第3章物联网RFID的工作原理

1、物联网物联网- -射频识别（射频识别（RFIDRFID）核心技术详解（第）核心技术详解（第2 2版）版）第第3章章 物联网物联网RFID的的工作原理工作原理点击此处结束放映点击此处结束放映 全球物品编码全球物品编码3.1电子标签与读写器构成的识别系统电子标签与读写器构成的识别系统3.2中间件中间件3.3物联网名称解析和信息发布服务物联网名称解析和信息发布服务3.4物联网物联网RFID标准体系标准体系3.5物联网物联网- -射频识别（射频识别（RFIDRFID）核心技术详解（第）核心技术详解（第2 2版）版）点击此处结束放映点击此处结束放映物联网物联网- -射频识别（射频识别（RFIDRFID）

2、核心技术详解（第）核心技术详解（第2 2版）版）基于基于RFID的物联网主要包括的物联网主要包括5个基本组成部分，分别为个基本组成部分，分别为EPC码、识别系统（码、识别系统（RFID）、中间件、物联网名称解析服务（）、中间件、物联网名称解析服务（IOT-NS）、物联网信息发布服务（）、物联网信息发布服务（IOT-IS）。）。EPC码与码与IOT-IS联系起来联系起来后，可以获得大量的物品信息，并可以实时更新数据信息，一个后，可以获得大量的物品信息，并可以实时更新数据信息，一个全新的物联网就建立起来了。全新的物联网就建立起来了。目前全球有多个目前全球有多个RFID标准化组织，制订了多个标准化组

3、织，制订了多个RFID标准化标准化体系，其中最有名的三大射频识别标准化组织是体系，其中最有名的三大射频识别标准化组织是EPCglobal、UID和和ISO/IEC，已经制定、发布和实施了多个，已经制定、发布和实施了多个RFID标准。标准。点击此处结束放映点击此处结束放映物联网物联网- -射频识别（射频识别（RFIDRFID）核心技术详解（第）核心技术详解（第2 2版）版） 全球物品编码全球物品编码3.1点击此处结束放映点击此处结束放映物联网物联网- -射频识别（射频识别（RFIDRFID）核心技术详解（第）核心技术详解（第2 2版）版）3.1.1 物品编码概述物品编码概述 1970年，美国开始

4、在商品中使用条码。年，美国开始在商品中使用条码。物联网物联网需要对全球每个需要对全球每个物品物品进行编码和管理，条码满足不了这样的要求，进行编码和管理，条码满足不了这样的要求，EPC码就码就产生产生了。了。1.条码条码 条码由欧洲物品编码协会（条码由欧洲物品编码协会（EAN）和美国统一编码委员会）和美国统一编码委员会（UCC）负责编制，目前已经成为全球通用的商务语言。）负责编制，目前已经成为全球通用的商务语言。2. EPC码码 EPC码统一了对全球物品编码的方法，其容量可以为全球每个码统一了对全球物品编码的方法，其容量可以为全球每个物品进行编码。物品进行编码。点击此处结束放映点击此处结束放映物

5、联网物联网- -射频识别（射频识别（RFIDRFID）核心技术详解（第）核心技术详解（第2 2版）版） 1. 条码概述条码概述（1）全球贸易项目代码）全球贸易项目代码(GTIN) （2）系列货运包装箱代码）系列货运包装箱代码(SSCC)（3）全球位置标识代码（）全球位置标识代码（GLN）（4）全球可回收资产标识代码（）全球可回收资产标识代码（GRAI）（5）全球单个资产标识代码（）全球单个资产标识代码（GIAI）（6）全球服务标识代码（）全球服务标识代码（GSRN）点击此处结束放映点击此处结束放映物联网物联网- -射频识别（射频识别（RFIDRFID）核心技术详解（第）核心技术详解（第2 2版

6、）版） 2. 电子产品编码概述电子产品编码概述电子产品编码的概念是由美国麻省理工学院电子产品编码的概念是由美国麻省理工学院1999年提出的，年提出的，其核心思想是为全球每一个商品提供唯一的电子标识符，通过射其核心思想是为全球每一个商品提供唯一的电子标识符，通过射频识别技术完成物品数据的自动采集。频识别技术完成物品数据的自动采集。2003年欧洲物品编码协会（年欧洲物品编码协会（EAN）和美国统一编码委员会）和美国统一编码委员会（UCC）联合收购了）联合收购了EPC系统，共同成立了全球电子产品编码中系统，共同成立了全球电子产品编码中心（心（EPCglobal）。点击此处结束放映点击此处结束放映物联

7、网物联网- -射频识别（射频识别（RFIDRFID）核心技术详解（第）核心技术详解（第2 2版）版）3.1.2 条码条码编码编码条码将表示商品信息的数字代码转换成一组规则排列的平条码将表示商品信息的数字代码转换成一组规则排列的平行线条，条码遵循唯一性原则以保证条码在全世界范围内不重复。行线条，条码遵循唯一性原则以保证条码在全世界范围内不重复。1、EAN条码条码EAN条码有标准版（条码有标准版（EAN-13）和缩短版（）和缩短版（EAN-8）。EAN条条码目前已用于全球码目前已用于全球90多个国家和地区，我国于多个国家和地区，我国于1991年加入年加入EAN组组织。织。点击此处结束放映点击此处结

8、束放映物联网物联网- -射频识别（射频识别（RFIDRFID）核心技术详解（第）核心技术详解（第2 2版）版）表表3.1 EAN-13条码最多允许的商品项目总数条码最多允许的商品项目总数点击此处结束放映点击此处结束放映物联网物联网- -射频识别（射频识别（RFIDRFID）核心技术详解（第）核心技术详解（第2 2版）版）2、UPC条码条码1970年，美国超级市场委员会制定了通用商品代码（年，美国超级市场委员会制定了通用商品代码（UPC条码）。条码）。1973年，美国统一编码委员会（年，美国统一编码委员会（UCC）建立了）建立了UPC条码条码系统，并全面实现了该码制的标准化。系统，并全面实现了该

9、码制的标准化。点击此处结束放映点击此处结束放映物联网物联网- -射频识别（射频识别（RFIDRFID）核心技术详解（第）核心技术详解（第2 2版）版）3.1.3 EPC码码 EPC码与码与EAN/UCC码兼容，是新一代的编码标准，是全球码兼容，是新一代的编码标准，是全球统一标识系统的延伸和拓展。统一标识系统的延伸和拓展。EPCglobal是全球性非盈利组织，其是全球性非盈利组织，其主要职能是负责对全球商品进行电子产品编码和管理。主要职能是负责对全球商品进行电子产品编码和管理。EPC码是码是射频识别的编码标准，是全球统一标识系统的重要组成部分。射频识别的编码标准，是全球统一标识系统的重要组成部分

10、。点击此处结束放映点击此处结束放映物联网物联网- -射频识别（射频识别（RFIDRFID）核心技术详解（第）核心技术详解（第2 2版）版）1.EPC码的容量码的容量EPC码是二进制码，这一点与条码不同，条码是十进制码。码是二进制码，这一点与条码不同，条码是十进制码。EPC码的版本有码的版本有64位、位、96位和位和256位编码结构位编码结构。表表3.3 EPC-96位编码结构最多允许存在的商品总数位编码结构最多允许存在的商品总数点击此处结束放映点击此处结束放映物联网物联网- -射频识别（射频识别（RFIDRFID）核心技术详解（第）核心技术详解（第2 2版）版）2. EPC码的特点码的特点（1

11、）允许存在的商品总数大）允许存在的商品总数大（2）兼容性）兼容性（3）国际性）国际性点击此处结束放映点击此处结束放映物联网物联网- -射频识别（射频识别（RFIDRFID）核心技术详解（第）核心技术详解（第2 2版）版）电子标签与读写器构成的识别系统电子标签与读写器构成的识别系统3.2点击此处结束放映点击此处结束放映物联网物联网- -射频识别（射频识别（RFIDRFID）核心技术详解（第）核心技术详解（第2 2版）版）3.2.1 EPC标签标签EPC标签一般由天线和芯片组成，标签一般由天线和芯片组成，EPC标签芯片的面积不标签芯片的面积不足足1平方毫米，可实现二进制平方毫米，可实现二进制96位

12、信息存储。位信息存储。 EPC标签是标签是EPC码的信息载体，其中存储的唯一信息是码的信息载体，其中存储的唯一信息是96位或位或64位的位的EPC码。根据基本功能和版本号的不同，码。根据基本功能和版本号的不同，EPC标签有标签有类（类（Class）和代（）和代（Gen）的概念，）的概念，Class描述的是描述的是EPC标签的基标签的基本功能，本功能，Gen是指是指EPC标签规范的版本号。标签规范的版本号。点击此处结束放映点击此处结束放映物联网物联网- -射频识别（射频识别（RFIDRFID）核心技术详解（第）核心技术详解（第2 2版）版）1. EPC标签分类标签分类（1）Class 0（2）C

13、lass 1该类该类EPC标签标签为为无源、后向散射式。无源、后向散射式。 具有一个电子产品代码标识符和一个标签标识符；具有一个电子产品代码标识符和一个标签标识符； 通过通过KILL命令能够实现标签自毁功能，使标签永久失效；命令能够实现标签自毁功能，使标签永久失效； 具有可选的密码保护功能；具有可选的密码保护功能； 具有可选的用户存储空间。具有可选的用户存储空间。（3）Class 2（4）Class 3（5）Class 4 点击此处结束放映点击此处结束放映物联网物联网- -射频识别（射频识别（RFIDRFID）核心技术详解（第）核心技术详解（第2 2版）版）2. EPC标签代（标签代（Gen）

14、的概念）的概念EPC Gen1是是EPC系统第一代标准。系统第一代标准。EPC Gen1标准是标准是EPC系统系统射频识别技术的基础，射频识别技术的基础，EPC Gen1主要是为了测试主要是为了测试EPC技术的可行技术的可行性。性。EPC Gen2是是EPC系统第二代标准。系统第二代标准。EPC Gen2标准主要是为标准主要是为使这项技术与实践结合，满足现实的需求。使这项技术与实践结合，满足现实的需求。 EPC Gen2标签标签2005年投入使用。年投入使用。EPC Gen2标签提高了标签提高了RFID标签的质量，追踪物品的标签的质量，追踪物品的效果更好，同时提高了信息的安全保密性。效果更好，

15、同时提高了信息的安全保密性。点击此处结束放映点击此处结束放映物联网物联网- -射频识别（射频识别（RFIDRFID）核心技术详解（第）核心技术详解（第2 2版）版）EPC系统原来有系统原来有4个不同的标签制造标准，分别为英国大不个不同的标签制造标准，分别为英国大不列颠科技集团（列颠科技集团（BTG）的）的ISO-180006A标准、美国标准、美国Intermec科技公科技公司（司（Intermec Technologies Corp.)的的ISO-180006B标准、美国标准、美国Matrics公司（现在已经被美国讯宝科技公司以公司（现在已经被美国讯宝科技公司以2.3亿美元收购）亿美元收购）的

16、的Class 0标准和标准和Alien Technology公司的公司的Class 1标准。标准。EPC Gen2标准是在整合上述标准是在整合上述4个标签标准的前提下产生的，个标签标准的前提下产生的，同时同时EPC Gen2标准扩展了上述标准扩展了上述4个标签标准。个标签标准。点击此处结束放映点击此处结束放映物联网物联网- -射频识别（射频识别（RFIDRFID）核心技术详解（第）核心技术详解（第2 2版）版）EPC Gen2标准详细描述了第二代标准详细描述了第二代EPC标签与读写器之间的标签与读写器之间的通信通信。 EPC Gen2的特点如下。的特点如下。 开放和多协议的标准开放和多协议的标

17、准 全球频率全球频率 识读速率更大识读速率更大 更大的存储能力更大的存储能力 免版税和兼容免版税和兼容 其它优点其它优点点击此处结束放映点击此处结束放映物联网物联网- -射频识别（射频识别（RFIDRFID）核心技术详解（第）核心技术详解（第2 2版）版）3.2.2 EPC读写器读写器1. EPC读写器的构成读写器的构成点击此处结束放映点击此处结束放映物联网物联网- -射频识别（射频识别（RFIDRFID）核心技术详解（第）核心技术详解（第2 2版）版）2. EPC读写器的特点读写器的特点 EPC读写器的基本任务就是激活读写器的基本任务就是激活EPC标签，与标签，与EPC标签建立标签建立通信联

18、系，并且在通信联系，并且在EPC标签与应用软件之间传递数据。标签与应用软件之间传递数据。EPC读写器与网络之间不需要个人计算机作为过渡，读写器与网络之间不需要个人计算机作为过渡，EPC读读写器提供了网络连接功能，写器提供了网络连接功能，EPC读写器的软件可以进行读写器的软件可以进行Web设置、设置、TCP/IP读写器界面设置和动态更新等。读写器界面设置和动态更新等。点击此处结束放映点击此处结束放映物联网物联网- -射频识别（射频识别（RFIDRFID）核心技术详解（第）核心技术详解（第2 2版）版）中间件中间件3.3点击此处结束放映点击此处结束放映物联网物联网- -射频识别（射频识别（RFID

19、RFID）核心技术详解（第）核心技术详解（第2 2版）版）RFID中间件（中间件（Middleware）处于读写器与后台网络的中间，）处于读写器与后台网络的中间，扮演扮演RFID硬件和应用程序之间的中介角色，是硬件和应用程序之间的中介角色，是RFID硬件和应用之硬件和应用之间的通用服务。这些服务具有标准的程序接口和协议，能实现网间的通用服务。这些服务具有标准的程序接口和协议，能实现网络与络与RFID读写器的无缝连接。读写器的无缝连接。中间件可以称为中间件可以称为RFID运作的中枢，它解决了应用系统与硬运作的中枢，它解决了应用系统与硬件接口连接的问题件接口连接的问题，解决了多对多连接的各种复杂问

20、题，可以实解决了多对多连接的各种复杂问题，可以实现数据的正确读取，并有效地将数据传送到后端网络。现数据的正确读取，并有效地将数据传送到后端网络。点击此处结束放映点击此处结束放映物联网物联网- -射频识别（射频识别（RFIDRFID）核心技术详解（第）核心技术详解（第2 2版）版）3.3.1 中间件的作用中间件的作用 （1）独立的架构）独立的架构RFID中间件独立，能够与多个中间件独立，能够与多个RFID读写器以及多个后端应读写器以及多个后端应用程序连接，以减轻架构与维护的复杂性。用程序连接，以减轻架构与维护的复杂性。（2）数据处理）数据处理RFID中间件具有数据搜集、过滤、整合与传递等特性，以

21、中间件具有数据搜集、过滤、整合与传递等特性，以便将正确的对象信息传到企业后端的应用系统。便将正确的对象信息传到企业后端的应用系统。（3）标准）标准RFID中间件支持标准化协议中间件支持标准化协议。点击此处结束放映点击此处结束放映物联网物联网- -射频识别（射频识别（RFIDRFID）核心技术详解（第）核心技术详解（第2 2版）版）3.3.2 中间件的中间件的结构结构 点击此处结束放映点击此处结束放映物联网物联网- -射频识别（射频识别（RFIDRFID）核心技术详解（第）核心技术详解（第2 2版）版）3.3.3 中间件的中间件的发展阶段发展阶段 （1）中间件的发展初期阶段）中间件的发展初期阶段

22、 中间件以串接中间件以串接RFID读写器为目的，读写器为目的，RFID读写器厂商主动提供读写器厂商主动提供简单的应用程序接口，以供企业将后端系统与简单的应用程序接口，以供企业将后端系统与RFID读写器串接。读写器串接。（2）中间件的成长关键阶段）中间件的成长关键阶段 由于由于RFID应用强大应用强大，国际大公司持续关注国际大公司持续关注RFID的发展的发展。RFID中间件已经具备平台管理与维护中间件已经具备平台管理与维护、基本数据搜集和过滤等功能基本数据搜集和过滤等功能。（3）中间件的发展成熟阶段）中间件的发展成熟阶段有了成熟的解决方案，有了成熟的解决方案，企业不需再为前端企业不需再为前端RF

23、ID硬件与后端硬件与后端应用系统的连接而烦恼应用系统的连接而烦恼。点击此处结束放映点击此处结束放映物联网物联网- -射频识别（射频识别（RFIDRFID）核心技术详解（第）核心技术详解（第2 2版）版）3.3.4 中间件的中间件的应用应用（1）面向服务架构（）面向服务架构（SOA） RFID中间件在未来发展上，将以面向服务架构（中间件在未来发展上，将以面向服务架构（Service Oriented Architecture，SOA）为基本趋势）为基本趋势。（2）基础安全）基础安全 RFID应用最让外界质疑的是信息安全问题，尤其是消费应用最让外界质疑的是信息安全问题，尤其是消费者的信息隐私权问题

24、。者的信息隐私权问题。点击此处结束放映点击此处结束放映物联网物联网- -射频识别（射频识别（RFIDRFID）核心技术详解（第）核心技术详解（第2 2版）版）物联网名称解析和信息发布服务物联网名称解析和信息发布服务3.4点击此处结束放映点击此处结束放映物联网物联网- -射频识别（射频识别（RFIDRFID）核心技术详解（第）核心技术详解（第2 2版）版）物联网名称解析服务（物联网名称解析服务（Internet of Things Name Service，IOT-NS）和信息发布服务（）和信息发布服务（Internet of Things Information Service，IOT-IS）

25、是物联网的两个组成部分，主要用于完成信息的传输和）是物联网的两个组成部分，主要用于完成信息的传输和管理功能。其中，管理功能。其中，IOT-NS负责将电子标签的负责将电子标签的ID号解析成对应的网号解析成对应的网络资源地址，络资源地址，IOT-IS负责对物联网中的信息进行处理和发布。负责对物联网中的信息进行处理和发布。点击此处结束放映点击此处结束放映物联网物联网- -射频识别（射频识别（RFIDRFID）核心技术详解（第）核心技术详解（第2 2版）版）3.4.1 物联网网络服务概述物联网网络服务概述电子标签电子标签EPC码的容量虽然很大，能够给全球每个物品进码的容量虽然很大，能够给全球每个物品进

26、行编码，但行编码，但EPC码主要是给全球物品提供识别码主要是给全球物品提供识别ID号，号，EPC码本身存码本身存储的物品信息十分有限。物联网的网络是建立在储的物品信息十分有限。物联网的网络是建立在Internet网之上网之上的的，大量大量物品物品信息存放在信息存放在Internet网上，存放地址与物品识别网上，存放地址与物品识别ID号一一对应，通过号一一对应，通过ID号可以在号可以在Internet网上找到物品详细信息。网上找到物品详细信息。EPC系统的名称解析服务称为对象名称解析服务（系统的名称解析服务称为对象名称解析服务（Object Name Service，ONS），），EPC系统的信

27、息发布服务称为系统的信息发布服务称为EPC信息发信息发布服务（布服务（EPC Information Service，EPCIS）。）。点击此处结束放映点击此处结束放映物联网物联网- -射频识别（射频识别（RFIDRFID）核心技术详解（第）核心技术详解（第2 2版）版）3.4.2 物联网名称解析服务物联网名称解析服务物联网名称解析的作用，类似于物联网名称解析的作用，类似于Internet网中的域名解析网中的域名解析服务服务(Domain Name Server，DNS)。DNS将域名解释为相应的将域名解释为相应的IP地地址，完成将一台计算机定位到网上某一具体地点的服务。址，完成将一台计算机定

28、位到网上某一具体地点的服务。（1） ONS的作用的作用现今全球现今全球ONS服务由服务由EPCglobal委托委托VeriSign公司营运，设公司营运，设有有14个资料中心用以提供个资料中心用以提供ONS搜索服务，同时建立搜索服务，同时建立7个服务中心，个服务中心，共同构成全球访问网络。共同构成全球访问网络。点击此处结束放映点击此处结束放映物联网物联网- -射频识别（射频识别（RFIDRFID）核心技术详解（第）核心技术详解（第2 2版）版）（2） ONS的工作原理的工作原理点击此处结束放映点击此处结束放映物联网物联网- -射频识别（射频识别（RFIDRFID）核心技术详解（第）核心技术详解（

29、第2 2版）版）3.4.3 物联网信息发布服务物联网信息发布服务物联网信息发布服务（物联网信息发布服务（IOT-IS）是用网络数据库来实现的，）是用网络数据库来实现的，IOT-IS提供了一个数据和服务的接口，使得物品的信息可以在企提供了一个数据和服务的接口，使得物品的信息可以在企业之间共享。业之间共享。目前比较成熟的物联网信息发布服务，是目前比较成熟的物联网信息发布服务，是EPC系统的信息系统的信息服务服务EPCIS。在这个系统中，。在这个系统中，EPC码被用作数据库的查询指针，码被用作数据库的查询指针，EPCIS提供信息查询接口，与已有的数据库、应用程序及信息系提供信息查询接口，与已有的数据

30、库、应用程序及信息系统相连。统相连。点击此处结束放映点击此处结束放映物联网物联网- -射频识别（射频识别（RFIDRFID）核心技术详解（第）核心技术详解（第2 2版）版）EPCIS的工作原理的工作原理 简单对象访问协议（SOAP）点击此处结束放映点击此处结束放映物联网物联网- -射频识别（射频识别（RFIDRFID）核心技术详解（第）核心技术详解（第2 2版）版）物联网物联网RFID标准体系标准体系3.5点击此处结束放映点击此处结束放映物联网物联网- -射频识别（射频识别（RFIDRFID）核心技术详解（第）核心技术详解（第2 2版）版）3.5.1 物联网物联网RFID标准化组织标准化组织点

31、击此处结束放映点击此处结束放映物联网物联网- -射频识别（射频识别（RFIDRFID）核心技术详解（第）核心技术详解（第2 2版）版）1、EPCglobalEPCglobal在全球有上百家成员，得到世界在全球有上百家成员，得到世界500强企业沃尔强企业沃尔玛、强生和宝洁等公司的支持，同时有玛、强生和宝洁等公司的支持，同时有IBM、微软、飞利浦和、微软、飞利浦和Auto-ID Lab等提供技术支持，是实力最强的物联网等提供技术支持，是实力最强的物联网RFID标准化组标准化组织。织。 2、UID泛在识别中心（泛在识别中心（Ubiquitous ID Center，UID）是日本的射）是日本的射频识

32、别标准组织，主要由日系厂商组成，如频识别标准组织，主要由日系厂商组成，如NEC、日立、索尼、日立、索尼、三菱、夏普、富士通和东芝等。三菱、夏普、富士通和东芝等。点击此处结束放映点击此处结束放映物联网物联网- -射频识别（射频识别（RFIDRFID）核心技术详解（第）核心技术详解（第2 2版）版）3、ISO/IEC国际标准化组织（国际标准化组织（International Organization for Standardization，ISO）是一个全球性的非政府组织，是国际标准）是一个全球性的非政府组织，是国际标准化领域一个十分重要的组织。中国是化领域一个十分重要的组织。中国是ISO的正式成员的正式成员。国际国际电工电工委员会（委员会（International Electrotechnical Commission，IEC）是非政府性）是非政府性国际组织国际组织和和联合国联合国社会经济理事社会经济理事会的甲级咨询机构，成立于