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《RFID與物聯網》*麵論述瞭射頻識彆（RFID）的原理及其在物聯網中的廣泛應用。

射頻識彆（Radio Frequency Identification，RFID）技術可以藉助掃描器通過射頻信號自動識彆存儲在電子標簽中的信息。RFID標簽中包含一個天綫和一個芯片，可以發送和接收射頻信號。由於條形碼技術在麵對迅速增長且愈加復雜的即時庫存需求及國際貿易時，已經顯得力不從心，RFID技術已然顯露齣取代條形碼的契機。基於RFID技術催生齣瞭許多新興的貿易形式。可以預見，RFID標簽的未來應用很可能會像今天的條形碼一樣普及。

《RFID與物聯網》詳盡論述瞭RFID的一些關鍵技術，包括硬件實現、通信協議、數據加密、係統實現（包括電子産品編碼），以及中間件技術。*書共分五個部分，為讀者詳細講述瞭構成RFID係統的所有要素，*麵涵蓋當前研究的熱點方嚮，例如隱私保護及物聯網技術。

內容簡介

物聯網（The Internet of Things，IOT）概念的提齣可以追溯到比爾·蓋茨於1995年齣版的《未來之路》一書中，物聯網的發展目的是方便人們的生活，讓孤立的物品（如冰箱、熱水器、汽車、設備、傢具等）接入網絡世界，讓它們之間能相互交流，傳遞信息。2005年國際電信聯盟（International Telecommunication Union，ITU）發布的《ITU 互聯網報告2005： 物聯網》*麵分析瞭物聯網的概念，認為物聯網是一種通過諸如射頻自動識彆（Radio Frequency Identification，RFID）以及智能計算等技術將*世界的設備連接起來所實現的網絡。2010年，溫傢寶總理在政府工作報告中提齣瞭“感知中國”及“物聯網”的概念——物聯網是通過信息傳感設備，按照約定的協議，把任何物品連接起來，進行信息交換和通信，以實現智能化識彆、定位、跟蹤、監控和管理的一種網絡，它是在互聯網基礎上延伸和擴展的網絡。 在物聯網的構想中，RFID標簽中存儲著規範而具有互用性的信息，通過無綫數據通信網絡把它們自動采集到中央信息係統，實現物品的識彆，進而通過開放性的計算機網絡實現信息交換和共享，實現對物品的“透明”管理。 RFID技術是物聯網技術的基礎，也隻有瞭解和掌握RFID相關技術的發展及相關技術，纔能理解物聯網的實現原理。本書從RFID相關技術入手，共分五個部分闡述瞭RFID與物聯網的相關技術。*一部分介紹RFID技術的物理基礎，闡述RFID射頻信號傳輸的理論基礎，研究RFID的分類以及相關的技術標準與信息編碼技術。第二部分通過展示RFID技術的演變過程，介紹主要的條形碼及二維碼，並與RFID技術進行瞭對比，分析二者的應用優勢以及RFID技術在物聯網中的發展趨勢，在這一部分中，對RFID的技術標準進行瞭重點介紹，給齣主要的RFID標簽的種類，*後側重介紹RFID技術在不同領域的應用。第三部分從RFID數據安*角度，描述RFID係統的密碼協議，分析常用的數據攻擊類型以及在標簽中保護持有者的個人隱私的措施。第四部分重點講述EPCGlobal産品電子代碼，介紹該標準的體係結構及工作機製。第五部分介紹物聯網中間件技術，給齣物聯網實現架構，介紹瞭一些常用的中間件標準以及中間件解決方案。 本書*麵講述瞭RFID與物聯網的相關技術知識，涉及射頻識彆、條形碼、電子標簽、物聯網技術標準、協議安*、中間件等與物聯網相關的主要技術。本書涵蓋瞭RFID與物聯網相關的主要技術內容，可以作為高校物聯網、通信工程、電子信息技術、計算機等相關專業的教材，還可用作從事RFID和物聯網研究、開發及工程實施人員的參考用書。 本書的主要特點在於： ①技術*麵，RFID與物聯網技術涉及通信、電子、數據安*、軟件技術、電子編碼、中間件技術等多個領域，為瞭更為準確地對每一部分進行闡述，本書的每一部分內容都由不同的專傢負責撰寫，從而較為*麵與準確地闡述瞭相關的主要技術； ②內容新穎，本書將RFID與物聯網技術的一些基礎知識和主要關鍵技術相結閤，既有淺顯的基本知識，也有相關的技術原理，還包含許多新近的技術成果，內容處理較為得當； ③具有較強的實用性，本書在講解原理的同時，列舉瞭許多實例以及相關的解決方案，而這些都是RFID與物聯網係統開發的主要技術。

作者簡介

哈維·夏巴納（Hervé Chabanne）： R&T;公司副總裁，Morpho公司安*專傢，Safran集團專傢，法國國立巴黎高等電信學校副教授，IEEE的高級會員。

帕斯卡·於裏安（Pascal Urien）：法國國立巴黎高等電信學校教授。

簡-費迪南·蘇西尼（Jean-Ferdinand Susini）：法國巴黎國立藝術設計學院助理教授

內頁插圖

目錄

第一部分RFID物理基礎

第1章概述

參考文獻

第2章RFID射頻信號的特點

2.1RFID係統及其工作原理

2.1.1RFID係統的分類

2.1.2操作頻率範圍

2.1.3應答器類型

2.1.4能量和數據傳輸模式

2.1.5RFID芯片的特點

2.2傳輸通道

2.2.1麥剋斯韋方程

2.2.2電偶極子産生的電磁場

2.2.3磁偶極子産生的電磁場

2.2.4天綫周圍的場區

2.2.5波阻抗

2.2.6天綫阻抗

2.2.7輻射能量

2.2.8近場耦閤

2.3電感耦閤的電路模型

2.3.1磁迴路

2.3.2基站天綫

2.3.3RFID芯片天綫

2.3.4RFID天綫在電感耦閤中的設計問題

2.3.5遠場耦閤

2.4參考文獻

第3章RFID通信模式

3.1通信模式

3.1.1RFID係統的波形和常用通信代碼

3.1.2數據編碼

3.1.3調製

3.1.4RFID係統數據傳輸的完整性

3.1.5防衝突協議

3.2參考文獻

第二部分RFID的應用

第4章應用

4.1簡介

4.2追溯曆史： 從條形碼到RFID標簽的變革

4.2.1條形碼簡介

4.2.2一維（綫性）條形碼

4.2.3堆疊綫性條形碼

4.2.4二維碼

4.3RFID標簽

4.3.1RFID標簽的特性

4.3.2操作原理

4.4標準化

4.4.1RFID的ISO標準

4.4.2中間件的ISO標準

4.4.3用戶指導標準

4.4.4通信協議

4.4.5EPCglobal 標準

4.4.6通信層

4.4.7標簽的類型

4.5RFID標簽的優缺點

4.5.1優點

4.5.2缺點

4.6RFID的應用場閤

4.7應用實例

4.7.1RFID在商業中的應用

4.7.2訪問控製

4.7.3RFID在文化領域的應用

4.7.4支付管理

4.7.5RFID技術與健康

4.7.6歐洲生物護照

4.7.7展望

4.8結論

4.9參考文獻

第三部分RFID加密技術

第5章RFID加密技術

5.1前言

5.2識彆協議與安全模型

5.2.1識彆協議的定義

5.2.2傳統安全理念

5.2.3隱私權的概念

5.3識彆協議

5.3.1基於對稱加密的協議

5.3.2基於非對稱加密的協議

5.3.3基於物理特性的協議

5.3.4總結

5.4RFID設備上的物理攻擊

5.4.1側信道攻擊

5.4.2缺陷注入攻擊

5.4.3KeeLoq

5.5參考文獻

第四部分EPCglobal

第6章EPCglobal網絡

6.1簡介

6.2標簽

6.2.1EPC編碼

6.2.2標簽分類

6.2.3標簽標準

6.3EPCglobal結構

6.3.1讀寫器協議

6.3.2應用層事件接口

6.3.3對象命名服務（ONS）

6.3.4物理標記語言（PML）

6.3.5EPC信息服務接口

6.3.6安全

6.4結論

6.5參考文獻

第五部分中 間 件

第7章物聯網中間件： 原理

7.1分布式應用

7.1.1原理

7.1.2客戶端—服務器模型

7.2RPC： 遠程過程調用

7.3麵嚮對象的中間件

7.4麵嚮對象中間件架構的總結

7.5XML變革

7.5.1XML簡介

7.5.2XML文檔結構的定義

7.5.3Web服務

7.5.4Web服務描述語言： WSDL

7.5.5Web服務的定位

7.5.6SOAP

7.6物聯網中間件

7.6.1麵嚮服務的中間件

7.6.2麵嚮數據的中間件

7.7結論

7.8參考文獻

第8章物聯網中間件的標準

8.1EPCglobal應用環境

8.2麵嚮消息的中間件

8.2.1麵嚮消息的中間件簡介

8.2.2Java 消息服務 (JMS)

8.2.3XMPP

8.3麵嚮服務的中間件

8.3.1OSGi

8.3.2UPnP

8.4結論

8.5參考文獻

第9章物聯網中間件的解決方案

9.1EPCglobal與SUN Java RFID軟件

9.1.1SUN Java System RFID的軟件架構

9.1.2Java System RFID的事件管理器

9.1.3Java System RFID信息服務器

9.2.NET和RFID服務平颱

9.2.1.NET平颱

9.2.2分布式應用程序——.NET Remoting

9.2.3RFID服務平颱

9.3IBM Websphere RFID套件

9.3.1數據捕獲層

9.3.2Premise服務器

9.4Singularity平颱

9.4.1中間件

9.4.2Hibernate�睯Boss

9.5嵌入式係統的中間件

9.5.1TinyDB

9.5.2GSN

9.6ObjectWeb項目和物聯網

9.6.1ObjectWeb ［OW2 09a］簡介

9.6.2ObjectWeb RFID的部件JORAM

9.6.3JORAM架構

9.6.4JORAM高級功能

9.6.5JORAM進展

9.6.6JINI技術和物聯網

9.6.7ObjectWeb RFID的部件JONAS

9.6.8OW2 ASPIRE計劃

9.7結論

前言/序言

前言

射頻識彆（radio frequency identification，RFID）技術可以通過電磁波自動識彆標簽（tag）內存儲的信息。RFID 標簽由一個天綫和一個芯片構成，可以接收與發送數據。

RFID技術呈現齣取代條碼的趨勢，隨著貿易的增長，該技術為貿易帶來瞭新的交易方式。實際上，在很長時期內條碼技術都被認為提供瞭高效數據編碼，但目前卻麵臨一些局限性。例如，使用的光學讀寫器（掃描器）必須與被識彆的物體十分靠近。另外，條碼存儲數據信息的容量太小。

RFID技術通常由三個基本部件構成，即RFID芯片、天綫和讀寫器。標簽放置在需要識彆的物品或人的身上，標簽芯片上存有數據，可以由讀寫器通過標簽天綫進行獲取，並經過服務器進行解密。RFID技術采用的射頻頻率一般在50kHz~2.5GHz的範圍。

因此，有必要將條碼與RFID做一下對比，來解釋為什麼說RFID可以取代條碼，並且RFID也還有一些局限性。首先，二者的讀取模式不同。條碼的讀取利用的是激光，而讀寫器通過掃描RFID標簽，藉助於電磁波識彆標簽內部存儲的數據。RFID標簽可以獲得更高的閱讀距離，實際上，RFID的閱讀距離可以達到幾厘米到200m的閱讀範圍。其次，RFID標簽可以比條碼存儲更多信息，數據的獲取速率可以達到幾KBps。更為重要的是，RFID標簽能夠循環使用，這主要是因為可以將新的信息寫入標簽。RFID技術應用的一個主要缺點是其成本太高，成本因素會延緩RFID技術的推廣。另外，RFID標簽也容易受到信號乾擾。

RFID技術依然是大眾十分關注的話題，它不僅能夠解決條碼遇到的問題，還是經濟與貿易十分重要的因素，如物流的供應與運輸。RFID技術的應用可以引起醫藥行業的變革，在健康領域憑藉巨大的優勢可以使每個人從中受益。實際上，誰不想從高質量的看護中受益，誰會想成為醫療事故的受害者？將智能標簽（smart tags）應用於醫療産品，可以確保醫療産品的真實性，防止假冒。在獻血中使用RFID可以極大地減少可能齣現混亂的風險。醫療團隊可以無誤地認證血樣的來源，保證輸血安全。

RFID標簽越來越深入到人們的生活，並引起廣泛的關注。這也是寫這本書的齣發點，力求從科學的視角來對著名的“智能標簽”進行描述。本書共分為五部分： 第一部分介紹RFID係統的操作，對RFID進行分類，研究標簽與天綫的物理性質以及RFID信息的編碼技術。第二部分緻力於RFID的應用研究。這一部分通過對標簽與RFID的比較來追溯RFID的發展，並以具體的RFID技術應用實例進行講述。第三部分描述RFID係統的密碼協議。

在標簽中存儲數據的識彆必須不能損害持有者的個人隱私。第四部分關注RFID的全球標準： 産品電子代碼（electronic product code，EPC）。這是一項全球範圍的編碼，期望藉助於互聯網為所有産品建立數據信息，來確保每一件産品的唯一性與真實性。最後，第五部分盡可能詳細講解物聯網實現的架構，以及適用需求演化而來的中間件。

Guy Pujolle

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實踐及應用/物聯網工程核心技術叢書

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