP2采用M2M的概念進行研究。作為移動網(wǎng)絡技術(shù)的主要標準組織，3GPP和3GPP2關(guān)注的重點在于物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡能力增強方面，是在網(wǎng)絡層方面開展研究的主要標準組織。3GPP針對M2M的研究主要從移動網(wǎng)絡出發(fā)，研究M2M應用對網(wǎng)絡的影響，包括網(wǎng)絡優(yōu)化技術(shù)等。3GPP的研究范圍為：只討論移動網(wǎng)的M2M通信；只定義M2M業(yè)務，不具體定義特殊的M2M應用。Verizon和Vodafone等移動運營商在M2M的應用中發(fā)現(xiàn)了很多問題，例如大量M2M終端對網(wǎng)絡的沖擊、系統(tǒng)控制面容量的不足等。在Verizon、Vodafone、三星、高通等公司的推動下，3GPP對M2M的研究在2009年開始加速，目前基本完成了需求分析，轉(zhuǎn)入網(wǎng)絡架構(gòu)和技術(shù)框架的研究，但核心的無線接入網(wǎng)絡（RAN）研究工作還未展開。1.3物聯(lián)網(wǎng)標準化我國物聯(lián)網(wǎng)標準制定現(xiàn)狀1.3.42010年以來，由國家發(fā)展改革委和國家標準委會同有關(guān)部門，相繼成立了國家物聯(lián)網(wǎng)標準推進組、國家物聯(lián)網(wǎng)基礎標準工作組及公安、交通、醫(yī)療、農(nóng)業(yè)、林業(yè)和環(huán)保6個物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)應用標準工作組，初步形成了組織協(xié)調(diào)、技術(shù)協(xié)調(diào)、標準研制三級協(xié)調(diào)推進的標準化工作機制。1.3物聯(lián)網(wǎng)標準化1．IOT-L01-05物聯(lián)網(wǎng)綜合實驗箱2．搭建Keil集成開發(fā)環(huán)境本章實驗物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與應用第二章RFID技術(shù)2.1RFID技術(shù)基礎知識2.2RFID系統(tǒng)組成2.3RFID系統(tǒng)原理目錄Contents本章學習重點03（1）RFID的基本概念、特點及分類。（2）RFID系統(tǒng)的組成和中間件技術(shù)。（3）RFID系統(tǒng)的電感耦合和電磁反向散射耦合原理。0201本章學習重點物聯(lián)網(wǎng)的感知層是基礎層，承擔著信息采集的功能。在物聯(lián)網(wǎng)中，自動識別系統(tǒng)可以對物品自動進行標識和識別，并可以將數(shù)據(jù)實時更新，是全球物品信息實時共享的重要組成部分。從目前的發(fā)展階段來看，物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的瓶頸就在于感知層。RFID（射頻識別）技術(shù)是一種非接觸式的自動識別技術(shù)，也是目前最重要的自動識別系統(tǒng)。它通過射頻信號自動識別目標對象并獲取相關(guān)數(shù)據(jù)，識別工作無須人工干預，可工作于各種惡劣環(huán)境。RFID技術(shù)可識別高速運動物體并可同時識別多個標簽，操作快捷方便。2.1RFID技術(shù)基礎知識

RFID的基本概念和特點2.1.1RFID即射頻識別（RadioFrequencyIdentification），又稱無線射頻識別，是一種非接觸式的自動識別技術(shù)。RFID常稱為感應式電子芯片或近接卡、感應卡、非接觸卡、電子標簽、電子條碼等。其基本原理是利用射頻信號通過空間耦合（交變磁場或電磁場）實現(xiàn)無接觸信息傳遞并達到識別的目的。防水耐高溫使用壽命長讀取距離遠

便簽數(shù)據(jù)可以加密存儲數(shù)據(jù)容量大存儲信息可以隨意修改可識別高速運動中的物體可識別多個標簽可在惡劣環(huán)境下工作隨著物聯(lián)網(wǎng)的興起和發(fā)展，RFID正在成為全球熱門的技術(shù)。目前，RFID應用范圍越來越廣，涉及動物芯片、商品防偽、國防軍事、智能交通、電子門票、身份識別和一卡通等多種領域。RFID需要利用無線電頻率資源，因此RFID必須遵守無線電頻率管理的諸多規(guī)范。具體來說，與同期或早期的接觸式識別技術(shù)相比較，RFID還具有如下一些特點。（1）數(shù)據(jù)的讀寫功能只要通過RFID讀寫器，不需要接觸即可直接讀取射頻卡內(nèi)的數(shù)據(jù)信息到數(shù)據(jù)庫內(nèi)，且一次可處理多個標簽，也可將處理的數(shù)據(jù)狀態(tài)寫入電子標簽。（2）電子標簽的小型化和多樣化RFID在讀取上不受尺寸大小與形狀的限制。RFID電子標簽正朝小型化發(fā)展，以便于嵌入到不同物品內(nèi)。（3）耐環(huán)境性RFID可以非接觸讀寫（讀寫距離可以從十厘米至幾十米），可識別高速運動物體，抗惡劣環(huán)境，且對水、油和藥品等物質(zhì)具有強力的抗污性。RFID可以在黑暗或臟污的環(huán)境之中讀取數(shù)據(jù)。2.1RFID技術(shù)基礎知識（4）可重復使用由于RFID為電子數(shù)據(jù)，可以反復讀寫，因此可以回收標簽重復使用，提高利用率，降低電子污染。（5）穿透性RFID即便是被紙張、木材和塑料等非金屬、非透明材質(zhì)包覆，也可以進行穿透性通信。但是它不能穿過鐵質(zhì)等金屬物體進行通信。（6）數(shù)據(jù)的記憶容量大數(shù)據(jù)容量隨著記憶規(guī)格的發(fā)展而擴大，未來物品所需攜帶的數(shù)據(jù)量會越來越大。（7）系統(tǒng)安全性將產(chǎn)品數(shù)據(jù)從中央計算機中轉(zhuǎn)存到標簽上將為系統(tǒng)提供安全保障。射頻標簽中數(shù)據(jù)的存儲可以通過校驗或循環(huán)冗余校驗的方法來得到保證。2.1RFID技術(shù)基礎知識2.1RFID技術(shù)基礎知識

RFID的分類2.1.2RFID即射頻識別（RadioFrequencyIdentification），又稱無線射頻識別，是一種非接觸式的自動識別技術(shù)。RFID常稱為感應式電子芯片或近接卡、感應卡、非接觸卡、電子標簽、電子條碼等。其基本原理是利用射頻信號通過空間耦合（交變磁場或電磁場）實現(xiàn)無接觸信息傳遞并達到識別的目的。1根據(jù)標簽的供電形式分類RFID電子標簽的電能消耗是非常低的（一般是1/100mW級別）。按照獲取電能的方式不同，電子標簽可分為有源電子標簽、無源電子標簽和半有源電子標簽。據(jù)專家估計，目前市場上80%為無源電子標簽，不到20%為有源電子標簽。有源電子標簽內(nèi)裝有電池，無源電子標簽沒有內(nèi)裝電池。2.1RFID技術(shù)基礎知識（1）有源電子標簽有源電子標簽又稱主動標簽，通過標簽自帶的內(nèi)部電池進行供電，其電能充足，工作可靠，信號傳送距離遠。有源電子標簽的缺點主要是價格高，體積大，使用壽命受到限制，而且隨著電子標簽內(nèi)電池電力的消耗，數(shù)據(jù)傳輸?shù)木嚯x會越來越小，影響系統(tǒng)的正常工作。（2）無源電子標簽無源電子標簽又稱被動標簽，內(nèi)部不帶電池，需靠外界提供能量才能正常工作。無源電子標簽典型的產(chǎn)生電能的裝置是天線與線圈，當電子標簽進入系統(tǒng)的工作區(qū)域，天線接收到特定的電磁波，線圈就會產(chǎn)生感應電流，再經(jīng)過整流并給電容充電，電容電壓經(jīng)過穩(wěn)壓后可作為工作電壓。無源電子標簽具有永久的使用期，常用于需要每天讀寫或頻繁讀寫信息的場合。無源電子標簽的缺點主要是數(shù)據(jù)傳輸?shù)木嚯x要比有源電子標簽短，需要敏感性比較高的信號接收器才能可靠識讀。2.1RFID技術(shù)基礎知識（3）半有源電子標簽半有源電子標簽又稱半被動標簽，可以使用微型紐扣電池給芯片供電，而天線接收、發(fā)射仍然通過讀寫器發(fā)射的電磁波獲取能量，因此本身耗電很少。標簽未進入工作狀態(tài)前，一直處于休眠狀態(tài)，相當于無源電子標簽，標簽內(nèi)部電池能量消耗很少，因而電池可維持幾年，甚至更長。當標簽進入讀寫器的讀取區(qū)域，受到讀寫器發(fā)出的射頻信號激勵而進入工作狀態(tài)時，電子標簽與讀寫器之間信息交換的能量支持以讀寫器供應的射頻能量為主（反射調(diào)制方式），標簽內(nèi)部電池的作用主要在于彌補標簽所處位置的射頻場強不足，標簽內(nèi)部電池的能量并不轉(zhuǎn)換為射頻能量。2.1RFID技術(shù)基礎知識2根據(jù)標簽的工作頻率分類電子標簽的工作頻率決定著射頻識別系統(tǒng)的工作原理（電感耦合還是電磁反向散射耦合）、識別距離、電子標簽及讀寫器實現(xiàn)的難易程度和設備的成本。電子標簽依據(jù)頻率的不同可分為低頻電子標簽、高頻電子標簽、超高頻電子標簽和微波電子標簽。RFID系統(tǒng)主要頻段標準與特性2.1RFID技術(shù)基礎知識低頻段電子標簽簡稱低頻電子標簽，其工作頻率范圍為30～300kHz。典型工作頻率有125kHz，133kHz（也有接近的其他頻率的，如TI公司使用134.2kHz）。低頻標簽一般為無源電子標簽，其工作能量通過電感耦合方式從讀寫器耦合線圈的輻射近場中獲得。低頻標簽與讀寫器之間傳送數(shù)據(jù)時，低頻電子標簽需位于讀寫器天線輻射的近場區(qū)內(nèi)。低頻電子標簽的讀寫距離一般情況下小于1m。1）低頻段電子標簽低頻標簽存在的優(yōu)勢是標簽的芯片多采用普通的CMOS工藝，工作頻率不受無線電頻率管制約束；比較廉價、省電；同時可以穿透水、木材、有機組織等。低頻標簽常適合近距離的、低速度的、數(shù)據(jù)量要求較少的識別應用（如動物識別）等。低頻標簽的劣勢主要體現(xiàn)在：標簽存儲數(shù)據(jù)量較少；只能適合低速、近距離識別應用；與高頻標簽相比，標簽天線匝數(shù)更多，成本更高一些。2.1RFID技術(shù)基礎知識低頻標簽的典型應用有動物識別、容器識別、工具識別、電子閉鎖防盜（帶有內(nèi)置應答器的汽車鑰匙）等。低頻標簽有多種外觀形式，應用于動物識別的低頻標簽外觀有項圈式、耳牌式、注射式、藥丸式等。（a）低頻動物耳標

（b）低頻動物腳環(huán)常見低頻電子標簽2.1RFID技術(shù)基礎知識中高頻段電子標簽的工作頻率一般為3～30MHz，典型工作頻率為13.56MHz。該頻段的電子標簽，從射頻識別應用角度來說，因其工作原理與低頻標簽完全相同，即采用電感耦合方式工作，所以宜將其歸為低頻標簽類中。另一方面，根據(jù)無線電頻率的一般劃分，其工作頻段又稱為高頻，所以也常將其稱為高頻標簽。2）中高頻段電子標簽高頻標簽一般也采用無源設計，其工作能量同低頻標簽一樣，也是通過電感耦合或電磁反向散射耦合方式從讀寫器耦合線圈的輻射近場中獲得。標簽與讀寫器進行數(shù)據(jù)交換時，標簽必須位于讀寫器天線輻射的近場區(qū)內(nèi)。中頻標簽的讀寫距離一般情況下也小于1m。2.1RFID技術(shù)基礎知識高頻標簽的基本特點與低頻標簽相似，由于其工作頻率的提高，可以選用較高的數(shù)據(jù)傳輸速率。高頻標簽由于可方便地做成卡狀，典型應用包括電子車票、電子身份證、電子閉鎖防盜（電子遙控門鎖控制器）等。（a）高頻IC卡

（b）RFID門票常見高頻電子標簽2.1RFID技術(shù)基礎知識超高頻與微波頻段的電子標簽也簡稱微波電子標簽，其典型工作頻率為433.92MHz，902～928MHz，2.45GHz，5.8GHz。微波電子標簽可分為有源電子標簽與無源電子標簽兩類。工作時，電子標簽位于讀寫器天線輻射場的遠區(qū)場內(nèi)，電子標簽與讀寫器之間的耦合方式為電磁反向散射耦合方式。讀寫器天線輻射場為無源電子標簽提供射頻能量，將有源電子標簽喚醒。相應的射頻識別系統(tǒng)讀寫距離一般大于1m，典型情況為4～7m，最大可達10m以上。讀寫器天線一般均為定向天線，只有在讀寫器天線定向波束范圍內(nèi)的電子標簽才可被讀寫。3）超高頻與微波電子標簽2.1RFID技術(shù)基礎知識微波電子標簽的典型特點主要集中在是否無源、無線讀寫距離、是否支持多電子標簽讀寫、是否適合高速識別應用、讀寫器的發(fā)射功率容限、電子標簽及讀寫器的價格等方面。微波電子標簽的數(shù)據(jù)存儲容量一般限定在2Kbit以內(nèi)，從技術(shù)及應用的角度來說，微波電子標簽并不適合作為大量數(shù)據(jù)的載體，其主要功能在于標識物品并完成無接觸的識別過程。典型的數(shù)據(jù)容量指標有1Kbit，128bit，64bit等。微波電子標簽的典型應用包括移動車輛識別、電子身份證、倉儲物流應用、電子閉鎖防盜（電子遙控門鎖控制器）等。（a）ETC不停車收費系統(tǒng)

（b）機場行李自動分揀系統(tǒng)微波電子標簽應用場景2.1RFID技術(shù)基礎知識3根據(jù)標簽的可讀性分類（1）只讀（RO）標簽只讀標簽內(nèi)部有只讀存儲器（ROM）。ROM中存儲有電子標簽的標識信息。這些信息可以在電子標簽制造過程中，由制造商寫入ROM中，即電子標簽在出廠時已將完整的信息寫入電子標簽。這種情況下，在應用過程中，電子標簽一般具有只讀功能。也可以在電子標簽開始使用時由使用者根據(jù)特定的應用目的寫入特殊的編碼信息。（2）可讀可寫（RW）標簽可讀可寫標簽內(nèi)部的存儲器，除了ROM、緩沖存儲器之外，還有非活動可編程記憶存儲器。這種存儲器一般是EEPROM（電可擦除可編程只讀存儲器），它除了具有存儲數(shù)據(jù)功能外，還具有在適當?shù)臈l件下允許多次對原有數(shù)據(jù)的擦除以及重新寫入數(shù)據(jù)的功能?？勺x可寫電子標簽還可能有隨機存取存儲器（RAM），用于存儲電子標簽反應和數(shù)據(jù)傳輸過程中臨時產(chǎn)生的數(shù)據(jù)。（3）一次寫入多次讀出（WORM）標簽一次寫入多次讀出（WORM）的電子標簽既有接觸式改寫的電子標簽存在，也有無接觸式改寫的電子標簽存在。這類WORM電子標簽一般大量用在一次性使用的場合，如航空行李標簽、特殊身份證件標簽等。2.1RFID技術(shù)基礎知識4根據(jù)標簽的工作方式分類（1）主動式電子標簽一般來說，主動式RFID系統(tǒng)為有源系統(tǒng)，即主動式電子標簽用自身的射頻能量主動地發(fā)送數(shù)據(jù)給讀寫器，在有障礙物的情況下，只需穿透障礙物一次。由于主動式電子標簽自帶電池供電，它的電能充足，工作可靠性高，信號傳輸距離遠。主要缺點是標簽的使用壽命受到限制，而且隨著標簽內(nèi)部電池能量的耗盡，數(shù)據(jù)傳輸距離越來越短，從而影響系統(tǒng)的正常工作。（2）被動式電子標簽被動式電子標簽必須利用讀寫器的載波來調(diào)制自身的信號，標簽產(chǎn)生電能的裝置是天線和線圈。電子標簽進入RFID系統(tǒng)工作區(qū)后，天線接收特定的電磁波，線圈產(chǎn)生感應電流供給電子標簽工作，在有障礙物的情況下，讀寫器的能量必須來回穿過障礙物兩次。這類系統(tǒng)一般用于門禁或交通系統(tǒng)中，因為讀寫器可以確保只激活一定范圍內(nèi)的電子標簽。（3）半主動式電子標簽在半主動式RFID系統(tǒng)里，電子標簽本身帶有電池，但是電子標簽并不通過自身能量主動發(fā)送數(shù)據(jù)給讀寫器，電池只負責對電子標簽內(nèi)部電路供電。電子標簽需要被讀寫器的能量激活，然后才通過反向散射調(diào)制方式傳送自身數(shù)據(jù)。一般來講，無源系統(tǒng)為被動式，有源系統(tǒng)為主動式。2.1RFID技術(shù)基礎知識依據(jù)封裝形式，RFID標簽可分為信用卡標簽、線形標簽、紙狀標簽、玻璃管標簽、圓形標簽及特殊用途的異形標簽等；根據(jù)耦合方式、工作頻率和作用距離的不同，RFID無線信號傳輸分為電感耦合方式和電磁反向散射耦合方式兩種；按照數(shù)據(jù)在RFID讀寫器和標簽之間的通信方式，可以分為全雙工系統(tǒng)、半雙工系統(tǒng)和時序系統(tǒng)等。RFID的種類及特點2.1RFID技術(shù)基礎知識RFID技術(shù)起源于第二次世界大戰(zhàn)時期，該技術(shù)被英軍用于識別敵我雙方的飛機，此系統(tǒng)稱為敵我識別系統(tǒng)（IdentificationFriendorFoeSystem，IFFS）。IFFS通過雷達發(fā)射微波查詢信號，英方飛機上安裝的識別電子標簽可以對微波信號做出相應回執(zhí)，這種技術(shù)在20世紀50年代成為現(xiàn)代空中交通管制的基礎，也是早期RFID技術(shù)的萌芽，主要應用在軍事、實驗室等。1948年Harry．Stockman的一篇具有里程碑意義的RFID研究論文“CommunicationbyMeansofReflectedPower”，以及信息技術(shù)（如晶體管集成電路、微處理芯片、通信網(wǎng)絡等新技術(shù)）的發(fā)展，拉開了RFID技術(shù)的研究序幕。20世紀60年代出現(xiàn)了一系列的RFID技術(shù)論文及專利文獻，RFID的應用此時也應運而生，出現(xiàn)了商用RFID系統(tǒng)——電子商品監(jiān)視（ElectronicArticleSurveillance，EAS）設備。EAS被認為是RFID技術(shù)最早且最廣泛應用于商業(yè)領域的系統(tǒng)。20世紀70年代，RFID技術(shù)成為人們研究的熱門課題，各種機構(gòu)都開始致力于RFID技術(shù)的開發(fā)，出現(xiàn)了一系列的研究成果，并且將RFID技術(shù)成功應用于自動汽車識別（AutomaticVehicleIdentification，AVI）的電子計費系統(tǒng)、動物跟蹤及工廠自動化等。0102032.1RFID技術(shù)基礎知識20世紀80年代是充分使用RFID技術(shù)的十年，更加完善的RFID應用開始涌現(xiàn)。世界各個國家對RFID的應用興趣不盡相同，在美國RFID技術(shù)主要應用于傳輸業(yè)和訪問控制，在歐洲則是將短距離通信的RFID技術(shù)應用于動物監(jiān)控。第一個實用的RFID電子收費系統(tǒng)于1987年在挪威正式投入使用。1989年美國達拉斯南部高速公路也開始使用不停車收費系統(tǒng)，紐約港務局和新澤西港務局在林肯路的汽車入口處也使用了RFID系統(tǒng)。在歐洲，微型電路（EM）從1971年開始研究超低功率的集成電路。1982年，米克朗集成微電子學開始了ASIC（專用集成電路）技術(shù)，并在1987年由其奧地利分公司開始開發(fā)識別和智能卡芯片。2.1RFID技術(shù)基礎知識20世紀90年代是RFID發(fā)展史上最為重要的十年，在這期間電子收費系統(tǒng)在美國開始大量部署，在北美共約有3億個RFID標簽被安裝在汽車尾部。1991年，世界第一個高速公路不停車收費系統(tǒng)在美國俄克拉何馬州開始投入使用。1992年，世界第一個電子收費系統(tǒng)和交通管理系統(tǒng)的集成系統(tǒng)在美國休斯頓安裝并使用。多個地區(qū)和公司開始注意到系統(tǒng)之間的互操作性，即運行頻率和通信協(xié)議的標準化問題。只有提供了統(tǒng)一的標準，RFID才能在更廣泛的領域得到應用。例如，當時E-zPass系統(tǒng)能夠兼容美國七大地區(qū)的電子收費系統(tǒng)，通過這套系統(tǒng)，附帶同一個標簽的汽車在七大地區(qū)均可使用。1995年，飛利浦半導體公司收購了MikronGraz。如今微型電路和飛利浦半導體公司是歐洲的主要RFID廠商。從技術(shù)上看，數(shù)年前，所部署的RFID應用基本上都是低頻（LF）和高頻（HF）的被動式RFID技術(shù)。低頻和高頻系統(tǒng)都具有優(yōu)先的數(shù)據(jù)傳輸速度和有效距離。有效距離限制了可部署性，數(shù)據(jù)傳輸速度則限制了其可伸縮性。因此，20世紀90年代后期，開始出現(xiàn)甚高頻（UHF）的主動式標簽技術(shù)，提供更遠的傳輸距離，更快的傳輸速度。2.1RFID技術(shù)基礎知識目前，我國的RFID產(chǎn)業(yè)鏈已經(jīng)逐步形成，產(chǎn)業(yè)鏈中包括如下7個主要環(huán)節(jié)：①RFID標準制定；②RFID芯片制造和設計③天線設計和制造④封裝技術(shù)⑤標簽材料的后續(xù)加工⑥系統(tǒng)和數(shù)據(jù)管理軟件平臺的構(gòu)建⑦RFID應用系統(tǒng)的開發(fā)標簽制造商主要使用封裝完畢后的標簽材料進行后續(xù)加工，處于產(chǎn)業(yè)鏈中的第5個環(huán)節(jié)。目前，中國已經(jīng)將RFID技術(shù)應用于鐵路車號識別、身份證和票證管理、動物標識、特種設備與危險品管理、公共交通及生產(chǎn)過程管理等多個領域。2.2RFID系統(tǒng)組成

RFID系統(tǒng)組成2.2.1RFID的工作過程是標簽進入磁場通過天線接收讀寫器發(fā)出的射頻信號憑借感應電流的能量將儲存在芯片中的產(chǎn)品信息（無源標簽或被動標簽）發(fā)送出去，或是以自身能量源主動發(fā)送某頻率的信號（有源標簽或主動標簽）讀寫器接收標簽信息并譯碼后，送至中央信息系統(tǒng)進行相關(guān)處理2.2RFID系統(tǒng)組成從RFID的工作過程可以看出，最簡單的RFID系統(tǒng)是由電子標簽、讀寫器和天線三部分組成，完整RFID系統(tǒng)還應包括主機。RFID系統(tǒng)在具體的應用過程中，根據(jù)不同的應用目的和應用環(huán)境，系統(tǒng)的組成會有所不同，但從RFID系統(tǒng)的工作原理來看，系統(tǒng)一般都是由信號發(fā)射機、信號接收機、發(fā)射接收天線等幾部分組成。RFID系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖2.2RFID系統(tǒng)組成1信號發(fā)射機信號發(fā)射機典型的形式是電子標簽，也即射頻卡。標簽相當于條碼技術(shù)中的條碼符號，用來存儲需要識別傳輸?shù)男畔?。在RFID系統(tǒng)中，信號發(fā)射機為了不同的應用目的，會以不同的形式存在，典型的形式是標簽。另外，與條碼不同的是，標簽必須能夠自動或在外力的作用下，把存儲的信息主動發(fā)射出去。2信號接收機在RFID系統(tǒng)中，信號接收機一般叫做讀寫器或閱讀器。讀寫器的基本功能：提供與標簽進行數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐緩?。提供相當復雜的信號狀態(tài)控制、奇偶錯誤校驗與更正功能等。2.2RFID系統(tǒng)組成標簽中除了存儲需要傳輸?shù)男畔⑼?，還必須含有一定的附加信息，如錯誤校驗信息等。識別數(shù)據(jù)信息和附加信息按照一定的結(jié)構(gòu)編制在一起，并按照特定的順序向外發(fā)送。讀寫器通過接收到的信息來控制數(shù)據(jù)流的發(fā)送。一旦到達讀寫器的信息被正確的接收和譯解后，讀寫器通過特定的算法決定是否需要發(fā)射機對發(fā)送的信號重發(fā)一次，或者知道發(fā)射器停止發(fā)信號，這就是“命令響應協(xié)議”。使用這種協(xié)議，即便在很短的時間、很小的空間讀寫多個標簽，也可以有效地防止“欺騙問題”的產(chǎn)生。3只有可讀可寫標簽系統(tǒng)才需要編程器。編程器是向標簽寫入數(shù)據(jù)的裝置。編程器寫入數(shù)據(jù)一般來說是離線完成的，也就是預先在標簽中寫入數(shù)據(jù)，等到開始應用時直接把標簽黏附在被標識項目上。也有一些RFID應用系統(tǒng)，寫數(shù)據(jù)是在線完成的，尤其是在生產(chǎn)環(huán)境中作為交互式便攜數(shù)據(jù)文件來處理時。編程器2.2RFID系統(tǒng)組成4天線天線是標簽與讀寫器之間傳輸數(shù)據(jù)的發(fā)射、接收裝置。在實際應用中，除了系統(tǒng)功率，天線的形狀和相對位置也會影響數(shù)據(jù)的發(fā)射和接收，需要專業(yè)人員對系統(tǒng)的天線進行設計、安裝。小1m的近距離應用系統(tǒng)的RFID天線一般采用工藝簡單、成本低的線圈型天線，它們主要工作在中低頻段。而1m以上遠距離的應用系統(tǒng)需要采用微帶貼片型或偶極子型的RFID天線，它們工作在高頻及微波頻段。這幾種類型天線的工作原理是不相同的。線圈型微帶貼片型偶極子型2.2RFID系統(tǒng)組成若從功能實現(xiàn)考慮，可將RFID系統(tǒng)分成邊沿系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)兩大部分。這種觀點同現(xiàn)代信息技術(shù)觀點相吻合。邊沿系統(tǒng)主要是完成信息感知，屬于硬件組件部分；軟件系統(tǒng)完成信息的處理和應用；通信設施負責整個RFID系統(tǒng)的信息傳遞；2.2RFID系統(tǒng)組成

RFID系統(tǒng)中的軟件組件2.2.2RFID系統(tǒng)中的軟件組件主要完成數(shù)據(jù)信息的存儲、管理及對RFID標簽的讀寫控制，是獨立于RFID硬件之上的部分。RFID系統(tǒng)歸根結(jié)底是為應用服務的，讀寫器與應用系統(tǒng)之間的接口通常由軟件組件來完成。RFID軟件組件邊沿接口系統(tǒng)中間件企業(yè)應用接口應用軟件2.2RFID系統(tǒng)組成1邊沿接口系統(tǒng)邊沿接口系統(tǒng)主要完成RFID系統(tǒng)硬件與軟件之間的連接，通過使用控制器實現(xiàn)同RFID硬軟件之間的通信。主要任務從讀寫器中讀取數(shù)據(jù)和控制讀寫器的行為，激勵外部傳感器、執(zhí)行器工作；從不同讀寫器中過濾重復數(shù)據(jù)；設置基于事件方式觸發(fā)的外部執(zhí)行機構(gòu)；提供智能功能，選擇發(fā)送到軟件系統(tǒng)；遠程管理功能；2.2RFID系統(tǒng)組成2RFID中間件RFID中間件是介于讀寫器和后端軟件之間的一組獨立軟件，它能夠與多個RFID讀寫器和多個后端軟件應用系統(tǒng)連接。應用程序使用中間件所提供的通用應用程序接口（API），就能夠連接到讀寫器，讀取RFID標簽數(shù)據(jù)。中間件屏蔽了不同讀寫器和應用程序后端軟件的差異，從而減輕了多對多連接的設計與維護的復雜性。使用RFID中間件的主要目的①隔離應用層和設備接口；②處理讀寫器和傳感器捕獲的原始數(shù)據(jù)，使應用層看到的都是有意義的高層事件，大大減少所需處理的信息；③提供應用層接口用于管理讀寫器和查詢RFID觀測數(shù)據(jù)，目前大多數(shù)可用的RFID中間件都有這些特性。2.2RFID系統(tǒng)組成3企業(yè)應用接口企業(yè)應用接口是RFID前端操作軟件，主要是提供給RFID設備操作人員使用的，如手持讀寫設備上使用的RFID識別系統(tǒng)；超市收銀臺使用的結(jié)算系統(tǒng)；門禁系統(tǒng)使用的監(jiān)控軟件；此外還應當包括將RFID讀寫器采集到的信息向軟件系統(tǒng)傳送的接口軟件。2.2RFID系統(tǒng)組成（1）讀/寫功能讀功能就是從電子標簽中讀取數(shù)據(jù)，寫功能就是將數(shù)據(jù)寫入電子標簽。這中間涉及編碼和調(diào)制技術(shù)的使用，例如采用FSK還是ASK方式發(fā)送數(shù)據(jù)。（2）防碰撞功能很多時候不可避免地會有多個電子標簽同時進入讀寫器的讀取區(qū)域，要求同時識別和傳輸數(shù)據(jù)，這時就需要前端軟件具有防碰撞功能。具有防碰撞功能的RFID系統(tǒng)可以同時識別進入識別范圍內(nèi)的所有電子標簽，其并行工作方式大大提高了系統(tǒng)的效率。前端軟件最重要的功能是保障電子標簽和讀寫器之間的正常通信，通過硬件設備的運行和接收高層的后端軟件控制來處理和管理電子標簽和讀寫器之間的數(shù)據(jù)通信。2.2RFID系統(tǒng)組成（3）安全功能確保電子標簽和讀寫器雙向數(shù)據(jù)交換通信的安全。在前端軟件設計中可以利用密碼限制讀取標簽內(nèi)信息、讀寫一定范圍內(nèi)的標簽數(shù)據(jù)及對傳輸數(shù)據(jù)進行加密等措施來實現(xiàn)安全功能，也可以使用硬件結(jié)合的方式來實現(xiàn)安全功能。標簽不僅提供了密碼保護，而且能對數(shù)據(jù)從標簽傳輸?shù)阶x取器的過程進行加密，而不僅是對標簽上的數(shù)據(jù)進行加密。（4）檢/糾錯功能由于使用無線方式傳輸數(shù)據(jù)很容易被干擾，使得接收到的數(shù)據(jù)產(chǎn)生畸變，從而導致傳輸出錯。前端軟件可以采用校驗和的方法，如循環(huán)冗余校驗（CRC）、縱向冗余校驗（LRC）、奇偶校驗等檢測錯誤?？梢越Y(jié)合自動重傳請求（ARQ）技術(shù)重傳有錯誤的數(shù)據(jù)來糾正錯誤，以上功能也可以通過硬件來實現(xiàn)。2.2RFID系統(tǒng)組成4應用軟件由于信息是為生產(chǎn)決策服務的，因此，RFID系統(tǒng)所采集的信息最終要向后端應用軟件傳送，應用軟件系統(tǒng)需要具備相應的處理RFID數(shù)據(jù)的功能。應用軟件的具體數(shù)據(jù)處理功能需要根據(jù)客戶的具體需求和決策的支持度來進行軟件的結(jié)構(gòu)與功能設計。應用軟件也是系統(tǒng)的數(shù)據(jù)中心，它負責與讀寫器通信，將讀寫器經(jīng)過中間件轉(zhuǎn)換之后的數(shù)據(jù)，插入到后臺企業(yè)倉儲管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫中，對電子標簽管理信息、發(fā)行電子標簽和采集的電子標簽信息集中進行存儲和處理。（1）RFID系統(tǒng)管理管理系統(tǒng)設置及系統(tǒng)用戶信息和權(quán)限。（2）電子標簽管理在數(shù)據(jù)庫中管理電子標簽序列號和每個物品對應的序號及產(chǎn)品名稱、型號規(guī)格，芯片內(nèi)記錄的詳細信息等，完成數(shù)據(jù)庫內(nèi)所有電子標簽的信息更新。（3）數(shù)據(jù)分析和存儲對整個系統(tǒng)內(nèi)的數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析，生成相關(guān)報表，對采集到的數(shù)據(jù)進行存儲管理。2.2RFID系統(tǒng)組成

RFID中間件技術(shù)2.2.3RFID中間件技術(shù)將企業(yè)級中間件技術(shù)延伸到RFID領域，是RFID產(chǎn)業(yè)鏈的關(guān)鍵共性技術(shù)。它是RFID讀寫器和應用系統(tǒng)之間的中介。RFID中間件屏蔽了RFID設備的多樣性和復雜性，能夠為后臺業(yè)務系統(tǒng)提供強大的支撐，從而驅(qū)動更廣泛、更豐富的RFID應用。1RFID中間件的組成RFID中間件（即RFIDEdgeServer）是EPCglobal推薦的RFID應用框架中相當重要的一環(huán)，它負責實現(xiàn)與RFID硬件及配套設備的信息交互與管理，同時作為一個軟硬件集成的橋梁，完成與上層復雜應用的信息交換。鑒于使用中間件的3個主要原因，大多數(shù)中間件應由讀寫器適配器、事件管理器和應用程序接口3個組件組成。2.2RFID系統(tǒng)組成（1）讀寫器適配器讀寫器適配器的作用是提供讀寫器接口。假若每個應用程序都編寫適應于不同類型讀寫器的API程序，那將是非常麻煩的事情。讀寫器適配器程序提供一種抽象的應用接口，來消除不同讀寫器與API之間的差別。（2）事件管理器事件管理器的作用是過濾事件。讀寫器不斷從電子標簽讀取大量未經(jīng)處理的數(shù)據(jù)，一般說來應用系統(tǒng)內(nèi)部存在大量重復數(shù)據(jù)，因此數(shù)據(jù)必須進行去重和過濾。而不同的數(shù)據(jù)子集，中間件應能夠聚合匯總應用系統(tǒng)定制的數(shù)據(jù)集合。事件管理器就是按照規(guī)則取得指定的數(shù)據(jù)。過濾有兩種類型，一是基于讀寫器的過濾；二是基于標簽和數(shù)據(jù)的過濾。提供這種事件過濾的組件就是事件管理器。（3）應用程序接口