RFID技术在校园网应用研究的论文

　　【摘 要】射频技术RFID的基本原理是电磁理论。射频系统的优点是不局限视线范围，识别距离比光学系统远，射频识别卡可具有读写能力，可携带大量数据、难伪造和有智能等。本文在重点分析RFID射频技术的基础上，探讨RFID的通信协议，并重点分析RFID技术在校园网中应用。

【关键词】RFID技术；校园网；射频识别

　　射频识别(Radio Frequency Identification，RFID)技术是相对较新的自动识别技术，它可以通过非接触的方式识读信息，通过感应、无线电波或微波能量进行双向通信，保密性和抗恶劣环境的能力较强[1]。

1.RFID射频识别技术

　　RFID射频识别，又称为感应式电子芯片或感应卡、非接触卡、电子卷标、电子条形码等。通过这种非接触式的自动识别技术，作为条形码的无线版本，应用非常广泛，如动物芯片、门禁管制、停车场管制、生产线自动化、物料管理等。标签根据商家种类的不同能储存从512B～4MB不等的数据。卷标中储存的数据是由系统的应用和相应的标准决定的。例如，卷标能够提供产品生产、运输、存储情况，也可以辨别机器、动物和个体的身份。卷标还可以连接到数据库，存储产品库存编号、当前位置、状态、售价、批号的信息。相应的，射频卷标在读取数据时不用参照数据库就可以直接确定代码的含义[2]。

　　RFID系统至少包含电子卷标和阅读器两部分。电子卷标是射频识别系统的数据载体，电子卷标由卷标天线和卷标专用芯片组成。依据电子卷标供电方式的不同，电子卷标可以分为有源电子卷标(Active tag)、无源电子卷标(Passive tag)和半无源电子卷标(Semi-passive tag)。有源电子卷标内装有电池，无源射频标签没有内装电池，半无源电子卷标(Semi-passive tag)部分依靠电池工作。电子卷标依据频率的不同可分为低频电子卷标、高频电子卷标、超高频电子卷标和微波电子卷标。依据封装形式的不同可分为信用卡卷标、线形卷标、纸状卷标、玻璃管卷标、圆形卷标及特殊用途的异形标签等。RFID阅读器(读写器)通过天线与RFID电子卷标进行无线通信，可以实现对卷标识别码和内存数据的读出或写入操作。典型的阅读器包含有高频模块(发送器和接收器)、控制单元以及阅读器天线。

2.RFID技术的通信协议

　　RFID技术在标签的数据格式上与目前国际主流的标准相匹配，这些主流的标准主要包含了以下几类：EPC、UID、ISO/IEC、AIM以及IP-X等标准所规定的数据格式，其中针对同一种标准也存在着不同的数据编码格式，如EPC标准中包含了64位、96位以及256位等多种编码格式。而针对RFID系统的通信协议则包含了无线通信协议与有线通信协议两种，无线通信协议主要是指电子标签与读写器间的数据传输协议，为了保证多个电子标签与无线读写器在通信过程中能够避免冲突的发生，通常采用ALOHA协议来实现网络信道的动态分配，并解决了在无线网络中信息传输过程中的“冲突消解”问题。其思想可用于任何无协调关系的标签共用单一共享信道使用权的应用场合，鉴于多个电子标签工作在同一频率，当它们处于同一个读写器作用范围内时，在没有采取多址访问控制机制的情况下，当RFID标签通过无线网络发送信息时将会产生冲突，并导致信息读取失败。因此，一旦RFID系统检测到信息“冲突”，则立即停止继续发送数据帧，并且将已发送的数据帧抛弃，而不是继续传完它们的帧，因为反正数据帧已遭到破坏。

　　RFID系统所采用的技术称为微波反射技术，它基于电子标签内微波天线的负载阻抗随储存的电子数据而变化的特点，来实现对电子标签内电子数据的读取。系统的基本工作流程是：识读器通过发射天线发送一定频率的射频信号，当电子标签进入发射天线工作区域时产生感应电流，电子标签获得能量被激活；电子标签将自身编码等信息通过卡内置发送天线发送出去；系统接收天线接收到从电子标签发送来的载波信号，经天线调节器传送到识读器，识读器对接收的信号进行解调和解码然后送到后台主系统进行相关处理；主系统根据逻辑运算判断该卡的合法性，针对不同的设定做出相应的处理和控制，发出指令信号控制执行机构动作。在耦合方式(电感-电磁)、通信流程(FDX、HDX、SEQ)、从电子标签到识读器的数据传输方法(负载调制、反向散射、高次谐波)以及频率范围等方面，不同的非接触传输方法有根本的区别，但所有的识读器在功能原理上，以及由此决定的设计构造上都很相似，所有识读器均可简化为高频接口和控制单元两个基本模块。

3.RFID系统应用体系结构

　　一般而言，软件应用系统体系结构的意义在于发现高层的框架以便理解某类系统或其子系统与相关系统的交互作用，并通过在一般化层次下揭示出不同应用系统共享的应用构件，有助于系统的基础构件和业务系统的设计与实现，这些构件与子系统是可复用的、便宜的、可修改的，并可确定关键的互操作性接口和服务。通过多层应用软件体系结构，将各种应用作为被共享的服务集合，它是一种跨应用、可重用的服务平台。在这个平台上，各种应用作为组件可集成或者重组生成新的应用。由于具有灵活的可伸缩特性，非常适合于Internet/Intranet上的应用，并将成为应用系统开发的主流基础平台[3]。由于多层软件体系结构的层次划分不是按物理上划分的，而是从结构逻辑或应用目标来划分，它可将应用程序和系统中的业务逻辑独立出来，组成一层或多层。一方面用来简化和解决复杂的事务处理，同时也通过支持地理位置分散的业务模式，实现业务和数据的快速响应，并通过减少网络负载，提高运算速度，最大程度地减少前端系统的数据获取与客户端的维护工作量。由于多层系统应用体系结构具有以下优点。(1)可伸缩性好：可按应用要求部署逻辑层次，易于实现应用扩展。(2)网络效率高：经过合理的布局，通过网络的传输数据量大大减少，提高了网络效率。(3)可管理性强：系统客户基本实现“零维护”，主要管理工作集中在应用逻辑层，业务逻辑的修改对客户层没有影响。(4)可重用性好。按可提供的服务构筑应用，每种服务可以被不同的应用重用。由于采用面向对象的组件构成，进一步增加了系统的可重用性。 4.RFID技术在校园网中的应用