1、RFID傳感器網絡研究現狀以及快速發展趨勢摘要v本文綜述了傳感器網絡與RFID系統的現狀與研究熱點，并引出了上述兩個系統的融合，即RFID傳感器網絡的出現。通過對RFID傳感器網絡的核心技術數據處理技術數據處理技術的綜述，描述了在該領域中的一些研究熱點及相關技術。vRFID傳感器網絡；數據處理 1. RFID傳感器網絡概述 傳感器網絡概述傳感器網絡概述v傳感器網絡（WSN）是集計算機、通信、網絡、智能計算、傳感器、嵌入式系統、微電子等多個領域交叉綜合的新興學科，它將大量的多種類傳感器節點(傳感、采集、處理、收發、網絡于一體)組成自治的網絡，實現對物理世界的動態智能協同感知。無線傳感器網絡的發展

2、最初起源于戰場監測等軍事應用。而現今無線傳感器網絡被應用于很多民用領域，如環境與生態監測、健康監護、家庭自動化、以及交通控制等。v傳感器網絡的每個節點除配備了一個或多個傳感器之外，還裝備了一個無線電收發器、一個很小的微控制器和一個能源（通常為電池）。單個傳感器節點的尺寸大到一個鞋盒，小到一粒塵埃。傳感器節點的成本也是不定的，從幾百美元到幾美分，這取決于傳感器網絡的規模以及單個傳感器節點所需的復雜度。傳感器節點尺寸與復雜度的限制決定了能量、存儲、計算速度與帶寬的受限。v傳感器網絡由三部分組成，WSN硬件、WSN軟件與網絡協議。 WSN硬件硬件. vWSN硬件一個無線傳感器節點可視為是一臺微型的計

3、算機，具有基本的組件和接口。強調省電和構成分布式的自主網絡平臺。 WSN軟件軟件.v傳感器網絡的軟件關鍵技術主要有無線數據庫技術，比如使用在無線傳感器網絡的查詢，和用于和其他傳感器通訊的網絡技術，特別是多次跳躍路由協議，其中以Zigbee(IEEE802.15.4)為代表。v網絡節點的微嵌入式軟件：由于WSN的定位是大量布建在各種各樣的遠程連結環境中，并采用類似ad hoc的特殊多跳移動無線網絡。無線傳感器網絡節點基本上屬于嵌入式系統的一種，也就是采用比一般目的操作系統更為精簡的嵌入式操作系統。網絡協議網絡協議v網絡協議：有文獻指出，無線傳感器網絡是由大量傳感器結點通過無線通信技術自組織構成的

4、網絡。它能夠實現數據的采集量化、處理融合和傳輸應用。這些應用一般不需要很高的帶寬，但是對功耗要求卻很高，大部分時間必須保持低功耗。由于無線傳感結點通常使用存儲容量受限的嵌入式處理器/控制器，因此對協議棧的大小也有嚴格限制。另外，WSN對網絡安全性、結點自動配置、網絡動態重組等方面也有一定的要求。 vWSN的特殊性對應用于該技術的網絡協議提出了較高要求。目前，ZigBee技術已經在WSN領域得到了較為廣泛的應用，是最具競爭力的WSN網絡協議。但有文獻認為，Parmar表示，從長遠來看，Zigbee在安全性、技術成熟度、節點管理、QoS特性、設備互操作性等方面都不及Wi-Fi。v但本人WIFI的主

5、要問題是成本及并未對WSN進行適當裁剪。 研究熱點研究熱點. v目前，WSN的研究熱點主要有：網絡體系結構 路由及數據分發、鏈路層協議 WSN和IPv6的結合、數據的采集捕獲技術、融合處理技術和數據庫技術 、功耗管理、定位技術、安全、適合WSN的軟件開發環境和軟件工具、模擬器、應用系統的開發等。 RFID系統 vRFID是應用無線電波(頻率為50 kHz58 GHz)來自動識別單個物體對象的技術的總稱。作為一種快速、實時、準確采集與處理信息的高新技術，通過對實體對象的惟一有效標志，RFID可廣泛應用于生產、零售、物流、交通等各個行業 ，被列為本世紀十大重要技術之一。RFID系統vRFID系統主

6、要由標簽、閱讀器和介于閱讀器與企業應用之間的中間件 三部分組成。中間件的主要任務是對閱讀器讀取的標簽數據進行過濾、匯集和計算，減少從閱讀器傳往企業應用的數據量，負責對閱讀器進行管理和配置。v中間件的作用與WSN網絡對數據處理的要求不謀而合，因此有學者設計了RFID中間件軟件并將其應用于WSN的數據處理中，實現了兩者的結合。vRFID技術具有如下特性：數據的讀寫功能；標簽容易小型化和多樣化；耐環境性；可重復使用；穿透性強；數據的記憶容量大，與傳統的條形碼相比，條形碼識別物品的種類，而RFID技術確定每一個單獨的物體對象。 傳感器網絡與傳感器網絡與RFID技術的融合技術的融合v技術優勢如下:v“W

7、SN和RFID技術的融合。由于RFID抗干擾性較差，而且有效距離一般小于10m，這對它的應用是個限制。如果將Zigbee的WSN同RFID結合起來，利用前者高達100m的有效半徑，形成WSID網絡，其應用前景不可估量。”同時，Zigbee無線電有希望成為主動的RFID標簽。Zigbee產品可以利用更多的傳感器和更少的網關，它們可以降低主動RFID的成本。 傳感器網絡與傳感器網絡與RFID技術的融合技術的融合v有學者提出了基于傳感器網絡的超級RFID。系統綜合了RFID和傳感器網絡的技術特點，它繼承了RFID利用射頻信號自動識別目標的特性，同時實現了無線傳感器網絡主動感知與通信的功能。基于傳感器

8、網絡的超級RFID不是被動的卷標技術，它能夠主動對環境進行監測并記錄相關數據，必要的時候能夠主動發出警報。 目前主要 應用領域v基于傳感器網絡的超級RFID系統在食品生產監控、實時物流監控、運輸物資可視化系統、物流監控系統、車載危險品監控系統等領域應用廣泛。 RFID傳感器網絡數據處理問題研究現狀及發展方向 vRFID傳感器網絡中數據量巨大、數據隨機性強、動態、需要整合等，數據處理成為了要解決的核心問題。數據處理是RFID系統和傳感器網絡的靈魂。像零售商這樣的公司每年對標簽的吞吐量約有600億，據統計，如果WalMart全面采用RFID技術，每天產生的原始數據將超過7 T。以上原始數據中存在大

9、量的信息冗余，因此亟待對這些原始數據進行過濾和匯聚以提高數據的質量，減少數據冗余并壓縮數據規模。 主要技術v數據處理流程中對數據處理各個環節的關鍵技術點主要包含采集、傳輸、分析和處理三個環節。采集中主要考慮數據容錯及實時性等問題；傳輸過程的研究主要包括1)過濾與容錯；2)減少傳輸量；分析與處理過程，主要包括對數據的抽象表示、數據挖掘、處理模型和機制及其他相關處理算法的研究。其中處理模型和機制中可以用到人工智能中的神經網絡對數據進行分類處理。 v對數據的處理因其具體應用的不同有很大的不同，主要包括對數據的抽象表示、數據挖掘、處理模型和機制及其他相關處理算法的研究，部分還將涉及數據庫中的數據處理技

10、術。數據處理的過程與目的vRFID傳感器網絡的數據處理分為如下過程:：采集、存儲、查詢、分析。v數據處理的目的有：1、減少數據量，減輕網絡節點的存儲壓力與傳輸負擔；2、提高數據利用率；3、屏蔽數據的物理實現與邏輯表示；4、增加數據安全性。 RFID數據處理v在RFID系統中主要處理靜態和動態兩種類型的數據。靜態數據往往與商業實體和產品服務組關聯。動態數據則與專門的個體有關 。v對RFID數據處理的研究主要有數據過濾和容錯、為減少傳輸量而進行編碼和壓縮、通過可擴展標志語言物理標志語言(XMLPML) 對數據進行抽象表示、數據挖掘、事件處理、數據融合、中間件或邊緣件、面向服務的架構、實時性、分布式

11、處理等 傳感器網絡的數據處理v數據處理同樣是傳感器網絡的核心。目前用于傳感器網絡數據處理的結構主要有集中式、半分布式、分布式、層次式四種。目前大多數的研究工作集中在半分布式結構。半分布式結構的兩個代表是Fiord系統和Cougar系統。綜合各種結構，對其進行數據處理的邏輯抽取之后，其層次結構可以分為基礎層、網絡層、數據處理層、應用開發環境層和應用層。 相似與交叉部分v從以上的數據處理層次結構和需要研究的關鍵技術可以看出，RFID系統與傳感器網絡在數據處理上有著很大的相似性或者交叉點。RFID傳感器網絡的數據處理問題可以綜合考慮兩個系統的相似部分，統一解決交叉問題。可以考慮前面介紹的RFID中間件技術進行解決。 應用二v移動代理技術增加了網絡節點的數據