第1章 概述

19世纪末期，赫兹发明无线电后，马可尼第一次演示海上航行船舶间的通信，这可以说是无线移动通信的开创。自那以后，无线移动通信取得了举世瞩目的发展，特别是从20世纪70年代后期蜂窝网正式开放供公众使用以后，全世界的无线移动通信设备总数持续地快速增长，人们都在期盼使用新的无线通信方法和手段，这极大地促进了移动通信在数字化和设备制造技术方面的进步，无线通信设备在小型化、高度集成、更加可靠、降低成本等新技术的推动下获得了巨大的发展。可以预见，在未来的几十年里全世界范围的无线通信将会得到更快的发展。

现代无线通信技术的发展始于20世纪20年代，是20世纪的重大成就之一。在不到100年的时间里，随着计算机和通信技术的发展，无线通信也得到了巨大的发展，其发展速度令人惊叹。无线通信已成为人们生活的一部分，无线通信用户的数量与日俱增。第二代无线通信（2G）向第三代移动通信系统（3G）演进，促进了技术融合以及全球统一标准的形成。随着3G服务的提供，无线通信终端的普及还将进一步扩大，它可以使用户在任何时候，从任何地方接入系统，以获取所需要的信息。总之，无线通信系统是一个不断演进的系统，各种新技术将推动下一代无线移动通信系统不断向前迈进。

1.1 无线通信模块介绍

1.1.1 无线通信技术的发展历程

1934年，美国已有100多个城市的警察局采用调幅（AM）制式的无线移动通信系统。1946年，根据美国联邦通信委员会（FCC）的计划，贝尔系统在圣路易斯城建立了世界上第一个公用汽车电话网，而后，这种公用无线电话服务被陆续地引进到美国的25个主要城市。每个系统使用单个大功率发射机和高塔，覆盖范围超过50km。语音只占用3kHz的基带宽，使用三个频道，间隔为120kHz，通信方式为单工，且为人工接续方式，网的容量较小。从20世纪40年代至60年代，为无线移动通信的早期发展阶段，公用移动通信业务的问世，移动通信所使用的频率开始向更高的频段发展。在20世纪70年代，蜂窝网方式的无线通信系统问世，一个适当大的地区设置多个半径约1km的蜂窝小区，互相紧密地邻近排列，其中心基站可使用较低的射频发射功率，每隔几个蜂窝就可以使用相同的频率，节约了无线电频谱资源的利用。这样，蜂窝网方式比过去利用大功率发射机覆盖半径为50km大面积的方法有显著改进。虽然移动手机从一个蜂窝小区移动至邻近的另一个蜂窝小区有越区交接等问题，但技术上都可以妥善解决。1973—1979年间，美国有几个城市试用了这种蜂窝系统AMPS（高级移动电话业务）；20世纪80年代初期，美国政府正式批准将这种商用系统提供给公众服务，与此同时，欧洲、日本和其他一些国家也开始陆续地建设和运营蜂窝网业务。

20世纪50年代至70年代后期，由于半导体技术的引入，无线移动通信系统进一步智能化，成本也有所降低。大规模集成电路器件和微处理器的发展使移动通信系统商用化成为现实。

20世纪70年代后期至80年代初期，蜂窝网虽已正式开放给公众使用，但那还是第一代蜂窝系统（1G），只提供模拟电话移动通信服务。不过那一时期固定通信已向数字化方向发展，移动通信的研究也开始考虑数字蜂窝系统的应用可能性和实际可能获得的好处。这包括能否获得更大的容量、更好的语音质量以及传送数据业务。直至20世纪90年代初期，泛欧数字蜂窝网正式向公众开放使用，采用数字时分多址（TDMA）技术；信道带宽为200kHz；使用新的900MHz频谱；称为GSM（全球移动通信）系统，属于第二代蜂窝网（2G），这是一个具有现代网络特征的第一个全球数字蜂窝移动通信系统。实际上，当时模拟网和数字网并存，凡是持有模拟和数字移动手机，都可以获得蜂窝网的服务。从此以后，全世界各国都大力发展数字蜂窝网。GSM成为世界上最流行的数字蜂窝网标准，随后，世界各国政府又联合制定了GSM的等效技术标准——DCS1800，它在1.8GHz到2GHz的频段上提供个人通信服务（PCS）。在北美，出现了几种不同制式的数字蜂窝网，1991年开始使用数字时分多址（TDMA）技术的美国数字蜂窝系统（USDC），1993年又有基于码分多址（CDMA）的数字蜂窝移动通信系统，分别称为IS-54和IS-95。日本也发展TDMA技术的数字蜂窝系统，称为个人数字蜂窝系统（PDC）。在1995—1997年期间，美国联邦通信委员会（FCC）又指定了一个新频段1850～1990MHz，专供个人通信业务（PCS）研究发展之用。总之，20世纪90年代以后，第二代数字蜂窝网（2G）兴旺发达，原先开放公用的第一代模拟电话已停止使用，所有移动用户全都使用第二代数字蜂窝网（2G）。数字通信技术是大势所趋，而且2G除了提供移动手机互通电话之外，还能让移动用户的手机或便携计算机实现数据通信，允许手机或者便携计算机“上网”，从互联网（Internet）获取需要的数据信息。这意味着，2G的基站可能提供这类应用的不对称传输通路，用户至基站方向的上行信息较短，而基站至用户方向的下行线路传输信息可以较长。这样的蜂窝被称为GPRS（通用分组无线业务），即介于2G与3G之间，俗称二代半（2.5G），即2G与未来3G的过渡。

1.1.2 无线通信模块、终端与手机

无线通信模块作为无线通信设备中的一个重要组成部分，从一开始就被人们所关注。从一开始的移动通信终端到后来的小型个人移动通信设备、手持移动终端、手机等，无线通信模块都在其中扮演着重要的角色。从某种意义上说，现代的移动通信设备都是在无线模块的基础上发展起来的，例如，早期的手机就是将无线通信模块集成在另外一块电路板上构成的。随着技术的不断进步，无线通信设备朝着小型化、低成本的方向发展，越来越多的通信设备趋于将无线通信模块与周围的应用系统集成在一起，在现有的手机中已经很难看到独立的无线通信模块了。但是，在其他一些领域，如工业领域，由于应用场合各不相同，对功能、性能、结构、对环境等要求更不一样，不便于像手机一样做高度的集成和统一的设计，因而，采用无线通信模块的形式，以独立的Modem的方式参与应用会具有更大的灵活性，可以为使用者提供更大的设计方便。例如，没有无线通信经验的应用设计者可以不具备射频电路的知识，不用过多考虑无线通信的设计约束，也不用为开发无线通信产品而去做昂贵的测试认证。对他们而言，只需要将无线通信模块像一个普通的器件一样集成在自己的电路设计中即可。这大大方便了设计人员的工作，降低了技术的复杂性，缩短了推向市场的周期。

1.2 物联网的概念及其发展

1.2.1 什么是物联网

国际电信联盟从1997年开始，每年发布一本世界互联网发展年度报告，其中，2005年的报告名称叫《物联网》。报告系统地讨论了物联网的概念，列举了意大利、日本、韩国和新加坡等国家的案例研究和发展战略，提出了“物联网时代”的构想。2005年11月17、18日，BBC新闻、雅虎在线、IDG等都纷纷进行了报道。

什么是物联网？简单来说，物联网是在国际互联网的基础上，利用RFID技术和物品电子编码技术，给每一个实体对象一个唯一的代码，构造的一个覆盖世界上万事万物的实物互联网（Internet of Things）。

正如人类社会的交流需要有彼此的身份一样，物联网中的每一个物体／物品都要有一个身份代码，将一个具有唯一代码的RFID标签贴在物品上，就好像给每个物体发了身份证。然后，将这个代码和反映该物品的其他信息存储在网络服务器中，就好像身份在公安局有了备案和登记。这个服务器叫物品名称解析服务器（ONS，Object Naming Service），它是物联网的“花名册”，用来统一解析所有物品的“身份”与“归属关系”（URI，Universal Resource Identifier）。最后，通过在互联网许多端点上安装的电子标签读写器和其他感应器，使物体通过时可自动交换信息，并通过网络传输与搜寻“远在他乡”的物品制造或管理部门服务器中的“档案”信息，从而实现对物品的自动识别、追踪和管理。简单地说，就是所有物品被赋予“身份”之后，借助传感器（读写器），在互联网（Internet）与服务器的沟通下进行“交谈”，这就是“物联网”。

物联网的目标是为每一个物品建立全球可交流识别的、开放的统一标准以及智能跟踪与管理的体系。其最终目的是构造“泛在网络社会”（Ubiquitous Network Society）。“泛在”（Ubiquitous）概念来自拉丁文的词根ubique，译为无处不在。无处不在的各种传感器与物品产生各种实时信息，这些信息通过互联网进行交换，实现 “运筹帷幄，决胜千里”的物流控制与过程管理。所以，“泛在”不但指地域上的无处不在，也涉及社会的方方面面，如日常消费、生产运输、安全追踪、物流交通、贸易采购、医疗卫生等。因此，物联网的“泛在”概念一经提出，立即受到了各国政府、行业和学术界的广泛重视。

1.2.2 物联网的体系架构

物联网引起了包括企业、科研团体、新闻媒体和政府机构的广泛关注。一些研究机构也进行了一些对物联网关键技术及体系结构的研究。但目前对于物联网研究尚未形成统一的看法，对于物联网技术内涵的分析也不够专业和深入。有些专业的或非专业的出版物将RFID或者传感器网络当做物联网，实际上，这些只是物联网的一个组成部分或者物联网的一种类型而已。真正的物联网的定义与结构，比这些描述要更加广泛和简单。物联网就是一个连接物与物的网络，RFID是其中的一种，传感器网络也是其中的一种，除此之外，还有很多的“物”可以与“物”通过网络连接起来，它们也同样构成物联网。

2007年8月，美国总统科学技术咨询委员会（PCAST）提出了CPS的概念，即Cyber- Physical Systems——联网的物理设备系统。这一概念更加符合物联网的本质特征。PCAST咨询报告认为，CPS的设计、构造、测试和维护难度较大、成本较高，通常涉及到无数联网软件和硬件部件，在多个子系统环境下的精细化集成。在监测和控制复杂的、快速动作的物理系统（例如医疗设备、武器系统、制造过程、配电设施）运行时，CPS在严格的计算能力、内存、功耗、速度、重量和成本的约束下，必须可靠和实时地运行。绝大部分CPS系统都是安全关键的系统，必须在外部攻击和打击下能够继续正常工作。

我们通过研究实际的物联网系统，如智能电网、远程环境监控、家居安防、远程医疗等，可以分析出物联网系统的共有特征：它是一个包含结点、网络和控制中心在内的网络信息传输和处理系统。

1.物联网的组成部分

我们从一个实际的物联网系统来分析物联网的组成部分。例如一个基于EPC（Electronic Product Code）的车辆管理系统，主要由车辆识别、网络和监控中心所组成，如图1-1所示。

●车辆标识与读卡器：由标签读写器、电子标签及天线等构成，完成车辆信息的识别。

●网络：将车辆信息传输到监控中心，并把监控中心的控制信息发回给读卡器进行标识的读取及其他操作。

●监控中心：由管理主机和数据接口构成，负责本地车辆信息的监控、本地信息和服务器的管理、远程信息的网络调度。

工作过程：当车辆通过收费口时，附着在车辆上的电子标签进入RFID磁场，接收标签读写器发出的射频信号，凭借感应电流所获得的能量，发送出存储在电子标签芯片中的车辆信息，标签读写器读取信息并解码后形成EPC，送至管理主机，通过本地及远程接口，存储到本地服务器或访问远程服务器进行相应的数据处理。

其他物联网应用，如智能电网（远程抄表）、环境的远程监控、社区安防等也都具有类似结构——结点、网络和控制中心。因此，这三个部分构成了物联网的核心组成部分。这样的划分比用RFID或者传感器来表示传感器的组成元素具有更广泛的代表性。

（1）结点

结点是物联网中的“物”的标识单元，它包括各种各样的类型，如RFID、传感器、终端等。结点的基本组成包括如下几个基本单元：传感单元（由传感器和模数转换功能模块组成）、处理单元（包括CPU、存储器、嵌入式操作系统等）、通信单元（由无线通信模块组成）以及能量供应单元。此外，可以选择的其他功能单元包括：定位系统、移动系统以及电源自供电系统等。

（2）网络

网络是物联网中的信息传输介质，它可以将结点与结点、结点与控制中心连接起来，共同构成物联网。这种连接网络可以是无线的，也可以是有线的；可以是宽带的，也可以是窄带的；可以是卫星传输的；可以是近场的，也可以是远程的。不同的网络适应不同的业务及其QoS要求。

（3）控制中心

在有的物联网中，结点通过网络与其他结点连接，也有的结点通过网络与控制中心连接，将采集的信息发送到控制中心进行处理，或者结点接收控制中心发出的指令，进行相应的操作。

2.物联网的体系架构

虽然物联网的应用领域千变万化，其各个组成部分的物理性质、计算能力、构成形态、层次架构等也各不相同，但都可以由划分为结点到结点、结点到控制／处理中心这两种最基本的网络架构。由这最基本的网络架构，又可以叠加演化为更加复杂的物联网络体系架构，如混合体系架构、分级体系架构等。

（1）结点到结点的体系架构——P2P（Point to Point）网络架构

在结点到结点的物联网架构中，结点通过网络介质直接与其他结点通信，整个网络由结点和传输网络（或网络介质）共同组成。组成网络的结点有着相似的结构、发挥相似的功能、彼此对等。如无线传感器网络、Ad Hoc网络就是典型的结点到结点的体系架构。彼此连接的结点还可以构成不同的网络域，不同的网络域完成不同的工作划分，如不同的信息处理层级等。还可以通过结点之间的协议约定，联合构成Mesh网络。

（2）结点到控制／处理中心的体系架构

在结点到控制／处理中心的物联网架构中，结点通过网络介质直接与控制／处理中心通信。整个网络由结点、控制／处理中心和传输网络（或网络介质）共同组成。结点负责处理终端的信息，如信息采集、分发等；控制和处理中心汇聚各个结点传送过来的信息，并进行处理，同时也控制各个结点的工作状态，将处理后的信息分发给各个结点。在这种体系架构下，各个结点在中心的控制下进行工作，中心集中对信息进行处理，结点无须具备太强的信息处理能力，只需做简单的信息采集和传递的工作，这样也降低了各个结点的设计复杂度和成本。

我们以无线传感器网络为例来分析一下这种结点到结点网络体系结构。无线传感器网络的网络拓扑结构是组织无线传感器结点的组网技术，有多种形态和组网方式。按照其组网形态和方式，可分为集中式、分布式和混合式。集中式结构类似移动通信的蜂窝结构，集中管理；分布式结构，类似Ad Hoc网络结构，可自组织网络接入连接和分布管理；混合式结构是集中式和分布式结构的组合。无线传感器网络的网状式结构，类似Mesh网络结构，以网状分布连接和管理。如果按照结点功能及结构层次，无线传感器网络通常可分为平面网络结构、分级网络结构、混合网络结构，以及Mesh网络结构。无线传感器结点经多跳转发，通过基站、汇聚结点或网关接入网络，在网络的任务管理结点对感应信息进行管理、分类和处理，再把感应信息送给用户使用。研究和开发有效、实用的网络结构，对构建高性能的无线传感器网络十分重要，因为网络的拓扑结构严重制约无线传感器网络通信协议（如MAC协议和路由协议）设计的复杂度和性能的发挥。下面根据结点功能及结构层次分别加以介绍。

1）平面网络结构

平面网络结构是无线传感器网络中最简单的一种拓扑结构，如图1-6所示，所有结点为对等结构，具有完全一致的功能特性，也就是说每个结点均包含相同的MAC、路由、管理和安全等协议。这种拓扑结构简单易维护，具有较好的健壮性，事实上就是一种Ad Hoc网络结构形式。由于没有中心管理结点，故采用自组织协同算法形成网络，其组网算法比较复杂。

2）分级网络结构（也称层次网络结构）

分级网络结构是无线传感器网络中平面网络结构的一种扩展拓扑结构，如图1-7所示。网络分为上、下两层：上层为中心骨干结点；下层为一般传感器结点。通常网络可能存在一个或多个骨干结点，骨干结点之间或一般传感器结点之间采用的是平面网络结构。具有汇聚功能的骨干结点和一般传感器结点之间采用的是分级网络结构。所有骨干结点为对等结构，骨干结点和一般传感器结点有不同的功能特性，也就是说每个骨干结点均包含相同的MAC、路由、管理和安全等功能协议，而一般传感器结点可能没有路由、管理及汇聚处理等功能。这种分级网络通常以簇的形式存在，按功能分为簇首（具有汇聚功能的骨干结点：Cluster-head）和成员结点（一般传感器结点：Member）。这种网络拓扑结构扩展性好，便于集中管理，可以降低系统建设成本，提高网络覆盖率和可靠性，但是集中管理开销大，硬件成本高，一般传感器结点之间不太可能直接通信。

3）混合网络结构

混合网络结构是无线传感器网络中平面网络结构和分级网络结构的一种混合拓扑结构，如图1-8所示。

网络骨干结点之间及一般传感器结点之间都采用平面网络结构，而网络骨干结点和一般传感器结点之间采用分级网络结构。这种网络拓扑结构和分级网络结构不同的是一般传感器结点之间可以直接通信，可不通过汇聚骨干结点来转发数据。同分级网络结构比较，这种结构支持的功能更加强大，但所需硬件成本更高。

4）Mesh网络结构

Mesh网络结构是一种新型的无线传感器网络结构，与前面的传统无线网络拓扑结构有一些结构和技术上的不同。从结构来看，Mesh网络是规则分布的网络，不同于完全连接的网络结构，如图1-9所示。通常只允许和结点最近的邻居通信，如图1-10所示。网络内部的结点一般都是相同的，因此Mesh网络也称为对等网。

Mesh网络是构建大规模无线传感器网络的一个很好的结构模型，特别是那些分布在一个地理区域的传感器网络，如人员或车辆安全监控系统。尽管这里反映通信拓扑的是规则结构，然而结点实际的地理分布不必是规则的Mesh结构形态。

通常Mesh网络结构结点之间存在多条路由路径，网络对于单点或单个链路故障具有较强的容错能力和鲁棒性。Mesh网络结构最大的优点就是尽管所有结点都是对等地位，且具有相同的计算和通信传输功能，但某个结点可被指定为簇首结点，而且可执行额外的功能。一旦簇首结点失效，另外一个结点可以立刻补充并接管原簇首那些额外执行的功能。

不同的网络结构对路由和MAC的性能影响较大，例如，一个n×m的二维Mesh网络结构的无线传感器网络拥有nm条连接链路，每个源结点到目的结点都有多条连接路径。对于完全连接的分布式网络，路由表随着结点数增加而呈指数增加，且路由设计复杂度是个NP−hard问题。通过限制允许通信的邻居结点数目和通信路径，可以获得一个具有多项式复杂度的再生流拓扑结构，基于这种结构的流线型协议本质上就是分级的网络结构。如图1-11所示，采用分级网络结构技术可使Mesh网络路由设计简单许多，由于一些数据处理可以在每个分级的层次里面完成，因而比较适合于无线传感器网络的分布式信号处理和决策。

从技术上来看，基于Mesh结构的无线传感器网络具有以下特点。

（1）由无线结点构成网络。这种类型的网络结点是由一个传感器或执行器构成且连接到一个双向无线收发器上。数据和控制信号是通过无线通信的方式在网络上传输的，结点可以方便地通过电池来供电。

（2）结点按照Mesh拓扑结构部署。一种典型的无线Mesh网络拓扑，网内每个结点至少可以和一个其他结点通信，这种方式可以实现比传统的集线式或星型拓扑更好的网络连接性。除此之外，Mesh网络结构还具有以下特征：自我形成，即当结点打开电源时，可以自动加入网络；自愈功能，即当结点离开网络时，其余结点可以自动重新路由它们的消息或信号到网络外部的结点，以确保存在一条更加可靠的通信路径。

（3）支持多跳路由。来自一个结点的数据在其到达一个主机网关或控制器之前，可以通过多个其余结点转发。在不牺牲当前信道容量的情况下，扩展无线传感器网络的覆盖范围是无线传感器网络设计和部署的一个重要目标之一。通过Mesh方式的网络连接，只需短距离的通信链路，经受较少的干扰，因而可以为网络提供较高的吞吐率及较高的频谱复用效率。

（4）功耗限制和移动性取决于结点类型及应用的特点。通常基站或汇聚结点移动性较低，感应结点可能移动性较高。基站通常不受电源限制，而感应结点通常由电池供电。

（5）存在多种网络接入方式。可以通过星型、Mesh等结点方式和其他网络集成。

在无线传感器网络以及其他类型的物联网实际应用中，通常都根据应用需求来灵活地选择合适的网络拓扑结构。

1.3 无线通信模块与物联网

1.3.1 物联网标准化与物联网体系

在物联网领域，结点（以RFID为代表）技术、物品电子编码和互联网是目前处于研究前沿的三个热点技术。这三大技术要素如何有机地结合起来形成有序的网络系统，关键在于其所采用的标准体系。物联网的标准体系主要由两大部分构成：一是RFID前端技术标准体系；二是后台数据库、网络和应用体系。

RFID前端技术标准体系主要包括物品编码体系、空中接口标准、数据交换协议、读卡器与标签（卡）的电路电气性能、测试规范、前端应用标准等。其中，物品编码体系和空中接口标准是前端标准体系的核心部分，直接影响到如RFID芯片与天线的设计制造、标签集成及读写器设计等产业化关键技术，也影响到其他的前、后端标准，因此成为各个国家和标准组织争夺的焦点。目前国际上主要有五大标准组织，它们是EPCglobal、IS0/IEC、UID、AIM和IP-X，分别代表了国际上不同团体或国家利益。

EPCglobal是由北美UCC产品统一编码组织和欧洲EAN产品标准组织联合成立的，势力最大。目前，EPCglobal已经发布了一系列技术规范，包括电子产品代码（EPC）、电子标签规范和互操作性、识读器-电子标签通信协议、中间件软件系统接口、PML数据库服务器接口、对象名称服务和PML产品元数据规范等。

ISO/IEC是公认的全球非营利工业标准组织，和EPCglobal相比，有更大的公信力。ISO/IEC组织下设多个分技术委员会从事RFID标准研究，ISO/IEC JTC1/SC31，即AIDC自动识别和数据采集分技术委员会，正在制定或已颁布的标准有不同频率下自动识别和数据采集通信接口的参数标准。

日本泛在识别技术组织UID在国际上也有较大的影响力，主要靠日本的电子制造商、信息技术企业的大力支持，目前已经公布了电子标签超微芯片部分规格。日本和欧美的RFID标准在使用的无线频段、信息位数和应用领域等有许多不同点。日本的电子标签采用的频段为2.45GHz和13.56MHz，欧美的EPC标准采用UHF频段；日本的电子标签的信息位数为128位，EPC标准的位数为96位。日本的电子标签标准可用于库存管理、信息发送和接收及产品和零部件的跟踪管理等；EPC标准侧重于物流管理、库存管理等。

AIM和IP-X较前面三大组织的力量相对弱小。AIDC（Automatic Identification and Data Collection）组织原先制定过通行全球的条形码标准，于1999年另成立了AIM（Automatic Identification Manufacturers）组织，目的是推出RFID标准。AIM全球有13个国家与地区性的分支，全球会员数已达1000多个。不过，由于RFID和原先条形码的技术和应用特点有很大的不同，AIDC能否对RFID标准制定有较大的影响力还是未知数。IP-X则是南非、澳大利亚、瑞士等国的RFID标准组织，目前在全球RFlD标准制定方面的影响力较小。

物品编码体系主要是对物品的相关信息进行标识的方法和规范，目前主要的编码体系为欧美的EPC体系（作为EPC Global标准的一部分）和日本的Ucode体系（作为UID标准的核心部分）。ISO也制定了相应的技术和规程标准，但没有涉及具体的编码协议。

空中接口规范则涉及RFID通信及其控制，其中特别重要的内容是应用频段的分配和各应用频段的空中接口参数。目前，ISO组织已经在该领域建立了比较详细的标准体系，覆盖从低频到微波的具体空中接口参数。EPC Global在UHF空中接口标准方面有优势，EPC Global Gen 2接口协议已通过ISO批准，成为ISO 18000-6标准。

物联网后台数据库、网络和应用标准体系是实现RFID单一应用系统到全球联网的保障，包括网络体系架构、应用平台、系统集成与数据管理、中间件技术、对象名称解释、信息服务、网络信息安全等标准规范。尽管国际上的五大标准组织在RFID技术发展方面，都有各自的影响力（尤其是在其所属地区），但是目前可以从RFID前端技术标准到后台数据库、网络和应用形成物联网标准体系架构的只有EPCglobal和UID。由于EPCglobal综合了美国和欧洲厂商的技术研究成果，实力强大，从目前情况来看，要比UID更占上风。但是，UID有更新的泛在计算理念和安全架构，并得到日本众多大公司的支持，其发展势头也不可小视。

EPC（Electronic Product Code，电子物品编码）物联网的概念是由美国麻省理工学院的自动识别研究中心（Auto-ID Center）两位教授Sznjey Sarma和David Brock于1999年10月提出的。2003年11月，国际物品编码协会（EAN）和美国统一编码协会（UCC）联合收购了EPC技术，Auto-ID中心分拆为EPCglobal和Auto-ID实验室。EPCglobal由EAN和UCC合资组建，旨在EPC物联网标准的制定及其推广；Auto-ID实验室由Auto-ID中心演化而来，负责相关技术研究工作。EPC概念提出后，吸引了世界上许多著名研究型大学参与研究开发，如英国的剑桥大学、澳大利亚的阿德雷德大学、我国的复旦大学等，还得到可口可乐、强生、宝洁、吉列、沃尔玛等100多家大公司的响应，同时有IBM、微软、飞利浦等企业的技术支持。

自1999年提出EPC物联网构想到2003年，几年时间内，Auto-ID中心已完成了EPC应用方面3个阶段示范实验：一是货堆试验阶段。2001年9月28日，MIT实验室成功地异地读取了宝洁公司位于密苏里州杰拉杜角的工厂货盘上的Boundy纸巾的电子产品码。二是货箱试验阶段。2002年2月，美国多家大公司将包装盒上配有EPC标签的货物在全美选定的几个配送中心和零售商之间运输，数据传输量大大增加，系统仍然运行良好。三是单个物品试验阶段。2002年年底，Auto-ID中心将标签加载到单个物品上，测试系统处理更大数据量的能力，2003年秋季发布了EPC核心标准1.0。EPC系统工作原理如图1-12所示，详细过程在下一节再作解释。

EPCglobal系统是一种基于EAN·UCC编码的系统，具有一整套涵盖贸易流通过程各种有形或无形产品所需的全球唯一的标识代码，包括贸易项目、物流单元、位置、资产、服务关系等标识代码。EAN·UCC标识代码随着产品或服务的产生在流通源头建立，并伴随着该产品或服务的流动贯穿全过程。EAN·UCC标识代码是固定结构、无含义、全球唯一的全数字型代码。在EPC标签信息规范1.1中采用64位和96位的电子产品编码；在EPC标签2.0规范中采用96位和256位的电子产品编码。自2004年6月22日宣布完成了第一个EPC技术的全球标准之后，EPCglobal逐步发布了EPC标签数据标准、EPC中间件标准、EPC网络服务标准、EPC一致性测试标准、EPC识读器管理标准等。2006年7月，EPCglobal发布的超高频第二代空中接口标准（UHF Gen 2）被ISO正式批准为ISO国际标准，这无疑加快了EPC在全球应用推广的步伐。

UID体系是由日本T-Engine论坛建立的。T-Engine由日本东京大学坂村健教授在2002年6月发起成立，其目标是作为嵌入式实时系统的开发平台，实施坂村健教授所倡导的T-Engine构架的研究开发、标准化及普及活动，运用T-Engine建立普适计算环境等。

T-Engine论坛是目前世界上最大的“开放的嵌入式”、“实时”、“计算无处不在”的企业论坛。T-Engine论坛的工作基础是原来的TRON（The Real-time Operating system Nucleus，即实时操作系统内核）项目，该项目始于1984年，在坂村健教授领导下提出了全新的计算机体系，旨在构筑“计算无处不在”的理想社会环境及泛在网络社会（Ubiquitous NetWork Society）。最早研发的iTRON（Industrial TRON）是一种工业实时嵌入式操作系统，在微处理器中运行。据介绍，这一系统已经安装到全球30亿到40亿台家用电子产品当中，远远超过Windows的普及程度。尽管在个人计算机领域，iTRON几乎无人知道，但在实时嵌入式操作系统市场上，iTRON却占据了全球大约70%的份额。例如，日本出售的imode电话，就是采用了iTRON技术。在2003年年底，微软也加入坂村健教授发起T-Engine论坛。可见，日本之所以敢于迎接美国EPCglobal的挑战提出了自己的“无处不在”物联网体系是有一定的实力作基础的。

T-Engine论坛目前已经拥有475家成员，成员绝大多数都是日本的厂商，如NEC、日立、东芝等，也有少部分来自国外的著名厂商，如微软、三星、LG和SKT。T-Engine论坛下属的泛在识别中心（Ubiquitous ID Center—UID）成立于2002年12月，具体负责研究和推广自动识别的核心技术，即在所有的物品上植入微型芯片，组建网络进行通信。

UID的核心是赋予现实世界中任何物理对象唯一的泛在识别号（Ucode）。它具备了128位（128bit）的充裕容量，提供了3.4×1038个码址的编码空间，更可以用128位为单元进一步扩展至256、384或512位。Ucode标签具有多种形式，包括条码、射频标签、智能卡、有源芯片等。泛在识别中心把标签进行分类，并设立了多个不同的认证标准。UID的最大特点是包罗万象，即力图把现实世界各种各样的物品和场所都通过电子标签或者嵌入智能芯片，使之实现智能化，然后通过网络连接起来，建立起“无处不在”的网络社会。

标准之争是物联网发展的一个突出问题，标准的不统一成为物联网发展的一个重要障碍。每一个国家都会考虑自身的利益，还有安全的理由，即使采纳某个国际标准体系，也往往会倾向制定自己的数据格式标准，由此必然带来不兼容的问题。因此，要形成全球统一的物联网需要全球各个国家的合作，其中的困难肯定要比技术实现上的困难大得多。

物联网的实现首先要做好两个方面的事情：一是物品的身份辩识，即每个物品要有一个身份码，并可以方便地被辨认（识读）和记录下来；二是物品的联网追踪，每个物品都可以在互联网上找到，可跟踪追溯。两个方面的问题最后归结起来都是如何实现标准化的问题。目前，ISO、EPCglobal、UID做了大量的富有成效的努力。

1.3.2 物联网中的无线通信模块

无线通信模块在物联网中有着广泛的应用，随着技术的发展和工业及人们生活水平的提高，不断产生新的物联网应用，也为无线通信模块提供了新的应用领域。例如，在汽车电子领域，大量的车载导航设备中都采用了无线通信模块，用来回传车辆的位置信息，同时接收车辆运行所需要的资讯，如道路拥堵情况、应急抢险，还有在出租车行业里广泛使用的“叫车服务”等。在广告媒体行业，无线通信模块将以往需要人工操作的广告内容更新通过无线的方式直接传输到各个网点的广告视频设备上去，节省了大量的人力物力，也提高了媒体传播的即时性。在安防监控领域，利用最新的无线宽带技术可以直接将监控的现场画面传回监控中心，及时高效，保障了生产生活的安全。除此之外，传感器网络的兴起，也使得无线通信模块有了新的用武之地。许多医疗和健康应用，将传感器网络贴在用户的身上，采集用户的心跳、血压、血糖及运动信息，然后通过无线通信模块反馈给检测中心进行分析，以便提供准确的治疗方案，或者规划更优的健康方案。还有在紧急救护的时候，可以通过无线通信模块将疾病患者的诊断信息及时传回医院，以便利用医院完善的医疗设施和强大的医疗团队进行及时诊断，为患者争取抢救时间。总之，物联网已经在人们的生活中发挥了越来越大的作用，相信随着技术的推进，无线模块能够给物联网应用带来更多和更好的实现方案。