說(shuō)到物聯(lián)網(wǎng)的歷史，有一項技術(shù)不得不提，那就是RFID技術(shù)（Radio Frequency IdentificaTIon，射頻識別）。90年代，美國麻省理工學(xué)院RFID研究機構——自動(dòng)識別中心（Auto-IDCenter）的創(chuàng )始人，Kevin Ash-ton教授提出了一個(gè)物聯(lián)網(wǎng)概念，他將物聯(lián)網(wǎng)定義為：把所有物品通過(guò)射頻識別等信息傳感設備與互聯(lián)網(wǎng)連接起來(lái)，實(shí)現智能化識別和管理。雖然在這個(gè)定義中，把物聯(lián)網(wǎng)“感知”技術(shù)局限在了RFID等為數不多的幾項測感技術(shù)中，和我們現在的理解有很大差異，但從中也看到了RFID技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)應用中的巨大潛力。
（注釋?zhuān)郝槭±砉ξ锫?lián)網(wǎng)的完整定義：通過(guò)射頻識別（RFID）、紅外感應器、全球定位系統、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(guò)物聯(lián)網(wǎng)域名相連接，進(jìn)行信息交換和通信，以實(shí)現智能化識別、定位、跟蹤、監控和管理。）
如果要問(wèn)RFID技術(shù)的年齡，那需要回溯到二戰期間的歐洲。1940年至1941年，納粹德國對英國挑起了大規模空戰（“不列顛空戰”）。由于空戰中德國的“BF-109”戰機與英國的“颶風(fēng)MK.I”、“噴火MK.I”戰機十分相似，所以英國皇家空軍首先在戰機上使用RFID技術(shù)，用來(lái)識別出自家和盟軍的飛機。
而后幾十年間，RFID技術(shù)被陸續用在了商業(yè)、農業(yè)等領(lǐng)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(dòng)物身上，便于跟蹤研究；現在，高速公路上的ETC收費系統已經(jīng)成為了收費站的一種標配，它也是使用了RFID技術(shù)。如今RFID技術(shù)所涉及的行業(yè)領(lǐng)域，已經(jīng)遠遠超出了人們當初的預計：包括農業(yè)、工業(yè)、支付、零售、公共事業(yè)、安防等等。
RFID技術(shù)定義
RFID技術(shù)，屬于自動(dòng)識別技術(shù)中的電子標簽技術(shù)（自動(dòng)識別技術(shù)還包括“條碼/二維碼識別技術(shù)”、磁卡識別技術(shù)等等），是一種非接觸式的自動(dòng)識別技術(shù)：通過(guò)射頻（無(wú)線(xiàn)）信號自動(dòng)識別目標對象（標簽）并獲取相關(guān)數據。在各類(lèi)行業(yè)應用中，RFID技術(shù)實(shí)現了采集實(shí)體對象數據的功能。
因為RFID具有無(wú)線(xiàn)信號識別的特性，所以攜帶標簽的物體在運動(dòng)過(guò)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)，電子標簽內的數據都是企業(yè)或組織各自定義的。90年代提出的物聯(lián)網(wǎng)概念，其實(shí)就是在RFID技術(shù)基礎上，融入互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，并規范標簽的編碼格式，建立跨越全球的、開(kāi)放的EPC（產(chǎn)品電子代碼）系統。EPC系統和RFID技術(shù)相結合，被業(yè)內認為是物聯(lián)網(wǎng)雛形。
根據RFID技術(shù)結構，業(yè)內將EPC/RFID技術(shù)分成了兩個(gè)部分：“邊沿系統”和“軟件系統”。邊沿系統主要包括有電子標簽、讀寫(xiě)器；軟件系統主要是指應用系統、中間件系統。雖然中間件系統屬于軟件系統，不過(guò)實(shí)質(zhì)上其各有一部分在“邊沿”和“軟件”兩側系統中，介于邊沿系統和軟件系統之間。
如果將EPC/RFID技術(shù)架構放在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)矩陣之中，可以將邊沿系統理解為“邊緣域”，而軟件系統理解為“云端域”。在邊沿系統中，主要是由讀寫(xiě)器采集電子標簽中物件數據，再通過(guò)中間件在網(wǎng)絡(luò )中轉譯并獲取映射數據，最后送至應用系統（高層軟件系統）。而應用系統，則負責信息集中化的處理---應用邏輯的實(shí)現。
然而，現今的很多RFID行業(yè)應用基于成本和安全性的考量，依然沒(méi)有中間件和聯(lián)接互聯(lián)網(wǎng)的配置：數據在經(jīng)過(guò)讀寫(xiě)器讀取后，直接送至私有網(wǎng)絡(luò )中的專(zhuān)用系統進(jìn)行應用處理。（本文介紹的RFID技術(shù)，主要針對EPC/RFID系統，具有物聯(lián)網(wǎng)特性的RFID系統）
EPC/RFID主要部件
1、電子標簽
電子標簽(ElectronicTag)也稱(chēng)應答器或智能標簽(Smart Label)，其本質(zhì)上是一個(gè)微型的無(wú)線(xiàn)收發(fā)裝置，RFID標簽主要由內置天線(xiàn)和芯片等電子元器件組成。通常情況下，電子標簽附著(zhù)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邊沿系統中的數據源。應用中的大多數電子標簽不配置電源，直接通過(guò)無(wú)線(xiàn)信號獲取能量。
在RFID電子標簽最基本的元器件中，專(zhuān)用芯片主要用來(lái)存儲數據和實(shí)現控制功能，天線(xiàn)則用來(lái)感應無(wú)線(xiàn)信號接收能量，并收發(fā)無(wú)線(xiàn)電信號。一部分電子標簽自配電源，具備主動(dòng)發(fā)射信號的能力。
讀寫(xiě)器，也稱(chēng)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(xiě)入電子標簽內。讀寫(xiě)器既可以是獨立的終端，也可以嵌入在其他系統之中進(jìn)行使用。讀寫(xiě)器的硬件主要包括天線(xiàn)、射頻模塊、控制器、網(wǎng)絡(luò )通信模塊、I/O接口等部件。
天線(xiàn)和射頻模塊，用于通過(guò)無(wú)線(xiàn)信號向電子標簽發(fā)送或讀取數據；
控制器，即微處理器，作為讀寫(xiě)器的“大腦”，控制設備各部件實(shí)現應用功能：獲取電子標簽數據，實(shí)現內部信號轉換，與外部系統通信。
網(wǎng)絡(luò )通信模塊，負責與云端的數據通信，對上下行的數據進(jìn)行封裝、解碼，實(shí)現路由轉送的功能。
I/O接口，與其它系統內某塊或外圍設備通信。
對于無(wú)源的RFID電子標簽，讀寫(xiě)器需要具有激活標簽的功能，即通過(guò)電磁波向電子標簽輸送能量。讀寫(xiě)器的天線(xiàn)、射頻模塊在收到電子標簽傳來(lái)的信息后，會(huì )交給控制器對標簽信息進(jìn)行初步處理（數據格式轉換等），而后會(huì )通過(guò)網(wǎng)絡(luò )接口（外部網(wǎng)絡(luò )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應用系統中各類(lèi)設備和軟件（電子標簽、讀寫(xiě)器、應用服務(wù)器和操作系統）的異構問(wèn)題，另一方面使得RFID應用更易于部署：滿(mǎn)足海量數據處理、分布式計算、開(kāi)發(fā)效率、成本控制等等的需要。
RFID中間件將應用過(guò)程中的通用功能進(jìn)行封裝（源數據的采集/過(guò)濾/整合/傳送、互聯(lián)網(wǎng)路由解析和物品信息查詢(xún)），形成標準的數據（結構化數據）和能力接口向外部開(kāi)放。通過(guò)中間件，應用系統可以直接和讀寫(xiě)器建立聯(lián)接，獲取電子標簽相關(guān)信息，并在網(wǎng)絡(luò )中查詢(xún)其關(guān)聯(lián)數據。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(shí)現敏捷開(kāi)發(fā)、輕載運營(yíng)。
RFID中間件功能往往不是由一臺實(shí)體設備實(shí)現的。各類(lèi)RFID基本和拓展應用功能，通常需要多臺相關(guān)設備（服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò )設備），根據業(yè)務(wù)需求來(lái)部署實(shí)現。RFID中間件主要包括以下基本功能：讀寫(xiě)器接口、網(wǎng)絡(luò )訪(fǎng)問(wèn)接口（公網(wǎng)訪(fǎng)問(wèn)接口）、應用軟件接口、中間件功能模塊。
讀寫(xiě)器接口、網(wǎng)絡(luò )訪(fǎng)問(wèn)接口、應用軟件接口，分別對接到邊緣網(wǎng)絡(luò )的終端和設備（電子標簽、讀寫(xiě)器）、互聯(lián)網(wǎng)應用服務(wù)、內部專(zhuān)用應用系統。三個(gè)接口功能，實(shí)現了各方向上的信號連接和通信協(xié)議適配，并將數據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(shí)現數據映射轉換、數據過(guò)濾、設備管理、業(yè)務(wù)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(chēng)解析服務(wù)（IOT-NS）”和“信息發(fā)布服務(wù)（IOT-IS）”。
RFID中間件具有呈上其下的連接作用，提供RFID領(lǐng)域的基本工具、以及數據的格式轉換和封裝服務(wù)，并向外（互聯(lián)網(wǎng)）開(kāi)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(shí)現了RFID中間件類(lèi)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
EPC/RFID技術(shù)使應用系統可以連接到所有生產(chǎn)資料，進(jìn)行集中化的設備管理和生產(chǎn)運營(yíng)。
從技術(shù)原理來(lái)看，只要給實(shí)物對象（人、動(dòng)植物、物品）一個(gè)唯一的ID標識號，就可以采用RFID進(jìn)行信息化的管理。這個(gè)對象，可以是工作證、會(huì )員卡（標識“人”），也可以是腳環(huán)、頸套（標識“動(dòng)物”），亦可以是汽車(chē)、快遞盒（標識“物品”）。企業(yè)內的各類(lèi)生產(chǎn)信息系統都可以通過(guò)集成RFID技術(shù)，提高生產(chǎn)流程的“透明度”和“精細度”，提升監控管理的“實(shí)時(shí)性”和“準確性”，并實(shí)現各系統間、企業(yè)間的信息共享和互動(dòng)，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(hù)關(guān)系管理系統（CRM）、企業(yè)資源管理系統（ERP）、供應鏈管理系統（SCM）、倉庫管理系統（WMS）、訂單管理系統（OMS）、資產(chǎn)管理（AMS）、物流管理系統（LMS）等等，以及公共服務(wù)類(lèi)應用：ETC（不停車(chē)電子收費系統）、電子票證（例如一次性地鐵票）、門(mén)禁安保系統等等。
EPC/RFID的識讀流程
EPC/RFID系統所實(shí)現的功能，就是對RFID數據進(jìn)行“識讀”的數據采集過(guò)程。識讀的基本過(guò)程如下：
1、電子標簽貼于物品上，當物品靠近讀寫(xiě)器時(shí)，電子標簽在讀寫(xiě)器的信號磁場(chǎng)內產(chǎn)生各種類(lèi)型的電磁耦合效應并獲得能量（電能），通電后的電子標簽開(kāi)始與讀寫(xiě)器進(jìn)行信息交互：電子標簽和讀寫(xiě)器先相互進(jìn)行安全認證，而后由電子標簽接受讀寫(xiě)器指令回送其存儲的數據信息。
2、讀寫(xiě)器在收到電子標簽內的數據后，傳送給RFID中間件。標簽內的數據為“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，數據的網(wǎng)絡(luò )信息）。
3、RFID中間件將讀寫(xiě)器獲取的標簽信息（EPC編碼），通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)送至物聯(lián)網(wǎng)名稱(chēng)解析服務(wù)（Internet of Things Name Service，IOT-NS）。IOT-NS在收到標簽信息后，會(huì )根據EPC編碼中的“參考信息”找到相應的服務(wù)器IP地址，該IP地址就是信息發(fā)布服務(wù)（Internet of Things InformaTIonService，IOT-IS）的服務(wù)器地址。
（該步驟類(lèi)似于互聯(lián)網(wǎng)的DNS-域名解析）
4、IOT-IS服務(wù)器會(huì )根據RFID中間件送來(lái)的標簽信息，查詢(xún)到對應物品ID的詳細信息，并返回給RFID中間件。
5、RFID中間件根據需要，將和物品相關(guān)的所有信息（電子標簽信息、物品詳細信息、讀寫(xiě)器的讀取情況等）送到應用系統。應用系統軟件在收到數據后會(huì )做出相應處理：發(fā)出指令信號-控制執行器動(dòng)作，或將現場(chǎng)狀態(tài)進(jìn)行可視化界面呈現，或進(jìn)行數據分析后出具業(yè)務(wù)報表等等。
這里介紹的識讀過(guò)程，是基于EPC/RFID的系統構架。在大量的實(shí)際應用中，RFID的行業(yè)應用并沒(méi)有部署EPC系統功能：既沒(méi)有RFID中間件，也沒(méi)有基于互聯(lián)網(wǎng)的名稱(chēng)解析服務(wù)和信息查詢(xún)服務(wù)。其采用了非聯(lián)網(wǎng)的模式：讀寫(xiě)器在接收到電子標簽數據后，直接將其送到本地應用服務(wù)器進(jìn)行處理。
RFID和物聯(lián)網(wǎng)的系統對應關(guān)系
EPC/RFID系統具有典型的物聯(lián)網(wǎng)結構特性，從邊緣的設備和網(wǎng)絡(luò )，到云端的中間件服務(wù)，都體現了物聯(lián)網(wǎng)數據匯聚、開(kāi)放共享的本質(zhì)屬性。
在RFID邊沿系統中，從物聯(lián)網(wǎng)接入云端的網(wǎng)絡(luò )模式來(lái)看，EPC/RFID技術(shù)屬于網(wǎng)關(guān)連接型的物聯(lián)網(wǎng)。網(wǎng)關(guān)連接型物聯(lián)網(wǎng)的連接設備，主要包括傳感器、轉發(fā)節點(diǎn)、網(wǎng)關(guān)設備，分別對應EPC/RFID系統中的電子標簽、讀寫(xiě)器、RFID中間件或網(wǎng)關(guān)路由器。
（備注：1、“轉發(fā)節點(diǎn)”是指：在物聯(lián)網(wǎng)邊緣網(wǎng)絡(luò )中，實(shí)現多種通信協(xié)議轉換的網(wǎng)絡(luò )交換設備。2、和“網(wǎng)關(guān)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(wù)系統。）
1、電子標簽-物聯(lián)網(wǎng)終端
“電子標簽”負責存儲物品數據，雖然它并沒(méi)有感知的功能，但其在應用中的角色和傳感器類(lèi)似，屬于“數據源”-終端設備。
2、讀寫(xiě)器-物聯(lián)網(wǎng)轉發(fā)節點(diǎn)
RFID的“讀寫(xiě)器”是物聯(lián)網(wǎng)的轉發(fā)節點(diǎn)設備。讀寫(xiě)器很容易被誤解為傳感器設備，但實(shí)時(shí)上它并非傳感器：讀寫(xiě)器讀取電子標簽數據所采用的是無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)，數據在電子標簽內按照RFID通信標準，先經(jīng)過(guò)編碼、調制等步驟處理，再通過(guò)天線(xiàn)轉換成無(wú)線(xiàn)信號向讀寫(xiě)器發(fā)送；讀寫(xiě)器接收到無(wú)線(xiàn)信號后，同樣需要按照RFID通信標準，對信號進(jìn)行解調、譯碼和放大等系列操作，而獲得標簽數據。讀寫(xiě)器在獲得標簽數據后，還需要將其通過(guò)其它通信方式向云端傳送。讀寫(xiě)器的核心功能就是“一收一發(fā)”，實(shí)現通信協(xié)議轉換以及在局部區域中的數據轉發(fā)，在物聯(lián)網(wǎng)邊緣網(wǎng)絡(luò )中，即稱(chēng)為“轉發(fā)節點(diǎn)”（例如：將標簽數據從“無(wú)線(xiàn)信號”轉換為“RS232串口信號”，送到后端服務(wù)器）。
3、物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)設備
在邊緣網(wǎng)絡(luò )中，RFID實(shí)現互聯(lián)網(wǎng)連接，主要有兩種方式:
A.讀寫(xiě)器具備通信協(xié)議棧和互聯(lián)網(wǎng)應用功能，可以將標簽數據直接送至互聯(lián)網(wǎng)應用服務(wù)器。在這種情況下，讀寫(xiě)器同時(shí)具備物聯(lián)網(wǎng)轉發(fā)節點(diǎn)和網(wǎng)關(guān)功能。（例如：便攜式自帶運營(yíng)商SIM卡的讀寫(xiě)器）
B.讀寫(xiě)器需要先將數據送至本地網(wǎng)絡(luò )服務(wù)器、網(wǎng)關(guān)路由器或中間件設備等其它網(wǎng)絡(luò )服務(wù)設備，再由這些網(wǎng)絡(luò )服務(wù)設備將數據進(jìn)一步處理并送至互聯(lián)網(wǎng)。在此讀寫(xiě)器屬于物聯(lián)網(wǎng)中的轉發(fā)節點(diǎn)，不承擔物聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)關(guān)功能。而轉發(fā)數據至互聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò )服務(wù)設備即為物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)設備。
4、RFID中間件-物聯(lián)網(wǎng)平臺
在RFID軟件系統中，RFID中間件封裝了基本的RFID功能（IOT-NS、IOT-IS、數據過(guò)濾和格式轉換、讀寫(xiě)設備管理等），解決了各廠(chǎng)家設備的兼容性問(wèn)題，統一了相關(guān)系統之間通信標準和數據格式，實(shí)現各類(lèi)設備和系統間的無(wú)縫對接，支持實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)地進(jìn)行數據傳遞。RFID中間件，其實(shí)就是專(zhuān)用的物聯(lián)網(wǎng)平臺，偏重于物聯(lián)網(wǎng)平臺的連接服務(wù)。各類(lèi)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系統所構建的是一個(gè)全球化的物聯(lián)網(wǎng)應用，是一個(gè)以RFID信息采集技術(shù)為基礎的、結合互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)（EPC系統）的、開(kāi)放共享的大系統。借助這個(gè)系統工具，各生產(chǎn)分工環(huán)節上的企業(yè)能夠更緊密地協(xié)同合作，產(chǎn)品的生產(chǎn)流水線(xiàn)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(dòng)，提升商業(yè)軟實(shí)力。
