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1、物联网射频识别(物联网射频识别(RFIDRFID)核心技术教程)核心技术教程点点击此此处结束放映束放映物联网射频识别(物联网射频识别(RFIDRFID)核心技术教程)核心技术教程点点击此此处结束放映束放映电电子子教教案案物联网射频识别(物联网射频识别(RFIDRFID)核心技术教程)核心技术教程物联网射频识别(物联网射频识别(RFIDRFID)核心技术教程)核心技术教程 本本书书物物联联网网-射射频频识识别别(RFID)核核心心技技术术教教程程由由物物联联网网-射射频频识识别别(RFID)核核心心技技术术详详解解一一书书改改编编而而来来。物物联联网网-射射频频识识别别(RFID)核核心心技技术
2、术详详解解2011年年11月月荣荣获获陕陕西西省省普普通通高高等等学学校校优优秀秀教教材材一一等等奖奖,2012年年12月月修修订订出出版版第第2版版,2013年年荣荣获获陕陕西西省省高高等等教教育育教教学学成成果果二二等等奖奖。物物联联网网-射频识别(射频识别(RFID)核心技术教程)核心技术教程2016年出版,本书适合作为高校教材。年出版,本书适合作为高校教材。点点击此此处结束放映束放映物联网射频识别(物联网射频识别(RFIDRFID)核心技术教程)核心技术教程第第3章章 物联网物联网RFID系统架构系统架构点击此处结束放映点击此处结束放映 全球物品编码全球物品编码3.1电子标签与读写器构
3、成的识别系统电子标签与读写器构成的识别系统3.2中间件中间件3.3物联网名称解析和信息发布服务物联网名称解析和信息发布服务3.4物联网射频识别(物联网射频识别(RFIDRFID)核心技术教程)核心技术教程点击此处结束放映点击此处结束放映物联网射频识别(物联网射频识别(RFIDRFID)核心技术教程)核心技术教程本章以本章以EPC系统为基础,介绍物联网系统为基础,介绍物联网RFID系统架构。物联系统架构。物联网网RFID系统主要包括系统主要包括5个基本组成部分,分别为个基本组成部分,分别为EPC码、识别系统码、识别系统(RFID)、中间件、物联网名称解析服务()、中间件、物联网名称解析服务(IO
4、T-NS)和和物联网信物联网信息发布服务(息发布服务(IOT-IS)。)。EPC码与码与IOT-IS联系起来后,可以获得大量的物品信息,并联系起来后,可以获得大量的物品信息,并可以实时更新数据信息,一个全新的物联网就建立起来了。可以实时更新数据信息,一个全新的物联网就建立起来了。点击此处结束放映点击此处结束放映物联网射频识别(物联网射频识别(RFIDRFID)核心技术教程)核心技术教程 全球物品编码全球物品编码3.1点击此处结束放映点击此处结束放映物联网射频识别(物联网射频识别(RFIDRFID)核心技术教程)核心技术教程3.1.1 物品编码概述物品编码概述 1970年,美国开始在商品中使用条
5、码。年,美国开始在商品中使用条码。物联网物联网需要对全球每个需要对全球每个物品物品进行编码和管理,条码满足不了这样的要求,进行编码和管理,条码满足不了这样的要求,EPC码就码就产生产生了。了。1.1.条码条码 条码由欧洲物品编码协会(条码由欧洲物品编码协会(EAN)和美国统一编码委员会)和美国统一编码委员会(UCC)负责编制,目前已经成为全球通用的商务语言。)负责编制,目前已经成为全球通用的商务语言。2.EPC码码 EPC码统一了对全球物品编码的方法,其容量可以为全球每个码统一了对全球物品编码的方法,其容量可以为全球每个物品进行编码。物品进行编码。点击此处结束放映点击此处结束放映物联网射频识别
6、(物联网射频识别(RFIDRFID)核心技术教程)核心技术教程 3.国际国际物品编码物品编码机构机构(1)美国统一编码委员会(美国统一编码委员会(UCC)(2)欧洲物品编码协会(欧洲物品编码协会(EAN)(3)EANUCC系统系统(4)全球电子产品编码中心(全球电子产品编码中心(EPC global)(5)国际物品编码协会(国际物品编码协会(GS1)点击此处结束放映点击此处结束放映物联网射频识别(物联网射频识别(RFIDRFID)核心技术教程)核心技术教程 4.电子产品编码电子产品编码电电子子产产品品编编码码的的概概念念是是由由美美国国麻麻省省理理工工学学院院1999年年提提出出的的,其其核核
7、心心思思想想是是为为全全球球每每一一个个商商品品提提供供唯唯一一的的电电子子标标识识符符,通通过过射射频识别技术完成物品数据的自动采集。频识别技术完成物品数据的自动采集。2003年年欧欧洲洲物物品品编编码码协协会会(EAN)和和美美国国统统一一编编码码委委员员会会(UCC)联联合合收收购购了了EPC系系统统,共共同同成成立立了了全全球球电电子子产产品品编编码码中中心(心(EPCglobal)。点击此处结束放映点击此处结束放映物联网射频识别(物联网射频识别(RFIDRFID)核心技术教程)核心技术教程3.1.2 条码条码编码编码物物品品信信息息数数据据采采集集的的方方法法很很多多,条条码码识识别
8、别是是其其中中的的一一种种方方法。法。条条码码将将表表示示商商品品信信息息的的数数字字代代码码转转换换成成一一组组规规则则排排列列的的平平行线条,条码遵循唯一性原则以保证条码在全世界范围内不重复。行线条,条码遵循唯一性原则以保证条码在全世界范围内不重复。点击此处结束放映点击此处结束放映物联网射频识别(物联网射频识别(RFIDRFID)核心技术教程)核心技术教程 1.条码条码种类种类(1)全球贸易项目代码)全球贸易项目代码(GTIN)(2)系列货运包装箱代码)系列货运包装箱代码(SSCC)(3)全球位置标识代码()全球位置标识代码(GLN)(4)全球可回收资产标识代码()全球可回收资产标识代码(
9、GRAI)(5)全球单个资产标识代码()全球单个资产标识代码(GIAI)(6)全球服务标识代码()全球服务标识代码(GSRN)点击此处结束放映点击此处结束放映物联网射频识别(物联网射频识别(RFIDRFID)核心技术教程)核心技术教程2、EAN条码条码EAN条条码码有有标标准准版版(EAN-13)和和缩缩短短版版(EAN-8)。EAN条条码目前已用于全球码目前已用于全球90多个国家和地区,我国多个国家和地区,我国1991年加入年加入EAN组织。组织。表表3.1 EAN-13条码最多允许的商品项目总数条码最多允许的商品项目总数点击此处结束放映点击此处结束放映物联网射频识别(物联网射频识别(RFI
10、DRFID)核心技术教程)核心技术教程点击此处结束放映点击此处结束放映物联网射频识别(物联网射频识别(RFIDRFID)核心技术教程)核心技术教程3、UPC条码条码1970年,美国超级市场委员会制定了通用商品代码(年,美国超级市场委员会制定了通用商品代码(UPC条码)。条码)。1973年,美国统一编码委员会(年,美国统一编码委员会(UCC)建立了)建立了UPC条码条码系统,并全面实现了该码制的标准化。系统,并全面实现了该码制的标准化。点击此处结束放映点击此处结束放映物联网射频识别(物联网射频识别(RFIDRFID)核心技术教程)核心技术教程3.1.3 EPC码码 EPC码与码与EAN/UCC码
11、兼容,是新一代的编码标准,是全球码兼容,是新一代的编码标准,是全球统一标识系统的延伸和拓展。统一标识系统的延伸和拓展。EPCglobal是全球性非盈利组织,其是全球性非盈利组织,其主要职能是负责对全球商品进行电子产品编码和管理。主要职能是负责对全球商品进行电子产品编码和管理。EPC码是码是射频识别的编码标准,是全球统一标识系统的重要组成部分。射频识别的编码标准,是全球统一标识系统的重要组成部分。点击此处结束放映点击此处结束放映物联网射频识别(物联网射频识别(RFIDRFID)核心技术教程)核心技术教程1.EPC码的容量码的容量EPC码是二进制码,这一点与条码不同,条码是十进制码。码是二进制码,
12、这一点与条码不同,条码是十进制码。EPC码的版本有码的版本有64位、位、96位和位和256位编码结构位编码结构。点击此处结束放映点击此处结束放映物联网射频识别(物联网射频识别(RFIDRFID)核心技术教程)核心技术教程点击此处结束放映点击此处结束放映物联网射频识别(物联网射频识别(RFIDRFID)核心技术教程)核心技术教程点击此处结束放映点击此处结束放映物联网射频识别(物联网射频识别(RFIDRFID)核心技术教程)核心技术教程点击此处结束放映点击此处结束放映物联网射频识别(物联网射频识别(RFIDRFID)核心技术教程)核心技术教程2.EPC码的特点码的特点(1)允许存在的商品总数大)允
13、许存在的商品总数大(2)兼容性)兼容性(3)全面性)全面性 (4)合理性)合理性 (5)国际性)国际性点击此处结束放映点击此处结束放映物联网射频识别(物联网射频识别(RFIDRFID)核心技术教程)核心技术教程电子标签与读写器构成的识别系统电子标签与读写器构成的识别系统3.2点击此处结束放映点击此处结束放映物联网射频识别(物联网射频识别(RFIDRFID)核心技术教程)核心技术教程3.2.1 EPC标签标签EPC标标签签一一般般由由天天线线和和芯芯片片组组成成,EPC标标签签芯芯片片的的面面积积不不足足1平方毫米,可实现二进制平方毫米,可实现二进制96位信息存储。位信息存储。EPC标标签签是是
14、EPC码码的的信信息息载载体体,其其中中存存储储的的唯唯一一信信息息是是96位位或或64位位的的EPC码码。根根据据基基本本功功能能和和版版本本号号的的不不同同,EPC标标签签有有类类(Class)和和代代(Gen)的的概概念念,Class描描述述的的是是EPC标标签签的的基基本功能,本功能,Gen是指是指EPC标签规范的版本号。标签规范的版本号。点击此处结束放映点击此处结束放映物联网射频识别(物联网射频识别(RFIDRFID)核心技术教程)核心技术教程1.EPC标签分类标签分类(1)Class 0(2)Class 1该类该类EPC标签标签为为无源、后向散射式。无源、后向散射式。具有一个电子产
15、品代码标识符和一个标签标识符;具有一个电子产品代码标识符和一个标签标识符;通过通过KILL命令能够实现标签自毁功能,使标签永久失效;命令能够实现标签自毁功能,使标签永久失效;具有可选的密码保护功能;具有可选的密码保护功能;具有可选的用户存储空间。具有可选的用户存储空间。(3)Class 2(4)Class 3(5)Class 4 点击此处结束放映点击此处结束放映物联网射频识别(物联网射频识别(RFIDRFID)核心技术教程)核心技术教程2.EPC标签代(标签代(Gen)的概念)的概念EPC Gen1是是EPC系统第一代标准。系统第一代标准。EPC Gen1标准是标准是EPC系统系统射频识别技术
16、的基础,射频识别技术的基础,EPC Gen1主要是为了测试主要是为了测试EPC技术的可行技术的可行性。性。EPC Gen2是是EPC系统第二代标准。系统第二代标准。EPC Gen2标准主要是为标准主要是为使这项技术与实践结合,满足现实的需求。使这项技术与实践结合,满足现实的需求。EPC Gen2标签标签2005年投入使用。年投入使用。EPC Gen2标签提高了标签提高了RFID标签的质量,追踪物品的标签的质量,追踪物品的效果更好,同时提高了信息的安全保密性。效果更好,同时提高了信息的安全保密性。点击此处结束放映点击此处结束放映物联网射频识别(物联网射频识别(RFIDRFID)核心技术教程)核心
17、技术教程3.EPC4个不同的标签制造标准个不同的标签制造标准EPC系系统统原原来来有有4个个不不同同的的标标签签制制造造标标准准,分分别别为为英英国国大大不不列列颠颠科科技技集集团团(BTG)的的ISO-180006A标标准准、美美国国Intermec科科技技公公司司(Intermec Technologies Corp.)的的 ISO-180006B标标 准准、美美 国国Matrics公公司司(现现在在已已经经被被美美国国讯讯宝宝科科技技公公司司以以2.3亿亿美美元元收收购购)的的Class 0标准和标准和Alien Technology公司的公司的Class 1标准。标准。EPC Gen2
18、标标准准是是在在整整合合上上述述4个个标标签签标标准准的的前前提提下下产产生生的的,同时同时EPC Gen2标准扩展了上述标准扩展了上述4个标签标准。个标签标准。点击此处结束放映点击此处结束放映物联网射频识别(物联网射频识别(RFIDRFID)核心技术教程)核心技术教程4、EPC Gen2的特点的特点 EPC Gen2标准详细描述了第二代标准详细描述了第二代EPC标签与读写器之间的通信标签与读写器之间的通信。开放和多协议的标准开放和多协议的标准 全球频率全球频率 识读速率更大识读速率更大 更大的存储能力更大的存储能力 免版税和兼容免版税和兼容 其它优点其它优点点击此处结束放映点击此处结束放映物
19、联网射频识别(物联网射频识别(RFIDRFID)核心技术教程)核心技术教程3.2.2 EPC读写器读写器1.EPC读写器的构成读写器的构成 点击此处结束放映点击此处结束放映物联网射频识别(物联网射频识别(RFIDRFID)核心技术教程)核心技术教程2.EPC读写器的特点读写器的特点 EPC读读写写器器的的基基本本任任务务就就是是激激活活EPC标标签签,与与EPC标标签签建建立立通信联系,并且在通信联系,并且在EPC标签与应用软件之间传递数据。标签与应用软件之间传递数据。EPC读读写写器器与与网网络络之之间间不不需需要要个个人人计计算算机机作作为为过过渡渡,EPC读读写写器器提提供供了了网网络络
20、连连接接功功能能,EPC读读写写器器的的软软件件可可以以进进行行Web设设置置、TCP/IP读写器界面设置和动态更新等。读写器界面设置和动态更新等。点击此处结束放映点击此处结束放映物联网射频识别(物联网射频识别(RFIDRFID)核心技术教程)核心技术教程3.2.3 EPC读写器与电子标签构成的系统读写器与电子标签构成的系统 电电子子标标签签与与读读写写器器之之间间交交换换的的是是数数据据。由由于于采采用用无无接接触触方方式式通通信信,存存在在一一个个空空间间无无线线信信道道,电电子子标标签签与与读读写写器器之之间间的数据交换构成一个无线数据通信系统。的数据交换构成一个无线数据通信系统。点击此
21、处结束放映点击此处结束放映物联网射频识别(物联网射频识别(RFIDRFID)核心技术教程)核心技术教程中间件中间件3.3点击此处结束放映点击此处结束放映物联网射频识别(物联网射频识别(RFIDRFID)核心技术教程)核心技术教程RFID中中间间件件(Middleware)处处于于读读写写器器与与后后台台网网络络的的中中间间,扮扮演演RFID硬硬件件和和应应用用程程序序之之间间的的中中介介角角色色,是是RFID硬硬件件和和应应用用之之间间的的通通用用服服务务。这这些些服服务务具具有有标标准准的的程程序序接接口口和和协协议议,能能实实现现网网络与络与RFID读写器的无缝连接。读写器的无缝连接。中中
22、间间件件可可以以称称为为RFID运运作作的的中中枢枢,它它解解决决了了应应用用系系统统与与硬硬件件接接口口连连接接的的问问题题,解解决决了了多多对对多多连连接接的的各各种种复复杂杂问问题题,可可以以实实现数据的正确读取,并有效地将数据传送到后端网络。现数据的正确读取,并有效地将数据传送到后端网络。点击此处结束放映点击此处结束放映物联网射频识别(物联网射频识别(RFIDRFID)核心技术教程)核心技术教程3.3.1 中间件的作用中间件的作用(1)独立的架构)独立的架构RFID中间件独立,能够与多个中间件独立,能够与多个RFID读写器以及多个后端应读写器以及多个后端应用程序连接,以减轻架构与维护的
23、复杂性。用程序连接,以减轻架构与维护的复杂性。(2)数据处理)数据处理RFID中间件具有数据搜集、过滤、整合与传递等特性,以中间件具有数据搜集、过滤、整合与传递等特性,以便将正确的对象信息传到企业后端的应用系统。便将正确的对象信息传到企业后端的应用系统。(3)标准)标准RFID中间件支持标准化协议中间件支持标准化协议。点击此处结束放映点击此处结束放映物联网射频识别(物联网射频识别(RFIDRFID)核心技术教程)核心技术教程3.3.2 中间件的中间件的结构结构 点击此处结束放映点击此处结束放映物联网射频识别(物联网射频识别(RFIDRFID)核心技术教程)核心技术教程 (1)程序模块集成器)程
24、序模块集成器程序模块集成器具有数据搜集、过滤、整合和传递等功能。(2)读写器接口)读写器接口 读写器接口采用相应的通信协议,提供与读写器连接的方法。(3)应用程序接口)应用程序接口 应用程序接口提供程序模块集成器与应用程序之间的接口。(4)网络访问接口)网络访问接口点击此处结束放映点击此处结束放映物联网射频识别(物联网射频识别(RFIDRFID)核心技术教程)核心技术教程3.3.3 中间件的中间件的发展阶段发展阶段(1)中间件的发展初期阶段)中间件的发展初期阶段 中间件以串接中间件以串接RFID读写器为目的,读写器为目的,RFID读写器厂商主动提供读写器厂商主动提供简单的应用程序接口,以供企业
25、将后端系统与简单的应用程序接口,以供企业将后端系统与RFID读写器串接。读写器串接。(2)中间件的成长关键阶段)中间件的成长关键阶段 由于由于RFID应用强大应用强大,国际大公司持续关注国际大公司持续关注RFID的发展的发展。RFID中间件已经具备平台管理与维护中间件已经具备平台管理与维护、基本数据搜集和过滤等功能基本数据搜集和过滤等功能。(3)中间件的发展成熟阶段)中间件的发展成熟阶段有了成熟的解决方案,有了成熟的解决方案,企业不需再为前端企业不需再为前端RFID硬件与后端硬件与后端应用系统的连接而烦恼应用系统的连接而烦恼。点击此处结束放映点击此处结束放映物联网射频识别(物联网射频识别(RF
26、IDRFID)核心技术教程)核心技术教程3.3.4 中间件的中间件的应用应用(1)面向服务架构()面向服务架构(SOA)RFID中间件在未来发展上,将以面向服务架构(中间件在未来发展上,将以面向服务架构(Service Oriented Architecture,SOA)为基本趋势,向企业提供更加弹性)为基本趋势,向企业提供更加弹性灵活的服务灵活的服务。点击此处结束放映点击此处结束放映物联网射频识别(物联网射频识别(RFIDRFID)核心技术教程)核心技术教程(2)基础安全)基础安全 RFID应用最让外界质疑的是信息安全问题,尤其是消费者应用最让外界质疑的是信息安全问题,尤其是消费者的信息隐私
27、权问题。的信息隐私权问题。目前目前EPC global也在研究安全机制,以配合也在研究安全机制,以配合RFID中间件的中间件的工作,安全将是工作,安全将是RFID未来发展的重要内容之一。未来发展的重要内容之一。点击此处结束放映点击此处结束放映物联网射频识别(物联网射频识别(RFIDRFID)核心技术教程)核心技术教程物联网名称解析和信息发布服务物联网名称解析和信息发布服务3.4点击此处结束放映点击此处结束放映物联网射频识别(物联网射频识别(RFIDRFID)核心技术教程)核心技术教程 物联网名称解析服务(物联网名称解析服务(Internet of Things Name Service,IOT
28、-NS)和信息发布服务()和信息发布服务(Internet of Things Information Service,IOT-IS)是物联网的两个组成部分,主要用于完成信息的传输)是物联网的两个组成部分,主要用于完成信息的传输和管理功能。其中,和管理功能。其中,IOT-NS负责将电子标签的负责将电子标签的ID号解析成对应的号解析成对应的网络资源地址,网络资源地址,IOT-IS负责对物联网中的信息进行处理和发布。负责对物联网中的信息进行处理和发布。点击此处结束放映点击此处结束放映物联网射频识别(物联网射频识别(RFIDRFID)核心技术教程)核心技术教程3.4.1 物联网网络服务概述物联网网络
29、服务概述电子标签电子标签EPC码的容量虽然很大,能够给全球每个物品进码的容量虽然很大,能够给全球每个物品进行编码,但行编码,但EPC码主要是给全球物品提供识别码主要是给全球物品提供识别ID号,号,EPC码本身存码本身存储的物品信息十分有限。物联网的网络是建立在储的物品信息十分有限。物联网的网络是建立在Internet网之上网之上的的,大量大量物品物品信息存放在信息存放在Internet网上,存放地址与物品识别网上,存放地址与物品识别ID号一一对应,通过号一一对应,通过ID号可以在号可以在Internet网上找到物品详细信息。网上找到物品详细信息。EPC系统的名称解析服务称为对象名称解析服务(系
30、统的名称解析服务称为对象名称解析服务(Object Name Service,ONS),),EPC系统的信息发布服务称为系统的信息发布服务称为EPC信息发信息发布服务(布服务(EPC Information Service,EPCIS)。)。点击此处结束放映点击此处结束放映物联网射频识别(物联网射频识别(RFIDRFID)核心技术教程)核心技术教程3.4.2 物联网名称解析服务物联网名称解析服务物联网名称解析的作用,类似于物联网名称解析的作用,类似于Internet网中的域名解析网中的域名解析服务服务(Domain Name Server,DNS)。DNS将域名解释为相应的将域名解释为相应的I
31、P地地址,完成将一台计算机定位到网上某一具体地点的服务。址,完成将一台计算机定位到网上某一具体地点的服务。(1)ONS的作用的作用现今全球现今全球ONS服务由服务由EPCglobal委托委托VeriSign公司营运,设公司营运,设有有14个资料中心用以提供个资料中心用以提供ONS搜索服务,同时建立搜索服务,同时建立7个服务中心,个服务中心,共同构成全球访问网络。共同构成全球访问网络。点击此处结束放映点击此处结束放映物联网射频识别(物联网射频识别(RFIDRFID)核心技术教程)核心技术教程(2)ONS的工作原理的工作原理 点击此处结束放映点击此处结束放映物联网射频识别(物联网射频识别(RFID
32、RFID)核心技术教程)核心技术教程3.4.3 物联网信息发布服务物联网信息发布服务物联网信息发布服务(物联网信息发布服务(IOT-IS)是用网络数据库来实现的,)是用网络数据库来实现的,IOT-IS提供了一个数据和服务的接口,使得物品的信息可以在企提供了一个数据和服务的接口,使得物品的信息可以在企业之间共享。业之间共享。目前比较成熟的物联网信息发布服务,是目前比较成熟的物联网信息发布服务,是EPC系统的信息系统的信息服务服务EPCIS。在这个系统中,。在这个系统中,EPC码被用作数据库的查询指针,码被用作数据库的查询指针,EPCIS提供信息查询接口,与已有的数据库、应用程序及信息系提供信息查
33、询接口,与已有的数据库、应用程序及信息系统相连。统相连。点击此处结束放映点击此处结束放映物联网射频识别(物联网射频识别(RFIDRFID)核心技术教程)核心技术教程1.EPCIS的作用的作用 EPCIS提供2种数据流动方式:一种是读写器发送电子标签数据至EPCIS以供存储;另一种是应用程序发送查询至EPCIS以获取信息。(1)EPCIS存储的数据类型(2)由EPCIS存储的数据查询信息 点击此处结束放映点击此处结束放映物联网射频识别(物联网射频识别(RFIDRFID)核心技术教程)核心技术教程2、EPCIS的工作原理的工作原理 简单对象访问协议(SOAP)点击此处结束放映点击此处结束放映物联网
34、射频识别(物联网射频识别(RFIDRFID)核心技术教程)核心技术教程点点击此此处结束放映束放映物联网射频识别(物联网射频识别(RFIDRFID)核心技术教程)核心技术教程点点击此此处结束放映束放映物联网射频识别(物联网射频识别(RFIDRFID)核心技术教程)核心技术教程点点击此此处结束放映束放映物联网射频识别(物联网射频识别(RFIDRFID)核心技术教程)核心技术教程点点击此此处结束放映束放映物联网射频识别(物联网射频识别(RFIDRFID)核心技术教程)核心技术教程点点击此此处结束放映束放映物联网射频识别(物联网射频识别(RFIDRFID)核心技术教程)核心技术教程点点击此此处结束放映束放映休息一下休息一下