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物联网基础知识概述
物联网被称作第三次信息产业革命，受到各国政府重视，自从温家宝总理
20
09
年在无
锡提出“感知中国”以来中国物联网产业经过三年多
的发展，已经具有一定规模，到底什么
是物联网，都有哪些核心技术，现在的发展状况如
何等等，带着这些疑问，笔者对物联网基
础知识做的简单整理，希望能够帮助大家解决这
些疑问。
（本文仅供大家参考学习）
一、什么是物联网
物联网是新一代信
息技术的重要组成部分。其英文名称是“
The Internet of thing
s
”
。
由此，顾名思义，
“物联网就是物物相连的互联网”
。这有两层意思：第一，物联网的核心和<
/p>
基础仍然是互联网，是在互联网基础上的延伸和扩展的网络；第二，其用户端延伸和扩展到
了任何物品与物品之间，
进行信息交换和通信。
因此，
物联网的定义是通过射频识别
（
RFID
）
、
红外感应器、全
球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，把任何物品与互
联网相连接，
进行信息交换和通信，以实现对物品的智能化识别、定位、跟踪、监控和管理
的一种网络
。
二、
物联网认识误区
由于物联网属于新兴
的朝阳产业，到目前还没有一股真正意义的概念，
目前对其认识存一
下误区。
误区之一
把传感网或
RFID
网等同于物联网。事实上传
感技术也好、
RFID
技术也好，都仅仅是信息
采集技术之一。除传感技术和
RFID
技术外，
GPS
、视频识别、红外、激光、扫描等所有能够
实现自动识别与物物通信的技术都可以成为物联网的信息采集技术。传感网或者
RF
ID
网只是
物联网的一种应用，但绝不是物联网的全部。
误区之二
把物联
网当成互联网的无边无际的无限延伸，把物联网当成所有物的完全开放、全部互
连、全部
共享的互联网平台。实际上物联网绝不是简单的全球共享互联网的无限延伸。即使
互联网
也不仅仅指我们通常认为的国际共享的计算机网络，互联网也有广域网和局域网之分。
物联网既可以是我们平常意义上的
互联网向物的延伸；也可以根据现实需要及产业应用
组成局域网、专业网。现实中没必要
也不可能使全部物品联网；也没必要使专业网、局域网
都必须连接到全球互联网共享平台
。今后的物联网与互联网会有很大不同，类似智慧物流、
智能交通、智能电网等专业网；
智能小区等局域网才是最大的应用空间。
误区之三
认为物联网就是物物互联的
无所不在的网络，因此认为物联网是空中楼阁，是目前很难
实现的技术。事实上物联网是
实实在在的，很多初级的物联网应用早就在为我们服务着。物
联网理念就是在很多现实应
用基础上推出的聚合型集成的创新，是对早就存在的具有物物互
联的网络化、智能化、自
动化系统的概括与提升，它从更高的角度升级了我们的认识。
误区之四
把物联网当成个筐，什么都
往里装；基于自身认识，把仅仅能够互动、通信的产品都当
成物联网应用。
如，
仅仅嵌入了一些传感器，
就成为了所谓的物联网
家电；
把产品贴上了
RFID
标签，就
成了物联网应用等等。
三、
实现物联网主要核心技术
以下是实现物联网的五大核心技术：
核心技术之感知层：传感器技术、射频识别技术、二维码技术
、微机电系统和
GPS
技术
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1.
传感器技术
传感技术同计算机技术与通信技术
一起被称为信息技术的三大技术。从仿生学观点，如
果把计算机看成处理和识别信息的“
大脑”
，把通信系统看成传递信息的“神经系统”的话，
那么传
感器就是“感觉器官”
。微型无线传感技术以及以此组件的传感网是物联网感知层的重<
/p>
要技术手段。
2.
射频识别（
RFID
）技术
射频识别（
Radio
Frequency Identification
，简称
R
FID
）是通过无线电信号识别特定
目标并读写相关数据的无线
通讯技术。在国内，
RFID
已经在身份证、电子收费系统和物
流管
理等领域有了广泛应用。
RFI
D
技术市场应用成熟，标签成本低廉，但
RFID
一般不具备数据采集功能，多用来进行
物品的甄别和属性的存储，且在金属和
液体环境下应用受限，
RFID
技术属于物联网的信息采
集层技术。
RFID
技术工作原理及应用频率
<
/p>
目前定义
RFID
产品的工作频率有低频
、高频和甚高频的频率范围内的符合不同标准的不
同的产品
,<
/p>
而且不同频段的
RFID
产品会有不同的
特性。其中感应器有无源和有源两种方式，
下面详细介绍无源的感应器在不同工作频率产
品的特性以及主要的应用。
RFID
应用频率图
低频
(
从<
/p>
125KHz
到
134KHz)
其实
< br>RFID
技术首先在低频得到广泛的应用和推广。该频率主要是通过电感耦合的<
/p>
方式进行工作
,
也就是在读写器线圈和
感应器线圈间存在着变压器耦合作用
.
通过读写器交
变场的作用在感应器天线中感应的电压被整流
,
可
作供电电压使用
.
磁场区域能够很好的被
定义，但是场强下降的太快。
特性：
1.
工作在低频的感应器的一般工作频率从
120KHz
到
134KHz, TI
的工作频率为
134
.2KHz
。该频段的波长大约为
2500m.
2.
除了金属材料影响外，一般低频能够穿过任意材料的物品
而不降低它的读取距离。
3.
工作在低频的读写器在全球没有任何特殊的许可限制。
4
．低频产品有不同的封装形式。好的封装形式就是价格太贵，但是有
10
年以上的使用
寿命。
5
．虽然该频率的磁场区域下降很快，但是能够产
生相对均匀的读写区域。
6
．相对于
其他频段的
RFID
产品，该频段数据传输速率比较慢。
7
．感应器的价格相对与其他频段来说要贵
。
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主要应用：
1
．
畜牧业的管理系统
2
．
汽车防盗和无钥匙开门系统的应用
3
．
马拉松赛跑系统的应用
4
．
自动停车场收费和车辆管理系统
5
．
自动加油系统的应用
6
．
酒店门锁系统的应用
7
．
门禁和安全管理系统
符合的国际标准：
a) ISO
11784 RFID
畜牧业的应用－编码结构
b) ISO 11785
RFID
畜牧业的应用－技术理论
c) ISO 14223-1
RFID
畜牧业的应用－空气接口
d) ISO 14223-2
RFID
畜牧业的应用－协议定义
e) ISO 18000-2
定义低频的物理层、防冲撞和通讯协议
f) DIN 30745
主要是欧洲对垃圾管理应用定义的标准
高频
(
工作
频率为
13.56MHz)
在该频率的感应器不再需要线圈进行绕制，可以通过腐蚀活着印刷的方式制作天线。感
应器一般通过负载调制的方式
的方式进行工
作。也就是通过感应器上的负载电阻的接通和断
开促使读写器天线上的电压发生变化，实
现用远距离感应器对天线电压进行振幅调制。如果
人们通过数据控制负载电压的接通和断
开，那么这些数据就能够从感应器传输到读写器。
特性：
1.
工作频率为
13.56MHz
，该频率的波长大概为
22m
。
2.
除了金属材料外，该频率的波长可以穿过大多数的材料，但是往往会降低读取距离。
感应器需要离开金属一段距离。
3.
该频段在全球都得到认可并没有特殊的限制。
4.
感应器一般以电子标签的形式。
5.
虽然该频率的磁场区域下降很快，但是能够产生相对均匀
的读写区域。
6.
该系统具有防冲撞特性，可以同时读取多个电子标签。
7.
可以把某些数据信息写入标签中。
8.
数据传输速率比低频要快，价格不是很贵。
主要应用：
1
．
图书管理系统的应用
2
．
瓦斯钢瓶的管理应用
3
．
服装生产线和物流系统的管理和应用
4
．
三表预收费系统
5
．
酒店门锁的管理和应用
6
．
大型会议人员通道系统
7
．
固定资产的管理系统
8
．
医药物流系统的管理和应用
9
．
智能货架的管理
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符合的国际标准：
a)
ISO/IEC 14443
近耦合
IC
卡，最大的读取距离为
10cm.
b) ISO/IEC
15693
疏耦合
IC
卡，最大的读
取距离为
1m.
c) ISO/IEC 18000-3 <
/p>
该标准定义了
13.56MHz
系统的物
理层，防冲撞算法和通讯协议。
d) 13.56MHz
ISM Band Class 1
定义
13.56MHz<
/p>
符合
EPC
的接口定义。
超高高频
(
工作频率为
860MHz
到
960MHz
之间
)
超高频系统通过电场来传输能量。电场的能量下降的不是很快
，但是读取的区域不是很
好进行定义。该频段读取距离比较远，无源可达
10m
左右。主要是通过电容耦合的方式进行
实现。<
/p>
特性：
1
．
在该频
段，全球的定义不是很相同－欧洲和部分亚洲定义的频率为
868MHz
，北美定
义的频段为
902
到
905MHz
之间，在日本建议的频段为
950
到
956
之间。该频段的波长
大概为
30cm
左右。
2
．
目前，该频段功率输出目前统一的定义
(
美
国定义为
4W
，欧洲定义为
500mW
)
。
可能
欧洲限制会上升到
2W
EIRP
。
3
．
甚高频
频段的电波不能通过许多材料，特别是水，灰尘，雾等悬浮颗粒物资。相对
于高频的电子
标签来说，该频段的电子标签不需要和金属分开来。
4
．
电子标
签的天线一般是长条和标签状。天线有线性和圆极化两种设计，满足不同应
用的需求。<
/p>
5
．
该频段有好的读取距离，但是对读取区域很难进行定义。
6
．
有很高
的数据传输速率，在很短的时间可以读取大量的电子标签。
主要应用：
1
．
供应链上的管理和应用
2
．
生产线自动化的管理和应用
3
．
航空包裹的管理和应用
4
．
集装箱的管理和应用
5
．
铁路包裹的管理和应用
6
．
后勤管理系统的应用
符合的国际标准：
a)
ISO/IEC
18000-6
定义了甚高频的物理层和通讯协议；空气接口定义了
Type
A
和
Type
B
两部分；支持可读和可写操作。
b) EPCglobal
定义了电子物品编码的结构和甚高
频的空气接口以及通讯的协议。例如：
Class 0, Class 1, UHF
Gen2
。
c)
Ubiquitous ID
日本的组织，定义了
UID
编码结构和通信管理协议。
3.
微机电系统（
< br>MEMS
）
微机电系统是指利用大规模集成电路制造工艺，经过微米级加
工，得到的集微型传感器、
执行器以及信号处理和控制电路、接口电路、通信和电源于一
体的微型机电系统。
MEMS
技术
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属于物联网的信息采集层技术。
技术
GPS
技
术又称为全球定位系统，是具有海、陆、空全方位实时三维导航与定位能力的新一
代卫星
导航与定位系统。
GPS
作为移动感知技术，
< br>是物联网延伸到移动物体采集移动物体信息
的重要技术，更是物流智能化、智能交
通的重要技术。
核心技术之信息汇聚层：传感网自组网技术、局域网技术及广域网技术
1.
无线
传感器网络（
WSN
）技术
无线传感器网络（
Wireless Sensor Netw
ork
，简称
WSN
）的基本功能是将
一系列空间分
散的传感器单元通过自组织的无线网络进行连接，从而将各自采集的数据通
过无线网络进行
传输汇总，以实现对空间分散范围内的物理或环境状况的协作监控，并根
据这些信息进行相
应的分析和处理。
WSN
技术贯穿物联网的三个层面，
是结合了计算、
通信、
传感器三项技术
的一门新兴技术，
具有较大范围、低成本、高密度、灵活布设、实时采集、全天候工作的
优势，且对物联网其
他产业具有显著带动作用。
-Fi
Wi-
Fi
（
Wireless Fidelity
< br>，无线保真技术）是一种基于接入点（
Access Point
）的无
线网络结构，目前已有一定规模的布设，在部分应用中与传感器相结合。
Wi-Fi
技术属于物联
网的信息汇总
层技术。
GPRS
（
General
Packet Radio Service
，通用分组无线服务）是一种基于
GSM
移动通信
网络的数据服务技术。
GPRS
技术可以充分利用现有
GSM
网络，目前在很多领域有广泛应用，
在物联网领域也有部分应用。
GPRS
技术属于物联网的信息汇总层技术。
核心技术之传输层：通信网、互联网、
3G
网络、
GPRS
网络、广电网络、
NGB
1.
通信网
通信网是一种使用交换设备、传输设备，将地理上分散用户终
端设备互连起来实现通信
和信息交换的系统。通信最基本的形式是在点与点之间建立通信
系统，但这不能称为通信网，
只有将许多的通信系统（传输系统）通过交换系统按一定拓
扑结构组合在一起才能称之为通
信。也就是说，有了交换系统才能使某一地区内任意两个
终端用户相互接续，才能组成通信
网。
2.3G
网络
3G
是英文
the
3rd
Generation
的缩写
，指第三代移动通信技术。相对第一代模拟制式手
机（
1G
）和第二代
GSM
、
CDMA
等数字手机，第三代手机（
3G
）是指将无线通信与国际互联网
等多媒体通信结合的新一代移动通信系统。
网络
这是一种基于
GSM
系统的无线分组交换技术，提供端到端的、广域的无线
IP
连接。通俗
的讲，
GPRS
是一项
高速数据处理的科技，方法是以“分组”的形式传送资料到用户手上。虽
然
GPRS
是作为现有
GSM
网络向第三代移动通信演变的过渡技术，但是它在许多方面都具有显
著的优势。
4.
广电网络
广电网通常是各地有线电视网络公
司（台）负责运营的，通过
HFC
（光纤
+
同轴电缆混合
网）网向用户提供宽带服务及电视服务网络，
宽带可通过
CableModem
连接到计算机，理论到
户最高速率
38M
，实际速度要视网络情况而
定。
广域网络
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