现代通信系统

1、物联网的定义：物联网，顾名思义就是“物物相联的网络”，是物体的

互联网。物联网的核心依然是互联网，物联网是在互联网的基础上，利用RFID,无线数据通信等技术，借助红外感应器，，激光扫描仪，全球卫星定位系统等信息设备，构造一个覆盖世界上万事万物的”internet of things“,通过计算机互联网实现物品的自动识别和信息交换与共享，将互联网扩展成人与物之间、物与物之间随时随地交流的网络。

2、物联网的分层：物联网分三层：感知层，网络层，应用层。而射频识别

技术位于感知层。感知层实现对物理世界的智能感知识别、信息采集处理和自动控制，并通过通信模块将物理实体连接到网络层和应用层。

3、RFID的定义：射频识别，（RadioFrequencyIDentification，简称RFID）

技术，是一种无线通信技术，可通过无线电讯号识别特定目标并读写相关数据，而无需识别系统与特定目标之间建立机械或光学接触。

4、RFID的技术发展： 1940-1950年：雷达的改进和应用催生了射频

识别技术，1948年哈里?斯托克曼发表的“利用反射功率的通信”奠定了射频识别射频识别技术的理论基础。

1950-1960年：早期射频识别技术的探索阶段，主要处于实验室实验研究。 1960-1970年：射频识别技术的理论得到了发展，开始了一些应用尝试。 1970-1980年：射频识别技术与产品研发处于一个大发展时期，各种射频识别技术测试得到加速。出现了一些最早的射频识别应用。

1980-1990年：射频识别技术及产品进入商业应用阶段，各种规模应用开始出现。

1990-2000年：射频识别技术标准化问题日趋得到重视，射频识别产品得到广泛采用，射频识别产品逐渐成为人们生活中的一部分。

2000年后：标准化问题日趋为人们所重视，射频识别产品种类更加丰富，有源电子标签、无源电子标签及半无源电子标签均得到发展，电子标签成本不断降低，规模应用行业扩大。 至今，射频识别技术的理论得到丰富和完善。

特别值得一提的是在1998年美国麻省理工学院的David Brock博士和Sanjay Sarma教授在喝咖啡聊天时，谈及物品自动识别技术手段问题时产生

的从系统的角度来解决物品自动识别问题的灵感，由此导致了供应链中物品自动识别概念的一次革命，并最终在1999年10月1日正式创建Auto-ID Center非盈利性的开发组织。Auto-ID Center诞生后，迅速提出了产品电子代码EPC(Electronic Product Code)的概念以及物联网的概念与构架，并积极推进有关概念的基础研究与实验工作。可以说，EPC与物联网的概念将射频识别技术的应用推到了极致，对射频识别技术的发展与应用的推广起到了极大的推动作用。

简单的说：发展历史： 二战时期出现； 70年代开始应用 90年代大规模应用 90年代末EPC的提出

射频识别技术（RFID）是物联网的关键技术。二战时期RFID技术就以被盟军用来识别敌我双方飞机和军舰。由于该技术领域成本较高，战后一直被用于军事领域，很少在民用领域应用。随着以后电子技术和芯片技术的发展，RFID技术率先被用在公路收费等民用领域。到二十一世纪，射频技术应该来了高速发展的阶段，在民用领域的价值引起了大家的关注，特别是欧美等发达国家。射频技术（RFID）被广泛应用于公路收费、停车管理、货物跟踪等领域，其应用范围还在不断扩展中。

5、工作原理：标签进入磁场后，如果接收到阅读器发出的特殊射频信号，就能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（即Passive Tag，无源标签或被动标签），或者主动发送某一频率的信号（即Active Tag，有源标签或主动标签），阅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。

6、系统组成：一是读写器，二是电子标签(或称射频卡、应答器等，本文统称为电子标签)。另外还应包括天线，主机等。RFID系统在具体的应用过程中，根据不同的应用目的和应用环境，系统的组成会有所不同，但从RFID系统的工作原理来看，系统一般都由信号发射机、信号接收机、发射接收天线几部分组成。下面分别加以说明：

（1）信号发射机 ：也就是电子标签(Tag)，相当于条码技术中的条码符号，：由耦合元件及

芯片组成，每个标签具有惟一的电子编码，附着在物体上标识目标对象；每个标签都有一个全球惟一的 ID 号码 UID，UID是在制作芯片时放在 ROM 中的，无法修改。标签包括：无源标签，半无源标签（有电池，仅供电路工作），以及有源标签（电池同时提供电路工作以及发射信号的能量），这些标签都用来存储需要识别传输的信息，另外，与条码不同的是，标签必须能够自动或在外力的作用下，把存储的信息主动发射出去。

（2）信号接收机：在RFID系统中，信号接收机一般叫做读写器（Reader）。基本的功能就是提供与标签进行数据传输的途径。另外，读写器还提供相当复杂的信号状态控制、奇偶错误校验与更正功能等。标签中除了存储需要传输的信息外，还必须含有一定的附加信息，如错误校验信息等。识别数据信息和附加信息按照一定的结构编制在一起，并按照特定的顺序向外发送。读写器通过接收到的附加信息来控制数据流的发送。一旦到达阅读器的信息被正确的接收和译解后，读写器通过特定的算法决定是否需要发射机对发送的信号重发一次，或者知道发射器停止发信号，这就是“命令响应协议”。使用这种协议，即便在很短的时间、很小的空间阅读多个标签，也可以有效地防止“欺骗问题”的产生。 读写器对标签的操作有三类：识别，读取UID；读取用户数据；写入用户数据‘ （3）天线：是标签与读写器之间传输数据的发射、接收装置。在实际应用中，除了系统功率，天线的形状和相对位置也会影响数据的发射和接收，需要专业人员对系统的天线进行设计、安装。

7.工作频段：电子标签可分为低频系统和高频系统。低频系统工作频率通常

小于 30MHZ，典型工作频段为 125KHZ,225KHZ,13.56MHZ等.低频电子标签成本较低，但标签内保存的数据量较小，读写距离较短，外形多样，读写天线方向性不强；高频系统工作频率通常大于400MHZ，典型工作频段为433MHZ，915MHZ，2.45GHZ，5.8GHZ等高频系统标签内保

存的数据量较大，读写距离较远（可达几米至十几米），能适应物体高速运动，外形一般为卡状，读写天线及电子标签天线均有较强的方向性，但成本较高。 8.RFID

与条形码比较有什么优点：

不需要光源，甚至可以透过外部材料读取数据； 使用寿命长，能在恶劣环境下工作；

能够轻易嵌入或附着在不同形状，类型的产品上； 读取距离更远；

可以写入及存取数据，写入时间相比打印条形码时间更少； 标签的内容可以动态改变；

标签的数据存取有密码保护，安全性更高；等

RFID电子标签与条码技术将并存发展：世界最大的零售商沃尔玛从2001年开始，要求它最大的 130 位供应商全面使用 RFID 电子标签，但是到目前为止远未达到普及程度，这主要原因是RFID 标签太贵。在未来3 至5 年间一个电子标签成本将降到1 美分～5美分，与条形码极低的成本比，电子标签仍不可能在短期内取代条码。条形码技术在我国已使用三四十年，具有标签价格低、实施费用小等优点，但技术本身存在着不可克服的缺陷，如标签破损后，不具备纠错功能，即扫描器不能扫描读出标签内容，进而不能正确识别物品。而且，条形码所容纳的信息量较少，只能记录产品厂商与商品类别，而且随着商品种类的大量增加，已经出现条形码不能满足商品编码的现象。与目前供应链中广泛应用的条形码技术相比RFID其特点为无屏障读取，重复使用性，高存储量、耐环境性、安全可靠性。因它们各自的优势，目前应用于不同的领域。比如，普通蔬菜或低价值快销品供应链短且生命周期短，价值低，物联网的应用需求在现阶段比较低，通常采用条码标识。而特种设备（工业气瓶、车载气瓶、电梯、锅炉等）属于公共安全领域，且为循环多次流转使用周期较长设备，RFID 标识在反复使用中，成本所占的比例就大大降低，并在流转的各个环节中发挥了安全、精准、高效和能耗监测多种应用效益。

9、应用：技术利用网络与物联网相互结合，使物联网的结构更趋完善。在RFID与物联网结合的系统结中，主要包含RFID电子标签、读写设备、服务器、Internet、数据库、和ONS服务器几个部分，在电子标签中储存了EPC码，利用Savant服务器将电子标签中的EPC码发送至ONS服务器，ONS将处理过的数据发送回Savant，再由Savant在数据库中寻找与之匹配的信息，匹配核对过后就把存储在电脑中对该EPC码的备注传送至显示器，这样就实现了数据库与信息服务器的

交流。如图1所示为RFID与物联网结合的系统结构图：

目前，RFID 技术正逐步渗透到社会的许多领域，对改善人们的生活质量，提高企业的效益，加强公共安全产生着重要影响。其应用及前景主要呈现出下列几个特点：

（1）在重点部门和大型企业中应用：由于 REID 技术中的电子标签制造成本较高，据目前估计一个电子标签的成本大约在 20 美分～25 美分之间，所以此技术目前在国家的重点部门和大型企业已开始应用。例如，上海世博会的门票系统全部采用了RFID 技术，在每张门票内都含有一个自主知识产权的“世博芯”，通过采用特定的密码算法技术，确保数据在传输过程中的安全性，使外界无法对数据进行篡改或窃取。上海移动目前已将超过10 万个芯片装载在出租车、公交车上，以最先进的技术保障世博园区周边大流量交通的顺畅。浦东机场已采用国产传感网防止入侵系统，国家民航局已正式发文要求全国民用机场都要采用。中国移动厦门e通卡基于移动 RFID 技术实现的多功能移动电子商务服务，应用集成到手机中，从而实现手机STM 卡、公交卡、银行卡、企业管理卡四卡合一，起到一卡多用的作用。无锡已将传感技术应用在太湖水质监测系统中。杭州图书馆新馆是目前全球一次性建成的最大的RFID 图书馆，市民除了已有的读者证外，第二代身份证、市民卡都可以充当读者证，通过市民卡的信用体系保障，读者能够真正全免费办证（免年费、免押金），通过RFID 系统，杭州图书馆还在不闭馆的情况下顺利实施了新馆搬迁。

（2）在大型集装箱、托盘和贵重物品上应用：在贸易运输过程中，货物集装箱

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