第40节:创新技术推动城市智慧化进程(4 ) 控制单元的功能包括:与应用系统软件进行通信,并执行应用系统软件发来 的命令;控制与电子标签的通信过程;信号的编解码。对一些特殊的系统还有执 行反碰撞算法,对电子标签与识读器间要传送的数据进行加密和解密,以及进行 电子标签和识读器间的身份验证等附加功能。 目前RFID存在三个主要的技术标准体系,EPC Global、日本的Ubiquitous ID Center(泛在ID中心,UIC )和ISO 标准体系。 目前主要的RFID电子标签使用的频率大致分为6 个频段,分别为:125KHz, 13.56MHz,433.92MHz ,860-930MHz,2.45GHz 及5.8GHz. 其中最常用的4 个频 段为:125KHz,13.56MHz,860-930MHz,2.45GHz. 各种频段有其技术特性和适合的应用领域。 高频系统一般指工作频率高于400MHz,基本特点是标签内保存的数据量较大、 阅读距离较远(可达几米至十几米),适应物体高速运动性能好;高频系统外形 一般为卡状,阅读天线及电子标签天线均有较强的方向性,但是其电子标签及阅 读器成本均较高。 中低频系统工作频率低于400MHz,采用电感耦合方式工作,其通信速度较慢, 传输距离不长,标签数据量也较小,但是因为工作频率不受无线电频率管制影响, 能耗较低,与高频系统相比,无论是标签还是读取设备都有较大的价格优势,因 此使用最为广泛。 RFID技术可识别高速运动物体并可同时识别多个标签。相对于传统的条码, RFID有更好的安全性、动态实时通信等优点,目前已成功应用于工业、农业、邮 政、医疗、交通、能源、物流等各个行业。 短距离的RFID产品可以在一定环境下替代条码,用在工厂的流水线等场合跟 踪物体。长距离的产品多用于交通系统,距离可达几十米,多用在自动收费或识 别车辆身份等场合。 采用RFID标签技术的RFID卡可支持快速读写、非可视识别、移动识别、多目 标识别、定位及长期跟踪,具有体积小、容量大、寿命长、可重复使用、使用灵 活等特点。它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据,识别工作无须人 工干预,可工作于各种环境。 RFID与手机结合,在移动支付中有较为成熟的应用。基于RFID的移动支付主 要有基于卡的实现方式(主要包括RF-UIM、外贴非接触式卡),基于手机的实现 方式(NFC 方式),基于卡和手机结合的方式(eNFC、智能SD卡方式、双界面UIM 卡)。此外,手机终端和UIM 卡配合作为被识读设备可实现非接触式IC卡应用。 当手机终端进入RFID读写器(如POS 机)的覆盖范围时,RFID读写器读取终端中 RFID应用数据,然后通过有线或无线网络将数据送至后端应用系统进行处理。同 时后端应用系统也可以通过RFID读写器向携带RFID应用的手机终端写入数据,用 以更新应用数据和相关程序,如图11-6所示。 图11-6移动终端作为IC卡模式的RFID应用 (2 )IEEE 802.15.4 IEEE 802.15.4 标准针对无线个域网(Wireless personal area networks , WPANs )的短距离数据传输,把低能量消耗、低速率传输、低成本作为设计目标, 涉及物理层(PHY )和媒体介质访问(MAC )子层,适用于固定的、轻便的以及 可移动设备间的无线低速率数据传输,为特定范围内不同设备之间提供低速互连。 目前,IEEE 802.15.4 是相对完善的、重要的底层协议,包括Zigbee/Zigbee Pro 、WirelessHart、以及许多私有协议都是基于IEEE 802.15.4 制定的。此外, 针对物联网IPV6应用的6LowPAN 也是在IEEE 802.15.4 基础上进行研究的。 IEEE 802.15.4 标准的主要特征包括: 在不同载波频率下实现250kbps ,40kbps,20kbps三种不同传输速率; 支持星形和点到点两种基本网络拓扑结构; 具有16bit 和64bit 两种地址格式,其中64bit 地址是全球唯一的扩展地址 ; 支持时隙保障(Guaranteed Time Slots ,GTSs)机制; 采用带冲突避免的载波多路侦听机制(CSMA-CA ); 支持确认(ACK )机制,保证传输可靠性; 低功耗; 信道能量检测(Energy Detection,ED)和检测接收数据包的链路质量指示 (LQI ); 多信道,2.4GHz频段划分有16个信道,915MHz频段划分有10个信道,868MHz 划分有1 个信道。 IEEE 802.15.4 根据设备所具有的通信能力将设备类型分为两种:全功能设 备(Full Function Device,FFD )和精简功能设备(Reduced-Function Device ,RFD)。其中FFD 设备可以作为网络协调器PAN (Personal Area Network coordinator, PAN )或普通设备。FFD 设备可以和RFD 设备相连,也可以和其他FFD 设备相连, 但RFD 设备只能和FFD 设备相连。RFD 设备主要用于简单的控制应用,如灯的开 关、被动式红外线传感器等,传输的数据量较少且往往只和一个FFD 相连,对传 输资源和通信资源占用不多,这样RFD 设备可以采用非常廉价的实现方案。 (3 )Zigbee/Zigbee Pro 技术 Zigbee/Zigbee Pro 基于IEEE 802.15.4 的物理层和MAC 层,制定了网络层 和应用子层规范,可支持各种近距离、低复杂度、低功耗、低数据速率、低成本 无线通信应用。 Zigbee的主要技术特征包括: