无线传感网络第十剖析.pptVIP

第10章 物联网环境下的无线传感器网络 10.1 RFID与无线传感器网络的整合 10.1.1 RFID的基础理论 1.RFID的定义 射频识别技术是一种非接触的自动识别技术，其基本原理是利用射频信号和空间耦合(电感或电磁耦合)或雷达反射的传输特性，实现对被识别物体的自动识别。它通常用来分类和追踪市场和制造厂中的产品。 简明扼要地说，RFID系统有两个主要的成分：标签和阅读器。一个标签有一个确定(身份证)号码和记忆单元，这些记忆单元用来储存数据。 2. RFID技术 (1)RFID的类型标签 基于能源来源，RFID标签分为三个主要的种类：有源标签、无源标签、半无源－无源(半－有源)标签。 基于存储模式，RFID标签可以分为两类：可读/写的标签和只读RFID标签与无线传感网络的整合。 (2)无线电电波 RFID标签可以在三种频率下工作：低频率，(LF，30kHz～500kHz)、高频率(HF，10MHz～15MHz)和超高频率(UHF，850MHz～950MHz．2.4GHz～2.5GHz，5.8GHz)。与较高的频率标签比较起来，LF标签不会受液体或金属影响。对于大部分应用，LF标签与任何一个较高的频率标签相比，它有较快的运行速率和低廉的价格。然而．低频标签阅读范围较小并且阅读速度低。LF标签的典型应用有通路控制、动物确认和详细目录控制。LF标签的通用频率在125kHz～134.2kHz和140kHz～148.5kHz之间。 10.1.1 RFID的基础理论 10.1.2 RFID和无线传感网络整合的原因 1．射频识别技术和无线传感网的应用 RFID网络的主要应用是侦测标注物体和人的出现。RFID标签系统的另一个重要应用是提供物体的位置。物体定位有不同的方法： ①侦测有移动阅读器的物体的位置，标签固定在已知位置； ②用固定的阅读器侦测被标记物体上的标签位置。在大规模RFID系统中，使用三角测量或信号处理技术，RFID标签判断位置的性能可进一步改进。 通过结合RFID标签(识别和定位)和无线传感网(测知、识别以及定位)的属性，我们能概括出四个不同的应用。 (1)整合RFID的识别和无线传感网的测知。 (2)整合RFID标签与传感器来识别物体与人。 (3)整合RFID标签识别物体/人和无线传感网的定位。 (4)在整合系统中，用RFID标签协助传感器定位。 10.1.2 RFID和无线传感网络整合的原因 2.RFID标签和无线传感网技术之间的不同 无线传感网的主要成分是传感节点。除传感节点之外，网络能包含中继器、汇聚器和一些其他的节点。节点间的通信是多跳的。另一方面，传统的RFID系统由RFID标签和阅读器组成，阅读器和标签之间的通信是单跳的。 10.1.2 RFID和无线传感网络整合的原因 10.1.3 RFID标签与传感器的整合 1.无源标签与集成传感器 2.半无源标签集成传感器 3.有源标签与集成传感器 10.1.4 RFID标签与无线传感节点和 无线设备的整合 无线装置RFID与传感器整合的标签通信能力受限。在高端应用中，无线传感节点和无线电装置的RFID标签是可能的，所以整合的标签能够与许多无线电装置通信，阅读器也没有限制。虽然整合传感器的标签是与读者通信的传统RFID标签，但是这个级别的标签能够与其他无线装置通信，包括标签本身。因此，这个级别的标签能够互相通信，并形成一个单跳网络。这些新的标签可以遵循现有的RFID标准，也可以有专有的协议。 在图10-5中说明了传感节点的成分，整合标签监听的节点中的RFID收音机，如果发现通道活动，标签会激活传感器去监听这个通道并且通过射频收音机接收数据。另外，传感节点能保持睡眠状态。由于RFID收音机比RF传感器收音机耗能量少，当它提供点到点的延迟时，RFID脉冲技术能量消耗是很有价值的。 10.1.4 RFID标签与无线传感节点和 无线设备的整合 10.1.4读写器与无线传感节点和 无线设备的整合 另外其他类型的RFID和传感器的整合包括无线传感节点和无线服务的整合，整合能够增加新的功能而且打开一些新的申请门槛。整合的阅读器能够测知环境的情况，互相无线通信，从贴标签的物体读取识别信息，有效地传送主持人数据。基于整合传感节点的功能，目前的解决方法可以分为三类。 第一类中，RFID阅读器与WI-FI标准进行无线通信的无线服务整合。一种工业解决方法是由Alien Technolog开发的ALR9770系列RFID阅读器，这种装置支持所有EPC协议，对EP