摘 要：物联网产业链可以分为感知层、传输层、智能应用层三个环节，无线通信技术是实现物物相连的基本关键技术之一。中兴智能基于Wi-Fi技术的RFID定位系统成为物联网应用案例。本文主要介绍物联网系统中的无线通信技术及局域网定位系统的应用。
1. 引言
物联网（Internet of Things），是指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、激光扫描器等种种装置与互联网结合起来而形成的一个巨大网络，将沟通从任何时间任何地点任何人之间的沟通连接扩展到人与物（Human to Thing）和物与物（Thing to Thing）之间的沟通连接。
通过在物品上嵌入电子标签、条形码等能够存储物体信息的标识，通过无线网络的方式将其即时信息发送到后台信息处理系统，而各大信息系统可互联形成一个庞大的网络。从而可达到对物品进行实施跟踪、监控等智能化管理的目的。通俗来讲，物联网可实现人与物之间的信息沟通。
2. 物联网时代智能化生活
想象2020年的智能化生活。
周末，张三想去郊游，上车后汽车提示胎压不正常，张三到4S店进行检修，汽车检修时张三用手机在咖啡机前一晃，一杯符合张三日常口味的咖啡已备好，享用完咖啡后收到汽车发出已检修完毕的信号。郊游时收到李四去打球的邀请，李四将球馆位置发送到张三汽车，汽车自动定位到球馆，球馆停车场在张三到车库门时发出车位导航信息，在离李四所在地最近的停车位泊车。打完球后，汽车将张三回家的信息发送到家用电器，到家前十五分钟，浴缸开始蓄水，微波炉开始煮饭，到家前五分钟，空调开始启动，到车库前二十米，车库门自动打开……
物联网产业链可以细分为标识、感知、处理和信息传送四个环节，每个环节的关键技术分别为RFID、传感器、智能芯片和电信运营商的无线传输网络。未来物联网的发展将经历四个阶段，2010年之前RFID被广泛应用于物流、零售和制药领域，2010-2015年物体互联，2015-2020年物体进入半智能化，2020年之后物件进入全智能化。
3. 物联网的感知与传输
物联网用途广泛，可运用于城市公共安全、工业安全生产、环境监控、智能交通、智能家居、公共卫生、健康监测等多个领域，让人们享受到更加安全轻松的生活。
举几个例子来说吧，从成都开车到重庆，上车后，只要设置好目的地便可随意睡觉、看电影，车载系统会通过路面接收到的信号智能行驶；不住在医院，只要通过一个小小的仪器，医生就能24小时监控病人的体温、血压、脉搏；下班了，只要用手机发出一个指令，家里的电饭煲就会自动加热做饭，空调开始降温……这不是科幻电影中的场景，通过“物联网”的逐步实现和提升，每个人的生活都将向此靠拢。所谓物联网，在中国也称为传感网，指的是将各种信息传感设备与互联网结合起来而形成的一个巨大网络。
具体地，物联网是指各类传感器和现有的互联网相互衔接的一个新技术。通过安装信息传感设备，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，将所有的物品都与网络连接在一起，方便识别和管理。电视、洗衣机、空调甚至自行车、门锁和血压计上都能使用。
从应用角度来看，与物联网密切相关并可能受益的领域主要包括二维码和RFID、传感器以及TD-SCDMA与SIM卡。
物联网应用可以分为三层：
(1) 传感网络，即以二维码、RFID、传感器为主，实现“物”的识别；
(2) 传输网络，即使通过现有的互联网、广电网络、通信网络等实现数据的传输与计算；
(3) 应用网络，即输入输出控制终端，可基于现有的手机、个人电脑等终端进行。
在“物联网”中，RFID标签中存储着规范而具有互用性的信息，通过无线数据通信网络把它们自动采集到中央信息系统，实现物品的识别，进而通过开放性的计算器网络实现信息交换和共享，实现对物品的“透明”管理。
在物联网中，系统应用流程如下：
(1) 对物体属性进行标识，属性包括静态和动态的属性，静态属性可以直接存储在标签中，动态属性需要先由传感器实时探测；
(2) 识别设备完成对物体属性的读取，并将信息转换为适合网络传输的数据格式；
(3) 将物体的信息通过网络传输到信息处理中心（处理中心可能是分布式的，如家里的电脑或者手机，也可能是集中式的，如中国移动的IDC），由处理中心完成物体通信的相关计算。
4. 无线通信技术简介
4.1 蓝牙技术
蓝牙技术（bluetooth）是一种无线数据与语音通信的开放性全球规范，其实质内容是为固定设备或移动设备之间的通信环境建立通用的近距无线接口，将通信技术与计算机技术进一步结合起来，使各种设备在没有电线或电缆相互连接的情况下，能在近距离范围内实现相互通信或操作。其传输频段为全球公众通用的2.4GHz ISM 频段，提供1Mbps 的传输速率和10m 的传输距离。
4.2 Wi-Fi技术
Wi-Fi（Wireless Fidelity）也是一种无线通信协议，正式名称是IEEE802.11b，与蓝牙一样，同属于短距离无线通信技术。Wi-Fi 速率最高可达11Mb/s。虽然在数据安全性方面比蓝牙技术要差一些，但在电波的覆盖范围方面却略胜一筹，可达100 m 左右。Wi-Fi 是以太网的一种无线扩展，理论上只要用户位于一个接入点四周的一定区域内，就能以最高约11Mb/s 的速度接入Web。但实际上，如果有多个用户同时通过一个点接入，带宽被多个用户分享，Wi-Fi 的连接速度一般将只有几百kb/s 的信号不受墙壁阻隔，但在建筑物内的有效传输距离小于户外。
4.3 UWB 技术
UWB（UltraWideband）是一种无线载波通信技术，它不采用正弦载波，而是利用纳秒级的非正弦波窄脉冲传输数据，因此其所占的频谱范围很宽。UWB 可在非常宽的带宽上传输信号，美国FCC 对UWB的规定为：在3.1～10.6GHz频段中占用500MHz 以上的带宽。由于UWB可以利用低功耗、低复杂度发射/接收机实现高速数据传输，在近年来得到了迅速发展。它在非常宽的频谱范围内采用低功率脉冲传送数据而不会对常规窄带无线通信系统造成大的干扰，并可充分利用频谱资源。基于UWB技术而构建的高速率数据收发机有着广泛的用途。
4.4 ZigBee技术
ZigBee 主要应用在短距离范围之内并且数据传输速率不高的各种电子设备之间。ZigBee 名字来源于蜂群使用的赖以生存和发展的通信方式，蜜蜂通过跳ZigZag 形状的舞蹈来分享新发现的食物源的位置、距离和方向等信息。
ZigBee使用2.4 GHz波段，采用跳频技术。与蓝牙相比，ZigBee更简单、速率更慢、功率及费用也更低。它的基本速率是250kb/s，当降低到28kb/s 时，传输范围可扩大到134m，并获得更高的可靠性。另外，它可与254 个节点联网。可以比蓝牙更好地支持游戏、消费电子、仪器和家庭自动化应用。人们期望能在工业监控、传感器网络、家庭监控、安全系统和玩具等领域拓展ZigBee的应用。
4.5 IrDA技术
红外线数据协会IrDA（Infrared Data Association）成立于1993年。IrDA是一种利用红外线进行点对点通信的技术，是第一个实现无线个人局域网（PAN）的技术。IrDA的主要优点是无需申请频率的使用权，因而红外通信成本低廉。并且还具有移动通信所需的体积小、功耗低、连接方便、简单易用的特点。此外，红外线发射角度较小，传输上安全性高。
4.6 专用无线系统
专用无线系统主要包含一些专用频段和公用频段的无线系统，主要用于数据传输或语音传输。用于数字传输的系统有无线抄表系统，远程监控等；用于语音传输的系统有无线寻呼系统，对讲机等。同时具有两种功能的系统如公安系统专用安防监控系统。
5. 中兴智能Wi-Fi技术在物联网中的应用
5.1 Wi-Fi无线局域网实时定位系统介绍
实时定位系统是指通过特定的技术，在一个指定的区域（办公楼、场地、城区）内，实时地对目标进行定位的系统，主要采用无线射频、超声波、红外等技术对物体进行定位。传统的有源RFID技术的实时定位系统解决方案正面临来自基于无线局域网（Wireless LAN, Wi-Fi）技术解决方案的挑战，基于Wi-Fi的RFID实时定位系统在国外正迅猛发展，根据最新报告，强调与RFID 解决方案相关的实时定位系统中，Wi-Fi技术占的市场份额越来越多。Wi-Fi技术每年的增长率都将超过70%，跟传统的有源RFID技术比较具有更强的市场优势。
5.2 Wi-Fi无线局域网实时定位系统产品介绍
Wi-Fi无线局域网实时系统由以下三部分组成：
(1) 定位标签（Wi-Fi Tag）
(2) 无线局域网接入点（Access Point）
(3) 定位服务器（Locating Server）
系统工作原理：
(1) 定位标签或者无线设备周期性地发出无线信号。
(2) 接入点接收到信号后，将信号传送给定位服务器。
(3) 定位服务器根据信号的强弱或信号到达时差判断出标签或无线设备所处位置，并通过电子地图显示其具体位置。
系统实现功能：
 可视化终端平台，以电子地图形式显示人员或物品的位置和移动轨迹
 精确度可达3米的室内外实时定位
 历史运行轨迹回放与分析
 多种自动告警机制：偏离预先设定运行轨迹告警；擅闯警戒区域告警；标签断电告警；标签消失告警
 主动告警机制：标签设置了报警按钮，可实现主动告警
 无线传感：实时采集温度、湿度、亲体密度、压力、振动等参数，服务器端可设置参数界限，超越界限即会触发报警
整个系统方案的设计贯穿技术先进，架构合理、产品主流、低成本、低维护量的原则。市场应用广泛，涉及各行业，医院资产、人员跟踪定位；仓库中托盘、货物跟踪定位；堆场中集装箱、拖车跟踪定位；生产制造车间贵重工具、在制品跟踪定位、车间员工动态考勤及管理；煤炭、油田环境监测和人员跟踪定位；监狱犯人跟踪定位和安全管制；校园、小区资产、保安巡更、车辆、外来人员跟踪管理；公共场所资产、人员跟踪定位；Wi-Fi手机、PDA跟踪定位。
5.3 Wi-Fi无线局域网实时定位系统市场应用
中国市场对基于Wi-Fi的RFID实时定位系统的需求是非常可观的。潜在需求主要来自以下几个方面：
(1) 医院资产和人员安全管理：国外医院正迅速采用基于无线局域网的RFID定位系统。国内医院也非常关注这一新动向。在医院或医疗机构的动态工作环境中，对资产和人员的 “低可见度” 往往导致时间和资源的严重浪费，甚至造成无法弥补的后果。基于Wi-Fi的RFID实时定位系统能够实时的跟踪病人、职员和医疗设备，监视有价值资产的区域安全和环境条件。医疗保健机构采用基于Wi-Fi的RFID实时定位系统有着非常大的投资回报。
(2) 集装箱管理：中国的集装箱有几千万，集装箱运输是经济的大动脉。绝大多数的集装箱外形极为相似，查找起来十分困难费力，物流运输公司往往储备很多的集装箱以供使用，使得绝大多数集装箱不能得到合理利用。一边是集装箱过多，造成资源的闲置；另一边是找不找合适的集装箱，造成资源短缺，造成资源浪费、成本增加。采用无线局域网的RFID实时定位系统，能够准确实时地掌握集装箱位置和状态，实现集装箱的动态跟踪管理，减少集装箱寻找时间, 提高集装箱利用率和运输效率;防止集装箱及其运载货物的丢失、被盗和损坏，降低成本,增加收益。
(3) 生产工厂设备和零部件管理：中国的加工厂数量众多，是世界之最。基于Wi-Fi的RFID实时定位系统可以自动跟踪在制品（包括构件、半成品、产成品等）、工具、设备以及关键人员的实时分布状况，准确监视并跟进管理，提高资产利用率、员工生产效率等。一些大型的工厂，比如半导体工厂、汽车制造厂等采用无线局域网的定位系统后，可以随时知道工具、设备和零件的位置，减少寻找、等待时间，提高生产效率。
(4) 煤矿井下人员定位：我国是世界上最大的煤炭消费国和生产国。随着国民经济的快速增长，煤炭需求量的不断攀升。近两年来，煤炭安全事故也不断发生。如何加强安全生产的防范措施，如何改变目前煤矿企业对井下人员、资产落后的管理模式，如何准确、实时、快速履行煤矿安全监测职能，保证抢险救灾、安全救护的高效运作成为所有煤矿企业关心的问题。基于Wi-Fi的RFID实时定位系统的煤矿人员实时监管解决方案，可以有效地加强对煤矿人员的安全管理，实时定位井下人员，直观及时地反映煤矿的现场情况、人员状况，提高煤矿人员安全保障的力度及效率，是煤矿人员安全监控管理的有力工具。
(5) 物流配送管理：物流行业一直是实时定位技术的典型应用领域，随着在物流业的快速发展，无线物流将会成为未来物流发展的趋势。物流分配中心每天会有大量的托盘、拖车进出，需要花费大量的人力物力去管理这些不断移动的资产，而且人工的操作容易导致很多的错误。采用了基于Wi-Fi的RFID实时定位系统后，这些托盘和拖车的位置会随时被自动记录下来，只要在系统的电子地图上搜索，就可以立即找到它们。一旦发生错误放置，系统会立即报警。
6. 结束语
Wi-Fi无线传感器网络能够利用现有Wi-Fi网络资源来部署和实施WSN将能够节约大量的硬件成本。此外无需考虑与其他设备的互操作性，市场上不断涌现的各种其他Wi-Fi设备增加了采用这种技术的易用性，有助于项目实施者缩短开发周期。再加上业界已经在Wi-Fi上积累了丰富的网络知识，这些都可以应用到WSN中来，有助于投资回报(ROI)和总拥有成本(TCO)上利益最大化。
其他涉密资产和人员定位管理：在一些场所，比如学校、监狱、军队、公园等出于人员安全或其他特殊目的，往往需要随时了解人员所在的位置、行踪和人员状况。另外针对贵重资产和秘密资产，往往需要提供实时的监护和看管，基于Wi-Fi的RFID实时定位系统可以很好的应用在这些定位管理上，可以加强资产和人员的安全管理。
综上所述，基于Wi-Fi的RFID实时定位系统应用非常广泛，很多行业都存在对基于Wi-Fi的RFID实时定位系统的巨大需求，以上提到的医疗保健、物流运输、生产制造、集装箱运输、煤矿等行业的企业都可能是我们的潜在用户。预计物联网是继计算机、互联网与移动通信网之后的又一次信息产业浪潮。有专家预测１０年内物联网就可能大规模普及，这一技术将会发展成为一个上万亿元规模的高科技市场。
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