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1、物联网协议分析与协议中间件设计摘要近几年来物联网技术受到了人们的广泛关注。物联网（The Internet of Things），指的是将各种信息传感设备，如射频识别（RFID）装置、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等装置与互联网结合起来而形成的一个巨大网络。它是指各类传感器和现有的互联网相互衔接的一项新技术。其目的是让所有的物品都与网络连接在一起，方便识别和管理，涉及标识、感知、信息传送与处理等关键技术。毫无疑问，如果“物联网”时代来临，人们的日常生活将发生翻天覆地的变化。本论文详细介绍了物联网的定义及其网络结构、服务体系和物联网关键技术如RFID技术、WSN技术等；论文的着重点是从物联
2、网的基本结构出发，对物联网系统中关键技术WSN所采用的协议标准ZigBee标准做出的研究和分析及对面向物联网的射频技术中间件的相关概念的理解和设计。关键词：物联网 射频技术 无线传感网络技术 ZigBee协议标准 中间件 第 35 页Analysis Protocol and Design Middleware based on The Interent of ThingsAbstractIn recent years, Internet of things technologies received extensive attention. Internet of things, refer
3、s to various information sensing device, such as radio frequency identification (RFID), infrared sensors, device, laser scanner global positioning system combined with Internet device such as a huge network formed. It refers to all kinds of sensors and the existing Internet connected a new technolog
4、y. Its purpose is to let all the items are connected to the network together, easy to identify and manage, involving logo, perception, information transmission and processing technique. There is no doubt that if Internet of things era, the Peoples Daily life will earth-shaking changes.This paper int
5、roduces the definition of network and the network structure and service system, key techniques such as network technology, WSN RFID technology, The paper focus from content, the basic structure of network of networking system adopted by the key technology of WSN ZigBee standard protocol standards -
6、the research and analysis on the net for content and the related concept of RFID middleware and understanding of design.Keywords: Internet of things RFID WSN ZigBee protocol standards Middleware目 录1 绪论61.1 论文研究的背景61.2 论文研究的意义71.3 论文的主要工作71.4 论文的章节安排82 物联网介绍及软件中间件简介92.1 物联网的定义92.2 物联网体系结构102.2.1 感知层1
7、02.2.2 网络层112.2.3 应用层122.3 物联网的网络体系与服务体系122.3.1 EPCGlobal“物联网”体系架构122.3.2 UID技术体系结构132.4 物联网的关键技术142.4.1 物联网包含的关键技术RFID技术142.4.2 WSN技术152.4.3 智能技术172.4.4纳米技术182.5中间件技术182.5.1 中间件简介182.5.2 RFID中间件的相关概念202.5.3 RFID中间件的特点202.6 本章小结203.物联网ZigBee协议的分析213.1 ZigBee技术简介213.2 ZigBee协议栈213.2.1 应用层223.2.2 网络层2
8、23.2.3 IEEE 802.15.4233.2.4 安全机制253.3 本章小结264.物联网RFID技术中间件的设计274.1 引言274.2 Middleware工作原理274.3 Middleware的模块设计294.3.1中间件接口模块294.3.2 电子编码(EPC)数据处理模块304.3.3末端读写服务器模块304.4 本章小结315. 总结与展望325.1 总结325.2 展望32致谢34参考文献351 绪论1.1 论文研究的背景随着现代微机电系统、微电子、片上系统SOC、纳米材料、传感器、无线通讯、计算机网络、分布式信息处理等技术发展，无线传感器网络（Wireless Se
9、nsor Networks,WSN）和射频标签（Radio FrequencyIdentification，RFID）在近几年获得了飞速发展。这两项技术相互独立，却又存在着千丝万缕的联系，它们相互交叉和相互整合，具有十分广阔的应用前景，在军事国防、工农业控制、城市管理、生物医疗、环境监测、抢险救灾、防恐反恐、危险区域远程控制，物流管理，人员识别，汽车工业等许多领域都有重要的科研价值和实用价值，已经引起了国内外研究及工业界广泛的重视。当这些技术与当今不断深入发展的互联网技术相结合，以互联网为基础扩展和延伸形成了新一代的网络技术即物联网诞生了。物联网是本世纪人类面临的又一个发展机遇,被称为改变人类
10、生活的技术之首。物联网的广泛应用将是继计算机、互联网与移动通信网之后的又一次信息革命。1999年MIT Auto-ID Center提出物联网概念，即把所有物品通过射频识别等信息传感设备与互联网连接起来，实现智能化识别和管理。2004年日本总务省提出u-Japan构想中，希望在2010年将日本建设成一个“Anytime，Anywhere，Anything，Anyone”都可以上网的环境。同年，韩国政府制定了u-Korea战略，韩国信通部发布的数字时代的人本主义：IT839战略以具体呼应u-Korea。2005年11月在突尼斯举行的信息社会世界峰会（WSIS）上，国际电信联盟（ITU）发布了IT
11、U互联网报告2005：物联网，报告指出，无所不在的“物联网”通信时代即将来临，世界上所有的物体从轮胎到牙刷、从房屋到纸巾都可以通过因特网主动进行交换。射频识别技术（RFID）、传感器技术、纳米技术、智能嵌入技术将到更加广泛的应用。2008年11月IBM提出“智慧的地球”概念，即“互联网+物联网=智慧地球”，以此做为经济振兴战略。如果在基础建设的执行中，植入“智慧”的理念，不仅仅能够在短期内有力的刺激经济、促进就业，而且能够在短时间内为国家打造一个成熟的智慧基础设施平台。2009年6月欧盟委员会提出针对物联网行动方案，方案明确表示在技术层面将给予大量资金支持，在政府管理层面将提出与现有法规相适应
12、的网络监管方案。2009年8月温家宝总理在无锡考察传感网产业发展时明确指示要早一点谋划未来，早一点攻破核心技术，并且明确要求尽快建立中国的传感信息中心，或者叫“感知中国”中心。目前：经国家标准化管理委员会批准，全国信息技术标准化技术委员会组建了传感器网络标准工作组，标准工作组现聚集了中国科学院、中国移动通信集团公司等国内传感网主要的技术研究和应用单位。 1.2 论文研究的意义物联网应用广泛，遍及智能交通、环境保护、政府工作、公共安全、平安家居、智能消防、工业监测、老人护理、个人健康等多个领域。ITU曾描绘物联网时代的图景：当司机出现操作失误时汽车会自动报警；公文包会提醒主人忘带了什么东西；衣服
13、会“告诉”洗衣机对颜色和水温的要求等。还有诸如远程抄表、物流运输、移动POS机应用，如果再结合云计算，物联网将有更多元的应用。物联网的问世，打破了传统思维。过去一直将物理基础设施与IT基础设置分开，一方面是机场、公路、建筑物等；别一方面是数据中心、个人电脑、宽带等。而在物联网时代，所有的物品、电缆、芯片、宽带将整合为统一的基础设施，世界就在物联网上开展各种活动，因此美国权威机构Forrester预测：到2020年世界上物物互联的业务跟人与人通信业务相比将达到30:1，物联网被称为是一个万亿级的通信业务。本文针对RFID，WSN等物联网关键技术在物联网领域中的应用飞速发展的现状，着重介绍了物联网
14、的技术架构和关键技术，分析了物联网中相关技术的通讯协议，研究并设计了关键技术的中间件。仅是作者针对物联网发展过程的思考和关键技术的学习与初步探索，希望能对我国物联网的发展能够产生积极的意义。 1.3 论文的主要工作鉴于作者根据物联网发展的实际状况和作者的研究状况，本文对物联网做了较详细的介绍，重点在物联网中无线传感网络技术的协议方面和射频识别中间件的研究和设计，主要研究内容如下：第一，指出识别技术是物联网发展的基础技术，正是信息采集的瓶颈所在。介绍物联网的概念和发展背景，作者认为RFID技术将会给物联网带来前所未有的发展机遇。第二，从物联网的基本结构出发，对物联网中关键技术WSN所采用的协议标
15、准ZigBee标准做出了研究和分析。第三，本文详细介绍了物联网RFID中间件技术，并架构了RFID中间件的整体结构，在此基础上设计了一个中间件系统，对阅读器传来的数据进行过滤、汇总、计算，减少了传往企业应用的大量原始数据。1.4 论文的章节安排论文的主要章节安排如下：第一章：绪论，介绍了论文的背景、开发意义及其本论文的主要内容。第二章：介绍了物联网的定义及其网络结构、服务体系；重点介绍了物联网中关键技术如RFID技术、WSN技术等；同时对中间件的相关概念做了简介。第三章：本章主要的工作是对物联网中关键技术WSN所采用的协议标准ZigBee标准的研究和分析。第四章：介绍了物联网关键技术RFID中间件的工作原理，架构了RFID中间件的整体结构。第五章：总结本论文所做的工作并对课题的前景做一展望。2 物联网介绍及软件中间件简介2.1 物联网的定义基本定义：物联网(The Internet of Things)，指的是将各种信息传感设备，如射频识别（RFID）装置、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等装置与互联网结合起来而形成的
