基于RFID技术物联网关键技术研究

高杰 江西财经大学现代经济管理学院 南昌市 330013

0 引言

网络技术得以深远发展的今天，信息化社会对通信的要求己经不仅仅限于人与人之间的通信；传感技术、RFID和网络技术的成熟使人与物品，物品与物品之间的通信成为可能，这就带来了物联网概念。物联网的初级应用M2M实现主要是通过传感节点(包含嵌入式智能)、网络(包含无线网络、有线网络)、信息处理平台实现的。为了促进物联网产业健康、有序、规模化的快速发展，具有先天优势和产业规模的互联网运营商和终端设备商更应该在新兴的物联网产业中找准位置，发挥自己应有的作用和价值。商业模式问题一直是物联网行业的关注焦点，要想加快物联网的推进，就需要建立一个多方共赢的商业模式，让所有参与物联网建设的各个环节都能从中受益，获得相应的回报，让物联网产业链的各个环节，从终端设备提供者到运营者都受到商业利益的驱动，该模式就更具有推广的价值。由于盈利模式和产业链建设还在发展之中，物联网还有很多发展问题需要解决。虽然物联网目前的初步应用M2M的确具备被广泛采用的市场潜力，但是相关的传感技术统一标准和平台接口标准尚未统一，阻碍了物联网的大规模推广，物联网商业模式也还未成熟，我国物联网行业相关技术标准制定的研究机构己经成立,但是设备生产商、电信运营商、方案提供商、系统集成商等都还没有明确在新兴的物联网产业中的定位和合适的运营模式，使物联网产业发展缓慢,虽然国家大力提倡，但企业实际参与积极性不高，持观望态度，根据现在的设施情况，物联网初期建设成本是巨大的，需要巨额资金的支持。基于物联网产业在建设过程中遭遇的种种问题，有必要对现有的物联网产业进行深入的研究和分析，以指导未来物联网产业的建设。

1 物联网关键技术

物联网并不是一个全新的网络，它是在现有网络上的融合，物联网技术也是多种前沿技术的聚合。从物联网体系结构的角度分别介绍感知层、网络层及应用层的关键技术。物联网的英文名称为“Internet of Things”，简称IOT，由此可见，物联网有两层含义，一方面，物联网的核心和基础仍然是互联网，是在互联网的基础之上延伸和扩展的一种网络，另一方面，其延伸和扩展到了任何人与人，人与物，物与物之间进行信息交换和通信。物联网的定义有很多，政府工作报告的注释中给出的定义是：“通过RFID、红外感应器、全球定位系统、激光扫描仪等信息传感设备，按照约定的协议，把任何物品与互联网连接起来，进行信息交换和通信，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。它是在互联网基础上延伸和扩展的网络”。

1.1 物联网的体系架构

由于物联网应用领域广泛，各自领域的应用特点需求也不同，随着近几年物联网的发展，各应用领域都初步有自己的技术方案，但是这些方案都没有统一的规划和标准，这极不利于物联网的长期发展，因此，现在急需建立一个统一的技术架构和标准体系，此外，随着物联网应用范围的不断扩大，各种新技术也正在融入物联网中，物联网的体系结构将直接决定着物联网的发展趋势。目前，世界上比较认同的一种结构是由感知层、网络层、应用层三层结构组成的。物联网的结构图如果下图1所示。

图1 物联网体系结构

感知层被称为是物联网的五官，用来感知采集外界的数据信息，它主要包括RFID 读写器、RFID 标签、传感器节点（如传感器摄像头）、二维码，智能终端等构成。它处在物联网体系结构的最底层，是物联网应用的基础，起着重要的作用，正是感知层解决了人与物，物与物之间数据信息获取的问题，例如各种物理量、标识、音视频多媒体数据等，由此可见，感知层对物联网全面感知特性起着核心的作用。网络层被称为是物联网的神经中枢和大脑，网络层主要由互联网、移动通信网、广电网、卫星通信网、行业专用网等构成，它负责为数据的传递提供异构网络设备接口，从而将来自于感知层的数据信息高效、可靠地传递给应用层。 由于物联网中需要传输的数据量要比传统网络中的数据量大得多，所以仅仅依靠依靠现有网络技术还不足以满足物联网的需求，要想实现物联网中数据的可靠传输，还需要对现有网络进行融合、扩展、优化。 应用层被称为是物联网的“社会分工”，它是物联网发展的最终目的，感知层主要负责信息的分析处理，来做出正确的控制，实现智能化应用服务。根据不同领域不同的需求，提供不同的应用服务，其中包括物流监控、环境监控、智能家居、智能交通、数字农业等方面。

1.2 RFID技术

RFID（Radio Freqency Identification），即射频识别技术，是自动识别技术的一种，它通过无线射频方式进行非接触双向数据通信，对目标实体加以识别并获取相关数据。一个 RFID系统由三部分组成：RFID标签、读写器、后端数据库。近来，RFID系统已经吸引了来自工业、科研、媒体等领域的广泛关注，它被应用于供应链管理，物流，仓储追踪，医疗，交通，身份识别，楼宇门禁等领域。RFID 系统自身具有的非接触性及 RFID标签的唯一标识性使得它能实现对实体的自动扫描和唯一标识，因此，RFID系统替代条形码系统已经成为一个必然的趋势。

1.3 ZigBee技术

ZigBee是一种近距离、低速率、低功耗的无线通讯技术，它的物理层和M A C层的协议类似于IEEE802.15.4。ZigBee 技术具有数据传输速率低、低功耗、低成本、网络容量大、时延短、安全、工作频段灵活等特点。目前，ZigBee技术已经广泛应用于无线传感网中，ZigBee 模块的加入使得无线传感网的性能大大提高，ZigBee无线传感网的特点下表1所示。

表1 ZigBee 无线传感网的特点

由于ZigBee无线传感网的数据传输速率低、通信范围较小的特点，使得它适合应用于家庭自动化，数字农业，工业控制，医疗监测等适合传感器密集使用的领域和场所，ZigBee技术的低成本、低功耗性及高安全性都有利于 ZigBee无线传感网的大规模部署应用，其作为物联网的一部分自然对物联网的推广使用起到举足轻重的作用。

2 物联网应用的发展前景

物联网未来发展的趋势有以下几方面:

（1）以应用为先导从公共管理与服务市场到企业与行业市场再到家庭的递进趋势。此前RFID市场由于产业组织复杂，交易成本高，产业规模受限和降低成本难度大而使得整体市场发展缓慢。而在物联网发展中由于政府的大力支持会产生示范项目带动产业逐步完善与改进。

（2）物联网涵盖内容较多，普适性的统一标准在短期内难度大，标准工作将会在相关应用的带动下逐步完善，占有的市场份额大、市场表现好的某些应用衍生出来的标准将成为广泛接受的标准。

（3）由于单一企业目前很难完成完整的解决方案。从产业链构成看,物联网是以应用解决方案为核心的,在发展初期是面向某些具体应用而存在的。马斯洛的需求层次理论,在一定程度上反映了人类行为和心理活动的共同规律。马斯洛从人的需要出发研究人的行为和探索人的激励,抓住了问题的关键；指出了人的需要是由低级向高级不断发展的，这一趋势基本上符合人的需要发展规律的。这个理论本来是用在人事管理领域的，但是这里用这个分类标识物联网新应用对人的需求满足的层次。因为人总是会优先满足底层需求，所以可以分析出各个应用的发展前景。也就是说当个人用户可以自主选择物联网服务时，定位在满足生理和安全的大众需求会在物联网发展初期会较快的满足客户，快速实现规模化。从现在的情况看,即使定位于高层需求的智能家居,在发展过程中依然是把推广家庭安防做为优先推广的应用。对于企业和组织客户来说，那些能够解决当前问题和降低成本提高效率的应用是最需要的,也会是市场接受程度最高的。

3 结束语

物联网是由各种技术融合而成的新型技术体系。物联网在多种应用中具有潜在、显著的技术价值和应用需求，物联网的发展必将推动物物相联、人物互动的信息化社会建设。影响物联网大规模应用的关键问题是技术繁多，而且需要互联互通。物联网具有巨大的深入发展和提升的空间，只有综合研究解决了这些关键技术问题，物联网才能得到快速推广，造福于人类社会，实现智慧家园的美好愿望。

[1] 物联网环境下的物流信息系统关键技术研究[J].盘承军.广西民族大学学报(自然科学版).2013(04).

[2] 煤矿信息化系统中基于RFID的物联网关键技术研究[J].张丹,王建华,吴玉华.煤炭技术.2013(11).

[3] 基于射频识别技术的物联网专业综合实验研究[J].朱勇,张昕明,王宁.实验技术与管理.2012(06).

[4] 软件雷达射频采样ADC性能需求分析[J].卢庆广,夏栋.舰船科学技术.2012(01).

[5] 无线Ad hoc船舶通信系统设计与实现[J].宫宇,王旭东,庞福文.舰船科学技术.2010(04).