2-4、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)及其應(yīng)用

2023/1/91物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)

及其應(yīng)用

南京郵電大學(xué)

教授、博士生導(dǎo)師張順頤

2015，4，

dirzsy@2023/1/92參考書(shū)籍：

1、射頻識(shí)別（RFID）原理與應(yīng)用

單承贛等編著，電子工業(yè)出版社，2008年7月

2、ZigBee技術(shù)及其應(yīng)用

瞿雷等編著，北京航空航天大學(xué)出版社，

2007年9月2023/1/922023/1/93物聯(lián)網(wǎng)及其發(fā)展幾十年來(lái)互聯(lián)網(wǎng)獲得了極大的發(fā)展，已經(jīng)成為人類社會(huì)和人類生活不可或缺的信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)；互聯(lián)網(wǎng)下一個(gè)發(fā)展方向，除了擴(kuò)大覆蓋、提高速度、加大容量、增加網(wǎng)民（包括地址）無(wú)線接入等，向物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展也是一個(gè)重要的動(dòng)向；我們可以通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)了解世界（各地發(fā)生的事情）在物聯(lián)網(wǎng)普及以后，我們就可以感知世界上發(fā)生的事情；物聯(lián)網(wǎng)大體上就是技術(shù)界以往所說(shuō)的傳感網(wǎng)；其基本架構(gòu)應(yīng)該是互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)為主體，加上可以感知客觀事物的有線、無(wú)線接入的傳感器網(wǎng)絡(luò)；2023/1/94什么是傳感網(wǎng)（物聯(lián)網(wǎng)）？物聯(lián)網(wǎng)，基本上就是我們以前稱為傳感網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)。IBM在前年提出，美國(guó)總統(tǒng)奧巴馬上臺(tái)以后，為了解決經(jīng)濟(jì)危機(jī)，接過(guò)這一事物，提出“智慧地球”的概念；溫家寶總理2009，8視察江蘇無(wú)錫時(shí)，提出把“智慧中國(guó)”的中心建在無(wú)錫。江蘇省委和省政府非常重視。正在全力貫徹落實(shí)。近日，傾向于把物聯(lián)網(wǎng)稱為傳感網(wǎng)。傳感器網(wǎng)、傳感網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)、因特網(wǎng)：關(guān)聯(lián)和區(qū)別；2023/1/95什么是傳感網(wǎng)（物聯(lián)網(wǎng)）？傳感器網(wǎng)：把各種傳感器連接起來(lái)的網(wǎng)絡(luò)，這種連接可以是無(wú)線，也可以是有線；目前學(xué)界對(duì)于傳感器網(wǎng)、傳感網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)尚無(wú)一個(gè)明確的定義；可以認(rèn)為，傳感網(wǎng)強(qiáng)調(diào)以感知為目的，物聯(lián)網(wǎng)傾向于傳感器的連接為特征；但是兩者都是以互聯(lián)網(wǎng)為基礎(chǔ)的。但是對(duì)于互聯(lián)網(wǎng)、因特網(wǎng)則有科學(xué)的定義；INTERNET；因特網(wǎng)Internet；互聯(lián)網(wǎng)2023/1/96什么是物聯(lián)網(wǎng)？

傳感網(wǎng)是以感知為目的，實(shí)現(xiàn)人與人、人與物、物與物全面互聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)。傳感網(wǎng)突出的特征是通過(guò)傳感器等方式獲得物理世界的多種信息，結(jié)合互聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行信息的傳送與交互，采用智能計(jì)算技術(shù)對(duì)信息進(jìn)行分析與處理，從而提升對(duì)物質(zhì)世界的感知能力，實(shí)現(xiàn)智能化的決策和控制。物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)該有更規(guī)范的內(nèi)涵，例如物聯(lián)網(wǎng)也包括網(wǎng)絡(luò)控制為目的，而傳感網(wǎng)更強(qiáng)調(diào)以感知為目的；2023/1/97什么是物聯(lián)網(wǎng)？物聯(lián)網(wǎng)將各種信息傳感設(shè)備、控制設(shè)備，例如射頻識(shí)別裝置（RFID）、紅外感應(yīng)裝置、全球定位系統(tǒng)（GPS）、激光掃描器等與互聯(lián)網(wǎng)結(jié)合起來(lái)形成一個(gè)不僅僅是人在使用，也可以把各種其它信息（不僅僅是文字、語(yǔ)言、數(shù)字、圖像）通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行傳遞、處理、存儲(chǔ)、檢測(cè)等。以提高人類社會(huì)的信息化、自動(dòng)化水平。物聯(lián)網(wǎng)的用途廣泛，遍及智能交通、環(huán)境保護(hù)、政府政務(wù)、公共安全、平安家居、智能消防、工業(yè)檢測(cè)、病老護(hù)理、個(gè)人健康等多個(gè)領(lǐng)域。業(yè)界普遍認(rèn)為物聯(lián)網(wǎng)是繼計(jì)算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)通信網(wǎng)之后的又一次信息產(chǎn)業(yè)浪潮。2023/1/98什么是物聯(lián)網(wǎng)？物聯(lián)網(wǎng)的要素，首先是要把物體連接到網(wǎng)上；其次是要把這個(gè)物體的信息傳到互聯(lián)網(wǎng)上；物聯(lián)網(wǎng)的工作，就是獲取信息、傳送信息、處理信息、存儲(chǔ)信息、顯示信息；美國(guó)的研究機(jī)構(gòu)Forrester預(yù)測(cè)，物聯(lián)網(wǎng)的產(chǎn)業(yè)價(jià)值和規(guī)模，要比互聯(lián)網(wǎng)大30倍，將會(huì)形成下一個(gè)萬(wàn)億元級(jí)別的產(chǎn)業(yè)；2023/1/99傳感網(wǎng)與無(wú)線通信傳感網(wǎng)中使用的幾種通信技術(shù)：1、移動(dòng)通信：2G、3G、B3G、LTE；2、無(wú)線局域網(wǎng)：WiFi：無(wú)線局域網(wǎng)，802.11，校園網(wǎng)；WiMAX：無(wú)線城域網(wǎng)，802.16，已成為3G標(biāo)準(zhǔn)3、超寬帶UWB：特征是利用納秒級(jí)的非正弦波窄脈沖傳輸數(shù)據(jù)。工作頻率3.1G-10.6GMHz，低功耗，如射頻標(biāo)簽RFID（RadioFrequencyIdentification也稱電子標(biāo)簽、無(wú)線電頻率識(shí)別）。2023/1/910傳感網(wǎng)與無(wú)線通信4、ZigBee：低功耗、近距離的無(wú)線組網(wǎng)通信技術(shù)；802.15.4（s）;5、NFC（近場(chǎng)通信），雙向RFID，可實(shí)現(xiàn)設(shè)備之間的近距離通信（20cm，比蘭牙短，但是不需要加密）；6、蘭牙（Bluetooth）、紅外（IiRD）；2023/1/911傳感器的種類信息（例如RFID中的各種讀卡器）溫度、溫限壓力測(cè)力、壓力、重力；液位、水位測(cè)量、流體、流量電機(jī)保護(hù)光敏荷重、稱重傳感器閘門開(kāi)度（高度）2023/1/912傳感器的種類氣體、氣味、口臭、室內(nèi)空氣、風(fēng)速濕度灰塵紅外漏電、電導(dǎo)PH值2023/1/913傳感器的種類酒精AQS環(huán)境控制鹵素濃度生物傳感器熱學(xué)量位置、安防光纖光柵指紋、觸摸2023/1/914傳感器的種類磁阻傾角視覺(jué)、圖像壓電、靜電、電流、電壓加速度霍爾位置微波2023/1/915物聯(lián)網(wǎng)的工作模式物聯(lián)網(wǎng)的工作模式較多，但是目前主要分為射頻識(shí)別（射頻標(biāo)簽）RFID和ZigBee，因?yàn)閲?guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織目前主要在這兩種應(yīng)用中制定了一系列的標(biāo)準(zhǔn)；射頻識(shí)別（射頻標(biāo)簽）RFID主要是應(yīng)用讀卡器和應(yīng)答器之間的信息傳輸完成工作；ZigBee則主要是工作于網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)；2023/1/916RFID射頻識(shí)別是無(wú)線電頻率識(shí)別的簡(jiǎn)稱，即通過(guò)無(wú)線電波進(jìn)行識(shí)別。RFID系統(tǒng)中，識(shí)別信息存放在電子數(shù)據(jù)載體中，電子數(shù)據(jù)載體稱為應(yīng)答器。應(yīng)答器中存放的識(shí)別信息由閱讀器讀出。閱讀器不僅可以讀出存放的信息，而且可以對(duì)其進(jìn)行寫(xiě)入，讀寫(xiě)過(guò)程是通過(guò)雙方之間的無(wú)線通信來(lái)實(shí)現(xiàn)的。2023/1/917RFID應(yīng)答器（射頻卡或標(biāo)簽）射頻卡

2023/1/918RFID應(yīng)答器（射頻卡或標(biāo)簽）標(biāo)簽2023/1/919RFID閱讀器（讀寫(xiě)器或基站）

2023/1/920RFIDRFID的基本原理框圖

射頻卡或電子標(biāo)簽讀寫(xiě)器或基站2023/1/921RFID的工作頻率RFID的工作頻率可劃分為：1、LF：低頻30－300KHz，常用125KHz；2、HF：高頻3－30MHz，工作頻率為13.56MHz;3、UHF：特高頻300MHz－3GHz，工作頻率：433MHz，

866－960MHz，2.45GHz；4、SHF：超高頻3－30GHz，工作頻率：5.8GHz、24GHz；0f(Hz)30k300k3M30M300M3G30G125k13.56M常用：433M866～960M5.8G工作頻率分布圖

LF1MHFUHF1G1K2023/1/922電感耦合方式RFID的工作原理RIFD工作方式電感耦合

閱讀器應(yīng)答器電感耦合方式的電路結(jié)構(gòu)信息2023/1/923電感耦合方式RFID的工作原理1、閱讀器為有源工作，應(yīng)答器無(wú)源工作；2、L1、C1；L2、C2均工作在射頻源VS的諧振頻率；3、閱讀器L2的磁場(chǎng)變化產(chǎn)生電壓整流后供閱讀器使用；4、閱讀器向閱讀器的數(shù)據(jù)傳輸采用內(nèi)部的二進(jìn)制數(shù)據(jù)編碼信號(hào)控制開(kāi)關(guān)S，使得負(fù)載電阻R2被接通或者斷開(kāi)，通過(guò)耦合使L1產(chǎn)生變化的電壓，經(jīng)調(diào)制、解碼即可；5、閱讀器向閱讀器的數(shù)據(jù)傳輸，是通過(guò)數(shù)字調(diào)制的方式實(shí)現(xiàn)的，多采用ASK（幅頻監(jiān)控）的方式；2023/1/924電感耦合方式RFID的工作原理RIFD工作方式負(fù)載調(diào)制

負(fù)載調(diào)制的原理示意圖2023/1/925反向散射耦合RFID工作方式目標(biāo)的反向散射耦合RIFD工作方式反向散射耦合電源電路用于吸收耦合的功率；2023/1/926反向散射方式RFID的工作原理聲表面波（SurfaceAcousticWave，SAW）器件是以壓電效應(yīng)和與表面彈性相關(guān)的低速傳播的聲波為依據(jù)。2023/1/927反向散射方式RFID的工作原理

聲表面波應(yīng)答器以壓電效應(yīng)和避免彈性相關(guān)的低速傳播的聲波為依據(jù)，加以體積小、重量輕、工作頻率高、相對(duì)帶寬較高，并且可采用與集成電路芯片工藝相同的平面加工工藝，制造簡(jiǎn)單，工藝的一致性好，靈活性高；2023/1/928反向散射方式RFID的工作原理?yè)Q能器的作用是將電信號(hào)轉(zhuǎn)換為聲波。它利用壓電襯底在電場(chǎng)作用下的膨脹和收縮效應(yīng)。指狀電極上的電位差形成電場(chǎng)。射頻信號(hào)引起壓電襯底的振動(dòng)，從而沿其表面產(chǎn)生聲波，經(jīng)反射返回?fù)Q能器在轉(zhuǎn)換成射頻脈沖的序列的電信號(hào)，經(jīng)偶極子天線回傳至閱讀器；聲表面波RFID系統(tǒng)的作用距離主要取決于閱讀器所能允許的發(fā)射功率，在2.45GHz下，作用距離可達(dá)1-2m。2023/1/929RFID諧波檢測(cè)法的工作原理：基于反向散射耦合方式，它可用于電子防盜系統(tǒng)諧波法原理

2023/1/930RFID射頻識(shí)別的應(yīng)用系統(tǒng)構(gòu)架1、最簡(jiǎn)單的應(yīng)用系統(tǒng)只有單個(gè)閱讀器，它一次對(duì)一個(gè)應(yīng)答器進(jìn)行操作，如公交汽車上的票務(wù)操作。2、較復(fù)雜的應(yīng)用需要一個(gè)閱讀器可同時(shí)對(duì)多個(gè)應(yīng)答器進(jìn)行操作，即要具有防碰撞（亦稱防沖突）的能力。3、更復(fù)雜的應(yīng)用系統(tǒng)要解決閱讀器的高層處理問(wèn)題，包括多閱讀器的網(wǎng)絡(luò)連接。

2023/1/931RFID應(yīng)答器的主要性能參數(shù)工作頻率讀/寫(xiě)能力編碼調(diào)制方式數(shù)據(jù)傳輸速率信息數(shù)據(jù)存儲(chǔ)容量工作距離多應(yīng)答器識(shí)讀能力（亦稱防碰撞或防沖突能力）安全性能（密鑰、認(rèn)證）等。2023/1/932RFID無(wú)源、半無(wú)源與有源應(yīng)答器無(wú)源應(yīng)答器：不附有電池，從閱讀器發(fā)出射頻能量中提取工作所需的電能。采用電感耦合方式的應(yīng)答器多為無(wú)源應(yīng)答器。

半無(wú)源應(yīng)答器：內(nèi)裝有電池，起輔助作用，對(duì)維持?jǐn)?shù)據(jù)的電路供電或?qū)?yīng)答器芯片工作所需的電壓作輔助支持，用于傳輸通信的射頻能量源自閱讀器。

有源應(yīng)答器：工作電源完全由內(nèi)部電池供給，同時(shí)內(nèi)部電池能量也部分地轉(zhuǎn)換為應(yīng)答器與閱讀器通信所需的射頻能量。

2023/1/933RFID應(yīng)答器電路的基本結(jié)構(gòu)2023/1/934RFID閱讀器的功能1、以射頻方式向應(yīng)答器傳輸能量；2、從應(yīng)答器中讀出數(shù)據(jù)或向應(yīng)答器寫(xiě)入數(shù)據(jù)；3、完成對(duì)讀取數(shù)據(jù)的信息處理并實(shí)現(xiàn)應(yīng)用操作；4、若有需要，應(yīng)能和高層處理交互信息。2023/1/935RFID閱讀器的電路組成

2023/1/936RFID天線天線的目標(biāo)是取得最大的能量傳輸效果。RFID系統(tǒng)所用的天線類型主要有偶極子天線、微帶貼片天線、線圈天線等。在應(yīng)答器中，天線和應(yīng)答器芯片封裝在一起。2023/1/937RFID相關(guān)的自動(dòng)識(shí)別技術(shù)自動(dòng)識(shí)別技術(shù)：包括條形碼、接觸式IC卡、生物特征識(shí)別、光學(xué)字符識(shí)別（OCR）以及射頻識(shí)別（RFID）等。條形碼（BarCode）技術(shù)：最早產(chǎn)生在20世紀(jì)20年代，由一組規(guī)則排列的條和空、相應(yīng)的數(shù)字組成。其它......2023/1/938RFID的差錯(cuò)檢測(cè)RFID相同中產(chǎn)生差錯(cuò)的原因：信道中有干擾；相同特性不理想；信號(hào)的波形產(chǎn)生失真；有以上的原因?qū)е聰?shù)據(jù)在接收時(shí)發(fā)生誤判造成誤碼；2023/1/939RFID的差錯(cuò)檢測(cè)差錯(cuò)的性質(zhì)：隨機(jī)錯(cuò)誤：信道中隨機(jī)噪聲干擾引起，信號(hào)的錯(cuò)誤情況往往無(wú)規(guī)律突發(fā)錯(cuò)誤：由突發(fā)干擾引起，前后之間的誤碼往往呈現(xiàn)相關(guān)性；其誤碼影響可用突發(fā)誤碼長(zhǎng)度來(lái)表示，即突發(fā)錯(cuò)誤中最前面的1和最后面的1之間間隔的長(zhǎng)度。例：正確比特流：00111011

接收比特流：01100100異或錯(cuò)誤圖樣01011111突發(fā)錯(cuò)誤長(zhǎng)度為b＝5混合錯(cuò)誤：隨機(jī)錯(cuò)誤和突發(fā)錯(cuò)誤的混合；2023/1/940RFID的差錯(cuò)檢測(cè)差錯(cuò)的控制：反饋重發(fā)ARQ：發(fā)送端需要得到接收端已經(jīng)收到分組的確認(rèn)信息后才能確認(rèn)發(fā)生成功；分為：停止－等待方式和連續(xù)工作方式；前向糾錯(cuò)FEC：接收端通過(guò)糾錯(cuò)解碼自動(dòng)糾正產(chǎn)生中的誤差，不再需要重傳；混合糾錯(cuò)HEC：ARQ和FEC的組合；對(duì)呈現(xiàn)的錯(cuò)誤盡量糾正，無(wú)法糾正時(shí)可通過(guò)重發(fā)來(lái)消除差錯(cuò)；

2023/1/941RFID的防碰撞算法RFID系統(tǒng)如果有多個(gè)閱讀器同時(shí)處在閱讀器的作用范圍時(shí)，兩個(gè)以上的應(yīng)答器同時(shí)發(fā)送數(shù)據(jù)，就會(huì)產(chǎn)生通信沖突，形成數(shù)據(jù)的干擾，即發(fā)生了碰撞；防碰撞協(xié)議由方碰撞算法和相關(guān)的協(xié)議、命令來(lái)解決；2023/1/942RFID射頻識(shí)別的應(yīng)用系統(tǒng)構(gòu)架1、最簡(jiǎn)單的應(yīng)用系統(tǒng)只有單個(gè)閱讀器，它一次對(duì)一個(gè)應(yīng)答器進(jìn)行操作，如公交汽車上的票務(wù)操作。2、較復(fù)雜的應(yīng)用需要一個(gè)閱讀器可同時(shí)對(duì)多個(gè)應(yīng)答器進(jìn)行操作，即要具有防碰撞（亦稱防沖突）的能力。3、更復(fù)雜的應(yīng)用系統(tǒng)要解決閱讀器的高層處理問(wèn)題，包括多閱讀器的網(wǎng)絡(luò)連接。

2023/1/943RFID的防碰撞算法之一：ALOHA算法純ALOHA算法：應(yīng)答器進(jìn)入閱讀器的射頻能量場(chǎng)被激活，就可以發(fā)送所存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)在一個(gè)周期性的循環(huán)中不斷重復(fù)發(fā)送，直至應(yīng)答器離開(kāi)閱讀器的射頻能量場(chǎng)；為減少出現(xiàn)碰撞的機(jī)會(huì)和概率，數(shù)據(jù)的傳輸時(shí)間只占重復(fù)周期的較少部分；純ALOHA算法只適用于只讀的系統(tǒng)；2023/1/944RFID的防碰撞算法之一：ALOHA算法時(shí)隙ALOHA算法：把閱讀器和應(yīng)答器之間的通信時(shí)間分成離散的時(shí)間段，稱為時(shí)隙。每段時(shí)間對(duì)應(yīng)一幀。設(shè)置全局的時(shí)鐘同步系統(tǒng)，所有的應(yīng)答器的工作同步由閱讀器控制，閱讀器只有在規(guī)定的同步時(shí)隙才傳輸數(shù)據(jù)幀，并且在該時(shí)隙內(nèi)完成；信道吞吐率約為0.368，是純ALOHA算法的2倍；動(dòng)態(tài)時(shí)隙ALOHA算法：閱讀器在等待時(shí)隙發(fā)送請(qǐng)求命令，同步欲傳輸數(shù)據(jù)的應(yīng)答器，并且提供1－2個(gè)時(shí)隙供應(yīng)答器使用。如果需要傳輸數(shù)據(jù)的應(yīng)答器較多，應(yīng)答器可能發(fā)生碰撞，此時(shí)閱讀器就使用下一個(gè)時(shí)隙輸較多的時(shí)隙，供應(yīng)答器使用，直至不發(fā)生碰撞為止；2023/1/945RFID的防碰撞算法之一：ALOHA算法二進(jìn)制樹(shù)型搜索算法：基于序列號(hào)的二進(jìn)制樹(shù)型搜索算法：給每個(gè)應(yīng)答器分配一個(gè)唯一的序列號(hào)（也稱為標(biāo)識(shí)符UID），閱讀器和應(yīng)答器之間按規(guī)定相互握手（命令和應(yīng)答）的順序進(jìn)行通信；基于隨機(jī)數(shù)和時(shí)隙的算法：采用遞歸算法，凡遇到碰撞就進(jìn)行分支，分為兩個(gè)子集。如再遇到碰撞，可再次分支，使得“各個(gè)”不斷變小。直到某個(gè)時(shí)隙為空或者不再發(fā)生碰撞，完成數(shù)據(jù)傳輸融合再返回上一個(gè)分支；2023/1/946○○○○○○○○○○○解決碰撞的時(shí)間間隔時(shí)隙時(shí)隙時(shí)隙時(shí)隙時(shí)隙時(shí)隙時(shí)隙時(shí)隙時(shí)隙時(shí)隙時(shí)隙開(kāi)始碰撞傳輸傳輸再次碰撞傳輸傳輸傳輸2023/1/947RFIDRFID的應(yīng)用RFID應(yīng)用領(lǐng)域廣泛，且每種應(yīng)用的實(shí)現(xiàn)，都會(huì)形成一個(gè)龐大的市場(chǎng)，因此可以說(shuō)射頻識(shí)別是一個(gè)重要的新的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)。目前，RFID在票務(wù)系統(tǒng)（城市公交車、高速公路收費(fèi)、門票等）、收費(fèi)卡、城市交通管理、安檢門禁、物流、家政、食品安全追溯、藥品、礦井生產(chǎn)安全、防盜、防偽、證件、集裝箱識(shí)別、動(dòng)物追蹤、運(yùn)動(dòng)計(jì)時(shí)、生產(chǎn)自動(dòng)化、商業(yè)供應(yīng)鏈等眾多領(lǐng)域獲得廣泛重視和應(yīng)用。2023/1/948RFIDRFID的應(yīng)用第二代身份證2023/1/949RFID

RFID技術(shù)被認(rèn)為是近30年來(lái)10大最具生命力的技術(shù)之一，它正朝著無(wú)所不在的方向快速發(fā)展。2023/1/950“有了無(wú)線識(shí)別（RFID）技術(shù)，還需要管家嗎？”——胡錦濤2006-04-18美國(guó)西雅圖微軟“未來(lái)之家”2023/1/951RFID的ISOIEC標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)的作用確保協(xié)同工作的進(jìn)行，規(guī)模經(jīng)濟(jì)的實(shí)現(xiàn)，工作實(shí)施的安全性以及其他許多方面RFID標(biāo)準(zhǔn)化的主要目的在于通過(guò)制定、發(fā)布和實(shí)施標(biāo)準(zhǔn)，解決編碼、通信、空中接口和數(shù)據(jù)共享等問(wèn)題，最大程度的促進(jìn)RFID技術(shù)及相關(guān)系統(tǒng)的應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)采用過(guò)早，有可能會(huì)制約技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步；采用過(guò)晚，可能會(huì)限制技術(shù)的應(yīng)用范圍。2023/1/952RFID標(biāo)準(zhǔn)涉及的內(nèi)容RFID標(biāo)準(zhǔn)涉及的主要內(nèi)容包括技術(shù)（接口和通信技術(shù)，如空中接口、防碰撞方法、中間件技術(shù)、通信協(xié)議）一致性（數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、編碼格式及內(nèi)存分配）電池輔助及與傳感器的融合應(yīng)用（如不停車收費(fèi)系統(tǒng)、身份識(shí)別、動(dòng)物識(shí)別、物流、追蹤、門禁等，應(yīng)用往往涉及有關(guān)行業(yè)的規(guī)范）2023/1/953RFID標(biāo)準(zhǔn)的分類國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)：由ISO（國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織）IEC（國(guó)際電工委員會(huì)）負(fù)責(zé)制定；國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)：由工業(yè)與信息化部與國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)負(fù)責(zé)制定；行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)：有國(guó)際、國(guó)家的行業(yè)組織制定，例如國(guó)際物品編碼協(xié)會(huì)（EAN）與美國(guó)統(tǒng)一代碼委員會(huì)（UCC）制定的用于物體識(shí)別的EPC標(biāo)準(zhǔn)；此外，還有涉及道德、倫理、健康、數(shù)據(jù)安全、隱私等的規(guī)范；2023/1/954RFID的ISOIEC標(biāo)準(zhǔn)ISO/IEC（國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織和國(guó)際電工委員會(huì)）制定的RFID標(biāo)準(zhǔn)概況技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)：ISO/IEC10536、ISO/IEC14443、ISO/IEC18000系列標(biāo)準(zhǔn)等數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)：ISO/IEC15424、ISO/IEC15418、ISO/IEC15434等性能標(biāo)準(zhǔn)：ISO/IEC18046、ISO/IEC18047、ISO/IEC10373-6等應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)：ISO/IEC10374、ISO/IEC18185、ISO/IEC11784等2023/1/955ISO/IEC制定的RFID技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)ISO/IEC10536：密耦合CICC非接觸式IC卡標(biāo)準(zhǔn)（緊靠）ISO/IEC14443：近耦合PICC非接觸式IC卡標(biāo)準(zhǔn)<10cmISO/IEC15693：疏耦合VICC非接觸式IC卡標(biāo)準(zhǔn)約50cmISO/IEC18000系列標(biāo)準(zhǔn)（基于物品管理RFID的空中接口參數(shù)）ISO/IEC18000－1：空中接口一般參數(shù)ISO/IEC18000－2：低于135KHz頻率一般空中接口參數(shù)ISO/IEC18000－3：13.56MHz頻率下的空中接口參數(shù)ISO/IEC18000－4：2.45GHz頻率下的空中接口參數(shù)ISO/IEC18000－6：860－930MHz的空中接口參數(shù)ISO/IEC18000－7：433MHz頻率下的空中接口參數(shù)2023/1/956ISO/IEC制定的RFID數(shù)據(jù)內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)ISO/IEC15424：數(shù)據(jù)載體/特征標(biāo)識(shí)符ISO/IEC15424：EAN、UCC應(yīng)用標(biāo)識(shí)符及ASCMH10（ANSI標(biāo)準(zhǔn)）數(shù)據(jù)表示符ISO/IEC15424：大容量ADC媒體用的傳送語(yǔ)法ISO/IEC15424：物品管理的唯一標(biāo)識(shí)號(hào)ISO/IEC15424：數(shù)據(jù)協(xié)議：應(yīng)用接口ISO/IEC15424：數(shù)據(jù)編碼規(guī)則與邏輯存儲(chǔ)功能協(xié)議ISO/IEC15424：射頻標(biāo)簽（應(yīng)答器）的唯一標(biāo)識(shí)2023/1/957ISO/IEC制定的RFID性能標(biāo)準(zhǔn)ISO/IEC18046：RFID設(shè)備性能測(cè)試方法ISO/IEC18047：有源和無(wú)源的RFID設(shè)備一致性測(cè)試方法ISO/IEC10373－6：按ISO/IEC14443標(biāo)準(zhǔn)對(duì)非接觸式IC卡進(jìn)行測(cè)試的方法2023/1/958ISO/IEC制定的RFID應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)ISO/IEC10374：貨運(yùn)集裝箱識(shí)別標(biāo)準(zhǔn)ISO/IEC18185：貨運(yùn)集裝箱密封標(biāo)準(zhǔn)ISO/IEC11784：動(dòng)物RFID的代碼結(jié)構(gòu)ISO/IEC11785：動(dòng)物RFID的技術(shù)準(zhǔn)則ISO/IEC14223：動(dòng)物追蹤的直接識(shí)別數(shù)據(jù)獲取標(biāo)準(zhǔn)ISO/IEC17363和17364：一系列物流容器（如貨盤、貨箱、紙盒等）識(shí)別的規(guī)范2023/1/959RFID的ISOIEC標(biāo)準(zhǔn)和RFID技術(shù)相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)無(wú)線通信管理頻譜分布、功率、電磁兼容等內(nèi)容人類健康的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范國(guó)際非電離輻射保護(hù)委員會(huì)（ICNIRP）所提出的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范數(shù)據(jù)安全的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范經(jīng)濟(jì)合作與發(fā)展組織（OECD）隱私問(wèn)題目前，很多用于物品識(shí)別的應(yīng)答器（電子標(biāo)簽）都能支持KILL命令2023/1/960RFID的ISOIEC標(biāo)準(zhǔn)ISO/IEC的RFID標(biāo)準(zhǔn)簡(jiǎn)介非接觸式IC卡三種非接觸式IC卡標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)卡的類型閱讀器作用距離ISO/IEC10536密耦合（CICC）CCD緊靠ISO/IEC14443近耦合（PICC）PCD<10cmISO/IEC15693疏耦合（VICC）VCD約50cm2023/1/961RFID的ISOIEC標(biāo)準(zhǔn)ISO/IEC的RFID標(biāo)準(zhǔn)簡(jiǎn)介動(dòng)物識(shí)別標(biāo)準(zhǔn)ISO/IEC11784規(guī)定動(dòng)物識(shí)別的代碼結(jié)構(gòu)，動(dòng)物識(shí)別代碼由64位（8字節(jié)）組成

位序號(hào)

說(shuō)明11表示動(dòng)物應(yīng)用，0表示非動(dòng)物應(yīng)用2－15為未來(lái)應(yīng)用保留161表示有附加數(shù)據(jù)接著傳輸，0表示沒(méi)有17－26根據(jù)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO3166的國(guó)家代碼，999代碼是測(cè)試應(yīng)答器27－64國(guó)內(nèi)識(shí)別代碼2023/1/962RFID的ISOIEC標(biāo)準(zhǔn)ISO/IEC11785規(guī)定相關(guān)的技術(shù)準(zhǔn)則，包括應(yīng)答器數(shù)據(jù)的傳輸方法和閱讀器的規(guī)范；閱讀器的工作頻率是134.2KHz，應(yīng)答器的工作方式可以是全雙工、半雙工獲時(shí)序方式；ISO/IEC14223為讀取動(dòng)物應(yīng)答器內(nèi)的特殊數(shù)字提供了協(xié)議，這些數(shù)字被存儲(chǔ)在集中所有動(dòng)物數(shù)據(jù)的中央數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)。其工作特點(diǎn)是，動(dòng)物是運(yùn)動(dòng)的，可能發(fā)生不同的閱讀器從同一應(yīng)答器上讀取數(shù)據(jù)的情況。本標(biāo)準(zhǔn)提供將數(shù)據(jù)直接存儲(chǔ)在應(yīng)答器中，動(dòng)物的數(shù)據(jù)就可以在離線的狀態(tài)下直接讀取，可以改善庫(kù)存追蹤和提升全球的進(jìn)出口的能力。本標(biāo)準(zhǔn)可以自動(dòng)識(shí)別動(dòng)物；

2023/1/963RFID的ISOIEC標(biāo)準(zhǔn)ISO/IEC的RFID標(biāo)準(zhǔn)簡(jiǎn)介物品識(shí)別標(biāo)準(zhǔn)ISO/IEC18000：空中接口的重要標(biāo)準(zhǔn)，無(wú)線頻段（頻率）有6個(gè)，即低于135kHz，13.56MHz，433MHz，860~960MHz，2.45GHz和5.8GHz。作用距離從數(shù)厘米至十多米不等ISO/IEC18001：給出了應(yīng)答器的外形要求ISO/IEC10374：微波應(yīng)答器的集裝箱識(shí)別標(biāo)準(zhǔn)，工作頻率范圍為850~950MHz以及2.4~2.5GHz，應(yīng)答器的靈敏度以最大電場(chǎng)強(qiáng)度150mV/m定義，最大可閱讀距離為13m2023/1/964RFID的ISOIEC標(biāo)準(zhǔn)ISO/IEC的RFID標(biāo)準(zhǔn)簡(jiǎn)介國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO/IEC14443近耦合非接觸式IC卡的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)用于身份證和各種智能卡、存儲(chǔ)卡ISO/IEC14443標(biāo)準(zhǔn)由四部分組成，即ISO/IEC14443-1/2/3/4ISO/IEC14443-2射頻能量

2023/1/965RFID的ISOIEC標(biāo)準(zhǔn)ISO/IEC的RFID標(biāo)準(zhǔn)簡(jiǎn)介ISO/IEC14443-4傳輸協(xié)議TYPEA型PICC激活過(guò)程RATSATSPPS（協(xié)議和參數(shù)選擇）請(qǐng)求2023/1/9666RFID的ISOIEC標(biāo)準(zhǔn)ISO/IEC的RFID標(biāo)準(zhǔn)簡(jiǎn)介PCD:閱讀器（臨近耦合設(shè)備）PICC:臨近卡的

應(yīng)答器

PCD激活TYPEA型PICC的過(guò)程2023/1/967RFID的ISOIEC標(biāo)準(zhǔn)ISO/IEC15693疏耦合射頻卡（VICC）的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)物理特性（機(jī)械特性，物理尺寸，抗紫外線、X射線和電磁射線能力，彎曲和扭曲性能）空中接口與初始化防碰撞和傳輸協(xié)議命令擴(kuò)展安全特性2023/1/968RFID的ISOIEC標(biāo)準(zhǔn)ISO/IEC15693空中接口和初始化VCD到VICC的通信2023/1/969RFID的ISOIEC標(biāo)準(zhǔn)ISO/IEC15693空中接口和初始化副載波：?jiǎn)胃陛d波時(shí)，副載波的頻率423.75kHz；在使用雙副載波時(shí)，頻率484.28kHz數(shù)據(jù)速率位表示和編碼：采用曼徹斯特碼編碼方式

VICC到VCD的通信2023/1/970RFID的ISOIEC標(biāo)準(zhǔn)SOFEOF2023/1/971RFID的ISOIEC標(biāo)準(zhǔn)傳輸協(xié)議唯一標(biāo)識(shí)符（UID）：由制造商永久地設(shè)定應(yīng)用族標(biāo)識(shí)符（AFI）：由VCD鎖定的應(yīng)用類型數(shù)據(jù)存儲(chǔ)格式標(biāo)識(shí)符（DSFID）：指出了數(shù)據(jù)在VICC內(nèi)存中的結(jié)構(gòu)CRC：初始值為FFHVICC內(nèi)存結(jié)構(gòu)：可尋址塊達(dá)256個(gè)，塊大小可至256位，最大內(nèi)存容量可達(dá)64kb（8kB）。塊安全狀態(tài)：由VICC作為對(duì)VCD請(qǐng)求的響應(yīng)參數(shù)返回2023/1/972RFID的ISOIEC標(biāo)準(zhǔn)VICC狀態(tài)及其轉(zhuǎn)換關(guān)系斷電（Power-Off）、就緒（Ready）、靜默（Quiet）、選擇（Selected）4種狀態(tài)2023/1/973RFID的ISOIEC標(biāo)準(zhǔn)防碰撞時(shí)隙數(shù)為16的典型防碰撞處理過(guò)程

2023/1/974RFID的ISOIEC標(biāo)準(zhǔn)防碰撞VCD發(fā)送目錄命令的請(qǐng)求幀，時(shí)隙數(shù)設(shè)置為16。VICC1在時(shí)隙0返回應(yīng)答，因只有這一個(gè)VICC應(yīng)答，故不存在碰撞，它的UID被VCD接收存儲(chǔ)。VCD發(fā)送EOF，指示下一個(gè)時(shí)隙開(kāi)始。在時(shí)隙1，VICC2和VICC3進(jìn)行應(yīng)答，發(fā)生了碰撞。VCD檢測(cè)到碰撞，并記錄該時(shí)隙發(fā)生了碰撞。VCD再發(fā)送EOF，進(jìn)入時(shí)隙2。2023/1/975RFID的ISOIEC標(biāo)準(zhǔn)在時(shí)隙2，無(wú)VICC應(yīng)答，VCD未檢測(cè)到VICC的應(yīng)答的SOF，因此VCD通過(guò)發(fā)送EOF，進(jìn)入時(shí)隙3。在時(shí)隙3，VICC4和VICC5應(yīng)答，產(chǎn)生了碰撞。VCD決定發(fā)送尋址請(qǐng)求（例如讀塊請(qǐng)求）給VICC1（VICC1的UID已被UCD正確接收）。所有VICC都檢測(cè)到對(duì)VICC1請(qǐng)求的SOF，它們都處理這個(gè)請(qǐng)求，但只有UID匹配的VICC1才返回應(yīng)答，其他的VICC則退出防碰撞序列。所有VICC準(zhǔn)備接收下一個(gè)請(qǐng)求。如果又是一個(gè)目錄命令的請(qǐng)求，則又從時(shí)隙0開(kāi)始按上面步序執(zhí)行。2023/1/976RFID的ISOIEC標(biāo)準(zhǔn)ISO/IEC18000-6標(biāo)準(zhǔn)定義了閱讀器和應(yīng)答器之間的物理接口、協(xié)議、命令及防碰撞機(jī)制。標(biāo)準(zhǔn)包含兩種通信模式：TYPEA和TEPEB。TYPEA模式：數(shù)據(jù)編碼幀格式調(diào)制

2023/1/977RFID的ISOIEC標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)答器向閱讀器的數(shù)據(jù)傳輸數(shù)據(jù)編碼幀格式前同步碼、標(biāo)志、參數(shù)、數(shù)據(jù)、CRC2023/1/978RFID的ISOIEC標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)制命令及狀態(tài)轉(zhuǎn)換INITROUND命令NEXTSLOT命令：確認(rèn)已被識(shí)別的應(yīng)答器；指示所有處于循環(huán)激活狀態(tài)的應(yīng)答器對(duì)它們的時(shí)隙計(jì)數(shù)器加1并進(jìn)入下一個(gè)時(shí)隙NEWROUND命令：指示在循環(huán)準(zhǔn)備和循環(huán)激活狀態(tài)的應(yīng)答器進(jìn)入循環(huán)激活狀態(tài)，復(fù)位它們的時(shí)隙計(jì)數(shù)器為1，進(jìn)入新的循環(huán)；指示在選擇狀態(tài)的應(yīng)答器變遷到靜默狀態(tài)，在靜默和就緒狀態(tài)的應(yīng)答器仍維持它的狀態(tài)2023/1/979RFID的ISOIEC標(biāo)準(zhǔn)CLOSESLOT命令：STANDBYROUND命令：確認(rèn)來(lái)自一個(gè)應(yīng)答器的有效應(yīng)答，并指示該應(yīng)答器進(jìn)入選擇狀態(tài)，閱讀器可以發(fā)送選擇標(biāo)志為1的讀寫(xiě)命令等對(duì)此應(yīng)答器進(jìn)行操作；指示所有處于循環(huán)激活狀態(tài)的應(yīng)答器進(jìn)入循環(huán)準(zhǔn)備狀態(tài)，等待NEXTSLOT，NEWSLOT或CLOSESLOT命令的到來(lái)，重新進(jìn)入循環(huán)激活狀態(tài)進(jìn)入新的循環(huán)2023/1/980RFID的ISOIEC標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)制命令及狀態(tài)轉(zhuǎn)換SELECT（bySUID）命令：無(wú)論應(yīng)答器原先處于場(chǎng)內(nèi)哪個(gè)狀態(tài)（不含離場(chǎng)狀態(tài)），接收到該命令且SUID匹配時(shí)進(jìn)入選擇狀態(tài)，并發(fā)回應(yīng)答幀；SUID不匹配的應(yīng)答器不發(fā)回應(yīng)答幀，當(dāng)它處于循環(huán)激活狀態(tài)時(shí)變遷到循環(huán)準(zhǔn)備狀態(tài)，處于選擇狀態(tài)時(shí)變遷到靜默狀態(tài)，處于就緒、靜默或循環(huán)準(zhǔn)備狀態(tài)時(shí)保持狀態(tài)不變READBLOCKS命令：GETSYSTEMINFORMATION命令：獲取應(yīng)答器的有關(guān)系統(tǒng)信息2023/1/981RFID的ISOIEC標(biāo)準(zhǔn)TYPEA的防碰撞過(guò)程1、啟動(dòng)防碰撞過(guò)程：閱讀器發(fā)出INITROUND命令啟動(dòng)防碰撞過(guò)程，在命令中給出循環(huán)空間大小2、參與防碰撞過(guò)程的應(yīng)答器對(duì)命令的處理2023/1/982RFID的ISOIEC標(biāo)準(zhǔn)3、閱讀器發(fā)出INITROUND命令后出現(xiàn)的三種可能情況閱讀器在一個(gè)時(shí)隙中沒(méi)有檢測(cè)到應(yīng)答幀時(shí)，它發(fā)出CLOSESLOT命令。閱讀器檢測(cè)到碰撞或錯(cuò)誤的CRC時(shí)，在確認(rèn)無(wú)應(yīng)答器仍在傳輸應(yīng)答的情況下，發(fā)出CLOSESLOT命令。閱讀器接收到一個(gè)應(yīng)答器無(wú)差錯(cuò)的應(yīng)答幀時(shí)，它發(fā)送NEXTSLOT命令，命令中包括該應(yīng)答器的簽名，對(duì)此已被識(shí)別的應(yīng)答器進(jìn)行確認(rèn)，使它進(jìn)入靜默狀態(tài)以便循環(huán)的繼續(xù)2023/1/983RFID的ISOIEC標(biāo)準(zhǔn)4、參與循環(huán)的應(yīng)答器在接收到CLOSESLOT命令或NEXTSLOT命令而簽名不匹配時(shí)（處于循環(huán)激活狀態(tài)），參與循環(huán)的應(yīng)答器將自己的時(shí)隙計(jì)數(shù)器加1并和所選擇的隨機(jī)數(shù)比較以決定該時(shí)隙是否發(fā)回應(yīng)答幀，并根據(jù)本次循環(huán)時(shí)的時(shí)隙延遲標(biāo)志決定發(fā)回應(yīng)答幀的時(shí)延2023/1/984RFID的ISOIEC標(biāo)準(zhǔn)TYPEA的防碰撞過(guò)程5、閱讀器按第（3）步中的三種情況處理，直至該循環(huán)結(jié)束（達(dá)到了循環(huán)空間預(yù)置值）6、一個(gè)循環(huán)結(jié)束后，如果在INITROUND命令或CLOSESLOT命令中重復(fù)循環(huán)標(biāo)志位置為1，則自動(dòng)開(kāi)始一個(gè)新的循環(huán)。如果重復(fù)循環(huán)標(biāo)志位為0，閱讀器可以決定用新的INITROUND命令或NEWROUND命令繼續(xù)進(jìn)行循環(huán)以完成防碰撞過(guò)程7、在一次循環(huán)中，閱讀器可以通過(guò)發(fā)送STANDBYROUND命令來(lái)確認(rèn)簽名匹配的應(yīng)答器的有效應(yīng)答，并指示該應(yīng)答器進(jìn)入選擇狀態(tài)，同時(shí)讓簽名不匹配的應(yīng)答器進(jìn)入循環(huán)準(zhǔn)備狀態(tài)，以便在后續(xù)命令來(lái)到時(shí)將循環(huán)繼續(xù)。2023/1/985RFID的ISOIEC標(biāo)準(zhǔn)TYPEB（與TYPEA相類比）物理接口命令和應(yīng)答的幀格式數(shù)據(jù)元素應(yīng)答器的存儲(chǔ)器應(yīng)答器的狀態(tài)命令強(qiáng)制和推薦的命令防碰撞算法2023/1/986RFID

的ISO

IEC標(biāo)準(zhǔn)TYPEBTYPEB防碰撞流程2023/1/987RFID的ISOIEC標(biāo)準(zhǔn)ISO/IEC18000-7標(biāo)準(zhǔn)物理層使用窄帶UHF頻段。載波頻率為433.92MHz±20ppm采用FSK調(diào)制方式，頻率偏移為±35kHz，邏輯0的頻率為fc（載波頻率）－35kHz，邏輯1的頻率為fc＋35kHz。數(shù)據(jù)位采用曼徹斯特編碼，數(shù)據(jù)速率為27.7kbps閱讀器和應(yīng)答器之間的通信采用主從方式數(shù)據(jù)鏈路層2023/1/988RFID的ISOIEC標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)鏈路層前同步碼：包含20個(gè)周期為60μs的脈沖，高電平30μs，低電平30μs數(shù)據(jù)字節(jié)：包括8個(gè)數(shù)據(jù)位和一個(gè)停止位，采用曼徹斯特編碼，位持續(xù)時(shí)間為36μs，字節(jié)周期（含停止位）為324μs。CRC碼：多項(xiàng)式為x16+x12+x5+1包結(jié)束符2023/1/989RFID的ISOIEC標(biāo)準(zhǔn)命令格式閱讀器命令格式

域命令前綴命令類型擁有者ID應(yīng)答器ID閱讀器ID命令編碼參數(shù)CRC位長(zhǎng)字節(jié)（31H）1字節(jié)3字節(jié)4字節(jié)2字節(jié)1字節(jié)N字節(jié)2字節(jié)2023/1/990RFID的ISOIEC標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)答格式對(duì)廣播命令應(yīng)答的信息格式對(duì)點(diǎn)到點(diǎn)命令應(yīng)答的信息格式域應(yīng)答器狀態(tài)信息長(zhǎng)度IntID應(yīng)答器ID擁有者ID用戶ID數(shù)據(jù)CRC位長(zhǎng)2字節(jié)1字節(jié)2字節(jié)4字節(jié)3字節(jié)0~16字節(jié)0~N字節(jié)2字節(jié)域應(yīng)答器狀態(tài)信息長(zhǎng)度IntID應(yīng)答器ID命令編碼參數(shù)CRC位長(zhǎng)2字節(jié)1字節(jié)2字節(jié)4字節(jié)1字節(jié)N字節(jié)2字節(jié)2023/1/991什么是ZigBee？傳感網(wǎng)絡(luò)通信的幾個(gè)階段和模式：自動(dòng)控制：電腦＋智能控制器件；傳感網(wǎng)：網(wǎng)絡(luò)＋傳感器；ZigBee：網(wǎng)絡(luò)＋傳感器＋通信協(xié)議，是一種無(wú)線個(gè)域網(wǎng)（LR-WPAN）；由于無(wú)線通信組網(wǎng)技術(shù)使用的設(shè)備種類繁多，各種設(shè)備的技術(shù)參數(shù)并不相同，所以無(wú)線通信組網(wǎng)會(huì)經(jīng)常遇到麻煩。但是由于ZigBee制定了相應(yīng)的協(xié)議，所以化解了這一困難。2023/1/992什么是ZigBee？多信道的無(wú)線通信裝置＋微控制器，集成在芯片上封裝。具體就是8位微處理器與射頻收發(fā)模塊封裝，接上電阻、電容、晶振，加上A/D、D/A、I/O接口和控制電路。也有把這些器件都封裝在一起的。再加上相應(yīng)的無(wú)線通信（協(xié)議棧）和開(kāi)發(fā)的應(yīng)用軟件?？梢?jiàn)，這實(shí)際上是一種智能控制節(jié)點(diǎn)，也就是無(wú)線傳感器的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)。也有人將其稱為“無(wú)線單片機(jī)”。ZigBee技術(shù)誕生剛剛4、5年，ZigBee聯(lián)盟是2002年成立的其標(biāo)準(zhǔn)ZigBee1.0是2004年公布的。目前這一技術(shù)發(fā)展很快。2023/1/993什么是ZigBee？技術(shù)特點(diǎn)：工作頻率：2.4GHz為主要頻段（16個(gè)250kbps信道），也可以在915MHz（10個(gè)40kbps信道），868MHz（1個(gè)20kbps信道）；更重要的是，這幾個(gè)頻段都是不需要注冊(cè)、批準(zhǔn)的，稱為免許可通信頻段；低速率：幾十Kbps；近距離：幾米－幾十米，最大可以達(dá)到1－3Km，如果需要加大通信和控制距離，可以采用多跳的方式接力；微功耗：速率低、數(shù)據(jù)量小，所以信號(hào)的收發(fā)時(shí)間很短，多數(shù)時(shí)間處于休眠狀態(tài)，所以極其節(jié)能。一般一個(gè)節(jié)點(diǎn)使用一節(jié)電池可以工作0.5－2年甚至更長(zhǎng)；低復(fù)雜度：ZigBee的協(xié)議棧比WiFi、蘭牙簡(jiǎn)單，對(duì)于通信的控制要求也不高，通常采用8位單片機(jī)即可。低價(jià)格：一般在幾十元甚至更低；2023/1/994什么是ZigBee？短延時(shí)：ZigBee從休眠狀態(tài)激活，或者活動(dòng)設(shè)備的信道接入時(shí)延一般在15，設(shè)備搜索的時(shí)延在30ms。所有也適合于工業(yè)控制和無(wú)線控制技術(shù)；組網(wǎng)靈活：通過(guò)網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器組成星狀、樹(shù)狀、網(wǎng)狀等各種類型的網(wǎng)絡(luò)，非常靈活，同時(shí)允許設(shè)備的加入、退出，并且改變網(wǎng)絡(luò)的架構(gòu)；采用載波偵聽(tīng)/沖突檢測(cè)CSMA/CA、握手傳輸，所以數(shù)據(jù)的傳輸可靠；2023/1/995什么是ZigBee？大容量：ZigBee可以有三種工作方式，即個(gè)域網(wǎng)協(xié)調(diào)器、路由器、終端設(shè)備。一個(gè)ZigBee網(wǎng)絡(luò)最多可以包含256個(gè)ZigBee網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，包括一個(gè)主控設(shè)備，其余是從屬設(shè)備。通過(guò)網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器，則可以支持64000個(gè)ZigBee網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器還可以相互連接，所以適合大面積的傳感器網(wǎng)絡(luò)；適于網(wǎng)絡(luò)的自配置：ZigBee可以采用網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器自動(dòng)建立網(wǎng)絡(luò)，絕對(duì)數(shù)北可以隨時(shí)加入和退出，適于自配置、自組織的網(wǎng)絡(luò)2023/1/996什么是ZigBee？安全模式：提供循環(huán)冗余（CRC）的數(shù)據(jù)包完整性校驗(yàn)，支持鑒權(quán)和認(rèn)證，通過(guò)三級(jí)安全處理：第一級(jí)：無(wú)安全方式；第二級(jí)：設(shè)備可以使用接入控制列表（ACL）防止非法設(shè)備獲取數(shù)據(jù)，本級(jí)不加密；第三級(jí)：在數(shù)據(jù)傳輸中采用AES－128的對(duì)稱密碼來(lái)保護(hù)數(shù)據(jù)凈荷，防止攻擊者假冒合法設(shè)備；2023/1/997什么是ZigBee？由于物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，可能使ZigBee得到極廣泛的應(yīng)用，如家庭、辦公室、公共場(chǎng)所等地方。ZigBee是得到國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織承認(rèn)和規(guī)范的無(wú)線組網(wǎng)通信技術(shù)，也是物聯(lián)網(wǎng)或者傳感網(wǎng)的重要應(yīng)用。2023/1/998ZigBee的應(yīng)用智能家居：可以把各種家用電器及其遙控器，甚至照明、通信設(shè)備、門禁、游戲玩具，都可以組成家庭的智能中心，并且實(shí)現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)；智能交通：在街道、高速公路、建筑物等地布置大量的ZigBee節(jié)點(diǎn)設(shè)備，可以加強(qiáng)汽車與外界的聯(lián)系更加緊密，國(guó)家智能化；智能建筑：建筑內(nèi)的人員管理、溫度控制、能源管理（節(jié)能）、防火、信息交互等；醫(yī)院應(yīng)用：搜集病人的各種信息和檢查的結(jié)果，配有ZigBee的擔(dān)架，可以直接控制電梯的門；2023/1/999ZigBee的協(xié)議架構(gòu)－802.15協(xié)議簇LR-WPAN：無(wú)線個(gè)域網(wǎng)，屬于低速無(wú)線個(gè)域網(wǎng)，協(xié)議屬802.15：IEEE802.15.1：中速無(wú)線個(gè)域網(wǎng)，蘭牙；IEEE802.15.3：高速無(wú)線個(gè)域網(wǎng)，超寬帶，（UWB）IEEE802.15.4：低速無(wú)線個(gè)域網(wǎng)，LR-WPAN，主要為電源能力受限、吞吐量要求不高、無(wú)線應(yīng)用提供低成本的連接；2023/1/9100ZigBee的協(xié)議架構(gòu)－802.15協(xié)議簇IEEE-802.15.4共27個(gè)信道：2450MHz16g個(gè),915MHz10個(gè)，868MHz1個(gè)；支持250kbps、40kbps、20kbps三種速率；支出星狀網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的對(duì)等網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)；分配16位短地址或16位擴(kuò)展地址；支持時(shí)隙保證機(jī)制，通過(guò)預(yù)留保證時(shí)隙（GTS）提供無(wú)競(jìng)爭(zhēng)媒體訪問(wèn)，或?qū)崿F(xiàn)CSMA/CA以避免競(jìng)爭(zhēng)；確認(rèn)握手保證傳輸?shù)目煽啃?；低功耗，可以能量檢測(cè)；有鏈路質(zhì)量指標(biāo)；2023/1/9101ZigBee的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洹稹稹稹瘛瘛瘛瘛瘛馪AN協(xié)調(diào)器○●○PAN協(xié)調(diào)器LR-WPAN的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浜?jiǎn)化功能設(shè)備RFD全功能設(shè)備FFD●星狀拓?fù)潼c(diǎn)對(duì)點(diǎn)對(duì)等網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?023/1/9102ZigBee的簇樹(shù)網(wǎng)絡(luò)－多個(gè)鄰近簇連接成網(wǎng)●●●●○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○●●○○○○○○PAN協(xié)調(diào)器CID1CID2CID3CID4CID5簇首設(shè)備ZigBee的簇樹(shù)網(wǎng)絡(luò)2023/1/9103ZigBee協(xié)議架構(gòu)ZigBee協(xié)議包括：IEEE802.15.4：物理層協(xié)議；媒體訪問(wèn)控制層：MAC；ZigBee聯(lián)盟：網(wǎng)絡(luò)層（NWK）應(yīng)用層（APL）安全服務(wù)規(guī)范2023/1/9104媒體訪問(wèn)控制層（MAC）ZigBee協(xié)議棧結(jié)構(gòu)物理層（PHV）網(wǎng)絡(luò)層（NWK）應(yīng)用支持子層（APS）安全服務(wù)應(yīng)用對(duì)象1應(yīng)用對(duì)象240應(yīng)用框架ZigBee設(shè)備對(duì)象（ZDO）ZDO管理平臺(tái)ZigBee

聯(lián)盟定義802.15.4

定義制造商定義PD-SAPPLME-SAPMLDE-SAPMLME-SAPNLDE-SAP端點(diǎn)240APSDE-SAP端點(diǎn)1APSDE-SAPZDO公共接口端點(diǎn)0APSDE-SAPAPSME-SAPMLME-SAPSAP：服務(wù)訪問(wèn)點(diǎn)2023/1/9105ZigBee的協(xié)議解析ZigBee的協(xié)議中每一層為其上層提供一套服務(wù)，包括數(shù)據(jù)傳輸和管理兩個(gè)內(nèi)容。兩層之間的接口稱為“服務(wù)訪問(wèn)點(diǎn)（SAP）”；物理層提供兩類服務(wù)：物理層數(shù)據(jù)服務(wù)和物理層管理服務(wù)；物理層的具體功能有：無(wú)線收發(fā)信機(jī)的開(kāi)啟和關(guān)閉、能量檢測(cè)（ED）、鏈路質(zhì)量指示（LQI）、信道評(píng)估（CCA）、通過(guò)物理媒體收發(fā)數(shù)據(jù)包。2023/1/9106ZigBee的協(xié)議解析MAC層提供MAC層數(shù)據(jù)服務(wù)和管理服務(wù)；主要功能有：采用CSMA/CA進(jìn)行信道的訪問(wèn)控制、信標(biāo)幀的發(fā)送、同步服務(wù)和提供MAC層可靠傳輸機(jī)制；網(wǎng)絡(luò)層提供設(shè)備的加入/退出機(jī)制、幀安全機(jī)制、路由發(fā)現(xiàn)機(jī)制和維護(hù)機(jī)制。ZigBee協(xié)調(diào)器的網(wǎng)絡(luò)層還負(fù)責(zé)新的網(wǎng)絡(luò)、新的關(guān)聯(lián)設(shè)備分配地址。2023/1/9107ZigBee的協(xié)議解析ZigBee應(yīng)用層包括應(yīng)用支持子層（APS）、ZigBee設(shè)備對(duì)象（ZDO）、應(yīng)用對(duì)象（由設(shè)備制造商定義）。APS子層（應(yīng)用支持子層）負(fù)責(zé)維護(hù)綁定列表，根據(jù)設(shè)備的服務(wù)和需求對(duì)設(shè)備進(jìn)行匹配，并且在綁定的設(shè)備之間傳送信息。ZDO負(fù)責(zé)發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備并且明確其提供的服務(wù)。2023/1/9108傳感網(wǎng)在通信骨干網(wǎng)檢測(cè)中的應(yīng)用基于客戶感知的物聯(lián)網(wǎng)端到端性能測(cè)量系統(tǒng)本成果可以在用戶了解傳輸信息的同時(shí)，利用探針對(duì)物聯(lián)網(wǎng)的終端之間進(jìn)行自動(dòng)測(cè)量，主要測(cè)量網(wǎng)絡(luò)的流量、性能、傳輸質(zhì)量、傳輸內(nèi)容等。探針的種類包括用戶終端探針、機(jī)房探針、服務(wù)器探針。如果將探針前面加上各種用途的傳感器，即為各種物聯(lián)網(wǎng)。）；2023/1/9109圖物聯(lián)網(wǎng)中可滿足客戶感知性能的

測(cè)量系統(tǒng)架構(gòu)2023/1/9110傳感網(wǎng)無(wú)線信道的信道分配技術(shù)物聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)中，傳感器的接入主要采用無(wú)線信道，無(wú)線信道中信道資源分配始終是傳感網(wǎng)中無(wú)線接入網(wǎng)的主要內(nèi)容，主要涉及信道分配策略、多信道機(jī)制和信道資源預(yù)留策略等研究?jī)?nèi)容，在這方面，我們的成果包括：1）多網(wǎng)關(guān)傳感網(wǎng)的縱向干擾劃分技術(shù)2）多網(wǎng)關(guān)無(wú)線傳感網(wǎng)的拓?fù)浞指罴夹g(shù)3）最小化縱向干擾的信道分配策略4）基于信道切換的傳感網(wǎng)資源預(yù)留策略2023/1/9111智能城市將人與人之間的P2P通信擴(kuò)展到了機(jī)器與機(jī)器之間的M2M通信；通信網(wǎng)+互聯(lián)網(wǎng)+物聯(lián)網(wǎng)構(gòu)成智能城市的基礎(chǔ)信息網(wǎng)絡(luò)；在“三張網(wǎng)”上迭加城市信息化應(yīng)用，使得城市更加智能；基于統(tǒng)一框架平臺(tái)整合，發(fā)揮協(xié)同效應(yīng)；“感知”Perception“接入”Access“智能”Smart“整合”Integration

建設(shè)可感知的智能城市2023/1/9112物聯(lián)網(wǎng)和移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)互通物聯(lián)網(wǎng)中的傳感網(wǎng)大多工作在小功率狀態(tài)，工作距離較短；許多物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)需要大面積的覆蓋，需要網(wǎng)絡(luò)的支撐，所以物聯(lián)網(wǎng)必須得到通信網(wǎng)絡(luò)特別是移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的支持；目前的工作模式多半是：傳感器-傳感網(wǎng)-互聯(lián)網(wǎng)-物聯(lián)網(wǎng)；2023/1/9113智能交通為例的物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用INTERNETTD-SCDMAGPS管理中心2023/1/9114江蘇省物聯(lián)網(wǎng)總體發(fā)展規(guī)劃的

十大應(yīng)用范例1、智能工業(yè)傳感網(wǎng)示范工程流程工業(yè)智能控制系統(tǒng)推廣項(xiàng)目：在冶金、石化企業(yè)建立全流程實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和智能控制系統(tǒng)，實(shí)施生產(chǎn)過(guò)程、檢驗(yàn)檢測(cè)等環(huán)節(jié)的智能控制和傳感網(wǎng)技術(shù)的推廣應(yīng)用，提升生產(chǎn)水平，提高能源利用效率，減少污染物排放。智能裝備產(chǎn)品升級(jí)推廣項(xiàng)目：鼓勵(lì)裝備制造企業(yè)在產(chǎn)品中集成傳感網(wǎng)技術(shù)，帶動(dòng)裝備升級(jí)，提升相關(guān)行業(yè)智能化水平。2023/1/9115江蘇省物聯(lián)網(wǎng)總體發(fā)展規(guī)劃的

十大應(yīng)用范例2、智能環(huán)保傳感網(wǎng)示范工程太湖環(huán)境監(jiān)測(cè)傳感網(wǎng)系統(tǒng)及預(yù)警平臺(tái)建設(shè)項(xiàng)目：建立太湖水質(zhì)監(jiān)測(cè)傳感網(wǎng)平臺(tái)，實(shí)時(shí)獲取太湖水質(zhì)并完成分布式協(xié)同處理與信息綜合，對(duì)水質(zhì)惡化及時(shí)報(bào)警并快速采取應(yīng)對(duì)措施。生態(tài)城市大氣環(huán)境智能監(jiān)測(cè)平臺(tái)建設(shè)項(xiàng)目：在城市市區(qū)和重要工業(yè)區(qū)建立大氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，為管理機(jī)