解析物聯網的組網技術與應用
物聯網是通過射頻識別（RFID）、紅外感應器、全球定位系統、激光掃描器等信息傳感設備，按約定的協議，把任何物體與互聯網相連接，進行信息交換和通信，以實現對物體的智能化識別、定位、跟蹤、監控和管理的一種網絡。對于物聯網的解釋主要包含了兩層意義：第一，物聯網的核心和基礎仍然是互聯網，是在互聯網基礎上的延伸和擴展的網絡；第二，其用戶端延伸和擴展到了任何物體與物體之間，進行信息交換和通信。
物聯網概念是在1999年提出的，物聯網產業細分為：RFID行業應用產業、移動支付產業、M2M產業和無線傳感器(WSN)網絡產業，移動支付是物聯網的典型應用。移動支付價值鏈包括移動運營商、支付服務商（比如銀行，銀聯等）、應用提供商（公交、校園、公共事業等）、設備提供商（終端廠商，卡供應商，芯片提供商等）、系統集成商、商家和終端用戶。
1.組網方案設計
本方案基于RFID 2.4GHz頻率融合手機SIM卡的技術實現方式，兼容13.56MHz 頻率應用方式。網絡組網以校園網為例，如下圖所示。
系統服務器放置在中心機房；各類消費終端、機具結合現場情況布放在各自的實驗場所，終端支持聯網和脫機交易，以便覆蓋所有功能應用。
2.功能介紹
建議采取2.4GHzRF- SIM卡與13.56MHzMIFARE 卡同時應用的方案，模擬業務應用的各種場景。
2.1 2.4GHzRF- SIM卡
RF- SIM卡是可實現中近距離無線通信的手機智能卡，專利技術是一個可代替錢包、鑰匙和身份證的全方位服務平臺。它的最大特點是不需換手機，現要手機換一張智能卡后就成了類NFC手機，使用的頻率是2.4G，通信距離可在500CM內自動調整，單向支持100M(數據廣播)，RFSIM卡在邏輯上分為標準SIM功能(GSM11.11，11.14)部分組件和模擬Mifare One 邏輯加密卡的數據機制。（模擬Mifare 數據邏輯結構并符合PBOC2.0 以及EMV 電子信用卡的規范要求）組件。
SIM：用戶識別模塊
CPU：中央處理器（數據處理、控制功能）
SRAM：靜態存儲器（存儲程序）
RFIC：射頻集成電路（完成對無線電波的調制與解調）
EEPROM：電可擦寫可編程存儲器（存儲數據）
中央處理器與SIM卡通過智能卡協議7816 通訊，中央處理器與RFIC通過SPI 接口通信。
SIM卡部分用于正常的手機移動通訊、鑒權，僅用作與手機的物理連接。
內置軟件用于管理高安全度的RF- ID、基于mifare 模擬邏輯加密卡、可內置e- credit 電子信用卡、EMV 電子錢包等。使用微型RF 模塊并通過內置的天線與外部設備通訊。
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：
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RF- SIM卡通訊特征：
·使用2.4G頻段, 自動選頻
·通信速率1M，高可靠性連接與通信
·支持自動感應和主動出發連接兩種通信方法
·雙向通信距離500CM內，可以根據應用設定
·支持STK菜單進行通信距離調整
·單向數據廣播（半徑100M）
·刷卡感應功能可自行啟閉（節電）
·數據空中傳輸自動TDES 加密，防竊聽數據，刷卡時雙向認證RF- SIM存儲結構：
目前主流應用的RF- SIM存儲容量在64k~256k 之間；除去通信應用以外，至少能為移動支付應用預留30K空間。一般情況下規劃4k 應用空間（可根據實際需求調整）；通過應用識別碼保障應用的安全性和獨立性。
2.2 13.56MHzMIFARE 卡
13.56MHz 卡的通信特征：
2.2.1 通信協議：ISO14443- A
2.2.2 支持106Kbps 數據傳輸速率
2.2.3 Triple- DES 協處理器
2.2.4 程序存儲器32K×8bitROM
2.2.5 數據存儲器8K×8bit EEPROM
2.2.6 EEPROM滿足10 萬次擦寫指標
2.2.7 EEPROM滿足10 年數據保存指標
2.2.8 識別一張卡3ms（包括復位應答和防沖突）
2.2.9 EEPROM擦寫時間2.4ms
2.2.10 典型交易過程<350ms
2.2.11 工作溫度：- 20℃～70℃
2.2.12 讀寫距離：100mm以內
3.終端選型
應用終端為雙模制式，同時支持2.4GHz和13.56MHz雙頻段。終端結構：傳統13.56MHz應用終端進行改造，并聯2.4GHz讀卡模塊即可實現雙模制式；如圖：
13.56MHz讀卡模塊和2.4GHz讀卡模塊并聯嵌入到POS機內，通過RS232協議跟POS機進行通訊；RF-SIM卡與讀卡模塊通過Nordic公司開發的無線傳輸協議Gazell 進行通訊。
4.技術特性
4.1 終端集中管理
終端統一通過TCP/IP 與后臺直接進行通信，免除工作站的配置。保障終端與后臺通信的有效性、實時性。
4.2 雙頻段支持
同時支持2.4GHzRF- SIM卡與13.56MHzM1 卡；保障2.4GHzRF- SIM系統在校園運營的良好過渡。
5.應用案例———綜合消費應用介紹
5.1 系統組網
5.2 業務功能的實現
5.2.1 消費pos 機：一款臺式消費終端，普遍應用于學校食堂就餐，大型零售連鎖商店持卡消費，工廠員工食堂收費管理，大型連鎖快餐店持卡消費、餐飲、娛樂場所消費、網吧以及各種會所、場館門票管理等。
5.2.2 發卡充值機：一款全功能Mifare one IC卡讀寫器，可讀寫16個扇區，USB 傳輸數據和取電，速度快且穩定，使用方便，讀寫卡時間為0.1 秒，讀卡距離2- 6CM，可讀寫MIFAREONE ，MIFARE LIGHT等非接觸式IC卡。
6.結束語
物聯網已被明確列入《國家中長期科學技術發展規劃(2006- 2020 年)》和2050 年國家產業路線圖。移動支付是物聯網的典型應用，在電信重組后，電信運營商均確定了企業主流3G技術標準，因此移動通信為平臺的移動支付市場將有很大的發展潛力，移動支付技術也給芯片設計、制造、封裝及制卡廠商帶來豐厚的經濟效益。
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