基于傳感器網(wǎng)絡(luò)的超級RFID系統(tǒng)

摘要: 本文綜合RFID" style="color:blue;text-decoration:none;font-weight:normal;">ID 和無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù), 提出了一種基于傳感器網(wǎng)絡(luò)的超級RFID系統(tǒng), 介紹了該系統(tǒng)的組成與體系結(jié)構(gòu), 該系統(tǒng)對Savant的新要求。指出RFID技術(shù)與傳感器網(wǎng)絡(luò)融技術(shù)的融合可能是一個(gè)新的發(fā)展趨勢。

關(guān)鍵詞: RFID; 無線傳感器網(wǎng)絡(luò); 超級RFID

1 引言

射頻識別(Radio Frequency Identification,RFID ),又稱電子標(biāo)簽(E-Tag) , 是一種利用射頻信號自動識別目標(biāo)對象并獲取相關(guān)信息的技術(shù)。基于傳感器網(wǎng)絡(luò)的超級RFID 系統(tǒng)(以下簡稱超級RFID系統(tǒng)) 綜合了RFID和傳感器網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)特點(diǎn), 它繼承了RFID利用射頻信號自動識別目標(biāo)的特性, 同時(shí)實(shí)現(xiàn)了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)主動感知與通信的功能。基于傳感器網(wǎng)絡(luò)的超級RFID不是被動的卷標(biāo)技術(shù), 它能夠主動對環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測并記錄相關(guān)數(shù)據(jù), 必要的時(shí)候能夠主動發(fā)出警報(bào)。

2　RFID與無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)融合

2.1 傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)簡介

微電子機(jī)械系統(tǒng)(MEMS)、無線通信和微電子技術(shù)的進(jìn)步, 使得設(shè)計(jì)和開發(fā)低成本、低功耗、多功能的微型傳感器成為可能。這些微型傳感器體積小,具有傳感、數(shù)據(jù)處理和通信部件, 在今后幾年, 甚至?xí)�出現(xiàn)超低功耗SoC, 在單片上集成無線通信、微處理器和MEMS傳感和作動部件。眾多具有通信、計(jì)算能力的傳感器(或作動器) 通過無線方式連接,相互協(xié)作, 同物理世界進(jìn)行交互, 共同完成特定的應(yīng)用任務(wù), 稱為傳感器網(wǎng)絡(luò)(Sensor Network)。

傳感器網(wǎng)絡(luò)與傳統(tǒng)的傳感器相比, 易于部署, 即傳感器節(jié)點(diǎn)位置不需要事先確定或精心設(shè)計(jì), 允許任意放置, 部署維護(hù)成本低, 具有較高的靈活性; 傳感器網(wǎng)絡(luò)由大量廉價(jià)節(jié)點(diǎn)組成, 可放置在物理現(xiàn)象作用范圍內(nèi), 從而獲得較高的觀察精度性, 具有較高的性價(jià)比; 傳感器網(wǎng)絡(luò)具有大量冗余節(jié)點(diǎn), 即使部分節(jié)點(diǎn)失效, 也不會影響整個(gè)系統(tǒng)的功能, 因而具有較好的健壯性; 傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)具有計(jì)算能力, 可以相互協(xié)作, 能夠完成傳統(tǒng)傳感器所不能完成的任務(wù)。

2.2 RFID與無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)融合

RFID 技術(shù)與傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相結(jié)合, 可能是將來的一個(gè)發(fā)展趨勢。傳感器網(wǎng)絡(luò)一般不關(guān)心節(jié)點(diǎn)的位置, 因此對節(jié)點(diǎn)一般都不采用全局標(biāo)識, 而RFID技術(shù)對節(jié)點(diǎn)的標(biāo)示有著得天獨(dú)厚的優(yōu)勢, 將兩者結(jié)共同組成網(wǎng)絡(luò)可以相互彌補(bǔ)對方的缺陷, 既可以將網(wǎng)絡(luò)的主要精力集中到數(shù)據(jù)上, 當(dāng)需要具體的考慮到某個(gè)具體節(jié)點(diǎn)的信息的時(shí)候, 也可以利用RFID的標(biāo)識功能輕松的找到節(jié)點(diǎn)的位置。

3　超級RFID系統(tǒng)的組成

超級RFID系統(tǒng)采用層次型的組成結(jié)構(gòu), 分為末梢節(jié)點(diǎn)和網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)和上層用戶三個(gè)層次, 如圖1所示。

圖1 超級RFID的組成

末梢節(jié)點(diǎn)由兩部分組成, 分別是數(shù)量眾多的普通傳感器節(jié)點(diǎn)和超級RFID標(biāo)簽, 超級RFID節(jié)點(diǎn)除了具備基本的RFID無線標(biāo)記功能外, 在節(jié)點(diǎn)上還配置了微型傳感器, 可以主動感知節(jié)點(diǎn)標(biāo)記對象的溫濕度、位置移動、煙霧、電磁環(huán)境、聲音等信息,并且可以主動上報(bào)感知信息。

而帶有傳感器器件的智能處理節(jié)點(diǎn)則充當(dāng)網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn), 網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)擔(dān)負(fù)兩方面的功能: (1) 讀取、匯聚超級RFID節(jié)點(diǎn)和傳感器節(jié)點(diǎn)的信息(2) 對讀取的信息進(jìn)行分析, 實(shí)時(shí)監(jiān)控環(huán)境信息。有源的網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)在必要時(shí)讀取RFID標(biāo)簽的信息, 通過傳感器網(wǎng)絡(luò)發(fā)送給上層用戶; 當(dāng)然, RFID節(jié)點(diǎn)的信息也能夠被手持式閱讀器隨時(shí)讀取。

上層用戶主要是指與智能網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)直接通信的外部網(wǎng)絡(luò), 如Internet網(wǎng)絡(luò)或GSM網(wǎng)絡(luò)等。另外,無線傳感器網(wǎng)絡(luò)和現(xiàn)有的無線通信終端(如手機(jī)) 還不能很好的通信, 利用現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)將處理好的信息發(fā)送到用戶終端是一個(gè)不錯(cuò)的選擇。