物联网知识领域整理提炼

1、物联网知识领域整理提炼1 物联网1.1 概念解说（1）概念：根据国内外机构与专家的物联网定义，简单的归纳总结，从便于理解角度，我们认为：物联网就是“物物相连的智能互联网”。 这有三意思：第一，物联网的核心和基础仍然是互联网，是在互联网基础上的延伸和扩展的网络；第二，其用户端延伸和扩展到了任何物品与物品之间，进行信息交换和通讯，第三，该网络具有智能属性，可进行智能控制、自动监测与自动操作。更具体一点，一般认为物联网（The Internet of things）的 定义是：通过射频识别（ RFID）、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，把任何物品与互联网连接起来，进

2、行信息交换和通讯，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。这里的“物”要满足以下条件才能够被纳入“物联网”的范围：1、要有相应信息的接收器；2、要有数据传输通路；3、要有一定的存储功能；4、要有 CPU；5、要有操作系统；6、要有专门的应用程序；7、要有数。-摘自2010年中国物联网产业发展研究报告在绝大多数物联网资料中，物联网技术体系一般分三层：1、感知层；2网络层（传输层）；3应用层。在后续笔记中按明细的五层进行技术划分。1.2 基本原理（2）基本原理：物联网是在计算机互联网的基础上，利用 RFID 技术、传感网络技术、GPS 卫星定位技术、M2M 物物数据通信技术等现代信息技

3、术手段，构造一个覆盖世界上万事万物的“Internet of Things”。在这个网络中，物品(商品)能够彼此进行“交流”，而无需人的干预。其实质是利用射频自动识别(RFID)技术，通过计算机互联网实现物品(商品)的自动识别和信息的互联与共享。物联网中非常重要的技术是射频识别（RFID）技术。RFID 是是 20 世纪 90 年代开始兴起的一种自动识别技术，是 目前比较先进的一种非接触识别技术。以 简单 RFID系统为基础，结合 EPC 标准和已有的网络技术、数据库技术、中间件技术等，构筑一个由大量联网的阅读器和无数移动的标签组成的物联网罗。RFID 标签中存储着规范而具有互用性的信息，通过

4、无线数据通信网络把它们自动采集到中央信息系统，实现物品(商品)的识别，进而通过开放性的计算机网络实现信息交换和共享，实现对物品的“透明”管理。传感网络技术是借助随机分布的集成有传感器、数据处理单元和通信单元的微小节点，通过自组织的方式构成的无线网络。其特点是借助于节点中内置的传感器测量周边环境中的热、红外、声纳、雷达和地震波信号,从而探测包括温度、湿度、噪声、光强度、压力、土壤成分、移动物体的大小、速度和方向等物质现象。可以将，传感技术更加拓宽了物品信息的自动提取方式及范围，可以全面提取物品的各类特征信息，从而形成一个可以感知现实世界的智能网络；GPS 卫星定位技术等也是感知物品，尤其是感知动

5、态物流，实现物品移动可视化管理的一项技术，他与传感技术及图像识别技术结合，可以动态感知现实世界。1.3 物联网体系（4）物联网的体系特征物联网基本体系具有典型的层级特性，一个完整的物联网系统一般来说包含以下五个层面的功能：1、信息感知层该层的主要任务是将大范围内的现实世界的各种物理量通过各种手段，实时并自动化的转化为虚拟世界可处理的数字化信息或者数据。物联网所采集的信息主要有如下种类： 传感信息：如温度、湿度、压力、气体浓度、生命体征等； 物品属性信息：如物品名称、型号、特性、价格等； 工作状态信息：如仪器、设备的工作参数等； 地理位置信息：如物品所处的地理位置等；信息采集层的主要任务是对各种

6、信息进行标记，并通过传感等手段，将这些标记的信息和现实世界的物理信息进行采集，将其转化为可供处理的数字化信息。信息采集层涉及的典型技术如：RFID（射频识别）、各种传感器等。2、信息汇聚层该层的主要任务是将信息采集层采集到的信息，通过各种网络技术进行汇总，将大范围内的信息整合到一起，以供处理。信息汇总层涉及的典型技术如：Adhoc（多跳移动无线网络），传感器网络，WiFi等。3、信息处理层该层的主要任务是将信息汇总层汇总而来的信息，进行分析和处理，从而对现实世界的实时情况形成数字化的认知。信息处理层典型的技术如：GIS（地理信息系统）k1 、ERP（企业资源管理计划）4、运营层该层主要任务是开

7、展物联网基础信息运营与管理，是网络基础设施与架构的主体。目前运营层主要由中国电信、中移动、广电网等基础运营商组成，从而形成中国物联网的主体架构5、应用层主要是物联网在各个行业的垂直应用层面，物流行业就是一个主要的应用行业。（5）物联网体系特点：1、实时性；2、大范围；3、自动化；4、全天候。1.4 面临的问题1、国家安全问题2、隐私问题3、物联网的政策和法规4、技术标准的统一与协调5、管理平台问题6、物联网安全问题7、应用的开发问题1.5 相关组织及缩写国际电信联盟（ ITU）全球产品电子代码管理中心中国物品编码中心2 物联网核心技术与应用物联网不同层面需要不同的技术，物联网并不是一项单一的技

8、术，而是多种技术的综合应用，在物联网系统中应用到的技术主要包括：2.1 感知层：传感器技术、射频识别技术、二维码技术、微机电系统1、传感器技术传感技术同计算机技术与通信技术一起被称为信息技术的三大支柱。从仿生学观点，如果把计算机看成处理和识别信息的“大脑”，把通信系统看成传递信息的“神经系统”的话，那么传感器就是“感觉器官”。传感技术是关于从自然信源获取信息，并对之进行处理（变换）和识别的一门多学科交叉的现代科学与工程技术，它涉及传感器（又称换能器）、信息处理和识别的规划设计、开发、制建造、测试、应用及评价改进等活动。获取信息靠各类传感器，它们有各种物理量、化学量或生物量的传感器。按照信息论的

9、凸性定理，传感器的功能与品质决定了传感系统获取自然信息的信息量和信息质量，是高品质传感技术系统的构造第一个关键。信息处理包括信号的预处理、后置处理、特征提取与选择等。识别的主要任务是对经过处理信息进行辨识与分类。它利用被识别（或诊断）对象与特征信息间的关联关系模型对输入的特征信息集进行辨识、比较、分类和判断。微型无线传感技术以及以此组件的传感网是物联网感知层的重要技术手段。2、射频识别（RFID）技术射频识别（Radio Frequency Identification，简称RFID）是通过无线电信号识别特定目标并读写相关数据的无线通讯技术。在国内，RFID 已经在身份证件、电子收费系统和物流

10、管理等领域有了广泛的应用。RFID技术市场应用成熟，标签成本低廉，但RFID 一般不具备数据采集功能，多用来进行物品的身份甄别和属性的存储，且在金属和液体环境下应用受限，RFID 技术属于物联网的信息采集层技术。3、微机电系统（MEMS）微机电系统（Micro Electro Mechanical Systems，简称MEMS） 是指利用大规模集成电路制造工艺，经过微米级加工，得到的集微型传感器、执行器以及信号处理和控制电路、接口电路、通信和电源于一体的微型机电系统。MEMS 技术近几年的飞速发展，为传感器节点的智能化、小型化、功率的不断降低制造了成熟的条件，目前已经在全球形成百亿美元规模的庞

11、大市场。近年更是出现了集成度更高的纳米机电系统（NanoElectromechanicalSystem，简称NEMS）。具有微型化、智能化、多功能、高集成度和适合大批量生产等特点。MEMS 技术属于物联网的信息采集层技术。4、GPS 技术GPS 又称为全球定位系统（Global Positioning SystemGPS）， 是具有海、陆、空全方位实时三维导航与定位能力的新一代卫星导航与定位系统。GPS 是由空间星座、地面控制和用户设备等三部分构成的。GPS 测量技术能够快速、高效、准确地提供点、线、面要素的精确三维坐标以及其他相关信息，具有全天候、高精度、自动化、高效益等显著特点，广泛应用于

12、军事、民用交通(船舶、飞机、汽车等)导航、大地测量、摄影测量、野外考察探险、土地利用调查、精确农业以及日常生活(人员跟踪、休闲娱乐)等不同领域。GPS 作为移动感知技术，是物联网延伸到移动物体采集移动物体信息的重要技术，更是物流智能化、可视化重要技术，是智能交通重要技术。2.2 信息汇聚层：传感网自组网技术、局域网技术及广域网技术1、无线传感器网络（WSN）技术无线传感器网络技术（Wireless Sensor Network，简称WSN）的基本功能是将一系列空间上分散的传感器单元通过自组织的无线网络进行连接，从而将各自采集的数据通过无线网络进行传输汇总，以实现对空间分散范围内的物理或环境状况

13、的协作监控，并根据这些信息进行相应的分析和处理。WSN 技术贯穿物联网的三个层面，是结合了计算、通信、传感器三项技术相的一门新兴技术，具有较大范围、低成本、高密度、灵活布设、实时采集、全天候工作的优势，且对物联网其他产业具有显著带动作用。2、WiFiWiFi（Wireless Fidelity， 无线保真技术）是一种基于接入点（Access Point）的无线网络结构，目前已有一定规模的布设，在部分应用中与传感器相结合。3、GPRSGPRS （General Packet Radio Service，通用分组无线服务）是一种基于GSM 移动通信网络的数据服务技术。GPRS 技术可以充分利用现有

14、GSM 网络，目前在很多领域有广泛应用，在物联网领域中也有部分应用。2.3 传输层：通信网、互联网、3G 网络、GPRS 网络、广电网络、NGB 等广域网络1、通信网通信网是一种使用交换设备，传输设备,将地理上分散用户终端设备互连起来实现通信和信息交换的系统。通信最基本的形式是在点与点之间建立通信系统,但这不能称为通信网,只有将许多的通信系统(传输系统)通过交换系统按一定拓扑结构组合在一起才能称之为通信.也就是说,有了交换系统才能使某一地区内任意两个终端用户相互接续,才能组成通信网。通信网由用户终端设备,交换设备和传输设备组成.交换设备间的传输设备称为中继线路(简称中继线),用户终端设备至交换

15、设备的传输设备称为用户路线(简称用户线)。2、3G 网络3G 是英文 the 3rd Generation 的缩写，指第三代移动通信技术。相对第一代模拟制式手机(1G)和第二代 GSM、CDMA 等数字手机 (2G)，第三代手机（3G）一般地讲，是指将无线通信与国际互联网等多媒体通信结合的新一代移动通信系统。3G 与 2G 的主要区别是在传输声音和数据的速度上的提升，它能够在全球范围内更好地实现无线漫游，并处理图像、音乐、视频流等多种媒体形式，提供包括网页浏览、电话会议、电子商务等多种信息服务，同时也要考虑与已有第二代系统的良好兼容性。为了提供这种服务，无线网络必须能够支持不同的数据传输速度，

16、也就是说在室内、室外和行车的环境中能够分别支持至少 2Mbps(兆比特/每秒)、384kbps(千比特/每秒)以及 144kbps 的传输速度（此数值根据网络环境会发生变化)。3 GPRS 网络这是是一种基于 GSM 系统的无线分组交换技术，提供端到端的、广域的无线 IP 连接。通俗的讲， GPRS 是一项高速数据处理的科技，方法是以 “ 分组 ” 的形式传送资料到用户手上。虽然 GPRS 是作为现有 GSM 网络向第三代移动通信演变的过渡技术，但是它在许多方面都具有显著的优势。4、广电网络广电网通常是各地有线电视网络公司（台）负责运营的，通过 HFC（光纤+同轴电缆混合网）网向用户提供宽带服

17、务及电视服务网络，宽带可通过 CableModem 连接到计算机，理论到户最高速率38M，实际速度要视网络具体情况而定。5、NGB 广域网络中国下一代广播电视网（NGB）是以有线电视数字化和移动多媒体广播（CMMB）的成果为基础，以自主创新的“高性能宽带信息网”核心技术为支撑，构建的适合我国国情的、“三网融合”的、有线无线相结合的、全程全网的下一代广播电视网络。科技部和广电总局将联合组织开发建设，通过自主开发与网络建设，突破相关核心技术，开发成套装备，拉动相关电子产品市场，满足老百姓对现代数字媒体和信息服务的需求，计划用三年左右的时间建设覆盖全国主要城市的示范网，预计用十年左右的时间建成中国下

18、一代广播电视网（NGB），使之成为以“三网融合”为基本特征的新一代国家信息基础设施。中国下一代广播电视网（NGB）的核心传输带宽将超过每秒 1 千千兆比特、保证每户接入带宽超过每秒 40 兆比特，可以提供高清晰度电视、数字视音频节目、高速数据接入和话音等“三网融合”的“一站式”服务，使电视机成为最基本、最便捷的信息终端，使宽带互动数字信息消费如同水、电、暖、气等基础性消费一样遍及千家万户。同时 NGB 还具有可信的服务保障和可控、可管的网络运行属性，其综合技术性能指标达到或超过国际先进水平，能够满足未来 20 年每个家庭“出门就上高速路”的信息服务总体需求。2.4 运营层：专家系统、云计算、A

19、PI 接口、客户管理、GIS、ERP1、企业资源计划（ERP）企业资源计划（ Enterprise Resource Planning，简 称ERP）是指建立在信息技术基础上，以系统化的管理思想，为企业决策层及员工提供决策运行手段的管理平台。ERP 技术属于物联网的信息处理层技术。2、专家系统（Expert System）专家系统（Expert System） 是一个含有大量的某个领域专家水平的知识与经验能够利用人类专家的知识和经验来处理该领域问题的智能计算机程序系统。属 于信息处理层技术。3、云计算云计算概念是由Google 提出的，这是一个美丽的网络应用模式。狭义云计算是指IT基础设施的交

20、付和使用模式，指通过网络以按需、易扩展的方式获得所需的资源；广义云计算是指服务的交付和使用模式，指通过网络以按需、易扩展的方式获得所需的服务。这种服务可以是IT 和软件、互联网相关的，也可以是任意其他的服务，它具有超大规模、虚拟化、可靠安全等独特功效；“云计算”图书版本也很多，都从理论和实践上介绍了云计算的特性与功用。云计算（cloud computing 是透过网络将庞大的计算处理程序自动分拆成无数个较小的子程序，再交由多部服务器所组成的庞大系统经搜寻、计算分析之后将处理结果回传给用户。透过这项技术，网络服务提供者可以在数秒之内，达成处理数以千万计甚至亿计的信息，达到和“超级计算机”同样强大

21、效能的网络服务。最简单的云计算技术在网络服务中已经随处可见，例如搜寻引擎、网络信箱等，使用者只要输入简单指令即能得到大量信息。未来如手机、GPS 等行动装置都可以透过云计算技术，发展出更多的应用服务。进一步的云计算不仅只做资料搜寻、分析的功能，未来如分析 DNA 结构、基因图谱定序、解析癌症细胞等，都可以透过这项技术轻易达成。云计算时代，可以抛弃 U 盘等移动设备，只需要进入 Google Docs 页面，新建文档，编辑内容，然后，直接将文档的 URL 分享给你的朋友或者上司，他可以直接打开浏览器访问 URL。我们再也不用担心因 PC 硬盘的损坏而发生资料丢失事件。2.5 应用层：垂直行业应用

22、、系统集成、资源打包应用层主要是根据行业特点，借助互联网技术手段，开发各类的行业应用解决方案，将物联网的优势与行业的生产经营、信息化管理、组织调度结合起来，形成各类的物联网解决方案，构建智能化的行业应用。如交通行业，涉及的就是智能交通技术；电力行业采用的是智能电网技术，物流行业采用的是智慧物流技术等等。行业的应用还要更多涉及系统集成技术、资源打包技术等。2.6 物联网关键技术分析我们认为，从物联网的定义及各类技术所起的作用来看，物联网的关键核心技术应该是无线传感器网络（WSN）技术，主要原因是：WSN 技术贯穿物联网的全部三个层次，是其它层面技术的整合应用，对物联网的发展有提纲挈领的作用。WS

23、N 技术的发展，能为其它层面的技术提供更明确的发展方向。WSN 技术的应用将极大的带动其它各层技术的发展。在现实应用中，WSN 往往成为系统的核心，物联网技术中其它层面的技术，如 MEMS、RFID 等，都在 WSN 技术中有所应用，WSN 技术和市场的不断发展将给这些技术带来不断扩大的市场。经过普遍调查我们发现，在 WSN 的组网方面每进行一元钱的投资，将拉动RFID、传感器、集成电路、软件、系统集成等相关产业1015 元的投资。WSN 是物联网中最新鲜，最具增长性的技术，与RFID、MEMS 等发展周期较长的技术不同，WSN 能产生更新的应用，使产业产生更大的增量。因此，推动 WSN 的发

24、展对促进整个物联网产业的发展具有显著作用。总之，物联网是一场代表未来计算和交流的技术革命，它的发展取决于一系列重要领域中从无线传感器到纳米技术的不断革新。3 RFID及WSN技术及应用3.1 概念解说（1） RFIDRFID 是Radio Frequency Identification的缩写，即射频识别。常称为感应式电子芯片或近接卡、感应卡、非接触卡、电子标签、电子条码等等。一套完整 RFID系统由Reader与Transponder 两部份组成，其动作原理为由Reader 发射一特定频率之无限电波能量给Transponder，用以驱动Transponder 电路将内部之ID Code 送出

25、，此时Reader 便接收此ID Code。（2） 电子标签（3） RFID分类1、RFID按应用频率的不同分为低频（LF）、高频（HF）、超高频（UHF）、微波（MW），相对应的代表性频率分别为：低频135KHz以下、高频13.56MHz、超高频860M960MHz、微波2.4G（目前中国移动、中国联通、中国电信推广的手机支付RF-SIM卡技术就是应用该频率，而且该项的核心技术就掌握在国民技术、中科讯联等中国企业手中，有可能会被推广为国际标准），5.8G2、RFID按照能源的供给方式分为无源RFID，有源RFID，以及半有源RFID。无源RFID读写距离近，价格低；有源RFID可以提供更远的

26、读写距离，但是 SRR110U UHF超高频桌面读写器需要电池供电，成本要更高一些，适用于远距离读写的应用场合。（4） RFID关键技术主要包括产业化关键技术和应用关键技术两方面。1、其中RFID产业化关键技术主要包括：标签芯片设计与制造：例如低成本、低功耗的RFID芯片设计与制造技术，适合标签芯片实现的新型存储技术，防冲突算法及电路实现技术，芯片安全技术，以及标签芯片与传感器的集成技术等。 天线设计与制造：例如标签天线匹配技术，针对不同应用对象的RFID标签天线结构优化技术，多标签天线优化分布技术，片上天线技术，读写器智能波束扫描天线阵技术，以及RFID标签天线设计仿真软件等。 RFID标签

27、封装技术与装备：例如基于低温热压的封装工艺，精密机构设计优化，多物理量检测与控制，高速高精运动控制，装备故障自诊断与修复，以及在线检测技术等。 RFID标签集成：例如芯片与天线及所附着的特殊材料介质三者之间的匹配技术，标签加工过程中的一致性技术等。 读写器设计：例如密集读写器技术，抗干扰技术，低成本小型化读写器集成技术，以及读写器安全认证技术等。 2、RFID应用关键技术主要包括： RFID应用体系架构：例如RFID应用系统中各种软硬件和数据的接口技术及服务技术等。 RFID系统集成与数据管理：例如RFID与无线通信、传感网络、信息安全、工业控制等的集成技术，RFID应用系统中间件技术，海量R

28、FID信息资源的组织、存储、管理、交换、分发、数据处理和跨平台计算技术等。 RFID公共服务体系：提供支持RFID社会性应用的基础服务体系的认证、注册、编码管理、多编码体系映射、编码解析、检索与跟踪等技术与服务。 RFID检测技术与规范：例如面向不同行业应用的RFID标签及相关产品物理特性和性能一致性检测技术与规范，标签与读写器之间空中接口一致性检测技术与规范，以及系统解决方案综合性检测技术与规范等。（5） RFID系统RFID是一种简单的无线系统，只有两个基本器件，该系统用于控制、检测和跟踪物体。系统由一个询问器（或阅读器）和很多应答器（或标签）组成。最基本的RFID系统由三部分组成：1、标

29、签(Tag)：由耦合组件及芯片组成，每个标签具有唯一的电子编码，附着在物体上标识目标对象；2、阅读器(Reader)：读取(有时还可以写入)标签信息的设备，可设计为手持式或固定式；3、天线(Antenna)：在标签和读取器间传递射频信号。（6）RFID组成部分详解1、RFID标签俗称电子标签，也称应答器（tag, transponder, responder），根据工作方式可分为主动式（有源）和被动式（无源）两大类，一般为被动式RFID标签及系统。被动式RFID标签由标签芯片和标签天线或线圈组成，利用电感耦合或电磁反向散射耦合原理实现与读写器之间的通讯。RFID标签中存储一个唯一编码，通常为6

30、4bits、96bits甚至更高，其地址空间大大高于条码所能提供的空间，因此可以实现单品级的物品编码。当RFID标签进入读写器的作用区域，就可以根据电感耦合原理（近场作用范围内）或电磁反向散射耦合原理（远场作用范围内）在标签天线两端产生感应电势差，并在标签芯片通路中形成微弱电流，如果这个电流强度超过一个阈值，就将激活RFID标签芯片电路工作，从而对标签芯片中的存储器进行读/写操作，微控制器还可以进一步加入诸如密码或防碰撞算法等复杂功能。RFID标签芯片的内部结构主要包括射频前端、模拟前端、数字基带处理单元和EEPROM存储单元四部分。 2、读写器也称阅读器、询问器（reader, interr

31、ogator），是对RFID标签进行读/写操作的设备，主要包括射频模块和数字信号处理单元两部分。读写器是RFID系统中最重要的基础设施，一方面，RFID标签返回的微弱电磁信号通过天线进入读写器的射频模块中转换为数字信号，再经过读写器的数字信号处理单元对其进行必要的加工整形，最后从中解调出返回的信息，完成对RFID标签的识别或读/写操作；另一方面，上层中间件及应用软件与读写器进行交互，实现操作指令的执行和数据汇总上传。在上传数据时，读写器会对RFID标签原子事件进行去重过滤或简单的条件过滤，将其加工为读写器事件后再上传，以减少与中间件及应用软件之间数据交换的流量，因此在很多读写器中还集成了微处理

32、器和嵌入式系统，实现一部分中间件的功能，如信号状态控制、奇偶位错误校验与修正等。未来的读写器呈现出智能化、小型化和集成化趋势，还将具备更加强大的前端控制功能，例如直接与工业现场的其它设备进行交互甚至是作为控制器进行在线调度。在物联网中，读写器将成为同时具有通讯、控制和计算（communication, control, computing）功能的C3核心设备。3、天线（antenna）是RFID标签和读写器之间实现射频信号空间传播和建立无线通讯连接的设备。RFID系统中包括两类天线，一类是RFID标签上的天线，由于它已经和RFID标签集成为一体，因此不再单独讨论，另一类是读写器天线，既可以内置

33、于读写器中，也可以通过同轴电缆与读写器的射频输出端口相连。目前的天线产品多采用收发分离技术来实现发射和接收功能的集成。天线在RFID系统中的重要性往往被人们所忽视，在实际应用中，天线设计参数是影响RFID系统识别范围的主要因素。高性能的天线不仅要求具有良好的阻抗匹配特性，还需要根据应用环境的特点对方向特性、极化特性和频率特性等进行专门设计。4、中间件（middleware）是一种面向消息的、可以接受应用软件端发出的请求、对指定的一个或者多个读写器发起操作并接收、处理后向应用软件返回结果数据的特殊化软件。中间件在RFID应用中除了可以屏蔽底层硬件带来的多种业务场景、硬件接口、适用标准造成的可靠性

34、和稳定性问题，还可以为上层应用软件提供多层、分布式、异构的信息环境下业务信息和管理信息的协同。中间件的内存数据库还可以根据一个或多个读写器的读写器事件进行过滤、聚合和计算，抽象出对应用软件有意义的业务逻辑信息构成业务事件，以满足来自多个客户端的检索、发布/订阅和控制请求。5、应用软件（application software）是直接面向RFID应用最终用户的人机交互界面，协助使用者完成对读写器的指令操作以及对中间件的逻辑设置，逐级将RFID原子事件转化为使用者可以理解的业务事件，并使用可视化界面进行展示。由于应用软件需要根据不同应用领域的不同企业进行专门制定，因此很难具有通用性。从应用评价标准

35、来说，使用者在应用软件端的用户体验是判断一个RFID应用案例成功与否的决定性因素之一。（7）3.2 基本原理（1）RFID工作原理：RFID技术的基本工作原理并不复杂：标签进入磁场后，接收解读器发出的射频信号，凭借感应电流所获得的能量发送出存储在芯片中的产品信息（Passive Tag，无源标签或被动标签），或者主动发送某一频率的信号（Active Tag，有源标签或主动标签）；解读器读取信息并解码后，送至中央信息系统进行有关数据处理。一套完整的RFID系统, 是由阅读器(Reader)与电子标签(TAG)也就是所谓的应答器(Transponder)及应用软件系统三个部份所组成, 其工作原理是

36、Reader 发射一特定频率的无线电波能量给Transponder, 用以驱动Transponder电路将内部的数据送出，此时 Reader 便依序接收解读数据, 送给应用程序做相应的处理。以RFID 卡片阅读器及电子标签之间的通讯及能量感应方式来看大致上可以分成,感应偶合(Inductive Coupling) 及反向散射偶合(Backscatter Coupling)两种, 一般低频的RFID大都采用第一种式, 而较高频大多采用第二种方式。阅读器根据使用的结构和技术不同可以是读或读/写装置，是RFID系统信息控制和处理中心。阅读器通常由耦合模块、收发模块、控制模块和接口单元组成。阅读器和应

37、答器之间一般采用半双工通信方式进行信息交换，同时阅读器通过耦合给无源应答器提供能量和时序。 在实际应用中，可进一步通过Ethernet或WLAN等实现对物体识别信息的采集、处理及远程传送等管理功能。应答器是RFID系统的信息载体，目前应答器大多是由耦合原件（线圈、微带天线等）和微芯片组成无源单元。（2）读写系统RFID读写设备RFID读写设备有RFID读卡器, RFID阅读器，RFID读写模块等，目前市面上性价比比较高的有YW605,LED型YW608，CY-TZB-203、CY-TZB-208、YW-201和YW-601U和YW-601R等。这些设备可以将RFID的数据读取或写入，并且做到很

38、好的加密。远距离的有CY-RFS-205、CY-RFS-209、WV-CID1500,WV-VID1500距离能够达到1.5公里。RFID读写大致分为以下几种 低频阅读器、高频读写器、超高频读写器、双频读写器、433MHz有源读写器。RFID的工作原理： 射频识别系统中，电子标签又称为射频标签、应答器、数据载体；阅读器又称为读出装置，扫描器、通讯器、读写器(取决于电子标签是否可以无线改写数据)。电子标签与阅读器之间通过耦合元件实现射频信号的空间(无接触)耦合、在耦合通道内，根据时序关系，实现能量的传递、数据的交换。 发生在阅读器和电子标签之间的射频信号的耦合类型有两种。 (1)电感耦合。变压器

39、模型，通过空间高频交变磁场实现耦合，依据的是电磁感应定 律，如右图所示。 (2) 电磁反向散射耦合：雷达原理模型，发射出去的电磁波，碰到目标后反射，同时携带回目标信息，依据的是电磁波的空间传播规律。电感耦合方式一般适合于中、低频工作的近距离射频识别系统。典型的工作频率有：125kHz、225kHz和1356MHz。识别作用距离小于1m，典型作用距离为1020cra。电磁反向散射耦合方式一般适合于高频、微波工作的远距离射频识别系统。典型的工作频率有：433MHz，915MHz，245GHz，58GHz。识别作用距离大于1m，典型作用距离为3l0m。3.3 技术应用与发展现状（1）RFID技术的典

40、型应用：1、产品性能：因大部分产品频率覆盖868MHz到915MHz，对系统中对应的读写设备要求可以降低，对频率偏差的敏感度降低。2、产品符合：EPC CLASS 1 GEN 2 及 ISO18000-6C。3、专业服务：针对性地利用世界先进的产品经验，具体化的对常用产品做专门的考虑。4、适应领域：物流和供应管理、生产制造和装配、航空行李处理、邮件、快运包裹处理、文档追踪、图书馆管理动物身份标识、运动计时、门禁控制、电子门票、道路自动收费.从大型远距离UHF标签到细小的UHF标签。可以为客户做定制化生产，满足各种要求。5满足国际ISO15693、ISO18000-6B、EPC G2等多种标准，

41、采用不同的天线设计和封装材料可制成多种形式的标签，如车辆标签、货盘标签、物流标签、金属标签、图书标签、液体标签、人员门禁标签、门票标签、行李标签等。客户可根据需要选择或定制相应的电子标签。（2）RFID在中国的发展现状1、RFID的基本技术原理起源于二战时期，应用于军事领域。直到上世纪八、九十年代，欧洲开始率先将RFID技术应用到公路收费等民用领域。到二十一世纪初，RFID技术大量应用于生产自动化、门禁、公路收费、停车场管理、身份识别、货物跟踪等民用领域中，其新的应用范围还在不断扩展，层出不穷。目前，RFID在中国的很多领域都得到实际应用，包括物流、烟草、医药、身份证、奥运门票、宠物管理等等，

42、但就我们日常生活感受而言，好像RFID还是离我们很远。除了二代身份证，我们还很难经常感受到RFID在我们生活中的存在。是什么因素阻碍了这一新兴产业在我国的发展呢？首先，是我国企业总体信息化水平不高，阻碍了RFID充分发挥其作用。其次，RFID实施成本还比较高，使很多企业望而却步。再次，行业标准尚未统一，贸然实施会带来不确定风险。最后，我国产业供应链发展还处于初级阶段，也阻碍了RFID的实际应用。RFID应用的推广和市场的扩大而逐步降低，RFID的应用将会从目前的托盘或整箱的货物跟踪逐步扩展到单品货物跟踪的水平。最后，从产业供应链角度看，国家目前提倡的产业升级，就是要使中国企业多生产高技术、高附

43、加值、高利润产品，而这些领域，正是RFID用武之地。产业升级将带动中国企业提升市场竞争能力，逐步由单体企业竞争上升为产业供应链的竞争。今后几年，一批国产RFID企业,如：创羿科技、远望谷、上海华虹、维深集团.迅速发展壮大.在未来几年，我们会看到，RFID的实施将摆脱仅仅由单个企业实施的窘境，而展现为企业所在整个供应链的协同实施，RFID的益处将会得到最大程度的发挥。3.4 相关术语射频：一般指微波。微波：波长为0.1100cm 或频率在1100GHZ的电磁波。电子标签：以电子数据形式存储标识物体代码的标签，也叫射频卡。被动式电子标签：内部无电源、靠接收微波能量工作的电子标签。主动式电子标签：靠

44、内部电池供电工作的电子标签。微波天线：用于发射和接受微波信号。读出装置：用于读取电子标签内电子数据。阅读器：用于读取电子标签内电子数据。编程器：用于将电子数据写入电子标签或查阅电子标签内存储数据。波束范围：指天线发射微波的照射功率范围。标签容量：电子标签编程时所能写入的字节数或逻辑位数。振幅(Amplitude)：无线电波最高点和零值之间的距离。只读存储（Read-only memory ，ROM）：一种将信息存储在芯片上的形式，不能被覆盖。自动数据采集（Automatic data capture，ADC）：用于收集数据并直接将其导入（不涉及人工参与）计算机系统的方法（见自动识别与数据采集）

45、。智能卡（Smart Card）：内嵌有微芯片的塑料卡的通称。一些智能卡包含一个RFID芯片，所以它们不需要与读写器的任何物理接触就能够识别持卡人。RFID 智能卡常常被称为“遥控”智能卡。a-Biz自动识别技术的应用案例框架。a-Biz 是一项自动识别工程，它的终极目标是将自动识别技术与现实世界中的应用案例结合，以此实现“商业自动化”，或者说是a-Biz。ASN高级货运通知，也可称之为DA，此电子文档先于货物被发送出去，以通知对方货物在运送途中。BIS商业信息系统，商业信息系统，即BIS，是用来处理商业交易信息的系统。DA发货通知，此电子文档先于货物被发送出去，以通知对方货物在运送途中。EA

46、N欧洲物品编码组，该组织创建于1974 年，是由欧洲12 个国家的生产商和分销商建立了一个ad-hoc 委员会。它的任务是调查在欧洲制订统一的标准化的编码体系的可能性，类似于美国使用的UPC 体系。最终创立了与UPC兼容的“欧洲物品编码”。EPCTM产品电子码，产品电子码，即EPC，是自动识别体系中用来唯一标识对象的编码。它的目的类似于GTIN 及UPC 等。ONS对象名解析服务，对象名称解析服务，即ONS，是自动识别系统的一个组件。类似于Internet 中的域名解析服务DNS，跟DNS 类似，ONS 也执行名称解析功能。PML实体标记语言，自动识别设备使用实体标记语言传递实体信息。Sava

47、ntTM 自动识别技术框架的一部分。它是一个在全球范围内分布的服务器，提供数据路由服务，实现数据捕获、数据监视及数据传送功能。UCC统一编码委员会，统一编码委员会的任务是在全球范围内，其目标是建立与推动物品识别及相关电子通讯技术的多元化工业标准。提高供应链内的管理水平，为使用者带来附加价值。4 物联网及RFID相关产业4.1 产业分布与现状（1）物联网产业链：M2M的产业包括：一是与感知物理设备相关的芯片、终端、软件开发、系统集成制造等相关产业; 二是新的智能服务产业,包括商务、政务、公务和个人服务等等（2）物联网产业链分布：一般可分为：终端模块芯片、终端集成、网络、应用及集成、客户。或者归纳

48、为：终端、网络、应用开发（中间价）、系统集成、客户。物联网产业链可以细分为标识、感知、处理和信息传送四个环节，每个环节的关键技术分别为RFID、传感器、智能芯片和运营商的无线传输网络。-北京邮电大学电子工程学院。（3）物联网产业对应的供应商： 传感器提供商 通信模块提供商 电信运营商 中间件及应用开发商 系统集成商 服务提供商 服务二次销售商相关单位还有：行业监管者、测试认证商、管理咨询服务商。（4）物联网产业现状在4.2中详细叙述物联网是信息化应用的新模式，通过射频识别、全球定位系统等信息传感设备，进行信息交换和通讯，实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理。物联网用途广泛，遍及智能交通、环境

49、保护等多个领域，是继计算机、互联网与移动通信网之后的又一次信息产业浪潮。从物联网的产业来讲，物联网是一个超大规模的产业。“从现在起到2020 年的10 年里，中国物联网产业将经历应用创新、技术创新、服务创新三个关键的发展阶段，成长为一个超过5 万亿规模的巨大产业。”( 摘自物联网产业发展研究(2010)ITU 的物联网产业白皮书给出一个物联网总体的三层架构图，即物联网可以分成感知层、传输层和应用层。从具体产业链的角度，物联网以传感感知、传输通信、运算处理为基础，形成若干个面向最终用户的应用解决方案。（5）产业面临困难国内物联网产业面临的三大瓶颈：一是国内R F ID产业仍然以低频为主，在R F

50、 ID高端芯片等核心领域无法产业化；二是国内传感器产业化水平较低，高端产品被国外厂商垄断；三是实现物物互联的数据计算量庞大，需要更大的计算平台支撑。 在物联网中：传感是前提，计算是核心，安全是保障，网络是基础，应用服务是牵引。 另外，标准是支持物联网产业链的重要基础：如何统一终端和接入标准都是困扰运营商M2M业务发展的首要问题。 4.2 *产业链分析*4.2.1 物联网产业分析（1）现状分析1、我国物联网政策环境良好，产业环境建设正处于起步阶段2、根据国际重点行业经验及国家重点推进行业确定重点关注领域：行业排序：公共设施(电力、公交、环境)、物流仓储、个人支付及智能家居、医疗卫生及社保体系、农

51、林牧渔、工业制造业。3、产业技术不成熟，国家倡导自主创新将加大产业链发展周期4、产业链商业模式尚不成熟，运营商需斟酌定位以应用带动产业发展的共赢商业模式需要各环节有效协同，运营商需要明确自身在整个商业模式中的定位和作用 产业链各环节衔接不畅，相互制约 产品接口不统一，很难规模化 产业链资金承担量不同，集成环节压力大 目前运营商在产业链上可能的着力点 终端：接口协议统一 网络：宽带建设和平台搭建 应用：协议标准统一标准化 集成：培养，合作及资金支撑5、产业链中各层次的厂商市场分析（按：传感器提供商通信模块提供商电信运营商中间件及应用开发商系统集成商服务提供商） 目前国内产业链各环节合作模式主要集

52、中于产业联盟，各环节除运营商外，厂商整体综合实力均较弱。目前产业联盟是产业链主要的合作形式，运营商是产业链的主导，扮演集成商和服务商角色，通过产品和服务购买的形式向产业链下游渗透。 国内终端传感器及芯片厂商起步阶段，定位比较专，盈利能力尚不稳定，技术水平低，多为代工，国内M2M 终端传感器及芯片厂商规模相对较小，针对于M2M 领域的发展正处于起步阶段。盈利能力尚不稳定，更多是在专注领域稳定发展，当企业发展到一定程度后，会激励出部分企业投身于跨领域拓展型发展。 国内通信模块厂商发展较为成熟，其中华为中兴国际知名，盈利能力较为稳定，拥有一定的自主研发能力。国内通信模块厂商不仅生产通信模块，还生产配

53、套的通信传输设备，统计数据为两部分之和，从收入规模及盈利能力上看，该环节的盈利能力较为稳定。其中很多企业都专注于通信传输设备，比如光纤光缆的生产。 运营商在产业链上处于主导地位，向上可制约上游设备供应商，向下通过合作提高控制能力；向下的合作还处于初级形态，主要是由运营商发起，以市场为导向，以买卖形式来实现运营商与软硬件集成商的合作；移动在这方面比较走得快，已经形成了对系统集成商的分级管理模式，希望提早卡位软硬件集成环节。 国内中间件、软硬件集成、应用开发划分不清晰，同方为国内目前最大的综合平台提供商，运营商也在涉足，这与国内 M2M 产业发展水平有关，产业链分工尚不清晰。各企业目前处于在相关技

54、术领域内向相关行业提供应用开发、系统集成、中间件等一整套解决方案阶段。（2）产业分布我国物联网的应用主要是R FID、G PS等，广东在这方面的应用已经占到了5成，粤港合作和物流信息化是广东在物联网产业中的独特优势”。（3）机遇1、从空间维度观察，物联网运营商与 RFID 发展潜力最大。业内人士分析，物联网运营商是新兴的子行业，未来很可能形成寡头垄断的格局；同时，系统集成的需求将远高于目前电信网和互联网的需求。2、从规模上看，RFID 和传感器是整个网络的触角，所以潜在需求量最大；而且从当前的情况看，由于已经有较多的行业应用，且政府支持力度开始加大，RFID 和传感器企业在中短期具有较高的投资

55、价值。但同时，相对其他环节，该环节的入门门槛不高也将会导致产品平均售价一路走低，未来或将面临增量难增收的情况。物联网运营涉及的领域则更为广泛，包括交通运输、新能源、电力、金融保险，还有智能建筑等等方面，目前物联网应用还仅仅运用于电力、交通等单独的行业和企业。3、从时间维度看，首先受益的是 RFID 和传感器厂商，接着是系统集成商，最后是物联网运营商。从 空间维度看，增长最大的是物联网运营商，其次是系统集成商，最小的是RFID和传感器供应商。处于上游产业链中的同方股份是涉及物联网产业链最全的公司。它参与 RFID 芯片生产、封装及应用集成的全线业务。与中国移动重庆分公司战略合作，成立运营公司，公

56、司持股40%，建立面向全国的 M2M 软件服务平台，并参与经营和服务。东信和平也是属于上游产业链中的重要公司之一，它专注于智能卡研发、生产和销售，主要集中在SIM卡、身份识别卡和金融卡，未来单价收益较高的RFSIM卡和金融卡的EMV迁移。同时，它在中国移动SIM 卡领域市场占有率最高，最近开始进军印度市场。（4）市场分析从客户角度，中国市场仍处于培育和认知阶段。【国际知名厂商】：1、国际运营商：2、国际服务商：【国内知名厂商】：1、传感器/芯片厂商：联发科、展讯、上海贝岭、士兰微、复旦微电子、深圳先施、大华股份、航天机电、大立科技、歌尔声学、华东科技、华天科技、长电科技、通富微电2、通信模块提

57、供商：中兴通讯、华为、大唐、光讯科技、亨通光电、中天科技、烽火通信、芯讯通、三维通信3、电信运营商：电信、移动、联通？4、中间件及应用开发商and系统集成商：同方软件、航天信息、远望谷、新大陆、亚太安讯、厦门信达4.2.2 RFID产业分析RFID产业分析（1）总体市场特点2005年中国RFID市场急剧升温，市场规模仅为31.2亿元。2003-2005年中国RFID市场表现为超过200%的高速增长率。主要是采用RFID技术的第二代居民身份证的集中换发也极大带动了这一市场的增长速度。随着RFID技术的不断成熟和应用领域的日益拓展，未来几年中国RFID市场规模将总体呈现增长趋势，2012年的市场规模将比2005年扩大4倍左右。据CCID预计，未来3-4年，【政府推动】项目仍将是中国RFID市场增长的主要力量，如第二代居民身份证项目、大学生电子购票项目、水电气表向RFID技术转移项目等。（2）市场结构-按产品类型及应用领域1、产品市场占有：按标签、阅读器、软件/中间价三类划分目前中国RFID市场中占主力地位的产品为标签和阅读器，由于大规模应用项目较少，所以市场对软件/中间件产品需求2005年仅占RFID市场的8.3%。未来几年，随着RFID技术和产品在各行业中的