解析物聯(lián)網(wǎng)的組網(wǎng)技術(shù)與應(yīng)用

　　物聯(lián)網(wǎng)是指通過(guò)射頻識(shí)別（RFID）、紅外感應(yīng)器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等信息傳感設(shè)備，按約定的協(xié)議，把任何物品與互聯(lián)網(wǎng)連接起來(lái)，進(jìn)行信息交換和通訊，以實(shí)現(xiàn)智能化識(shí)別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡(luò)，即“物物相連的互聯(lián)網(wǎng)”。物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)是RFID電子標(biāo)簽技術(shù)，移動(dòng)支付作為物聯(lián)網(wǎng)的一個(gè)分支也稱(chēng)為手機(jī)支付，就是允許用戶(hù)使用其移動(dòng)終端（通常是手機(jī)）對(duì)所消費(fèi)的商品或服務(wù)進(jìn)行賬務(wù)支付的一種服務(wù)方式。

　　物聯(lián)網(wǎng)概念是在1999年提出的，兩層意思：第一，物聯(lián)網(wǎng)的核心和基礎(chǔ)仍然是互聯(lián)網(wǎng)，是在互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)上的延伸和擴(kuò)展的網(wǎng)絡(luò)；第二，其用戶(hù)端延伸和擴(kuò)展到了任何物品與物品之間，進(jìn)行信息交換和通訊。物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)細(xì)分為：RFID行業(yè)應(yīng)用產(chǎn)業(yè)、移動(dòng)支付產(chǎn)業(yè)、M2M產(chǎn)業(yè)和無(wú)線傳感器(WSN)網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)業(yè)，移動(dòng)支付是物聯(lián)網(wǎng)的典型應(yīng)用。移動(dòng)支付價(jià)值鏈包括移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商、支付服務(wù)商（比如銀行，銀聯(lián)等）、應(yīng)用提供商（公交、校園、公共事業(yè)等）、設(shè)備提供商（終端廠商，卡供應(yīng)商，芯片提供商等）、系統(tǒng)集成商、商家和終端用戶(hù)。

　　1.組網(wǎng)方案設(shè)計(jì)

　　本方案基于RFID2.4GHz頻率融合手機(jī)SIM卡的技術(shù)實(shí)現(xiàn)方式，兼容13.56MHz頻率應(yīng)用方式。網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)以校園網(wǎng)為例，如下圖所示。

　　系統(tǒng)服務(wù)器放置在中心機(jī)房；各類(lèi)消費(fèi)終端、機(jī)具結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)情況布放在各自的實(shí)驗(yàn)場(chǎng)所，終端支持聯(lián)網(wǎng)和脫機(jī)交易，以便覆蓋所有功能應(yīng)用。

　　2.功能介紹

　　建議采取2.4GHzRF-SIM卡與13.56MHzMIFARE卡同時(shí)應(yīng)用的方案，模擬業(yè)務(wù)應(yīng)用的各種場(chǎng)景。

　　2.12.4GHzRF-SIM卡

　　RF-SIM卡是可實(shí)現(xiàn)中近距離無(wú)線通信的手機(jī)智能卡，專(zhuān)利技術(shù)是一個(gè)可代替錢(qián)包、鑰匙和身份證的全方位服務(wù)平臺(tái)。它的最大特點(diǎn)是不需換手機(jī)，現(xiàn)要手機(jī)換一張智能卡后就成了類(lèi)NFC手機(jī)，使用的頻率是2.4G，通信距離可在500CM內(nèi)自動(dòng)調(diào)整，單向支持100M(數(shù)據(jù)廣播)，RFSIM卡在邏輯上分為標(biāo)準(zhǔn)SIM功能(GSM11.11，11.14)部分組件和模擬MifareOne邏輯加密卡的數(shù)據(jù)機(jī)制。（模擬Mifare數(shù)據(jù)邏輯結(jié)構(gòu)并符合PBOC2.0以及EMV電子信用卡的規(guī)范要求）組件。

　　SIM：用戶(hù)識(shí)別模塊

　　CPU：中央處理器（數(shù)據(jù)處理、控制功能）

　　SRAM：靜態(tài)存儲(chǔ)器（存儲(chǔ)程序）

　　RFIC：射頻集成電路（完成對(duì)無(wú)線電波的調(diào)制與解調(diào)）

　　EEPROM：電可擦寫(xiě)可編程存儲(chǔ)器（存儲(chǔ)數(shù)據(jù)）

　　中央處理器與SIM卡通過(guò)智能卡協(xié)議7816通訊，中央處理器與RFIC通過(guò)SPI接口通信。

　　SIM卡部分用于正常的手機(jī)移動(dòng)通訊、鑒權(quán)，僅用作與手機(jī)的物理連接。

　　內(nèi)置軟件用于管理高安全度的RF-ID、基于mifare模擬邏輯加密卡、可內(nèi)置e-credit電子信用卡、EMV電子錢(qián)包等。使用微型RF模塊并通過(guò)內(nèi)置的天線與外部設(shè)備通訊。

　　SIM芯片與2.4GHz芯片融合；形成具備射頻通信能力的2.4GHzRFSIM卡；其通訊流程如下圖：

　　RF-SIM卡通訊特征：

　　使用2.4G頻段,自動(dòng)選頻

　　通信速率1M，高可靠性連接與通信

　　支持自動(dòng)感應(yīng)和主動(dòng)出發(fā)連接兩種通信方法

　　雙向通信距離500CM內(nèi)，可以根據(jù)應(yīng)用設(shè)定

　　支持STK菜單進(jìn)行通信距離調(diào)整

　　單向數(shù)據(jù)廣播（半徑100M）

　　刷卡感應(yīng)功能可自行啟閉（節(jié)電）

　　數(shù)據(jù)空中傳輸自動(dòng)TDES加密，防竊聽(tīng)數(shù)據(jù)，刷卡時(shí)雙向認(rèn)證RF-SIM存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)：

　　目前主流應(yīng)用的RF-SIM存儲(chǔ)容量在64k~256k之間；除去通信應(yīng)用以外，至少能為移動(dòng)支付應(yīng)用預(yù)留30K空間。一般情況下規(guī)劃4k應(yīng)用空間（可根據(jù)實(shí)際需求調(diào)整）；通過(guò)應(yīng)用識(shí)別碼保障應(yīng)用的安全性和獨(dú)立性。

　　2.213.56MHzMIFARE卡

　　13.56MHz卡的通信特征：

　　2.2.1通信協(xié)議：ISO14443-A

　　2.2.2支持106Kbps數(shù)據(jù)傳輸速率

　　2.2.3Triple-DES協(xié)處理器

　　2.2.4程序存儲(chǔ)器32K×8bitROM

　　2.2.5數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器8K×8bitEEPROM

　　2.2.6EEPROM滿(mǎn)足10萬(wàn)次擦寫(xiě)指標(biāo)

　　2.2.7EEPROM滿(mǎn)足10年數(shù)據(jù)保存指標(biāo)

　　2.2.8識(shí)別一張卡3ms（包括復(fù)位應(yīng)答和防沖突）

　　2.2.9EEPROM擦寫(xiě)時(shí)間2.4ms

　　2.2.10典型交易過(guò)程350ms

　　2.2.11工作溫度：-20℃～70℃

　　2.2.12讀寫(xiě)距離：100mm以?xún)?nèi)

　　3.終端選型

　　應(yīng)用終端為雙模制式，同時(shí)支持2.4GHz和13.56MHz雙頻段。終端結(jié)構(gòu)：傳統(tǒng)13.56MHz應(yīng)用終端進(jìn)行改造，并聯(lián)2.4GHz讀卡模塊即可實(shí)現(xiàn)雙模制式；如圖：

　　13.56MHz讀卡模塊和2.4GHz讀卡模塊并聯(lián)嵌入到POS機(jī)內(nèi)，通過(guò)RS232協(xié)議跟POS機(jī)進(jìn)行通訊；RF-SIM卡與讀卡模塊通過(guò)Nordic公司開(kāi)發(fā)的無(wú)線傳輸協(xié)議Gazell進(jìn)行通訊。

　　4.技術(shù)特性

　　4.1終端集中管理

　　終端統(tǒng)一通過(guò)TCP/IP與后臺(tái)直接進(jìn)行通信，免除工作站的配置。保障終端與后臺(tái)通信的有效性、實(shí)時(shí)性。

　　4.2雙頻段支持

　　同時(shí)支持2.4GHzRF-SIM卡與13.56MHzM1卡；保障2.4GHzRF-SIM系統(tǒng)在校園運(yùn)營(yíng)的良好過(guò)渡。

　　5.應(yīng)用案例———綜合消費(fèi)應(yīng)用介紹

　　5.1系統(tǒng)組網(wǎng)

　　5.2業(yè)務(wù)功能的實(shí)現(xiàn)

　　5.2.1消費(fèi)pos機(jī)：一款臺(tái)式消費(fèi)終端，普遍應(yīng)用于學(xué)校食堂就餐，大型零售連鎖商店持卡消費(fèi)，工廠員工食堂收費(fèi)管理，大型連鎖快餐店持卡消費(fèi)、餐飲、娛樂(lè)場(chǎng)所消費(fèi)、網(wǎng)吧以及各種會(huì)所、場(chǎng)館門(mén)票管理等。

　　5.2.2發(fā)卡充值機(jī)：一款全功能MifareoneIC卡讀寫(xiě)器，可讀寫(xiě)16個(gè)扇區(qū)，USB傳輸數(shù)據(jù)和取電，速度快且穩(wěn)定，使用方便，讀寫(xiě)卡時(shí)間為0.1秒，讀卡距離2-6CM，可讀寫(xiě)MIFAREONE，MIFARELIGHT等非接觸式IC卡。

　　6.結(jié)束語(yǔ)

　　物聯(lián)網(wǎng)已被明確列入《國(guó)家中長(zhǎng)期科學(xué)技術(shù)發(fā)展規(guī)劃(2006-2020年)》和2050年國(guó)家產(chǎn)業(yè)路線圖。移動(dòng)支付是物聯(lián)網(wǎng)的典型應(yīng)用，在電信重組后，電信運(yùn)營(yíng)商均確定了企業(yè)主流3G技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，因此移動(dòng)通信為平臺(tái)的移動(dòng)支付市場(chǎng)將有很大的發(fā)展?jié)摿?，移?dòng)支付技術(shù)也給芯片設(shè)計(jì)、制造、封裝及制卡廠商帶來(lái)豐厚的經(jīng)濟(jì)效益。

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