【正文】 ”的報(bào)告,其第一作者勞拉 物聯(lián)網(wǎng)包含的關(guān)鍵技術(shù)—RFID技術(shù)(1) RFID簡介RFID(radio frequency identification，射頻識別)射頻識別是一種非接觸式的自動識別技術(shù)，它通過射頻信號自動識別目標(biāo)對象并獲取相關(guān)數(shù)據(jù)，識別過程無須人工干預(yù)，可工作于各種惡劣環(huán)境。 目前，RFID技術(shù)在工業(yè)自動化、物體跟蹤、交通運(yùn)輸控制管理、防偽和軍事用途方面已經(jīng)有著廣泛的應(yīng)用。 2. 閱讀器(Reader)：讀?。ɑ?qū)懭耄╇娮訕?biāo)簽信息的設(shè)備，可設(shè)計(jì)為手持式或固定式。 RFID技術(shù)的基本工作原理并不復(fù)雜：標(biāo)簽進(jìn)入磁場后，接收解讀器發(fā)出的射頻信號，憑借感應(yīng)電流所獲得的能量發(fā)送出存儲在芯片中的產(chǎn)品信息（無源標(biāo)簽或被動標(biāo)簽），或者主動發(fā)送某一頻率的信號（有源標(biāo)簽或主動標(biāo)簽）；解讀器讀取信息并解碼后，送至中央信息系統(tǒng)進(jìn)行有關(guān)數(shù)據(jù)處理。 WSN技術(shù)(1) WSN簡介WSN是wireless sensor network的簡稱，即無線傳感器網(wǎng)絡(luò)。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是一種全新的信息獲取平臺，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測和采集網(wǎng)絡(luò)分布區(qū)域內(nèi)的各種檢測對象的信息，并將這些信息發(fā)送到網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)，以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的指定范圍內(nèi)目標(biāo)檢測與跟蹤，具有快速展開、抗毀性強(qiáng)等特點(diǎn)，有著廣闊的應(yīng)用前景。MAC層定義各節(jié)點(diǎn)的初始化，通過收發(fā)beacon,request,associate等消息完成自身網(wǎng)絡(luò)定義，同時(shí)定義的MAC幀的調(diào)試策略，避免多個(gè)收發(fā)節(jié)點(diǎn)間的通信沖突。(3) WSN相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)組織IEEE (WPAN)網(wǎng)絡(luò)底層協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)制定，其分表的IEEEStd —2006詳細(xì)定義了PHY和MAC層實(shí)現(xiàn)的各種機(jī)制，在最近的IEEE —2009c中添加了對中國WPAN頻段支持(314—316 MHz,430—434 MHz,and779—787 MHz bands)以及OQPSK調(diào)制的支持。IETF 6LoWPAN該工作組的任務(wù)是定義在如何利用IEEE ，遵守開放標(biāo)準(zhǔn)以及保證與其他IP設(shè)備的互操作性。術(shù)語簡稱定義應(yīng)用層APL應(yīng)用層包括APS子層和ZDO子層。安全服務(wù)層系統(tǒng)的整體安全性是在類別級定義的，這意味著類別應(yīng)該定義某一特定網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)該實(shí)現(xiàn)何種類型的安全。 智能技術(shù) 智能技術(shù)是為了有效地達(dá)到某種預(yù)期的目的利用知識所采用的各種方法和手段。 (3) 智能控制技術(shù)與系統(tǒng)物聯(lián)網(wǎng)就是要給物體賦予智能，可以實(shí)現(xiàn)人與物體的溝通和對話，甚至實(shí)現(xiàn)物體與物體互相間的溝通和對話。納米技術(shù)，~100 nm范圍內(nèi)材料的性質(zhì)和應(yīng)用，主要包括：納米體系物理學(xué)、納米化學(xué)、納米材料學(xué)、納米生物學(xué)、納米電子學(xué)、納米加工學(xué)、納米力學(xué)等。當(dāng)前電子技術(shù)的趨勢要求器件和系統(tǒng)更小、更快、更冷。納米電子學(xué)，包括基于量子效應(yīng)的納米電子器件、納米結(jié)構(gòu)的光、電性質(zhì)、納米電子材料的表征，以及原子操縱和原子組裝等。在眾多關(guān)于中間件的定義中，比較普遍被接受的是IDC表述的：中間件是一種獨(dú)立的系統(tǒng)軟件或服務(wù)程序，分布式應(yīng)用軟件借助這種軟件在不同的技術(shù)之間共享資源，中間件位于客戶機(jī)服務(wù)器的操作系統(tǒng)之上，管理計(jì)算資源和網(wǎng)絡(luò)通信。amp。 1998年IDC公司對于中間件有一個(gè)定義，并根據(jù)用途將其劃分為6個(gè)類別。 2000年前后，互聯(lián)網(wǎng)盛行起來，隨之產(chǎn)生了一個(gè)新的東西，就是應(yīng)用服務(wù)器。 如今，市場上又推出了很多新的概念，例如三層結(jié)構(gòu)、構(gòu)件、Web服務(wù)，其中風(fēng)頭最勁的當(dāng)屬SOA（面向服務(wù)的架構(gòu)）。想要現(xiàn)實(shí)SOA，就要規(guī)范構(gòu)件接口，同時(shí)還要規(guī)范構(gòu)件所提交的服務(wù)結(jié)果，如此，新的軟件開發(fā)的思想才能夠行的通?？梢哉f，在中間件領(lǐng)域，國內(nèi)的起步時(shí)間并不比國外晚多少。消息可以非同步的方式傳送，所以傳送者不必等待回應(yīng)。（2）數(shù)據(jù)流。RFID中間件是一個(gè)消息中間件，功能是提供順序的消息流，具有數(shù)據(jù)流設(shè)計(jì)與管理的能力。 本章小結(jié) 本章較為系統(tǒng)的介紹了物聯(lián)網(wǎng)的定義及其體系結(jié)構(gòu)，并詳細(xì)介紹了物聯(lián)網(wǎng)研究中的關(guān)鍵技術(shù)，包括射頻技術(shù)(RFID)、無線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)(WAN)等，同時(shí)也對關(guān)鍵技術(shù)中的協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)做了一定程度的介紹，為論文后面的章節(jié)安排起到了點(diǎn)睛的作用；最后對基于物聯(lián)網(wǎng)的RFID技術(shù)的中間件技術(shù)做了介紹。該規(guī)范是世界上第一個(gè)專門為無線傳感器和控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的低數(shù)據(jù)率、低功耗、低成本的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)Zigbee聯(lián)盟目前的設(shè)想，Zigbee的目標(biāo)市場主要有PC外設(shè)（鼠標(biāo)、鍵盤、游戲操控桿）、消費(fèi)類電子設(shè)備(TV、VCR、CD、VCD、DVD等設(shè)備上的遙控裝置)、家庭內(nèi)智能控制（照明、煤氣計(jì)量控制及報(bào)警等）、玩具(電子寵物)、醫(yī)護(hù)(監(jiān)視器和傳感器)、工控（監(jiān)視器、傳感器和自動控制設(shè)備）等。技術(shù)研究機(jī)構(gòu)InStat/MDR預(yù)測。另外全功能設(shè)備還需要額外的RAM存放節(jié)點(diǎn)設(shè)備的數(shù)據(jù)庫，路由傳輸表和設(shè)備配對表等信息。應(yīng)用層支持子層負(fù)責(zé)把不同的應(yīng)用映射到ZigBee網(wǎng)絡(luò)上，具體而言包括：(1) 安全與鑒權(quán)；(2) 多個(gè)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)流的匯聚；(3) 設(shè)備發(fā)現(xiàn)，即發(fā)現(xiàn)哪個(gè)設(shè)備正在其自有空間工作；(4) 業(yè)務(wù)發(fā)現(xiàn)；ZDO的功能包括確定網(wǎng)絡(luò)中設(shè)備的作用（例如，是終端設(shè)備還是協(xié)作者）、發(fā)起和響應(yīng)綁定請求，在網(wǎng)絡(luò)設(shè)備之間建立安全關(guān)系。物理層數(shù)據(jù)服務(wù)通過無線信道收發(fā)物理層協(xié)議數(shù)據(jù)單元(PPDU)。但是，所有頻段都可以使用直接序列擴(kuò)頻技術(shù)(DSSS)。用幾位信息元對應(yīng)一條偽隨機(jī)碼，擴(kuò)展的倍數(shù)不大，而且不一定是整數(shù)。④物理層協(xié)議數(shù)據(jù)單元(PPDU)格式，最左邊是最低有效位。4字節(jié)1字節(jié)1字節(jié)可變長度引導(dǎo)信號SFD幀長度(7比特)保留(1比特)PSDUSHRPHR載荷 物理層協(xié)議數(shù)據(jù)單元格式(2) 媒體訪問層① LLC子層IEEE802系列標(biāo)準(zhǔn)把數(shù)據(jù)鏈路層分成LLC（Logical Link Control，邏輯鏈路控制）和MAC(Media Access Control，媒介接入控制)兩個(gè)子層。也提供可選的MAC層安全和為需要固定速率和固定延遲的設(shè)備提供GTS（Guaranteed Time Slot）機(jī)制。2字節(jié)1字節(jié)2字節(jié)幀控制序列號FCSMHRMFR 安全機(jī)制ZigBee使用MAC層的安全機(jī)制來加密MAC命令、信標(biāo)和確認(rèn)幀。MAC幀的頭部有一個(gè)比特來指示該幀是否加密。 本章小結(jié)本章主要的工作對物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中關(guān)鍵技術(shù)WSN所采用的協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)—ZigBee標(biāo)準(zhǔn)的研究和分析。標(biāo)簽由耦合元件及芯片組成，每個(gè)標(biāo)簽具有唯一的電子編碼(EPC），附著在物體上標(biāo)識目標(biāo)對象，電子標(biāo)簽為了接收和發(fā)送數(shù)據(jù)必須有天線；閱讀器的功能就是提供與標(biāo)簽進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐緩剑ㄟ^天線接受射頻信號，對高頻信號解碼，得到產(chǎn)品的信息；中間件的功能就是接受應(yīng)用系統(tǒng)的請求，對指定的一個(gè)或者多個(gè)閱讀器發(fā)送的產(chǎn)品信息根據(jù)操作命令進(jìn)行接收、處理、向后臺應(yīng)用系統(tǒng)上報(bào)結(jié)果數(shù)據(jù)。中間件可稱為是RFID運(yùn)作的神經(jīng)中樞，因?yàn)樗梢约铀訇P(guān)鍵技術(shù)應(yīng)用的問世。在物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)里，Reader將收集到的EPC碼傳送給Middleware，中間件對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，得到有用的數(shù)據(jù)給應(yīng)用系統(tǒng)。規(guī)則中定義了：閱讀器的需要清點(diǎn)的數(shù)據(jù)，標(biāo)簽數(shù)據(jù)上報(bào)周期的開始和結(jié)束條件，標(biāo)簽數(shù)據(jù)如何過濾，標(biāo)簽數(shù)據(jù)包含哪些原始數(shù)據(jù)等。面向消息的中間件包含的功能不僅是傳遞信息，還必須包括解譯數(shù)據(jù)、安全性、數(shù)據(jù)廣播、錯(cuò)誤恢復(fù)、定位網(wǎng)絡(luò)資源、找出符合成本的路徑、消息與要求的優(yōu)先次序以及延伸的除錯(cuò)工具等服務(wù)?？梢园惭b在商店、本地配送中心、區(qū)域數(shù)據(jù)中心，以實(shí)現(xiàn)對數(shù)據(jù)的捕獲、監(jiān)控和傳送。Reader接口模塊就是EPC傳輸?shù)街虚g件的接口，它對讀寫器的各個(gè)參數(shù)進(jìn)行設(shè)定，比如串口號、波特率、校驗(yàn)位、數(shù)據(jù)位等；能夠讓不同類型的Reader將信息寫人到Reader適配器，收集讀寫器探測到的事件。因此，要對Reader讀取到的EPC數(shù)據(jù)流進(jìn)行平滑處理，平滑處理可以清除不完整和錯(cuò)誤的數(shù)據(jù)，將漏讀的可能性降至最低。解決這種情況產(chǎn)生的EPC數(shù)據(jù)冗余本系統(tǒng)采用的方法是：把某個(gè)時(shí)間間隔里采集的數(shù)據(jù)根據(jù)EPC碼排序，然后將同一個(gè)EPC碼的多條記錄按時(shí)間先后排序，接著對同一條EPC碼的多條記錄只取時(shí)間最晚的那條，直至消除所有冗余數(shù)據(jù)。Microsoft SQL Server是Windows NT操作系統(tǒng)中分頁式的客戶/服務(wù)器技術(shù)，這種高級的數(shù)據(jù)庫平臺，在現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)中，提供了系列的事務(wù)解決方案，可達(dá)到最大2GB的內(nèi)存；可以平滑地操作通用的網(wǎng)絡(luò)和協(xié)議及多種主機(jī)，系統(tǒng)復(fù)雜程度低，為所有的管理服務(wù)提供了一個(gè)32位窗口用戶界面，即SQLWindows NT Enterprise Manager，還把管理工具、服務(wù)和組成模塊集成到了核心產(chǎn)品中，降低了系統(tǒng)的復(fù)雜程度；使遠(yuǎn)程SQL Server可以在更大程度上實(shí)現(xiàn)自我管理，這個(gè)功能是用于內(nèi)核（調(diào)度、事件/警報(bào)、復(fù)制）相互作用的服務(wù)實(shí)現(xiàn)的，可對這些服務(wù)編程，以實(shí)現(xiàn)自動的、無人看守功能；為數(shù)據(jù)庫管理人員(DBA)提供很好的工具，使他們的管理從被動轉(zhuǎn)為主動，通過一個(gè)全面的事件/警報(bào)處理模式，允許管理人員為某些特定情況和某些困難情況（如數(shù)據(jù)庫日志將滿）定義修正性動作，這些動作可以由事件和警報(bào)觸發(fā)。例如應(yīng)用系統(tǒng)需要知道某段時(shí)間內(nèi)鋼材的進(jìn)出口信息，前端處理模塊根據(jù)要求調(diào)整過濾條件，僅接受該段時(shí)間內(nèi)鋼材的信息，將該時(shí)間段的鋼材的信息傳遞給末端服務(wù)器。本論文介紹了物聯(lián)網(wǎng)的定義及其網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、服務(wù)體系；介紹了物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中關(guān)鍵技術(shù)如RFID技術(shù)、WSN技術(shù)等；論文的著重點(diǎn)是從物聯(lián)網(wǎng)的基本結(jié)構(gòu)出發(fā)，對物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中關(guān)鍵技術(shù)WSN所采用的協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)—ZigBee標(biāo)準(zhǔn)做出的研究和分析及對面向物聯(lián)網(wǎng)的射頻技術(shù)中間件的相關(guān)概念的理解和設(shè)計(jì)。在此基礎(chǔ)上，人類可以以更加精細(xì)和動態(tài)的方式管理生產(chǎn)和生活，達(dá)到“智慧”狀態(tài)，提高資源利用率和生產(chǎn)力水平，改善人與自然的關(guān)系。而RFID，正是能夠讓物品“開口說話”的一種技術(shù)。事實(shí)上，在現(xiàn)實(shí)生活中已可見物聯(lián)網(wǎng)的具體應(yīng)用，如遠(yuǎn)程防盜、智能圖書館等，只不過這些僅是物聯(lián)網(wǎng)的雛形，還尚未形成一個(gè)龐大的網(wǎng)絡(luò)。致謝值此畢業(yè)論文完成之際，首先我要對我的表示最真誠的感謝。感謝所有關(guān)心和幫助過我的老師、朋友，以及同一小組的同學(xué)們。 RFID 動態(tài)導(dǎo)讀（2009年12月刊）[7] 通信技術(shù)新進(jìn)展，[8] 鄭郁正，王天寶 《基于Zigbee技術(shù)的智能傳感器平臺設(shè)計(jì)》[9] 韓旭東 《傳感器無線互聯(lián)標(biāo)準(zhǔn)及實(shí)現(xiàn)》 電子技術(shù)應(yīng)用 [10] 陳冀康，RFID技術(shù)的神經(jīng)中樞的中間件[N]，計(jì)算機(jī)世界報(bào)，2006.(2).[11] 甘勇，[J]，2006國際RFID技術(shù)高峰論壇會.[12] 高守瑋，吳燦陽等編著，：航空航天大學(xué)出版社，2009年[13] International Telemunication Union Internet Reports 2005:The Internet of Things[R].2005.[14] AKYILDIZ L F，et sensor networks：A survey[J].Computer Networks，2002，38：393422.[15] 陳積明，林瑞仲，[J].儀器儀表學(xué)報(bào)，2006（9)：11071111.