Tatsächlich wurde das IoT (Internet der Dinge) bereits im Jahr 1999 mit der Definition eingeführt, dass alle Dinge über Informationserfassungsgeräte wie RFID (Radio Frequency Identification) mit dem Internet verbunden sind, sodass eine intelligente Identifikation und Verwaltung erreicht werden kann. Einfach ausgedrückt ist das IoT somit eigentlich ein Sensornetzwerk, das auf RFID-Technologie basiert.
Auf der Grundlage des Computer-Internets baut das IoT das Internet der Dinge auf, indem es sich auf RFID-Technologie und Funkdatenkommunikation stützt. Daher gehört RFID zu den wesentlichen Kerntechnologien des IoT. In diesem Netzwerk können Dinge miteinander kommunizieren, ohne dass ein menschliches Eingreifen erforderlich ist. Der Kern des IoT liegt in der automatischen Identifikation von Dingen sowie in der Informationsvernetzung und -freigabe über das Computer-Internet auf Basis der RFID-Technologie, die eine Technologie ist, die es den Dingen ermöglicht, „zu sprechen“. In der Phase des IoT speichert das RFID-Tag Informationen mit festgelegten Regeln und Interoperabilität, die automatisch in einem zentralen Informationssystem über ein Funkdatenkommunikationssystem gespeichert werden, sodass Dinge identifiziert werden können und Informationsaustausch sowie -freigabe über das offene Internet realisiert werden können.
• IoT-Zusammensetzung und Funktionsprinzipien
a. Ursprung des IoT
Ähnlich wie das Internet, das Menschen auf der ganzen Welt eng miteinander verbindet, ist ein mit RFID-Technologie ausgestattetes Internet in der Lage, alle Dinge aus aller Welt miteinander zu vernetzen. Darüber hinaus ist es allen Dingen erlaubt, miteinander zu „kommunizieren“.
b. Zusammensetzung des IoT
Typisches IoT besteht aus drei Elementen: RFID-System, Savant-System und Internet-System, was im folgenden Bild dargestellt werden kann.
Ein RFID-System besteht in erster Linie aus RFID-Tag, Lesegerät und Software für Datenaustausch und -verwaltung (Prozessor); das Savant-System setzt sich aus dem Savant-Server, dem ONS-Server (Object Naming Service), dem PML-Server (Physical Markup Language) und der zugehörigen Daten-Software zusammen; das Internetsystem besteht aus einem Computersystem und einem Netzwerkserver.
c. Funktionsprinzip
Der RFID-Leser im IoT-System ist in der Lage, das HF-Modul dazu zu veranlassen, ein Lesesignal an das Tag zu senden und Antwortsignale zu empfangen, die vom Tag übertragen werden. Darüber hinaus kann er die Objektidentifikationsinformationen auf dem elektronischen Tag dekodieren und anschließend die Objektidentifikationsinformationen zusammen mit weiteren Informationen auf dem Tag zur Verarbeitung an das Savant-System übertragen. Allgemein gesprochen entspricht die Arbeitsfrequenz des RFID-Lesers derjenigen des Tags.
Basierend auf der obigen Abbildung, die die IoT-Struktur zeigt, sendet der Reader, nachdem er Trägerinformationen vom Tag empfangen und die Übertragungssignale moduliert und dekodiert hat, die Informationen zur Verarbeitung an das Savant-System, woraufhin die Informationen an das Internet übertragen werden. Danach wird ONS eingesetzt, um den Speicherort der Dinge im Internet zu finden, und ONS ist in der Lage, dem Savant-System den Server mit den gespeicherten Informationen über die Dinge anzuzeigen und die in dieser Datei beschriebenen Informationen zu übertragen.
• Funktionsprinzipien von RFID-Systemen
a. Systemzusammensetzung
In Übereinstimmung mit unterschiedlichen Anwendungen können sich RFID-Systeme hinsichtlich ihrer Bestandteile voneinander unterscheiden. Grundsätzlich besteht ein RFID-System jedoch aus Tag, Lesegerät sowie Datenübertragungs- und -verwaltungssystem. Das elektronische Tag setzt sich aus einer Kopplungskomponente und einem Chip mit Sicherheitslogik zusammen.
b. Funktionsprinzip
Als eine fortschrittliche automatische Identifikationstechnologie ermöglicht RFID berührungslose Vollduplex-Datenkommunikation über Hochfrequenz, um Zielobjekte zu identifizieren. Ein RFID-Tag besteht aus Chip und Antenne, und jedes Tag verfügt über einen eindeutigen Produktcode.
Ein RFID-System kann Daten zwischen Transponder und Sensor-Transceiver übertragen. Die folgende Abbildung zeigt das Funktionsprinzip eines RFID-Systems.
Wenn das RFID-System arbeitet, werden zunächst HF-Signale mit einer bestimmten Frequenz vom Leser über die Antenne übertragen. Sobald das RFID-Tag in das Arbeitsfeld des Lesers eintritt, überträgt die Antenne einen induzierten Strom, sodass das RFID-Tag Energie aufnimmt, aktiviert wird und seine eigenen Codeinformationen an den Leser sendet. Bei passiven Systemen überträgt der Leser HF-Signale mit einer bestimmten Frequenz über Kopplungskomponenten. Sobald das RFID-Tag in dieses Feld eintritt, wird über die Kopplungskomponenten Energie gewonnen, um den Chip und den Leser für die Kommunikation zu betreiben. Nachdem der Leser die selbst codierten Informationen ausgelesen hat, sendet er sie an das Datenaustausch- und -verwaltungssystem. Bei aktiven Systemen wird, nachdem das Tag in den Arbeitsbereich des Lesers eingetreten ist, die eingebaute Batterie zur Stromversorgung genutzt, um die Kommunikation mit dem Leser abzuschließen.
Aufgrund der eindeutigen Identifizierung von RFID-Tags an Objekten hat die RFID-Technologie große Aufmerksamkeit hinsichtlich ihrer Anwendungen erhalten. Das IoT ist ein Hotspot für den Einsatz von RFID. Als drahtlose Version eines Barcodes weist RFID offensichtliche Vorteile auf, darunter Wasserbeständigkeit, Magnetbeständigkeit, Hochtemperaturbeständigkeit, lange Lebensdauer, große Lesedistanz, Verschlüsselung und die Möglichkeit zur Änderung gespeicherter Informationen. Darüber hinaus ist es in der Lage, sich schnell bewegende Objekte zu erkennen und mehrere Tags gleichzeitig zu identifizieren, was bequem und schnell ist.
Das auf RFID-Technologie basierende IoT etabliert ein Internet der Dinge, das durch Nutzung von Technologien wie RFID und Antennendatenkommunikation eine Echtzeitfreigabe zwischen Dingen rund um den Globus ermöglicht. Durch die Kennzeichnung aller Dinge mit RFID-Tags wird auf Basis des aktuellen Internets ein Informationsnetzwerk über alle an der Distribution beteiligten Dinge aufgebaut, das aufgrund heterogener Komponenten manchmal nicht effektiv funktioniert. Daher muss eine organische und harmonische Beziehung zwischen den verschiedenen Teilen eines Systems erreicht werden. Das IoT ermöglicht es Menschen, jederzeit und überall auf Informationsabfrage und Rechendienste zuzugreifen, was tiefgreifende Auswirkungen auf jede Phase der Distribution haben wird, einschließlich Herstellung, Verkauf, Transport, Anwendung und Recycling sowie auf das Verhalten von Regierungen, Unternehmen und Einzelpersonen.
• Probleme im Standard
Obwohl das IoT den Menschen eine neue Ära eröffnet, in der wir ein komfortableres, bequemeres und sichereres Leben genießen können, muss sich das IoT mit einigen Engpassproblemen auseinandersetzen, von denen eines die technischen Standards betrifft. Aufgrund der unterschiedlichen Kriterien, die in verschiedenen Ländern der Welt gelten, sollten die Länder aktiv auf Zusammenarbeit hinarbeiten, um die heterogenen Standards erfolgreich zu überwinden.
• Probleme mit dem Preis
Abgesehen von den oben diskutierten einheitlichen Standards ist das Geschäftsmodell des IoT in kommerziellen Anwendungen nicht besonders klar. Darüber hinaus erscheint es aufgrund der hohen Kosten der für die IoT-Fertigung benötigten Chips unpraktisch, alle Dinge mit Identifikationschips auszustatten.
• Sicherheitsprobleme
Ein weiteres Problem, das im Zusammenhang mit dem IoT nach einer dringenden Lösung verlangt, betrifft die Umsetzung von Datensicherheit und Datenschutz. Im IoT, aufgrund der engeren Verbindung zwischen Dingen sowie zwischen Dingen und Menschen, muss dringend geklärt werden, wie massenhafte Daten und die Privatsphäre der Nutzer geschützt werden können. Das Fehlen eines zuverlässigen Sicherheitskonzepts erschwert es, die in schreibgeschützten Tags enthaltenen Dateninformationen wirksam zu schützen. Bei beschreibbaren Tags besteht das Risiko, dass Informationen möglicherweise böswillig verändert werden. Wenn die in elektronischen Etiketten gespeicherten Informationen gestohlen oder sogar böswillig manipuliert werden, kann dies zu enormen Verlusten führen. Die einzige Lösung für all diese Probleme liegt in der Forschung zur Verschlüsselungstechnologie von RFID-Etiketten. Verschlüsselungstechnologie kann eingesetzt werden, um unbefugte Dritte daran zu hindern, Informationen elektronischer Etiketten zu erlangen oder zu manipulieren.
• Probleme auf der Datenverwaltungsplattform
Sobald IoT-Technologie in realen Anwendungen eingesetzt wird, ermöglicht die Frage, wie die durch IoT-Technologie erzeugten Daten effektiv verwaltet und genutzt werden können, die Echtzeit-Dynamikverwaltung von zig Milliarden Objekten. Daher sollte eine solche Datenverwaltungsplattform aufgebaut werden, die aus einer Back-End-Datenbank, Anwendungsprogrammen und einer korrekten Analysefähigkeit besteht. Sie ist in der Lage, die große Menge an Daten zu verarbeiten, die durch das RFID-System erzeugt wird. Die Plattform sollte über eine gemeinsame Sprache verfügen, die von mehreren Nutzern gemeinsam verwendet werden kann und die allen Erkennungssystemen zur Verfügung steht. RFID-Lesegeräte und das nachgelagerte informationsunterstützende System, das Identifikationssystem, das Sicherheitssystem und das Informationssystem für jede Phase müssen über eine öffentliche Standardschnittstelle mit einheitlichen Vorschriften verfügen. Diese Plattform sollte für unterschiedliche Nutzer verschiedene Zugriffsrechte festlegen und Verschlüsselung bei der Informationskommunikation sicherstellen. Darüber hinaus sollte sie mit den Anforderungen an die Unterstützung des Lesens von Massendaten kompatibel sein und gleichzeitig die Identifikation und Verifizierung von Tausenden elektronischer Etiketten unterstützen können.
Da das IoT mit so vielen Aspekten dieser Branche verknüpft ist und PCBCart seit mehr als zwei Jahrzehnten zu den führenden Leiterplattenherstellern und -bestückern weltweit gehört, ist PCBCart stets bestrebt, kontinuierliche Fortschritte zu erzielen, die mit den neuen technologischen Entwicklungen im Bereich der Elektronik Schritt halten. Benötigen Sie zuverlässige Hardware zur Unterstützung Ihrer IoT-Projekte? PCBCart ist definitiv Ihre optimale Wahl.Angebot für LeiterplattenfertigungundLeiterplattenbestückungjetzt und bringen Sie Ihre IoT-Produkte schneller auf den Elektronikmarkt.
Hilfreiche Ressourcen:
•Überlegungen zum Antennendesign im IoT-Design
•Anwendungen von Leiterplatten
•PCBCart bietet einen voll ausgestatteten PCB-Massenfertigungsservice
•PCBCart ist auf fortschrittliche Full-Turnkey-Leiterplattenbestückungsdienste spezialisiert
•PCBCart kann alle von Ihnen benötigten Komponenten von autorisierten Distributoren beschaffen
PCBCart spezialisiert sich auf hochkomplexe, präzise PCB-Bestückung für Chargen mit gemischtem Volumen und bietet seit 2005 herausragende elektronische Fertigungsdienstleistungen aus einer Hand an.
[email protected] [email protected]
