解析物联网的组网技术与应用

2011-04-05 23:02:39来源: RFID世界网
  物联网是指通过射频识别(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连接起来,进行信息交换和通讯,以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络,即“物物相连的互联网”。物联网的关键技术是RFID 电子标签技术,移动支付作为物联网的一个分支也称为手机支付,就是允许用户使用其移动终端(通常是手机)对所消费的商品或服务进行账务支付的一种服务方式。

  物联网概念是在1999年提出的,两层意思:第一,物联网的核心和基础仍然是互联网,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,进行信息交换和通讯。物联网产业细分为:RFID行业应用产业、移动支付产业、M2M产业和无线传感器(WSN)网络产业,移动支付是物联网的典型应用。移动支付价值链包括移动运营商、支付服务商(比如银行,银联等)、应用提供商(公交、校园、公共事业等)、设备提供商(终端厂商,卡供应商,芯片提供商等)、系统集成商、商家和终端用户。

  1.组网方案设计

  本方案基于RFID 2.4GHz频率融合手机SIM卡的技术实现方式,兼容13.56MHz 频率应用方式。网络组网以校园网为例,如下图所示。

  系统服务器放置在中心机房;各类消费终端、机具结合现场情况布放在各自的实验场所,终端支持联网和脱机交易,以便覆盖所有功能应用。

  2.功能介绍

  建议采取2.4GHzRF- SIM卡与13.56MHzMIFARE 卡同时应用的方案,模拟业务应用的各种场景。 

  2.1 2.4GHzRF- SIM卡

  RF- SIM卡是可实现中近距离无线通信的手机智能卡,专利技术是一个可代替钱包、钥匙和身份证的全方位服务平台。它的最大特点是不需换手机,现要手机换一张智能卡后就成了类NFC手机,使用的频率是2.4G,通信距离可在500CM内自动调整,单向支持100M(数据广播),RFSIM卡在逻辑上分为标准SIM功能(GSM11.11,11.14)部分组件和模拟Mifare One 逻辑加密卡的数据机制。(模拟Mifare 数据逻辑结构并符合PBOC2.0 以及EMV 电子信用卡的规范要求)组件。

  SIM:用户识别模块

  CPU:中央处理器(数据处理、控制功能)

  SRAM:静态存储器(存储程序)

  RFIC:射频集成电路(完成对无线电波的调制与解调)

  EEPROM:电可擦写可编程存储器(存储数据)

  中央处理器与SIM卡通过智能卡协议7816 通讯,中央处理器与RFIC通过SPI 接口通信。

  SIM卡部分用于正常的手机移动通讯、鉴权,仅用作与手机的物理连接。

  内置软件用于管理高安全度的RF- ID、基于mifare 模拟逻辑加密卡、可内置e- credit 电子信用卡、EMV 电子钱包等。使用微型RF 模块并通过内置的天线与外部设备通讯。

  SIM芯片与2.4GHz 芯片融合;形成具备射频通信能力的2.4GHzRFSIM卡;其通讯流程如下图:

  RF- SIM卡通讯特征:

  使用2.4G频段, 自动选频

  通信速率1M,高可靠性连接与通信

  支持自动感应和主动出发连接两种通信方法

  双向通信距离500CM内,可以根据应用设定

  支持STK菜单进行通信距离调整

  单向数据广播(半径100M)

  刷卡感应功能可自行启闭(节电)

  数据空中传输自动TDES 加密,防窃听数据,刷卡时双向认证RF- SIM存储结构:

  目前主流应用的RF- SIM存储容量在64k~256k 之间;除去通信应用以外,至少能为移动支付应用预留30K空间。一般情况下规划4k 应用空间(可根据实际需求调整);通过应用识别码保障应用的安全性和独立性。

  2.2 13.56MHzMIFARE 卡

  13.56MHz 卡的通信特征:

  2.2.1 通信协议:ISO14443- A

  2.2.2 支持106Kbps 数据传输速率

  2.2.3 Triple- DES 协处理器

  2.2.4 程序存储器32K×8bitROM

  2.2.5 数据存储器8K×8bit EEPROM

  2.2.6 EEPROM满足10 万次擦写指标

  2.2.7 EEPROM满足10 年数据保存指标

  2.2.8 识别一张卡3ms(包括复位应答和防冲突) 

  2.2.9 EEPROM擦写时间2.4ms

  2.2.10 典型交易过程<350ms

  2.2.11 工作温度:- 20℃~70℃

  2.2.12 读写距离:100mm以内

  3.终端选型

  应用终端为双模制式,同时支持2.4GHz和13.56MHz双频段。终端结构:传统13.56MHz应用终端进行改造,并联2.4GHz读卡模块即可实现双模制式;如图:

  13.56MHz读卡模块和2.4GHz读卡模块并联嵌入到POS机内,通过RS232协议跟POS机进行通讯;RF-SIM卡与读卡模块通过Nordic公司开发的无线传输协议Gazell 进行通讯。

  4.技术特性

  4.1 终端集中管理

  终端统一通过TCP/IP 与后台直接进行通信,免除工作站的配置。保障终端与后台通信的有效性、实时性。

  4.2 双频段支持

  同时支持2.4GHzRF- SIM卡与13.56MHzM1 卡;保障2.4GHzRF- SIM系统在校园运营的良好过渡。

  5.应用案例———综合消费应用介绍

  5.1 系统组网

  5.2 业务功能的实现

  5.2.1 消费pos 机:一款台式消费终端,普遍应用于学校食堂就餐,大型零售连锁商店持卡消费,工厂员工食堂收费管理,大型连锁快餐店持卡消费、餐饮、娱乐场所消费、网吧以及各种会所、场馆门票管理等。

  5.2.2 发卡充值机:一款全功能Mifare one IC卡读写器,可读写16个扇区,USB 传输数据和取电,速度快且稳定,使用方便,读写卡时间为0.1 秒,读卡距离2- 6CM,可读写MIFAREONE ,MIFARE LIGHT等非接触式IC卡。

  6.结束语

  物联网已被明确列入《国家中长期科学技术发展规划(2006- 2020 年)》和2050 年国家产业路线图。移动支付是物联网的典型应用,在电信重组后,电信运营商均确定了企业主流3G技术标准,因此移动通信为平台的移动支付市场将有很大的发展潜力,移动支付技术也给芯片设计、制造、封装及制卡厂商带来丰厚的经济效益。

关键字:物联网  组网技术

编辑:什么鱼 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/wltx/2011/0405/article_5218.html
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