弱电安防--RFID-物联网通信的基础.docx

RFID-物联网通信的基础RFID是射频的首字母缩写词，是指一种技术，其中编 码在RFID标签或智能标签（定义见下文）中的数字数据由 阅读器通过无线电波捕获。RFID类似于条形码，因为标签 或标签中的数据由将数据存储在数据库中的设备捕获。然 而，与使用条码资产跟踪软件的系统相比，RFID有几个优 势。最值得注意的是，RFID标签数据可以在视线之外读 取，而条形码必须与光学扫描仪对齐。RFID是一种利用无 线射频技术去目标对象并获取相关信息的非接触式的双向通 信技术，其系统由一个阅读器和若干标签组成，如图所示。 标签分有源标签和无源标签，有源标签自身带电源，无源标 签自身不带电源，能量来自阅读器发射的电磁波，把这个电 磁波转化为自己工作的能源。RFID是如何工作的？RFID属于一组被称为自动和数据捕获（AIDC）的技术。 AIDC方法自动对象，收集有关它们的数据，并将这些数据 直接输入计算机系统，几乎不需要人工干预。RFID方法利 用无线电波来实现这一点。简单来说，RFID系统由三个组 件组成：RFID标签或智能标签、RFID阅读器和天线。RFID 标签包含一个集成电路和一个天线，用于将数据传输到 RFID阅读器（也称为询问器）。然后阅读器将无线电波转 换为更有用的数据形式。从标签收集的信息然后通过通信接 口传输到主机计算机系统，在那里数据可以存储在数据库中 并在以后进行分析。其原理是利用射频信号和空间耦合（电 感或电磁耦合），实现对被识物体的自动。其工作过程如图 所示。RFID标签与条形码相比具有读写距离远、储存量高等 特性，另外RFID技术具有以下特点：（1）快速扫描。RFID器的防碰撞技术能够有效避免不 同目标标签之间的相互干扰，可以同时多个目标，颠覆了以 条码、磁卡、IC卡等一次只能一个目标的技术。（2）数据读写功能。通过射频读写器能够对支持读写 功能的射频标签进行数据的写入与读出。而条码只支持数据 读出功能，条码信息一旦录入便不能再修改。（3）电子标签的小型化，形状多样化，使RFID更容易 嵌入到不同的物体内，应用于不同的产品。（4）耐环境性。RFID采用非接触式读写，不怕水、油 等物质，可在黑暗以及脏污环境中读取数据。（5）可重复使用。RFID电子标签中存储的是一定格式 的电子数据，故可通过射频读写器对其进行反复读写，比传 统的条码具有更高的利用率，对信息的更新提供了便捷。（6）穿透性和无屏蔽阅读。在被纸张、木质材料以及 塑料等非金属障碍物覆盖的情况下，射频卡也可以进行穿透 性通信。而条形码在被覆盖或无光条件下将失去提供信息的 能力。（7）数据记忆容量大。一般条码的容量为303000字 符，而RFID的最大容量达到数兆字符。（8）安全性、可靠性更高。RFID射频标签存储的是电 子信息，可通过加密对数据进行保护。射频的几种常见分类如表3-1所示。分类标准具体类 别特点工作模式主动式（有源标 签）、被动 式（无源标 签）有源标签发射功率低、通信距 离长、传输容量大、可靠性高、兼 容性好。无源标签体积小、质量 轻、成本低、寿命长，但无源标签 通常要求与读写器之间的距离较近， 且读写功率大|工作频率低频 RFID、中高 频RFID、 超高频 RFID、微波 RFID 等低频RFID标签典型的工作频率 为 125kHz 与 133kHz；中高频 RFID 标签典型的工作频率为13.56MHz； 超高频RFID标签典型的工作频率为 860-960MHZ；微波RFID标签典型 的工作频率为2. 45GHz与5. 8GHz封装形式粘贴式RFID、卡式RFID、 扣式RFID等灵活应用2.射频的应用随着物联网的发展，物联网逐步走进的生活。作为物联 网中较早使用的无线通信技术,RFID的应用领域非常广泛， 包括物流领域、交通运输、医疗卫生、市场流通、食品、商 品防伪、智慧城市、信息、金融、养老、教育文化、残疾事 业、劳动就业、智能家电、智慧工业、生态活动支援、犯罪 监视安全管理、国防军事、警备、图书档案管理、消防及防 灾、生活与个人利用等。下面是RFID的几个典型应用。虽然RFID技术自二战以来一直在使用，但对RFID设 备的需求正在迅速增加，部分原因是美国国防部(DoD)和沃 尔玛发布的要求其供应商能够通过以下方式对产品进行追溯 射频。无论是否需要RFID合规性，当前使用条码技术的应用 程序都是升级到使用RFID或两者组合的系统的良好候选 者。与条码相比，RFID具有许多优势，尤其是RFID标签可 以比条码保存更多关于物品的数据。此外，RFID标签不易 受到条码标签可能造成的损坏，如撕裂和涂抹。1)供应链管理领域无线射频技术适合在物流跟踪、货架等要求非接触式采 集数据和要求频繁改变数据内容的场合使用，特别适合供应 链管理。在供应链管理中无缝整合所有的供应活动，供应 商、运输商、配送商、信息提供商和第三方物流公司整合到 供应链当中。在每件商品中都贴上RFID标签，就不必打开 产品外包装，系统就能对成箱成包的产品进行，从而准确地 随时获取产品相关信息，如产品、生产地点、生产商、生产时间等。RFID标签可以对商品从原料、成品、运输、仓 储、配送、上架、销售、售后等所有环节进行实时监控，不 仅极大地提高了自动化程度，而且可大幅降低差错率，大幅 削减获取产品信息的人工成本，显著提高供应链透明度，使 物流各个环节实现自动化。2）智能电子车牌智能电子车牌是将普通车牌与RFID技术相结合形成的 一种新型电子车牌。电子车牌是一个存储了经过加密处理的 车辆数据的RFID电子标签。其数据由经过授权的阅读器才 能读取。同时在各交通干道架设的监测基站通过移动通信终 端与中心服务器相连，还可以与警用PDA相连。PDA放在监 测基站前方，车辆经过监测基站时，摄像机将车辆的物理车 牌拍摄下来，然后经过监测基站图像系统处理后，得到物理 车牌的车牌号码；同时，RFID阅读器将读取电子车牌中加 密的车辆信息，经监测基站解密后，得到电子车牌的车牌号 码。由于电子车牌经过了软硬件设计和数据加密，因此不能 被仿制。每辆车配备的电子车牌都有与之对应的物理车牌号 码，如果是假套牌，则没有与之对应的车牌号码，此时，监 测基站会将物理车牌的车牌通过WLAN发送到前方交警的 PDA上，提示交警进行拦截。同理，在此过程中智能车牌系 统也能黑名单车辆、非法营运车辆。RFID电子标签安全性能也非常重要。现有的RFID系统 安全解决方案分为：第一类，通过物理方法，阻止标签与读写器之间的通信；第二类，通过逻辑方法，增加标签安全机 制。常用的物理方法如下：(1) 杀死(Kill)标签一使标签丧失功能阻止标签的跟 踪。(2) 法拉第网罩(FaradayCage)由导电材料构成的法拉 第网罩可以屏蔽无线电波，使外部无线电信号不能进入网罩。(3) 主动干扰一用户使用某种设备将无线干扰信号广播 出去，干扰读写器。常用的逻辑方法如下：(1) Hash锁用Hash散列函数给标签加锁。(2) 随机Hash锁将Hash锁扩展，使读写器每次访问标 签的输出信息都不同，可以隐藏标签位置。(3) Hash链标签使用一个Hash函数，使每次标签被读 写器访问后，都自动更新标识符，下次再被访问，就被认为 是另一个标签。(4) 匿名ID方案一采用匿名ID,即使被截获标签信息， 也不能获得标签的真实IDO重加密方案采用第三方设备对标签定加密。RFID电子标签分为存储型和逻辑加密型两类。存储型 电子标签是通过读取ID号来达到的目的，可应用于动物、 跟踪追溯等方面。这种电子标签常应用唯一序列号来实现自 动。逻辑加密型的RFID电子标签有些涉及小额消费，其安全设计是极其重要的。逻辑加密型的RFID电子标签内部存 储区一般按块分布，并由密钥控制位设置每数据块的安全属 性。VoIP通信也是必不可少的，这个放在后面讨论。什么是物联网(I0T) ?2022-02-18物联网体系框架之网络层2022-02-18物联网简史2022-02-18物联网体系框架包含哪些2022-02-18物联网关键技术2022-02-18物联网常见应用发展方向2022-02-18物联网发展趋势2022-02-18