物联网概论（IoT）__Chp13体系架构、射频识别（RFID）

chp1 概述

物联网（Internet of Things）IoT

物联网的定义是，通过射频识别、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按照约定的协议，把任何物品与互联网连接 起来，进行信息交换和通讯，以实现智能化识别、 定位、跟踪、监控和管理的一种网络。

RFID（ Radio Frequency Identification ）射频识别

NFC（Near Field Communication）近场通信

Chp2 物联网体系架构

感知层、网络层和应用层

感知层

其一是用于数据采集和最终控制的终端装置，这些终端装置主要由电子标签、传感器等构成，负责获取信息；

其二是信息的短距离传输，这些短距离传输网络负责收集终端装置采集的信息，并负责将信息在终端装置和网关之间双向传送。实际上，感知层信息获取、信息短距离传输这两个部分有时交织在一起，同时发生，同时完成，很难明确区分。

网络层

物联网的网络层是在现有的网络和互联网基础上建立起来的。网络层与目前主流的移动通信网、国际互联网、企业内部网、各类专网等网络一样，主要承担着数据传输的功能。

物联网的网络层包括接入网和核心网。接入网是指骨干网络到用户终端之间的所有设备，其长度一般为几百米到几公里，因而被形象地称为“最后一公里”。核心网通常是指除接入网和用户驻地网之外的网络部分。核心网是基于IP的统一、高性能、可扩展的分组网络，支持移动性以及异构接入。

应用层

物联网应用层解决的是信息处理和人机交互的问题，网络层传输而来的数据在这一层进入各行各业、各种类型的信息处理系统，并通过各种设备与人进行交互。应用层主要由二个子层构成，其一是物联网中间件，其二是物联网应用场景。

中间件是一种独立的系统软件，处于操作系统与应用程序之间，总的作用是为处于自己上层的应用软件提供运行和开发的环境，屏蔽底层操作系统的复杂性，使程序设计者面对简单而统一的开发环境，减轻应用软件开发者的负担。

chp3 射频识别（RFID）系统

自动识别技术分类

条码识别

条码是由宽度不同、反射率不同的条（黑色）和空（白色），按照一定的编码规则编制而成，用以表达一组数字或字母符号信息的图形标识符。条码识别是集编码、印刷、识别、数据采集和数据处理于一身的技术，在商品流通、工业生产、图书管理等许多领域都得到了广泛的应用。

磁卡识别

磁卡是由一定材料的片基和均匀涂覆在片基上的微粒磁性材料制成的，采用的是磁识别技术。磁条从本质意义上讲和计算机用的磁带或磁盘是一样的，可以记载字母、字符及数字信息，通过粘合或热合与塑料或纸牢固地整合在一起，形成磁卡。磁条记录信息的方法是变化磁的极性，一部解码器可以识读到磁性变换，并将它们转换成字母或数字的形式。

IC卡识别

IC卡，英文名称为“Integrated Circuit”。IC卡将一个微电子芯片嵌入到卡基中，做成卡片形式，是一种电子式数据自动识别卡。IC卡是集成电路卡，IC卡通过卡片表面8个金属触点与读卡器进行物理连接，来完成通信和数据的交换。

射频识别

射频识别（Radio Frequency ldentification，RFID）技术通过无线电波进行数据的传递，是一种非接触式的自动识别技术。RFID利用射频信号自动识别目标对象，具有无接触、抗干扰能力强、可同时识别多个物体等优点，是自动识别领域中最优秀和应用最广泛的自动识别技术。RFID能够实现对物体的透明化管理，是物联网的基石

射频识别

射频识别系统的基本组成

射频识别系统因应用不同其组成会有所不同，但基本都是由电子标签、读写器和计算机网络这三大部分组成。电子标签由芯片及天线组成，附着在物体上标识目标对象。射频识别系统会有多个读写器，读写器通过标准接口与计算机网络连接，在计算机网络中完成数据处理、传输和通信的功能。

1.按照频率分类

根据工作频率的不同，射频识别系统通常可以分为低频、高频和微波系统。常用的低频工作频率有125kHz和135kHz。常用的高频工作频率是6.75MHz和13.56MHz。常用的微波工作频率是860/960MHz、2.45GHz和5.8GHz等，其中860/960MHz也常称为超高频（UHF）频段。

射频识别系统的一般工作流程如下：

（1）读写器通过发射天线发送一定频率的射频信号；

（2）当电子标签进入读写最天线的工作区时：电子标签天线产生足够的感应电流，电子标签获得能量被激活；

（3）电子标签将自身信息通过内置天线发送出去；

（4）读写器天线接收到从电子标签发送来的载波信号；

（5）读写器天线将载波信号传送到读写器；

（6）读写器对接收信号进行解调和解码，然后送到计算机网络进行后续的处理；

（7）数据处理系统根据逻辑运算判断该电子标签的合法性；

（8）计算机网络针对不同的设定做出相应的处理，发出指令控制执行的动作。

读写器和电子标签之间射频信号的传输主要有两种方式，一种是电感耦合方式，一种是电磁反向散射方式，这两种方式采用的频率不同，工作原理也不同。其中，在低频和高频频段，读写器和电子标签之间采用电感耦合的工作方式；在微波频段，读写器和电子标签之间采用电磁反向散射的工作方式。

电子标签和读写器

电子标签（Tag）又称为射频标签、应答器或射频卡，每个电子标签具有唯一的电子编码，是射频识别系统真正的数据载体。读写器（Reader and Writer）又称为阅读器（Reader）或询问器，是读取和写入电子标签内存信息的设备。

射频识别的硬件包括电子标签和读写器两部分，从技术角度来说，射频识别的核心是电子标签，读写器是根据电子标签的性能而设计的。

电子标签由标签天线和标签专用芯片组成，芯片用来存储物品的数据，天线用来收发无线电波。电子标签的芯片很小，厚度一般不超过0.35mm；天线的尺寸要比芯片大许多。

读写器是一种数据采集设备，读写器的基本功能是触发作为数据载体的电子标签，与这个电子标签建立通信联系，同时在应用软件的控制下，与计算机网络进行通信，以实现读写器在系统网络中的运行。

射频识别系统举例——EPC系统

EPC射频识别系统是实现EPC代码自动采集的功能模块，主要由射频标签和射频读写器组成。射频标签是产品电子代码（EPC）的物理载体，附着于可跟踪的物品上，可全球流通并对其进行识别和读写。射频读写器与信息系统相连，是读取标签中的EPC代码并将其输入网络信息系统的设备。EPC系统射频标签与射频读写器之间利用无线感应方式进行信息交换，具有以下特点：

非接触识别；

可以识别快速移动物品；

可同时识别多个物品等。

EPC射频识别系统为数据采集最大限度的降低了人工干预，实现了完全自动化，是“物联网”形成的重要环节。