具有rfid功能的wsn节点的设计与实现

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1、第一章绪论第一章绪论无线传感网络技术（WirelessSonsorNetwork）是物联网建设的应用之一，以无线通信的方式通过zigbee组网的方式形成具有多跳和自组织特点的网络系统，获取网络覆盖范围内环境的温湿度、烟雾等各种信息，最后将采集的信息发送给[1]网络观测者。无线射频识别技术（RadioFrequencyIdentification）能够有效识别[2]物体的身份信息，它是通过无线电磁波信号的方式完成对目标的自动识别。WSN技术和RFID技术有各自的特点，二者的融合对物联网建设的发展有着重大意义。1.1研究背景与意义随着科学技术的发展，特别是物联网技术的发展

2、，WSN技术和RFID技术作[3]为两种重要的无线通信技术必将得到更为广泛的应用。WSN网络是由在环境中部署大量传感器节点通过zigbee技术组网形成，网络中的节点可以采集环境中温湿度、烟雾等信息，然后将采集的信息通过WSN网络最终传递给协调器节点。采用zigbee技术组网的WSN网络中，一般有三种节点，分别是终端节点，路由器节点和协调器节点（汇聚节点）。终端节点主要用来采集环境信息，只能作为子设备，其父节点必须是协调器或者一个路由器的，没有路由功能。路由节点具有路由功能，可以扩展数据传输距离，可以联系到协调器和其他路由器，支持子设备。协调器节点（汇聚节点）用来创建和

3、控制一个网络，存储了关于所创建的网络信息，包括作为认证中心和安全密钥的储藏所。通过无线射频方式，由读写器和电子标签构成的RFID系统能识别物体身份信息。电子标签中存有一个唯一的用来标识物体身份的ID号，一般具有一个可以保存少量数据的存储器，存储器中的数据可以供被读写器读取。在RFID系统中，一般以星型网方式组网。RFID读写器可以对多个标签进行读写，为了防止多个标签同时发送信息给读写器，需要一定的防碰撞机制。WSN技术和RFID技术的区别如表1-1所示：1第一章绪论表1-1WSN技术与RFID技术区别特点WSNRFID用途采集环境信息，实施环境监测标识物体身份信息，识

4、别物体身份构成传感器节点包括协调器节点、路读写器和电子标签由节点和终端节点部署一般随机分布在所监测的环境中依附于标识物体表面通信协议主要有zigbee协议高频一般有：ISO14443AISO14443BEPC18000-3ISO15693超高频一般有：EPC18000-6BEPC18000-6C网络类型一般是星型网络星型网、簇状网、网状网能量来源电池供电无源标签由读写器发送的电池波提供能量来源；有源标签由电池供电成本终端节点成本一般比较低廉标签成本一般低汇聚节点成本比较高读写器成本比较高从表1-1中可以看出RFID技术的主要特点是能有效的标识物体身份信息，可以进行读写

5、器和标签之间的双向通信，且具有较好的稳定性、寿命长等优点。但其缺点是生产成本昂贵、读写距离有限、抗干扰能力差等。WSN技术的有优点是可以采集各种环境信息，并且可以大面积部署、不需要人工看守、传输距离远、廉价的生产成本等，但也存在不能标识传感器节点身份信息、由蓄电池供电量有限导致的寿命不长等缺点。RFID技术与WSN技术有其各自的特点,将二者结合起来可以充分利用RFID技术获取物体身份信息的能力,同时利用WSN技术获取环境信息的能力,并且利用WSN网络自组织和多跳等特点,可以设计出更为智能的通信系统。1.2国内外研究现状WSN技术和RFID技术是两种重要的无线通信技术，

6、二者具有各自的优缺点。通过将二者融合可以充分发挥其优势而弥补了单一技术的不足。目前，国内外对融合WSN技术和RFID技术正处于发展阶段，其研究主要内容如下：1）电子标签与传感器融合的应用融合传感器的RFID电子标签既可以标识物体身份又可以采集环境信息。这样2第一章绪论的电子标签可以应用于博物馆，通过RFID阅读器可以识别文物同时获取温湿度、烟雾等环境信息，便于对文物进行管理和监测文物所在环境。有源电子标签的能量来自于电池供电，同时也可以为传感器提供能量。RFID系统一般采用星型网络，即多个电子标签与RFID阅读器通信。这样有源电子标签与传感器融合就有着特殊的用途和优势

7、。2）WSN与RFID融合架构从节点融合角度看，WSN技术与RFID技术融合方式主要有电子标签与传感[4]器融合、智能标签、阅读器与传感器融合、混合式网络融合等等。电子标签与传感器融合后组成WSN网络，终端节点将环境信息和标签信息通过WSN网络最终发送到协调器节点。智能标签是融合传感器的电子标签，组成RFID网络，最终将环境信息和标签信息发送给读写器。阅读器与传感器融合，这样的节点既可以读取标签信息，又可以采集环境信息，通过WSN网络最终将信息发送到协调器节点。混合式网络融合是将WSN网络和RFID网络布置在相同的区域，通过各自的网络分别采集环境信息