WSN、RFID與物聯(lián)網(wǎng)解析課件

1、無線傳感網(wǎng)、RFID與物聯(lián)網(wǎng)WSN、 RFID& Internet of Things北京交通大學(xué) 談?wù)褫x2010 無線傳感網(wǎng)、RFID與物聯(lián)網(wǎng)WSN、 RFID& Int 中國(guó)經(jīng)濟(jì)向低碳轉(zhuǎn)型 2009年11月25日，中國(guó)國(guó)務(wù)院常務(wù)會(huì)議決定，到2020年單位國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值二氧化碳排放（即碳強(qiáng)度）比2005年下降40-45%，并作為約束性指標(biāo)，將制定相應(yīng)的統(tǒng)計(jì)、監(jiān)測(cè)、考核辦法。而美國(guó)承諾說，將在2005年的基礎(chǔ)上，到2020年碳排放減少17%。 碳強(qiáng)度下降40-45%，意味著未來幾年GDP增長(zhǎng)率保持在8-9%左右。中國(guó)汽車一天消耗800萬桶石油，美國(guó)是2000萬桶石油。占世界人口21%的中國(guó)消耗的

2、石油為世界石油消耗總量1/10,美國(guó)占世界人口1/20，消耗石油占世界石油消耗總量1/4。 Cisco的640Gps路由器耗電1.8KW，1Pbps路由器耗電17.4MW，相當(dāng)中型發(fā)電廠發(fā)電量。 中國(guó)經(jīng)濟(jì)向低碳轉(zhuǎn)型 2009年 ICT已成第五大耗能產(chǎn)業(yè) ICT對(duì)全球GDP貢獻(xiàn)率達(dá)7%，為全球第五大耗能產(chǎn)業(yè)ICT設(shè)備CO2排放占全球排放2-2.5%，與全球航空運(yùn)輸業(yè)相當(dāng)，等于汽車CO2排放量1/4。 2010年6月與去年相比，國(guó)際干線帶寬增長(zhǎng)33.5%；Google搜索達(dá)1萬億頁；全球每天郵件2100億件；手機(jī)短信3萬億條。2010年20戶美國(guó)家庭所產(chǎn)生的流量，就超過1995年全球互聯(lián)網(wǎng)總和。德

3、國(guó)流量是10年前100倍，日本則達(dá)1000倍。 大流量不僅使網(wǎng)絡(luò)傳送能力、路由器容量、路由器組網(wǎng)可擴(kuò)展性出現(xiàn)問題，全球ICT能耗達(dá)156GW，占全球總電能耗8%，全球總能耗25%。努力方向，就是要把網(wǎng)絡(luò)做得更節(jié)能。 英國(guó)ICT產(chǎn)業(yè)能源消耗占能源10%，相當(dāng)于4個(gè)核反應(yīng)堆。美國(guó)ICT產(chǎn)業(yè)能耗占到全美總能耗8%、電力總消耗15%。 2008年，中國(guó)電信耗電69.27億度，中國(guó)聯(lián)通耗電76億,中國(guó)移動(dòng)耗電93.3億度，三個(gè)運(yùn)營(yíng)商總耗電241億度。今后幾年，我國(guó)ICT產(chǎn)業(yè)能耗每年還將增加5%。 ICT已成第五大耗能產(chǎn)業(yè) ICT對(duì)全球 國(guó)際動(dòng)態(tài)美國(guó)：2009年1月7日，IBM等組織向奧巴馬提出通過信息通

4、信技術(shù)投資在短期內(nèi)創(chuàng)造就業(yè)機(jī)會(huì)。1月28日，奧巴馬在首次美國(guó)工商業(yè)領(lǐng)袖圓桌會(huì)，IBM首席執(zhí)行官建議政府投資新一代智能型基礎(chǔ)設(shè)施，提出“智慧地球”方案，得到奧巴馬總統(tǒng)回應(yīng)，出臺(tái)總額7870億美元經(jīng)濟(jì)復(fù)蘇和再投資法對(duì)上述戰(zhàn)略建議加以落實(shí)。歐盟：2009年歐盟執(zhí)委會(huì)發(fā)表 InternetofThings- AnactionplanforEurope物聯(lián)網(wǎng)行動(dòng)方案，描繪物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用前景，提出加強(qiáng)歐盟政府對(duì)物聯(lián)網(wǎng)管理，消除物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展障礙。韓國(guó)：2009年韓國(guó)出臺(tái)“物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施構(gòu)建基本規(guī)劃”，將物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)確定為新增長(zhǎng)動(dòng)力，2012年實(shí)現(xiàn)通過構(gòu)建世界最先進(jìn)的物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)實(shí)施，打造未來廣播通信融合領(lǐng)域超一流

5、信息通信技術(shù)強(qiáng)國(guó)目標(biāo)，確定構(gòu)建物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施、發(fā)展物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)、研發(fā)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、營(yíng)造物聯(lián)網(wǎng)擴(kuò)散環(huán)境等4大領(lǐng)域、12項(xiàng)詳細(xì)課題。 國(guó)際動(dòng)態(tài)美國(guó)：2009年1月7 物聯(lián)網(wǎng): Internet of Things “感知中國(guó)” 2009年8月7日，國(guó)務(wù)院總理溫家寶考察無錫提出，加快傳感網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展，在無錫建設(shè)“感知中國(guó)”中心。 物聯(lián)網(wǎng)集成傳感器、微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)和網(wǎng)絡(luò)三大技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)，是一種全新信息獲取和處理技術(shù)，目的是讓物品與網(wǎng)絡(luò)連接，能夠感知、方便識(shí)別和管理 隨著美國(guó)“智慧地球”計(jì)劃提出，傳感網(wǎng)已成綜合國(guó)力較量重要因素。美國(guó)將傳感網(wǎng)技術(shù)列為“在經(jīng)濟(jì)繁榮和國(guó)防安全兩方面至關(guān)重要的技術(shù)”。加拿大、英

6、國(guó)、德國(guó)、芬蘭、意大利、日本和韓國(guó)等加入傳感網(wǎng)研究，歐盟將傳感網(wǎng)技術(shù)作為優(yōu)先發(fā)展的重點(diǎn)領(lǐng)域之一。 據(jù)Forrester權(quán)威機(jī)構(gòu)預(yù)測(cè):下一個(gè)萬億級(jí)的通信業(yè)務(wù)將是傳感網(wǎng)產(chǎn)業(yè)，到2020年，物物互聯(lián)業(yè)務(wù)與現(xiàn)有人人互聯(lián)業(yè)務(wù)之比將達(dá)301。 物聯(lián)網(wǎng): Internet of Things 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀 隨著微電子機(jī) 系統(tǒng)(MEMS)、無線通信、信號(hào)處理這三個(gè)技術(shù)領(lǐng)域近年來的飛速發(fā)展，一個(gè)新的研究領(lǐng)域成為國(guó)內(nèi)外關(guān)注的熱點(diǎn)，這就是基于大量具有通信功能的微型無線傳感器構(gòu)造的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)WSN(Wireless Sensor Networks)。 WSN具有極其廣泛的應(yīng)用，如感知戰(zhàn)場(chǎng)狀態(tài)（軍事應(yīng)用）、環(huán)

7、境監(jiān)控（如氣候、地理、污染變化的監(jiān)控）、物理安全（如建筑和結(jié)構(gòu)的）監(jiān)控、城市道路交通監(jiān)控、安全場(chǎng)所的視頻監(jiān)控。 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀 隨著 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀 WSN應(yīng)用例子：安全監(jiān)控（如礦井結(jié)構(gòu)、瓦斯） 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀 WSN應(yīng)用例子：安全監(jiān)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀 國(guó)際學(xué)術(shù)界對(duì)WSN的關(guān)注?？疘EEE Journal on Selected Areas in Communications: 2004,22 (6),2005,23(4)，2006,24(2); Proceedings of The IEEE: 2003,91(8); IEEE Wireless Communications: 2

8、004,Dec.; IEEE Signal Processing Magazine: 2006,23(4 ); WSN相關(guān)的國(guó)際會(huì)議Wireless Communications and Networking Conference Wireless Communications, Networking and Mobile Computing ISCIT ICASSP ISSCS 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀 國(guó)際學(xué)術(shù)界對(duì)WSN的關(guān)注?？療o線傳感器網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀 2002年Berkeley大學(xué)啟動(dòng) NEST計(jì)劃，開發(fā)NEST (Network Embedded Systems Technology) 開放式軟

9、、硬件實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，加速發(fā)展面向應(yīng)用多樣化的算法、服務(wù)和體系構(gòu)架 。 美國(guó)國(guó)防高級(jí)研究計(jì)劃局DARPA (Defence Advanced Research Project Agency)意識(shí)到傳感器網(wǎng)絡(luò)的巨大應(yīng)用價(jià)值。10年前啟動(dòng)了分布式傳感器網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃 DSN（Distributed Sensor Networks program），2001年啟動(dòng)傳感器信息技術(shù)計(jì)劃 SensIT（Sensor Information Technology program）。 2004年在美國(guó)國(guó)家自然科學(xué)基金NSF、國(guó)家健康協(xié)會(huì)NHA資助下，哈佛大學(xué)啟動(dòng)CodeBule平臺(tái)研究計(jì)劃，把無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用于醫(yī)療

10、事業(yè)領(lǐng)域，包括醫(yī)療救急、災(zāi)害事故的快速反應(yīng)、病人康復(fù)護(hù)理等方面。 2003年Intel和Berkeley Univer.研究中心啟動(dòng)WSN異構(gòu)傳感器網(wǎng)絡(luò)研究嵌入式處理在異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用。其中，MOTE計(jì)劃開發(fā)下一代自組織WSN節(jié)點(diǎn)，設(shè)計(jì)出更強(qiáng)處理能力、更大存儲(chǔ)容量、更高帶寬和可靠射頻能力的節(jié)點(diǎn)。TASK計(jì)劃研發(fā) Tiny Application Sensor Kit（TASK），為用戶快速開發(fā)和部署WSN應(yīng)用，提供簡(jiǎn)單實(shí)用的開發(fā)套件。 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀 2002年Berkel無線傳感器網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀 歐洲2002年啟動(dòng)EYES研究計(jì)劃 EYES研究計(jì)劃的體系結(jié)構(gòu) 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀 歐洲2002年

11、啟動(dòng)EYES研究計(jì)劃無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展現(xiàn)狀歐洲EYES計(jì)劃構(gòu)造的傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)平臺(tái)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展現(xiàn)狀歐洲EYES計(jì)劃構(gòu)造的傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn) WSN標(biāo)準(zhǔn)化工作 WSN標(biāo)準(zhǔn)化工作無線傳感器網(wǎng)絡(luò)研究現(xiàn)狀 2004年國(guó)家自然科學(xué)基金委員會(huì)將無線傳感器網(wǎng)絡(luò)列為重點(diǎn)研究項(xiàng)目； 2005年開始傳感網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)化研究工作； 國(guó)家中長(zhǎng)期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要2006-2020在支持的重點(diǎn)領(lǐng)域及其優(yōu)先主題“ 信息產(chǎn)業(yè)及現(xiàn)代服務(wù)業(yè)”中列入了“傳感器網(wǎng)絡(luò)及智能信息處理” , 在前沿技術(shù)中重點(diǎn)支持“ 自組織傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)” 2008年9月啟動(dòng)16個(gè)重大專項(xiàng)中03專項(xiàng),設(shè)立7個(gè)方向，WSN為第6個(gè)“短距離無線互聯(lián)與傳感器

12、網(wǎng)絡(luò)研發(fā)”無線傳感器網(wǎng)絡(luò)研究現(xiàn)狀 2004年國(guó)家自然科學(xué)基金WSN特點(diǎn)和結(jié)構(gòu) 無線傳感器節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)模塊 WSN特點(diǎn)和結(jié)構(gòu) 無線傳感器節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)模塊 WSN特點(diǎn)和結(jié)構(gòu) WSN兩種組網(wǎng)結(jié)構(gòu)： WSN通信體系平面結(jié)構(gòu) 1，平面拓?fù)浣Y(jié)構(gòu):所有的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)處于相同的平等地位,不存在任何的等級(jí)和層次差異,所以也被稱為對(duì)等式結(jié)構(gòu)。 WSN特點(diǎn)和結(jié)構(gòu) WSN兩種組網(wǎng)結(jié)構(gòu)： WSN通信WSN特點(diǎn)和結(jié)構(gòu) WSN的邏輯分層結(jié)構(gòu) 2，邏輯分層結(jié)構(gòu):網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)按照某種規(guī)則（如地理位置、應(yīng)用需求）分成各個(gè)簇，每個(gè)簇由簇頭和成員節(jié)點(diǎn)構(gòu)成。 WSN特點(diǎn)和結(jié)構(gòu) WSN的邏輯分層結(jié)構(gòu) 2，邏輯分層結(jié)構(gòu):WSN技術(shù)熱點(diǎn) 1,網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淇刂萍?/p>

13、術(shù)內(nèi)容：滿足網(wǎng)絡(luò)覆蓋度和連通度的前提下，通過功率控制和節(jié)點(diǎn)選擇，生成高效的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。目的：網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淇刂颇軌蛱岣呗酚蓞f(xié)議和MAC協(xié)議效率,有利于節(jié)省節(jié)點(diǎn)的能量以延長(zhǎng)網(wǎng)絡(luò)生存期。 熱點(diǎn)：通過激活選定的節(jié)點(diǎn)集合，以能量有效的方式進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淇刂?。GAF（從等效路由的角度選擇工作節(jié)點(diǎn)）、SPAN（從維護(hù)WSN骨干傳輸網(wǎng)的角度選擇工作節(jié)點(diǎn)）等算法 WSN技術(shù)熱點(diǎn) 1,網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淇刂萍夹g(shù)WSN技術(shù)熱點(diǎn) 2，節(jié)點(diǎn)的連接和覆蓋技術(shù) 定義兩種連接：純連接（任意兩個(gè)節(jié)點(diǎn)都能通信，包括直接和多跳，這是物理基礎(chǔ)）、路由連接（節(jié)點(diǎn)間通過某種路由算法連接，主要考慮能夠快速傳遞數(shù)據(jù)、能耗最小，即考慮優(yōu)化）；建立

14、的連接模型主要涉及節(jié)點(diǎn)密度、通信距離、跳數(shù)、連接度覆蓋問題指為了保證整個(gè)區(qū)域都在監(jiān)測(cè)范圍內(nèi)，需要按照一定規(guī)則或者密度在目標(biāo)區(qū)域布置傳感器，通常認(rèn)為傳感器傳感范圍是以節(jié)點(diǎn)為中心的園，基本要求是相鄰傳感器覆蓋范圍連通，同時(shí)考慮到通信要求。WSN技術(shù)熱點(diǎn) 2，節(jié)點(diǎn)的連接和覆蓋技術(shù) WSN技術(shù)熱點(diǎn) 3，問題節(jié)點(diǎn)的探測(cè)和隔離技術(shù) 對(duì)傳感器網(wǎng)絡(luò)中問題節(jié)點(diǎn)（包括已經(jīng)失效和性能降低）的探測(cè)及其隔離，研究安全路由策略，規(guī)避問題節(jié)點(diǎn)，如SEAD、SPINS、SNEP、SAR、改進(jìn)AODV等； 路由空洞問題（路由空洞節(jié)點(diǎn)指那些所有的鄰居節(jié)點(diǎn)，距離sink的距離都比自己遠(yuǎn)的節(jié)點(diǎn)），這樣如果采用貪婪（GF）算法，數(shù)據(jù)就

15、無法傳送到控制節(jié)點(diǎn)。WSN技術(shù)熱點(diǎn) 3，問題節(jié)點(diǎn)的探測(cè)和隔離技術(shù) WSN技術(shù)熱點(diǎn)4，路由技術(shù) WSN路由技術(shù)分類：Table Driven ProtocolOn Demand Routing (Route Discovery, Route Maintenance)以數(shù)據(jù)為中心的路由協(xié)議，如SPIN、Rumor Routing等路由算法； 分層路由協(xié)議 ，如LEACH、TEEN等路由算法； 基于節(jié)點(diǎn)位置的路由協(xié)議 ，如MECN、GAF等路由算法； 基于QoS路由協(xié)議，考慮數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r(shí)延、可靠性等QoS指標(biāo)，如MLER、SPEED等路由算法；基于節(jié)能的路由; WSN技術(shù)熱點(diǎn)4，路由技術(shù) WSN技術(shù)

16、熱點(diǎn) 5，媒質(zhì)接入控制技術(shù) 指標(biāo)：能耗、帶寬需求、沖突避免和維持網(wǎng)絡(luò)連接 分類：基于調(diào)度算法（Scheduling based）MAC協(xié)議，如SMACS、DE-MAC等協(xié)議算法； 非碰撞（Collision free）MAC協(xié)議，如IP-MAC、TRAMA等協(xié)議算法； 基于競(jìng)爭(zhēng)（Contention-based）MAC協(xié)議，如S-MAC、T-MAC等協(xié)議算法； 混合（Hybrid scheme）MAC協(xié)議 ，如混合TDMA-FDMA等協(xié)議算法； WSN技術(shù)熱點(diǎn) 5，媒質(zhì)接入控制技術(shù)WSN技術(shù)熱點(diǎn) 6，媒質(zhì)接入控制標(biāo)準(zhǔn) 1998年3月，IEEE標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)成立802.15工作組，制定WPAN覆蓋數(shù)

17、m到10mMAC和PHY標(biāo)準(zhǔn)。 下設(shè)4個(gè)任務(wù)組： IEEE 802.15.1即藍(lán)牙，是中速率，近距離WPAN，用于手機(jī)、PDA等近距離通信； IEEE 802.15.2研究802.15.1與WLAN（802.11）共存問題； IEEE 802.15.3研究高速WPAN； IEEE 802.15.4（Zigbee）研究低能耗、低速率（20、40、250kbps）、低成本W(wǎng)PAN。WSN技術(shù)熱點(diǎn) 6，媒質(zhì)接入控制標(biāo)準(zhǔn)WSN技術(shù)熱點(diǎn) 7，定位技術(shù) 特點(diǎn)WSN節(jié)點(diǎn)一般都是隨機(jī)放置在需要探測(cè)的區(qū)域，不預(yù)先知道自己的位置； 沒有位置信息的監(jiān)測(cè)信息通常是沒有實(shí)際意義的，定位技術(shù)是WSN中一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)；方案節(jié)

18、點(diǎn)分為信標(biāo)節(jié)點(diǎn)和位置未知節(jié)點(diǎn)；信標(biāo)節(jié)點(diǎn)可以根據(jù)GPS技術(shù)或者其他方式獲知自己的位置，其他節(jié)點(diǎn)通常會(huì)采用傳統(tǒng)的三邊測(cè)量法、三角測(cè)量法或極大似然估計(jì)法確定自己的位置。 WSN技術(shù)熱點(diǎn) 7，定位技術(shù) WSN技術(shù)熱點(diǎn) 8，節(jié)能技術(shù) 特點(diǎn)：WSN中節(jié)點(diǎn)一般使用電池供電，布設(shè)以后很難更換，因此能量有效性成了首要問題，直接關(guān)系到網(wǎng)絡(luò)的使用壽命；分類：節(jié)點(diǎn)級(jí)(node level)節(jié)能：網(wǎng)絡(luò)內(nèi)節(jié)點(diǎn)的軟硬件節(jié)能設(shè)計(jì)及系統(tǒng)的節(jié)能架構(gòu)； 節(jié)點(diǎn)間(inter node level)節(jié)能：節(jié)點(diǎn)間協(xié)同工作及節(jié)點(diǎn)間能量的協(xié)調(diào)控制；網(wǎng)絡(luò)級(jí)(network level)節(jié)能：延長(zhǎng)網(wǎng)絡(luò)壽命而采用的能量均勻消耗措施；WSN技術(shù)熱點(diǎn)

19、 8，節(jié)能技術(shù) WSN技術(shù)熱點(diǎn) 9，魯棒性 特點(diǎn)：應(yīng)用必須自適應(yīng)于節(jié)點(diǎn)故障和信道質(zhì)量波動(dòng)； 分類：應(yīng)對(duì)節(jié)點(diǎn)故障的魯棒性，如多徑路由算法 、單徑路由修復(fù)算法； 應(yīng)對(duì)無線信道波動(dòng)的魯棒性，建立適合于WSN的傳輸層協(xié)議算法，如PSFQ(Pump Slowly,Fetch Quickly)； WSN技術(shù)熱點(diǎn) 9，魯棒性面向未來WSN 1， WSN在無線通信框架中位置 面向未來WSN 1， 面向未來WSN 2，WSN和其他無線通信技術(shù)的融合面向未來WSN 2，WSN和其他無線通信技術(shù)的融合面向未來WSN 3，WSN應(yīng)用前景：面向未來WSN 3，WSN應(yīng)用前景：WSN、RFID與物聯(lián)網(wǎng)解析課件RFID工作

20、原理RFID工作原理RFID工作原理 閱讀器通過天線發(fā)射射頻信號(hào)，當(dāng)標(biāo)簽進(jìn)入閱讀器工作區(qū)域時(shí)，其天線產(chǎn)生感應(yīng)電流， 標(biāo)簽獲得能量被激活，并向閱讀器發(fā)射自身編碼信息； 閱讀器接收來自標(biāo)簽的載頻信號(hào)，對(duì)接收信號(hào)進(jìn)行解調(diào)和解碼，并送至計(jì)算機(jī)系統(tǒng)處理 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)根據(jù)邏輯運(yùn)算判斷標(biāo)簽的合法性，并進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和邏輯控制，發(fā)出指令信息； 標(biāo)簽的數(shù)據(jù)解調(diào)單元從接收到的射頻脈沖中解調(diào)出數(shù)據(jù)并送至控制邏輯，完成指令存儲(chǔ)發(fā)送數(shù)據(jù)和其它操作；RFID工作原理 閱讀器通過天線發(fā)射射頻信號(hào)，當(dāng)標(biāo) RFID ？ RFID- Radio Frequency identification，通過無線射頻方式進(jìn)行非接觸雙向數(shù)據(jù)通信

21、對(duì)目標(biāo)進(jìn)行識(shí)別，有無線射頻身份識(shí)別、感應(yīng)式電子芯片、感應(yīng)非接觸卡等；由標(biāo)簽，閱讀器和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成。 標(biāo)簽（Tag）：標(biāo)簽是射頻識(shí)別系統(tǒng)的核心是射頻識(shí)別系統(tǒng)真正的數(shù)據(jù)載體。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，附著在物體上標(biāo)識(shí)目標(biāo)對(duì)象；依據(jù)射頻標(biāo)簽供電方式的不同可以分為有源標(biāo)簽和無源標(biāo)簽。 RFID ？ RFID- Radio Frequ 閱讀器（Reader）：閱讀器用以產(chǎn)生發(fā)射無線電射頻信號(hào)并接收由電子標(biāo)簽反射回的無線電射頻信號(hào)，經(jīng)處理后獲取標(biāo)簽數(shù)據(jù)信息，有時(shí)閱讀器也可以寫信息到標(biāo)簽。閱讀器可被設(shè)計(jì)為手持式或固定式。 天線（Antenna）：天線是為標(biāo)簽和閱讀器提供射頻信號(hào)

22、空間傳遞的設(shè)備。閱讀器的天線可以內(nèi)置也可以外置。WSN、RFID與物聯(lián)網(wǎng)解析課件RFID特性 1，數(shù)據(jù)可讀寫 通過RFID 閱讀器可不需接觸，直接讀取信息至數(shù)據(jù)庫內(nèi)，且可一次處理多個(gè)標(biāo)簽，並可以將物流處理的狀態(tài)寫入標(biāo)簽，供下一階段物流處理的讀取判斷之用。 2，小型化、形狀多樣 RFID在讀取上並不受尺寸大小與形狀限制，不需讀取精確度而固定其尺寸和印刷質(zhì)量。RFID特性 1，數(shù)據(jù)可讀寫RFID特性 3，魯棒性強(qiáng)： 紙張一受污染就看不清楚，但RFID對(duì)水、油和藥品等物質(zhì)有很強(qiáng)抗污性。RFID在黑暗或臟污的環(huán)境之中，也可以讀取數(shù)據(jù)。 4，可重復(fù)使用： 由于RFID為電子數(shù)據(jù)，可反復(fù)被覆蓋寫入，可回收

23、標(biāo)簽重復(fù)使用。如無源RFID，不需要電池就可以使用，沒有維護(hù)保養(yǎng)需要。RFID特性 3，魯棒性強(qiáng)：RFID特性 5，良好穿透性： RFID若被紙張、木材和塑料等非金屬或非透明材料包裹，也可進(jìn)行穿透性通訊。 6，數(shù)據(jù)記憶容量大。 7，RFID身份是全球唯一的，地球上一粒沙子也可以分配一個(gè)ID。RFID特性 5，良好穿透性：RFID形狀和結(jié)構(gòu)RFID形狀和結(jié)構(gòu)RFID閱讀器RFID閱讀器RFID工作頻率 按照國(guó)際電信聯(lián)盟ITU規(guī)范，RFID使用頻率有6種： 135KHz (比較大的磁場(chǎng)強(qiáng)度，適合無源電感融合）、 13.56MHz （適合無源）、 433.92MHz、 860M-930MHz（UHF

24、）、 2.45GHz、 5.8GHz。 ISM Industrial Scientific Medical工業(yè)、科學(xué)和醫(yī)療（6.78、13.56、27.125、40.68、433.92、869和 915 MHz)RFID工作頻率 按照國(guó)際電信聯(lián)盟ITURFID與條形碼比較 RFID與條形碼比較 RFID應(yīng)用 1，交通：高速不停車、出租車管理、公交車樞紐管 理、鐵路機(jī)車識(shí)別等。 2，軍事：彈藥、槍支、物資、人員、卡車等識(shí)別與 追蹤。 3，醫(yī)療：醫(yī)療器械管理、病人身份識(shí)別、嬰兒防盜 等。 4，生產(chǎn)：生產(chǎn)過程的生產(chǎn)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)監(jiān)控、質(zhì)量追蹤 自動(dòng)化生產(chǎn)、個(gè)性化生產(chǎn)等。 5，零售：商品的銷售數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)統(tǒng)計(jì)、

25、補(bǔ)貨、防盜等。RFID應(yīng)用 1，交通：高速不停車、出租車管理、公交RFID應(yīng)用 6，物流：物流過程貨物追蹤、信息自動(dòng)采集、倉儲(chǔ) 管理應(yīng)用、港口應(yīng)用、郵政包裹、快遞等。 7，航空：飛機(jī)制造、飛機(jī)零部件保養(yǎng)及質(zhì)量追蹤、 旅客機(jī)票、快速登機(jī)、旅客包裹追蹤。 8，資產(chǎn)管理：各類貴重或數(shù)量大相似性高危險(xiǎn)品管 理、實(shí)時(shí)監(jiān)控等。 9，食品安全：水果、蔬菜、生鮮等食品保鮮度管理。 10，動(dòng)物識(shí)別：馴養(yǎng)動(dòng)物、畜牧牲口、寵物等的識(shí) 別管理，動(dòng)物的疾病追蹤、畜牧牲口個(gè)性化養(yǎng)殖 等。RFID應(yīng)用 6，物流：物流過程貨物追蹤、信息自動(dòng)IOT (Internet of Things) 利用RFID、WSN、無線數(shù)據(jù)通信等

26、技術(shù)，構(gòu)造一個(gè)覆蓋世界上萬事萬物的巨大信息網(wǎng)絡(luò)。 具體地說，把各種感應(yīng)器嵌入和裝備到電網(wǎng)、鐵路、橋梁、隧道、公路、建筑、供水系統(tǒng)、大壩、油氣管道等各種物體中，形成M2M、P2M相互聯(lián)接的信息網(wǎng)絡(luò)，然后將此物聯(lián)網(wǎng)與現(xiàn)有的互聯(lián)網(wǎng)融合起來，讓物體自己說話，基于網(wǎng)絡(luò)中強(qiáng)大的中心計(jì)算機(jī)群，實(shí)現(xiàn)對(duì)人員、機(jī)器、設(shè)備和基礎(chǔ)設(shè)施的實(shí)時(shí)智慧管理和控制，改善人與自然間關(guān)系。 IOT (Internet of Things) IOT (Internet of Things) 相對(duì)于人際間信息交流的互聯(lián)網(wǎng)，物聯(lián)網(wǎng)是物與物、人與物之間的信息互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)。當(dāng)今社會(huì)已開始出現(xiàn)許多“M2M”聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用： 如裝有GPS衛(wèi)星定位系統(tǒng)的

27、運(yùn)輸車輛，以及裝有RFID射頻識(shí)別芯片的集裝箱，可自由通過不停車收費(fèi)站，在無人化碼頭自動(dòng)完成裝卸。 預(yù)測(cè)：到2011年，內(nèi)嵌芯片、傳感器、無線射頻“智能物件”可能超過1萬億個(gè)。據(jù)獨(dú)立市場(chǎng)研究機(jī)構(gòu)Forrester預(yù)測(cè)：物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)成熟時(shí)其產(chǎn)值將是互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的至少30倍。IOT (Internet of Things) IOT發(fā)展動(dòng)態(tài)1995年：比爾.蓋茨在未來之路書首次提出IOT；1999年：EPC global聯(lián)合100多企業(yè)成立IOT聯(lián)盟；1999年：中科院上海微系統(tǒng)和信息技術(shù)研究所開始相關(guān)研究；2005年：我國(guó)開始傳感網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)化研究工作；2005年11月：在突尼斯舉行的信息社會(huì)世界峰會(huì)WSI

28、S上，國(guó)際電聯(lián)ITU發(fā)布ITU互聯(lián)網(wǎng)報(bào)告2005：物聯(lián)網(wǎng)，指出無所不在“物聯(lián)網(wǎng)”通信時(shí)代即將來臨 2007年底：ISO/IEC JTC1成立傳感網(wǎng)研究組；2008年底：ISO/IEC成立傳感網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)化研究組；IOT發(fā)展動(dòng)態(tài)1995年：比爾.蓋茨在未來之路書首次提出IOT發(fā)展動(dòng)態(tài)2008年底和2009年1月：IBM CEO彭明盛、美國(guó)總統(tǒng)奧巴馬提出“智慧地球”的概念，其中包括美國(guó)要形成智慧型基礎(chǔ)設(shè)施“物聯(lián)網(wǎng)”；2009年5月：歐洲科研人員、官員和企業(yè)家聚布魯塞爾，就物聯(lián)網(wǎng)新科技的發(fā)展前景做廣泛討論；2009年8月7日：溫家寶總理到中科院無錫微納傳感網(wǎng)工程技術(shù)研發(fā)中心視察，提出盡快建立 感知中國(guó)中心

29、”；2009年8月：中國(guó)移動(dòng)提及，物聯(lián)網(wǎng)將會(huì)成為中國(guó)移動(dòng)未來的發(fā)展重點(diǎn)；2009年9月11日：中國(guó)傳感網(wǎng)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化工作組成立。IOT發(fā)展動(dòng)態(tài)2008年底和2009年1月：IBM CEO彭從Internet到IOT從Internet到IOTIOT原理智能卡條形碼二維碼 GPS傳感器技術(shù)網(wǎng)關(guān)設(shè)備近距離通信因特網(wǎng)跟蹤定位高速數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)IOT原理智能卡條形碼二維碼 GPS傳感器技術(shù)近距離因特智慧的供應(yīng)鏈智慧的氣象智慧的食品系統(tǒng)智慧的貨幣智慧的運(yùn)輸智慧的水資源管理智慧的城市智慧的電網(wǎng)智慧的醫(yī)療智慧的社會(huì)，智慧的生活智慧的供應(yīng)鏈智慧的氣象智慧的食品系統(tǒng)智慧的貨幣智慧的運(yùn)輸智慧豐富多彩物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)管理平臺(tái)

30、移動(dòng)POS金融供應(yīng)鏈智能運(yùn)輸工業(yè)自動(dòng)化智能建筑消防公共安全環(huán)境保護(hù)氣象數(shù)字化醫(yī)療遙感勘測(cè)軍事農(nóng)業(yè)林業(yè)水務(wù)電力煤炭石化物流、零售、自動(dòng)服務(wù)設(shè)備、安全、節(jié)能生產(chǎn)、安全、防災(zāi)、水電油氣防火、勘察、報(bào)警污染檢測(cè)、報(bào)警水質(zhì)、水量、污染、安全大棚、土壤、灌溉、環(huán)境、跟蹤抄表、監(jiān)控、節(jié)能設(shè)備、臨床、輔助診斷、病程險(xiǎn)情、油井、運(yùn)輸、管線聯(lián)動(dòng)、消防栓、定位、調(diào)度照明、信號(hào)、應(yīng)急、災(zāi)害、識(shí)別大地勘測(cè)、森林、地震、海洋偵查、監(jiān)控、定位、評(píng)估降水、防洪、遠(yuǎn)程設(shè)備交易、訂單、跟蹤、識(shí)別通風(fēng)、瓦斯、救災(zāi)定位庫存、車隊(duì)、監(jiān)控、導(dǎo)航、識(shí)別、貨物電子支付、實(shí)時(shí)信息豐富多彩物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用移動(dòng)POS金融供應(yīng)鏈智能運(yùn)輸工業(yè)自動(dòng)化智能 物

31、聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用 物聯(lián)網(wǎng)有三層功能，第一層智能化，第二層互聯(lián)互通第三層感知。 1，智能電網(wǎng)應(yīng)用：美國(guó)電網(wǎng)利用率55%，2009年損失790億美元。奧巴馬宣布出資建立智能電網(wǎng)投資基金，預(yù)計(jì)安裝4000萬個(gè)智能電網(wǎng)，覆蓋1/4-1/3美國(guó)家庭，將在三年內(nèi)完成。到2030年，智能電網(wǎng)將為美國(guó)節(jié)省4%電。到2020年，美國(guó)可再生能源資源利用率可以提高20%。 2，智能交通應(yīng)用：提前3秒預(yù)警，能有效避免交通事故；提前1.5秒提醒駕駛?cè)藛T，能防止90%以上事故；提前0.5秒剎車，能減少50%碰撞能量。 3，交通擁堵應(yīng)用：可能造成GDP 1.5-4%損失。美國(guó)每年損失汽油相當(dāng)于58個(gè)超大型油輪裝載量，折合780億美

32、元。瑞典斯德哥爾摩在18個(gè)路邊用激光、攝像和系統(tǒng)技術(shù)，對(duì)車輛進(jìn)行探測(cè)和識(shí)別，將交通流量降低20%，等待時(shí)間減少25%，尾氣排放減少12%。 物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用 物聯(lián)網(wǎng)有三層功能，第一層智能化， 物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用 4，智能物流應(yīng)用：2006年日本物流成本占GDP是11%，美國(guó)是8%，歐盟是7%，中國(guó)是18%。中國(guó)運(yùn)輸成本占50%，存儲(chǔ)成本占30%。物流是大倉庫倒到小倉庫，小倉庫倒到商店的倉庫，來回倒，每次都要用車，每次都要用勞動(dòng)力。中遠(yuǎn)公司近年采用信息化管理，智能物流，把全世界分銷中心數(shù)量從100個(gè)減少到40個(gè)，成本降低23%，燃料用量降低25%，碳排放量減少10-15%。 5，智能醫(yī)療應(yīng)用：看病有病歷卡，如到外地，病歷卡就不能用。如果有電子醫(yī)療記錄，隨身攜帶，無論到哪里，醫(yī)生就能查到病歷，可節(jié)省很多成本。美國(guó)準(zhǔn)備把醫(yī)療保險(xiǎn)市場(chǎng)變成振興經(jīng)濟(jì)的重要市場(chǎng)。在工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家，醫(yī)療保健占到GDP 9.2%。 6，建筑節(jié)能降耗應(yīng)用：如在大型的建筑物中裝20000個(gè)傳感器，并且和IPV6聯(lián)網(wǎng)，可以節(jié)省整個(gè)運(yùn)行能耗30%。 物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用 4，智能物流應(yīng)用：2006年日本 CPS (Cyber Physical Systems)譯信息物理融合系統(tǒng),綜合計(jì)算、網(wǎng)絡(luò)和