RFID傳感器網(wǎng)絡(luò)研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)(I)

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1、RFID傳感器網(wǎng)絡(luò)研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)王越超摘要本文綜述了傳感器網(wǎng)絡(luò)與RFID系統(tǒng)的現(xiàn)狀與研究熱點(diǎn)，并引出了上述兩個(gè)系統(tǒng)的融合，即RFID傳感器網(wǎng)絡(luò)的出現(xiàn)。通過對(duì)RFID傳感器網(wǎng)絡(luò)的核心技術(shù)—數(shù)據(jù)處理技術(shù)的綜述，描述了在該領(lǐng)域中的一些研究熱點(diǎn)及相關(guān)技術(shù)。關(guān)鍵詞：RFID傳感器網(wǎng)絡(luò)；數(shù)據(jù)處理1.RFID傳感器網(wǎng)絡(luò)概述傳感器網(wǎng)絡(luò)概述傳感器網(wǎng)絡(luò)（WSN）是集計(jì)算機(jī)、通信、網(wǎng)絡(luò)、智能計(jì)算、傳感器、嵌入式系統(tǒng)、微電子等多個(gè)領(lǐng)域交叉綜合的新興學(xué)科，它將大量的多種類傳感器節(jié)點(diǎn)(傳感、采集、處理、收發(fā)、網(wǎng)絡(luò)于一體)組成自治的網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)對(duì)物理世界的動(dòng)態(tài)智能協(xié)同感知。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展最初起源

2、于戰(zhàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)等軍事應(yīng)用。而現(xiàn)今無線傳感器網(wǎng)絡(luò)被應(yīng)用于很多民用領(lǐng)域，如環(huán)境與生態(tài)監(jiān)測(cè)、健康監(jiān)護(hù)、家庭自動(dòng)化、以及交通控制等。傳感器網(wǎng)絡(luò)的每個(gè)節(jié)點(diǎn)除配備了一個(gè)或多個(gè)傳感器之外，還裝備了一個(gè)無線電收發(fā)器、一個(gè)很小的微控制器和一個(gè)能源（通常為電池）。單個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)的尺寸大到一個(gè)鞋盒，小到一粒塵埃。傳感器節(jié)點(diǎn)的成本也是不定的，從幾百美元到幾美分，這取決于傳感器網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模以及單個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)所需的復(fù)雜度。傳感器節(jié)點(diǎn)尺寸與復(fù)雜度的限制決定了能量、存儲(chǔ)、計(jì)算速度與帶寬的受限。傳感器網(wǎng)絡(luò)由三部分組成，WSN硬件、WSN軟件與網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。WSN硬件.WSN硬件一個(gè)無線傳感器節(jié)點(diǎn)可視為是一臺(tái)微型的計(jì)算

3、機(jī)，具有基本的組件和接口。強(qiáng)調(diào)省電和構(gòu)成分布式的自主網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)。WSN軟件.傳感器網(wǎng)絡(luò)的軟件關(guān)鍵技術(shù)主要有無線數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)，比如使用在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的查詢，和用于和其他傳感器通訊的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，特別是多次跳躍路由協(xié)議，其中以Zigbee(IEEE802.15.4)為代表。網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的微嵌入式軟件：由于WSN的定位是大量布建在各種各樣的遠(yuǎn)程連結(jié)環(huán)境中，并采用類似adhoc的特殊多跳移動(dòng)無線網(wǎng)絡(luò)。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)基本上屬于嵌入式系統(tǒng)的一種，也就是采用比一般目的操作系統(tǒng)更為精簡(jiǎn)的嵌入式操作系統(tǒng)。網(wǎng)絡(luò)協(xié)議網(wǎng)絡(luò)協(xié)議：有文獻(xiàn)指出，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是由大量傳感器結(jié)點(diǎn)通過無線通信技術(shù)自組織構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)

4、。它能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)的采集量化、處理融合和傳輸應(yīng)用。這些應(yīng)用一般不需要很高的帶寬，但是對(duì)功耗要求卻很高，大部分時(shí)間必須保持低功耗。由于無線傳感結(jié)點(diǎn)通常使用存儲(chǔ)容量受限的嵌入式處理器/控制器，因此對(duì)協(xié)議棧的大小也有嚴(yán)格限制。另外，WSN對(duì)網(wǎng)絡(luò)安全性、結(jié)點(diǎn)自動(dòng)配置、網(wǎng)絡(luò)動(dòng)態(tài)重組等方面也有一定的要求。WSN的特殊性對(duì)應(yīng)用于該技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議提出了較高要求。目前，ZigBee技術(shù)已經(jīng)在WSN領(lǐng)域得到了較為廣泛的應(yīng)用，是最具競(jìng)爭(zhēng)力的WSN網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。但有文獻(xiàn)認(rèn)為，Parmar表示，從長(zhǎng)遠(yuǎn)來看，Zigbee在安全性、技術(shù)成熟度、節(jié)點(diǎn)管理、QoS特性、設(shè)備互操作性等方面都不及Wi-Fi。但本人W

5、IFI的主要問題是成本及并未對(duì)WSN進(jìn)行適當(dāng)裁剪。研究熱點(diǎn).目前，WSN的研究熱點(diǎn)主要有：網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)路由及數(shù)據(jù)分發(fā)、鏈路層協(xié)議WSN和IPv6的結(jié)合、數(shù)據(jù)的采集捕獲技術(shù)、融合處理技術(shù)和數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)、功耗管理、定位技術(shù)、安全、適合WSN的軟件開發(fā)環(huán)境和軟件工具、模擬器、應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)等。RFID系統(tǒng)RFID是應(yīng)用無線電波(頻率為50kHz～5．8GHz)來自動(dòng)識(shí)別單個(gè)物體對(duì)象的技術(shù)的總稱。作為一種快速、實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確采集與處理信息的高新技術(shù)，通過對(duì)實(shí)體對(duì)象的惟一有效標(biāo)志，RFID可廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)、零售、物流、交通等各個(gè)行業(yè)，被列為本世紀(jì)十大重要技術(shù)之一。RFID系統(tǒng)RFID系統(tǒng)主

6、要由標(biāo)簽、閱讀器和介于閱讀器與企業(yè)應(yīng)用之間的中間件三部分組成。中間件的主要任務(wù)是對(duì)閱讀器讀取的標(biāo)簽數(shù)據(jù)進(jìn)行過濾、匯集和計(jì)算，減少?gòu)拈喿x器傳往企業(yè)應(yīng)用的數(shù)據(jù)量，負(fù)責(zé)對(duì)閱讀器進(jìn)行管理和配置。中間件的作用與WSN網(wǎng)絡(luò)對(duì)數(shù)據(jù)處理的要求不謀而合，因此有學(xué)者設(shè)計(jì)了RFID中間件軟件并將其應(yīng)用于WSN的數(shù)據(jù)處理中，實(shí)現(xiàn)了兩者的結(jié)合。RFID技術(shù)具有如下特性：數(shù)據(jù)的讀寫功能；標(biāo)簽容易小型化和多樣化；耐環(huán)境性；可重復(fù)使用；穿透性強(qiáng)；數(shù)據(jù)的記憶容量大，與傳統(tǒng)的條形碼相比，條形碼識(shí)別物品的種類，而RFID技術(shù)確定每一個(gè)單獨(dú)的物體對(duì)象。傳感器網(wǎng)絡(luò)與RFID技術(shù)的融合技術(shù)優(yōu)勢(shì)如下:“WSN和RFID

7、技術(shù)的融合。由于RFID抗干擾性較差，而且有效距離一般小于10m，這對(duì)它的應(yīng)用是個(gè)限制。如果將Zigbee的WSN同RFID結(jié)合起來，利用前者高達(dá)100m的有效半徑，形成WSID網(wǎng)絡(luò)，其應(yīng)用前景不可估量?！蓖瑫r(shí)，Zigbee無線電有希望成為主動(dòng)的RFID標(biāo)簽。Zigbee產(chǎn)品可以利用更多的傳感器和更少的網(wǎng)關(guān)，它們可以降低主動(dòng)RFID的成本。傳感器網(wǎng)絡(luò)與RFID技術(shù)的融合有學(xué)者提出了基于傳感器網(wǎng)絡(luò)的超級(jí)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(hào)自動(dòng)識(shí)別目標(biāo)的特性，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了無線傳