物联网技术与应用
系统设计
题    目： 手机一卡通系统
姓    名：  XXX
学    号： XXX
专    业： XXX
班    级：  XXX
指导教师：  XXX
            2013 年 11 月 28日
1.4 什么是RF-SIM卡.……..…………….……………………………………..6
1.5什么是手机一卡通系统……………………………………………………...6
    3.5  校园一卡通数据中心……………………………………………………..14
    90设计网3.6  手机一卡通消费系统……………………………………………………..16
4.4 商业模式……………………………………………………………………18
总结…………………………………………………………………………………..18
RFID新领域：手机一卡通系统
摘要随着物联网技术的兴起，带动射频组件价格下降，因此其他商业领域也将加大对射频识别技术的依赖。射频识别技术（RFID）使得一个微小的便携标签也能传输数据，只需要一个阅读器就能解读并根据特定应用需要处理数据。这个技术最近才在这个大市场兴起。在手机业务中，射频识别技术并不像在其他行业那样运用广泛，但围绕它的讨论，现在已经很热烈了。分析人士预测，射频识别技术将通过降低成本并提供更好地管理彻底改变随着射频识别系统中器件，标签和阅读器变得越来越小，越来越便宜，这个技术开始广泛应用于各个行业，并且手机的应用非常广泛，射频识别技术使手机在这个方向上跨出了第一步。手机和射频识别技术相结合是手机通信服务的一个巨大的潜在市场，RF-SIM卡的应用
就是发展的主要对象。本文将重点介绍手机与校园一卡通相结合的技术应用，集成的一个服务于在校大学生的手机系统，即手机一卡通系统。
关键字：物联网技术，RFID，NFC技术，一卡通，RF-SIM卡，通信。
第一章  提出问题
1.1 什么是物联网
物联网是新一代技术组成的重要成分，其英文名为“The Internet of things”,其含义就是物物相连的互联网。其中国定义为：物联网是一个基于互联网，传统电信网等信息承载体，让所有能够被独立寻址的普通物理对象实现互联的网络。其欧盟定义为：物联网是一个动态的全球网络基础设施，它具有基于标准和互操作通信协议的自组织能力，其中物理的和虚拟的“物”具有身份标识、物理属性、虚拟的特性和智能的接口，并与信息网络无缝整合。物联网的关键技术有RFID、传感网、M2M、两化融合等。物联网将各种信息传感设备，如无线传感器网络（WSN，Wireless Sensor Network）节点、射频识别（RFID，Radio Frequency Identification）装置、红外感应器、移动手机、PDA、全球定位系统（GPS，G
lobal Positioning System）、激光扫描器等各种装置与互联网结合起来而形成的一个巨大网络。在现代社会中，物联网的应用相当广泛。
1.2  什么是RFID技术
射频识别RFID(Radio Frequency IDentification),又称电子标签、无线射频识别。它是一种通信技术，可通过无线电信号来识别特定目标并读写相关数据，而无需在识别系统与特定目标之间建立机械或光学接触。
RFID的基本组成部分如下：
（1）标签（Tag）：由耦合元件及芯片组成，每个标签具有唯一的电子编码，附着在物体上标识目标对象；
（2）阅读器（Reader）：读取（有时也可以写入）标签信息的设备，可设计为移动式或固定式；
（3）天线（Antenna）：在标签和读取器间传递射频信号。
图2—1  RFID基本组成图
RFID技术的基本工作原理：标签进入磁场后，接收到阅读器发出的射频信号，无源标签或被动标签（Passive Tag）凭借射频电磁波束中所获得的能量发送出存储在芯片中的产品信息，有源标签或主动标签（Active Tag）则主动发送某一频率的信号；阅读器读取信息并解码后，将信息送至中央信息系统进行相关数据处理。
RFID的关键技术如下：
（1）标签的能量供应
有源标签自带电池，用于给数据载体供电。而无源标签工作所需能量则从射频电磁波束中获取，和有源射频识别系统相比，无源系统需要较大的发射功率，射频电磁波在标签上经
射频检波、倍压、稳压、存储电路处理，转化为标签工作所需的工作电压。
（2）标签到阅读器的数据传输 标签回送到阅读器的数据传输方式可归结为三类：
（a）利用负载调制的反射或反向散射方式（反射波的频率与阅读器的发送频率一致）；
（b）利用阅读器发送频率的次谐波传送标签信息（标签反射波与阅读器的发送频率不同，为其高次谐波（n倍）或分谐波（1/n倍））；
（c）其它形式。
（3）数据传输的完整性与安全性 由于数字信号在传输的过程中会受到干扰，故其传输至接收端可能发生误判，为保证数据的完整性，可以使用校验和法来识别传输错误并进行校正，最常用的是奇偶校验法以及冗余校验法。在与安全相关的领域，例如出入系统、售票系统越来越多地应用射频识别系统，在数据传输的过程中难免不受到攻击，因此必须采取一定的防范措施保证数据安全，例如可以通过在阅读器与标签之间建立密钥来对要传输的数据进行加密，达到安全的目的。
（4）多目标识别技术（反碰撞算法）
当阅读器信号作用范围内存在多个标签，同一时刻有两个或两个以上的标签向阅读器返回信息时，将产生冲突。解决冲突的算法称为反碰撞算法。传统无线电技术（如通信卫星、移动电话网）已有空分多路法、频分多路法、时分多路法以及码分多路法来解决类似问题。但在射频识别系统中，由阅读器和标签构成的无线网络有以下特征：
（a）规模：每个阅读器工作区域内可能存在大量标签；
（b）体积：标签附着在各种商品上，体积不能太大；
（c）成本：粘贴标签的商品本身价值可能很低，所以标签的成本不能太高；
（d）通信量：标签内包含的信息量很少，阅读器与标签间的通信时间很短。 所以解决射频识别技术标签冲突的反碰撞算法存在与传统无线电技术不同之处。现有的反碰撞算法主要是ALOHA算法、分隙ALOHA算法、二进制搜索算法等。

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