說到物聯(lián)網(wǎng)的歷史，有一項技術不得不提，那就是RFID技術（Radio Frequency Identification，射頻識別）。90年代，美國麻省理工學院RFID研究機構——自動識別中心（Auto-IDCenter）的創(chuàng)始人，Kevin Ash-ton教授提出了一個物聯(lián)網(wǎng)概念，他將物聯(lián)網(wǎng)定義為：把所有物品通過射頻識別等信息傳感設備與互聯(lián)網(wǎng)連接起來，實現(xiàn)智能化識別和管理。雖然在這個定義中，把物聯(lián)網(wǎng)“感知”技術局限在了RFID等為數(shù)不多的幾項測感技術中，和我們現(xiàn)在的理解有很大差異，但從中也看到了RFID技術在物聯(lián)網(wǎng)應用中的巨大潛力。

（注釋：麻省理工對物聯(lián)網(wǎng)的完整定義：通過射頻識別（RFID）、紅外感應器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等信息傳感設備，按約定協(xié)議，把任何物品通過物聯(lián)網(wǎng)域名相連接，進行信息交換和通信，以實現(xiàn)智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理。）

如果要問RFID技術的年齡，那需要回溯到二戰(zhàn)期間的歐洲。1940年至1941年，納粹德國對英國挑起了大規(guī)模空戰(zhàn)（“不列顛空戰(zhàn)”）。由于空戰(zhàn)中德國的“BF-109”戰(zhàn)機與英國的“颶風MK.I”、“噴火MK.I”戰(zhàn)機十分相似，所以英國皇家空軍首先在戰(zhàn)機上使用RFID技術，用來識別出自家和盟軍的飛機。

而后幾十年間，RFID技術被陸續(xù)用在了商業(yè)、農(nóng)業(yè)等領域：在百貨店內做成電子標簽，用于防盜和結算；做成頸環(huán)、腳環(huán)套在動物身上，便于跟蹤研究；現(xiàn)在，高速公路上的ETC收費系統(tǒng)已經(jīng)成為了收費站的一種標配，它也是使用了RFID技術。如今RFID技術所涉及的行業(yè)領域，已經(jīng)遠遠超出了人們當初的預計：包括農(nóng)業(yè)、工業(yè)、支付、零售、公共事業(yè)、安防等等。

（該圖摘自：《物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（RFID）核心技術教程》）

RFID技術定義

RFID技術，屬于自動識別技術中的電子標簽技術（自動識別技術還包括“條碼/二維碼識別技術”、磁卡識別技術等等），是一種非接觸式的自動識別技術：通過射頻（無線）信號自動識別目標對象（標簽）并獲取相關數(shù)據(jù)。在各類行業(yè)應用中，RFID技術實現(xiàn)了采集實體對象數(shù)據(jù)的功能。

因為RFID具有無線信號識別的特性，所以攜帶標簽的物體在運動過程中也能夠被識別，距離可以達到幾十米。

EPC/RFID基本結構

在90年代之前，RFID的應用并不連接到互聯(lián)網(wǎng)，電子標簽內的數(shù)據(jù)都是企業(yè)或組織各自定義的。90年代提出的物聯(lián)網(wǎng)概念，其實就是在RFID技術基礎上，融入互聯(lián)網(wǎng)技術，并規(guī)范標簽的編碼格式，建立跨越全球的、開放的EPC（產(chǎn)品電子代碼）系統(tǒng)。EPC系統(tǒng)和RFID技術相結合，被業(yè)內認為是物聯(lián)網(wǎng)雛形。

根據(jù)RFID技術結構，業(yè)內將EPC/RFID技術分成了兩個部分：“邊沿系統(tǒng)”和“軟件系統(tǒng)”。邊沿系統(tǒng)主要包括有電子標簽、讀寫器；軟件系統(tǒng)主要是指應用系統(tǒng)、中間件系統(tǒng)。雖然中間件系統(tǒng)屬于軟件系統(tǒng)，不過實質上其各有一部分在“邊沿”和“軟件”兩側系統(tǒng)中，介于邊沿系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)之間。

如果將EPC/RFID技術架構放在物聯(lián)網(wǎng)技術矩陣之中，可以將邊沿系統(tǒng)理解為“邊緣域”，而軟件系統(tǒng)理解為“云端域”。在邊沿系統(tǒng)中，主要是由讀寫器采集電子標簽中物件數(shù)據(jù)，再通過中間件在網(wǎng)絡中轉譯并獲取映射數(shù)據(jù)，最后送至應用系統(tǒng)（高層軟件系統(tǒng)）。而應用系統(tǒng)，則負責信息集中化的處理---應用邏輯的實現(xiàn)。

然而，現(xiàn)今的很多RFID行業(yè)應用基于成本和安全性的考量，依然沒有中間件和聯(lián)接互聯(lián)網(wǎng)的配置：數(shù)據(jù)在經(jīng)過讀寫器讀取后，直接送至私有網(wǎng)絡中的專用系統(tǒng)進行應用處理。（本文介紹的RFID技術，主要針對EPC/RFID系統(tǒng)，具有物聯(lián)網(wǎng)特性的RFID系統(tǒng)）

EPC/RFID主要部件

1、電子標簽

電子標簽(ElectronicTag)也稱應答器或智能標簽(Smart Label)，其本質上是一個微型的無線收發(fā)裝置，主要由內置天線和芯片等電子元器件組成。通常情況下，電子標簽附著在待識別的物品上，芯片中具有全球唯一的電子編碼（EPC編碼），是RFID邊沿系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)源。應用中的大多數(shù)電子標簽不配置電源，直接通過無線信號獲取能量。

在RFID電子標簽最基本的元器件中，專用芯片主要用來存儲數(shù)據(jù)和實現(xiàn)控制功能，天線則用來感應無線信號接收能量，并收發(fā)無線電信號。一部分電子標簽自配電源，具備主動發(fā)射信號的能力。

2、讀寫器

讀寫器，也稱為閱讀器（Reader），用于讀取電子標簽中的內存信息，或者將信息寫入電子標簽內。讀寫器既可以是獨立的終端，也可以嵌入在其他系統(tǒng)之中進行使用。讀寫器的硬件主要包括天線、射頻模塊、控制器、網(wǎng)絡通信模塊、I/O接口等部件。

天線和射頻模塊，用于通過無線信號向電子標簽發(fā)送或讀取數(shù)據(jù)；

控制器，即微處理器，作為讀寫器的“大腦”，控制設備各部件實現(xiàn)應用功能：獲取電子標簽數(shù)據(jù)，實現(xiàn)內部信號轉換，與外部系統(tǒng)通信。

網(wǎng)絡通信模塊，負責與云端的數(shù)據(jù)通信，對上下行的數(shù)據(jù)進行封裝、解碼，實現(xiàn)路由轉送的功能。

I/O接口，與其它系統(tǒng)內某塊或外圍設備通信。

對于無源的RFID電子標簽，讀寫器需要具有激活標簽的功能，即通過電磁波向電子標簽輸送能量。讀寫器的天線、射頻模塊在收到電子標簽傳來的信息后，會交給控制器對標簽信息進行初步處理（數(shù)據(jù)格式轉換等），而后會通過網(wǎng)絡接口（外部網(wǎng)絡接口、本地I/O接口）將其傳送到其它信息處理設備。

3、RFID中間件

RFID中間件的誕生，一方面是為了解決RFID應用系統(tǒng)中各類設備和軟件（電子標簽、讀寫器、應用服務器和操作系統(tǒng)）的異構問題，另一方面使得RFID應用更易于部署：滿足海量數(shù)據(jù)處理、分布式計算、開發(fā)效率、成本控制等等的需要。

RFID中間件將應用過程中的通用功能進行封裝（源數(shù)據(jù)的采集/過濾/整合/傳送、互聯(lián)網(wǎng)路由解析和物品信息查詢），形成標準的數(shù)據(jù)（結構化數(shù)據(jù)）和能力接口向外部開放。通過中間件，應用系統(tǒng)可以直接和讀寫器建立聯(lián)接，獲取電子標簽相關信息，并在網(wǎng)絡中查詢其關聯(lián)數(shù)據(jù)。RFID中間件有效地降低了應用的軟硬件架構與維護的復雜性，實現(xiàn)敏捷開發(fā)、輕載運營。

RFID中間件功能往往不是由一臺實體設備實現(xiàn)的。各類RFID基本和拓展應用功能，通常需要多臺相關設備（服務器、網(wǎng)絡設備），根據(jù)業(yè)務需求來部署實現(xiàn)。RFID中間件主要包括以下基本功能：讀寫器接口、網(wǎng)絡訪問接口（公網(wǎng)訪問接口）、應用軟件接口、中間件功能模塊。

讀寫器接口、網(wǎng)絡訪問接口、應用軟件接口，分別對接到邊緣網(wǎng)絡的終端和設備（電子標簽、讀寫器）、互聯(lián)網(wǎng)應用服務、內部專用應用系統(tǒng)。三個接口功能，實現(xiàn)了各方向上的信號連接和通信協(xié)議適配，并將數(shù)據(jù)集中到中間件功能模塊中做應用前的處理。

中間件功能模塊是RFID中間件的核心控制單元，主要實現(xiàn)數(shù)據(jù)映射轉換、數(shù)據(jù)過濾、設備管理、業(yè)務控制、RFID基本應用功能。其中，基本應用功能包括提供EPC/RFID?的“名稱解析服務（IOT-NS）”和“信息發(fā)布服務（IOT-IS）”。

RFID中間件具有呈上其下的連接作用，提供RFID領域的基本工具、以及數(shù)據(jù)的格式轉換和封裝服務，并向外（互聯(lián)網(wǎng)）開放能力，具有典型的物聯(lián)網(wǎng)平臺(Paas)特性。

目前，已經(jīng)有許多科技巨頭實現(xiàn)了RFID中間件類型的物聯(lián)網(wǎng)平臺的商業(yè)部署，包括IBM的“WebSphere”、微軟的“BizTalk RFID”、Oracle的“Xterprise”等等。

4、應用系統(tǒng)

EPC/RFID技術使應用系統(tǒng)可以連接到所有生產(chǎn)資料，進行集中化的設備管理和生產(chǎn)運營。

從技術原理來看，只要給實物對象（人、動植物、物品）一個唯一的ID標識號，就可以采用RFID進行信息化的管理。這個對象，可以是工作證、會員卡（標識“人”），也可以是腳環(huán)、頸套（標識“動物”），亦可以是汽車、快遞盒（標識“物品”）。企業(yè)內的各類生產(chǎn)信息系統(tǒng)都可以通過集成RFID技術，提高生產(chǎn)流程的“透明度”和“精細度”，提升監(jiān)控管理的“實時性”和“準確性”，并實現(xiàn)各系統(tǒng)間、企業(yè)間的信息共享和互動，擴展應用邊界、形成產(chǎn)業(yè)生態(tài)。

RFID的應用軟件包括商業(yè)應用：客戶關系管理系統(tǒng)（CRM）、企業(yè)資源管理系統(tǒng)（ERP）、供應鏈管理系統(tǒng)（SCM）、倉庫管理系統(tǒng)（WMS）、訂單管理系統(tǒng)（OMS）、資產(chǎn)管理（AMS）、物流管理系統(tǒng)（LMS）等等，以及公共服務類應用：ETC（不停車電子收費系統(tǒng)）、電子票證（例如一次性地鐵票）、門禁安保系統(tǒng)等等。

EPC/RFID的識讀流程

EPC/RFID系統(tǒng)所實現(xiàn)的功能，就是對RFID數(shù)據(jù)進行“識讀”的數(shù)據(jù)采集過程。識讀的基本過程如下：

1、??電子標簽貼于物品上，當物品靠近讀寫器時，電子標簽在讀寫器的信號磁場內產(chǎn)生各種類型的電磁耦合效應并獲得能量（電能），通電后的電子標簽開始與讀寫器進行信息交互：電子標簽和讀寫器先相互進行安全認證，而后由電子標簽接受讀寫器指令回送其存儲的數(shù)據(jù)信息。

2、??讀寫器在收到電子標簽內的數(shù)據(jù)后，傳送給RFID中間件。標簽內的數(shù)據(jù)為“EPC編碼”，包括嵌入信息（Embedded Information，貨品特性信息，包括物品ID等屬性）和參考信息（Information Reference，數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡信息）。

3、??RFID中間件將讀寫器獲取的標簽信息（EPC編碼），通過互聯(lián)網(wǎng)送至物聯(lián)網(wǎng)名稱解析服務（Internet of Things Name Service，IOT-NS）。IOT-NS在收到標簽信息后，會根據(jù)EPC編碼中的“參考信息”找到相應的服務器IP地址，該IP地址就是信息發(fā)布服務（Internet of Things InformationService，IOT-IS）的服務器地址。

（該步驟類似于互聯(lián)網(wǎng)的DNS-域名解析）

4、??IOT-IS服務器會根據(jù)RFID中間件送來的標簽信息，查詢到對應物品ID的詳細信息，并返回給RFID中間件。

5、??RFID中間件根據(jù)需要，將和物品相關的所有信息（電子標簽信息、物品詳細信息、讀寫器的讀取情況等）送到應用系統(tǒng)。應用系統(tǒng)軟件在收到數(shù)據(jù)后會做出相應處理：發(fā)出指令信號-控制執(zhí)行器動作，或將現(xiàn)場狀態(tài)進行可視化界面呈現(xiàn)，或進行數(shù)據(jù)分析后出具業(yè)務報表等等。

這里介紹的識讀過程，是基于EPC/RFID的系統(tǒng)構架。在大量的實際應用中，RFID的行業(yè)應用并沒有部署EPC系統(tǒng)功能：既沒有RFID中間件，也沒有基于互聯(lián)網(wǎng)的名稱解析服務和信息查詢服務。其采用了非聯(lián)網(wǎng)的模式：讀寫器在接收到電子標簽數(shù)據(jù)后，直接將其送到本地應用服務器進行處理。

RFID和物聯(lián)網(wǎng)的系統(tǒng)對應關系

EPC/RFID系統(tǒng)具有典型的物聯(lián)網(wǎng)結構特性，從邊緣的設備和網(wǎng)絡，到云端的中間件服務，都體現(xiàn)了物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)匯聚、開放共享的本質屬性。

在RFID邊沿系統(tǒng)中，從物聯(lián)網(wǎng)接入云端的網(wǎng)絡模式來看，EPC/RFID技術屬于網(wǎng)關連接型的物聯(lián)網(wǎng)。網(wǎng)關連接型物聯(lián)網(wǎng)的連接設備，主要包括傳感器、轉發(fā)節(jié)點、網(wǎng)關設備，分別對應EPC/RFID系統(tǒng)中的電子標簽、讀寫器、RFID中間件或網(wǎng)關路由器。

（備注：1、“轉發(fā)節(jié)點”是指：在物聯(lián)網(wǎng)邊緣網(wǎng)絡中，實現(xiàn)多種通信協(xié)議轉換的網(wǎng)絡交換設備。2、和“網(wǎng)關連接型”對應的云端接入方式是“直接連接型”，即物聯(lián)網(wǎng)終端直連云服務系統(tǒng)。）

1、? 電子標簽-物聯(lián)網(wǎng)終端

“電子標簽”負責存儲物品數(shù)據(jù)，雖然它并沒有感知的功能，但其在應用中的角色和傳感器類似，屬于“數(shù)據(jù)源”-終端設備。

2、? 讀寫器-物聯(lián)網(wǎng)轉發(fā)節(jié)點

RFID的“讀寫器”是物聯(lián)網(wǎng)的轉發(fā)節(jié)點設備。讀寫器很容易被誤解為傳感器設備，但實時上它并非傳感器：讀寫器讀取電子標簽數(shù)據(jù)所采用的是無線通信技術，數(shù)據(jù)在電子標簽內按照RFID通信標準，先經(jīng)過編碼、調制等步驟處理，再通過天線轉換成無線信號向讀寫器發(fā)送；讀寫器接收到無線信號后，同樣需要按照RFID通信標準，對信號進行解調、譯碼和放大等系列操作，而獲得標簽數(shù)據(jù)。讀寫器在獲得標簽數(shù)據(jù)后，還需要將其通過其它通信方式向云端傳送。讀寫器的核心功能就是“一收一發(fā)”，實現(xiàn)通信協(xié)議轉換以及在局部區(qū)域中的數(shù)據(jù)轉發(fā)，在物聯(lián)網(wǎng)邊緣網(wǎng)絡中，即稱為“轉發(fā)節(jié)點”（例如：將標簽數(shù)據(jù)從“無線信號”轉換為“RS232串口信號”，送到后端服務器）。

3、? 物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關設備

在邊緣網(wǎng)絡中，RFID實現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)連接，主要有兩種方式:

A、讀寫器具備通信協(xié)議棧和互聯(lián)網(wǎng)應用功能，可以將標簽數(shù)據(jù)直接送至互聯(lián)網(wǎng)應用服務器。在這種情況下，讀寫器同時具備物聯(lián)網(wǎng)轉發(fā)節(jié)點和網(wǎng)關功能。（例如：便攜式自帶運營商SIM卡的讀寫器）

B、讀寫器需要先將數(shù)據(jù)送至本地網(wǎng)絡服務器、網(wǎng)關路由器或中間件設備等其它網(wǎng)絡服務設備，再由這些網(wǎng)絡服務設備將數(shù)據(jù)進一步處理并送至互聯(lián)網(wǎng)。在此讀寫器屬于物聯(lián)網(wǎng)中的轉發(fā)節(jié)點，不承擔物聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)關功能。而轉發(fā)數(shù)據(jù)至互聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡服務設備即為物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關設備。

4、? ? RFID中間件-物聯(lián)網(wǎng)平臺

在RFID軟件系統(tǒng)中，RFID中間件封裝了基本的RFID功能（IOT-NS、IOT-IS、數(shù)據(jù)過濾和格式轉換、讀寫設備管理等），解決了各廠家設備的兼容性問題，統(tǒng)一了相關系統(tǒng)之間通信標準和數(shù)據(jù)格式，實現(xiàn)各類設備和系統(tǒng)間的無縫對接，支持實時動態(tài)地進行數(shù)據(jù)傳遞。RFID中間件，其實就是專用的物聯(lián)網(wǎng)平臺，偏重于物聯(lián)網(wǎng)平臺的連接服務。各類軟件應用部署在RFID中間件上，則可以更加地“輕載”和“靈活”。

EPC/RFID系統(tǒng)所構建的是一個全球化的物聯(lián)網(wǎng)應用，是一個以RFID信息采集技術為基礎的、結合互聯(lián)網(wǎng)技術（EPC系統(tǒng)）的、開放共享的大系統(tǒng)。借助這個系統(tǒng)工具，各生產(chǎn)分工環(huán)節(jié)上的企業(yè)能夠更緊密地協(xié)同合作，產(chǎn)品的生產(chǎn)流水線更具有彈性和張力，企業(yè)內部資源能夠更有效地和外部資源聯(lián)動，提升商業(yè)軟實力。