RFID ( Radio Frequency Identification) 即射頻識(shí)別技術(shù),屬非接觸式自動(dòng)識(shí)別技術(shù),通過射頻信號(hào)自動(dòng)識(shí)別目標(biāo)對(duì)象獲取相關(guān)數(shù)據(jù)，識(shí)別工作無須人工干預(yù)，可用于各種惡劣環(huán)境，并可識(shí)別高速運(yùn)動(dòng)物體及多個(gè)標(biāo)簽,操作快捷簡便。隨著微型集成電路技術(shù)的進(jìn)步，微型智能RFID標(biāo)簽得到了很大發(fā)展，在低功耗IC技術(shù)方面的突破為發(fā)展小型、低功耗主動(dòng)式標(biāo)簽創(chuàng)造了條件。這使RFID不僅具備被動(dòng)式電子標(biāo)簽的所有特性，而且具備可雙向通訊、壽命更長，性能更可靠等優(yōu)點(diǎn)。正因?yàn)槿绱?，RFID技術(shù)將成為未來信息社會(huì)建設(shè)的一項(xiàng)基礎(chǔ)技術(shù)。 

但是RFID自身也存在一些不足之處，如成本高、需依賴讀取器方能搜集數(shù)據(jù)、抗干擾性較差且有效距離一般小于10 m等，這些對(duì)它的應(yīng)用構(gòu)成一定的限制。而無線傳感網(wǎng)絡(luò)WSN（Wireless Sensor Network）剛好可以彌補(bǔ)RFID的這些缺點(diǎn)，這無疑為RFID的實(shí)施插上了“翅膀”。 

1 WSN簡介 

WSN（Wireless Sensor Network）即無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是由大量傳感器節(jié)點(diǎn)通過無線通信方式形成的一個(gè)多跳的自組織網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，它能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)的采集量化、處理融合和傳輸。它綜合了微電子技術(shù)、嵌入式計(jì)算技術(shù)、現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)及無線通信技術(shù)、分布式信息處理技術(shù)等先進(jìn)技術(shù)，能夠協(xié)同地實(shí)時(shí)監(jiān)測、感知和采集網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)域中各種環(huán)境或監(jiān)測對(duì)象的信息，并對(duì)其進(jìn)行處理，處理后的信息通過無線方式發(fā)送，并以自組多跳的網(wǎng)絡(luò)方式傳送給觀察者。具體的來講，WSN兼具感測、運(yùn)算與網(wǎng)絡(luò)能力，透過傳感器偵測周遭環(huán)境，如溫度、濕度、光照、氣體濃度、震動(dòng)幅度等，并由無線網(wǎng)絡(luò)將搜集到的信息傳送給監(jiān)控者；監(jiān)控者解讀報(bào)表信息后，便可掌握現(xiàn)場狀況，進(jìn)而維護(hù)、調(diào)整相關(guān)系統(tǒng)。由于監(jiān)控物理環(huán)境的重要性從來沒有像今天這么突出，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)已被視為環(huán)境監(jiān)測、建筑監(jiān)測、公用事業(yè)、工業(yè)控制、家庭、船舶和運(yùn)輸系統(tǒng)自動(dòng)化中的下一個(gè)發(fā)展方向。 

2 WSN的MAC層協(xié)議IEEE802.15.4以及ZigBee 

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用一般不需要很高的帶寬，但是對(duì)功耗要求卻很嚴(yán)格，大部分時(shí)間必須保持低功耗。由于無線傳感結(jié)點(diǎn)通常使用存儲(chǔ)容量不大的嵌入式處理器，因此對(duì)協(xié)議棧的大小也有嚴(yán)格限制。另外，WSN對(duì)網(wǎng)絡(luò)安全性、結(jié)點(diǎn)自動(dòng)配置、網(wǎng)絡(luò)動(dòng)態(tài)重組等方面也有一定的要求。WSN的這些特殊性對(duì)應(yīng)用于該技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議提出了較高要求。目前最廣泛使用的WSN的MAC層協(xié)議為IEEE802.15.4。 

ZigBee是一種供廉價(jià)的固定、便攜或移動(dòng)設(shè)備使用的極低復(fù)雜度、成本和功耗的低速率無線連接技術(shù)，這個(gè)名字來源于蜂群使用的賴以生存和發(fā)展的通信方式，蜜蜂通過跳Zigzag形狀的舞蹈來分享新發(fā)現(xiàn)的食物源的位置、距離和方向等信息。ZigBee技術(shù)是一種近距離、低復(fù)雜度、低功耗、低數(shù)據(jù)速率、低成本的雙向無線通信技術(shù)，它是一種介于無線標(biāo)記技術(shù)和藍(lán)牙之間的技術(shù)提案。主要適合于自動(dòng)控制和遠(yuǎn)程控制領(lǐng)域，可以嵌入各種設(shè)備中，同時(shí)支持地理定位功能。ZigBee采用 MAC層IEEE802.15.4協(xié)議與更高層ZigBee協(xié)議的組合，在數(shù)千個(gè)微小的傳感器之間相互協(xié)調(diào)實(shí)現(xiàn)通信。這些傳感器只需要很少的能量，以接力的方式通過無線電波將數(shù)據(jù)從一個(gè)傳感器傳到另一個(gè)傳感器，所以它們的通信效率非常高。低成本、低功耗、應(yīng)用簡單的IEEE802.15.4/ZigBee協(xié)議的誕生為無線傳感器網(wǎng)絡(luò)及大量基于微控制的應(yīng)用提供了互聯(lián)互通的國際標(biāo)準(zhǔn)，也為軍事應(yīng)用提供了機(jī)遇。ZigBee是一種新興的低成本近距離無線技術(shù)。 

雖然ZigBee傳輸速度只有20k～250kbps，但是這對(duì)于3G和IA(信息家電)來說已經(jīng)足夠了。ZigBee的其他優(yōu)勢還包括：16位/64位IEEE尋址、CSMA-CA信道接入、支持點(diǎn)對(duì)點(diǎn)、星狀及網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?、可自組成網(wǎng)、全握手(Fully Handshaked)協(xié)議保證了傳輸?shù)姆€(wěn)定性。ZigBee在2.4G ISM頻段內(nèi)有5MHz 16個(gè)頻道，915MHz頻段內(nèi)有10個(gè)頻道，868MHz頻段內(nèi)有1個(gè)頻道。 

3 WSN的應(yīng)用 

WSN并不是一種新興的技術(shù)，早在海灣戰(zhàn)爭中它就被派上了用場：當(dāng)時(shí)的美軍部隊(duì)使用大量的智能灰塵傳感器結(jié)點(diǎn)，將光、聲信息匯集起來，從而能夠?qū)崿F(xiàn)快速鎖定目標(biāo)，進(jìn)行定向轟炸。WSN還可以應(yīng)用在環(huán)境監(jiān)測、洪水預(yù)報(bào)、動(dòng)物棲息的監(jiān)控、溫度、照明、安全控制、城市交通管理、庫存和物流管理等。隨著相關(guān)技術(shù)(如網(wǎng)絡(luò)協(xié)議)的不斷成熟，WSN的應(yīng)用范圍也在逐漸擴(kuò)大。 

3.1 WSN保障隱私和安全 
WSN可以保障護(hù)士不再侵犯病人的隱私，因?yàn)橐坏┯腥艘虬l(fā)生跌倒，心臟病等陷入困境時(shí)，可以通過傳感器進(jìn)行識(shí)別。服藥則可以通過口信進(jìn)行提示，一些公司如aardex公司通過對(duì)裝藥的塑料瓶不停的稱重這種方式，一旦你該服用兩個(gè)藥丸卻只服用了一個(gè)時(shí)，則通過警告的方式加以提醒。 
此外，WSN還可以增強(qiáng)安全性。隨著owlstone公司的新的傳感器系統(tǒng)的問世，安全性將得到極大的增強(qiáng)。該系統(tǒng)只有一枚硬幣（一角硬幣）大小，卻能夠從十億人中判斷出恐怖分子，能夠?qū)ν咚剐孤兑约霸S多其他問題發(fā)出警告。這些傳感器，應(yīng)該說大多數(shù)這類傳感器都需要通過RFID來識(shí)別是哪個(gè)傳感器所發(fā)出的警告。 

3.2 WSN技術(shù)的軍事應(yīng)用及案例 
新一代的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)WSN將采用ZigBee協(xié)議。它在國家安全及軍事上的主要應(yīng)用是： 
(1) 監(jiān)測戰(zhàn)場人員及裝備、機(jī)器人控制及監(jiān)測敵軍； 
(2) 評(píng)估軍隊(duì)作戰(zhàn)的戰(zhàn)果； 
(3) 核能、生物、化學(xué)攻擊的偵察； 
(4) 邊防警衛(wèi)； 
(5) 軍事區(qū)域的監(jiān)控照明、軍隊(duì)辦公大樓的安全； 
(6) 軍隊(duì)運(yùn)輸和軍事勘測進(jìn)行管理、控制、數(shù)據(jù)采集及其他遙感勘測； 
(7) 部隊(duì)營區(qū)家庭監(jiān)控照明、安全和其他系統(tǒng)； 
(8) 對(duì)軍隊(duì)醫(yī)院病患、醫(yī)療設(shè)備及設(shè)施進(jìn)行醫(yī)療和健康監(jiān)控； 
(9) 軍用汽車的應(yīng)用，配合傳感器網(wǎng)絡(luò)報(bào)告汽車所有系統(tǒng)的狀態(tài)； 
(10) 對(duì)于部隊(duì)營區(qū)消費(fèi)電子應(yīng)用，對(duì)玩具、游戲機(jī)、電視、立體音響、DVD播放機(jī)和其他家電設(shè)備進(jìn)行遙控； 
(11) 有源RFID的軍事應(yīng)用，例如電池供電標(biāo)簽，它可用于產(chǎn)品運(yùn)輸、產(chǎn)品跟蹤、存儲(chǔ)較大物品和財(cái)產(chǎn)管理； 
(12) 基于軍用部門互聯(lián)網(wǎng)的設(shè)備之間的機(jī)器對(duì)機(jī)器通信（M2M）等等。 
WSN技術(shù)的軍事應(yīng)用案例可舉美國國防部國防高級(jí)研究計(jì)劃局（DARPA）和美國空軍（USAF）正在合作開發(fā)的網(wǎng)絡(luò)嵌入式系統(tǒng)技術(shù)（NEST）是WSN在軍事方面的最新應(yīng)用。利用廣泛散布于特定區(qū)域、檢查站、建筑物和護(hù)衛(wèi)車隊(duì)等地的WSN結(jié)點(diǎn)，作戰(zhàn)人員能夠?qū)褤羰趾推渌[蔽的射手進(jìn)行定位。這些結(jié)點(diǎn)能夠跟蹤子彈產(chǎn)生的沖擊波，在結(jié)點(diǎn)范圍內(nèi)測定子彈發(fā)射時(shí)產(chǎn)生聲震和槍震的時(shí)間，以判定子彈的發(fā)射源。 

3.3 WSN的其他應(yīng)用 
(1)WSN可用于醫(yī)療設(shè)備系統(tǒng)中傳感器的無線數(shù)據(jù)連接(如無線心電圖和腦電圖等)，減輕患者身上醫(yī)療設(shè)備的負(fù)重。 
(2)采用WSN建設(shè)農(nóng)業(yè)環(huán)境自動(dòng)監(jiān)測系統(tǒng)，用同一套網(wǎng)絡(luò)設(shè)備完成風(fēng)、光、水、電、熱和農(nóng)藥等的數(shù)據(jù)采集和環(huán)境控制，提高農(nóng)業(yè)集約化生產(chǎn)程度，簡化系統(tǒng)復(fù)雜性，降低設(shè)備成本。 
(3)石化、冶金行業(yè)對(duì)易燃、易爆、有毒物質(zhì)監(jiān)測的成本一直居高不下，WSN在把部分操作人員從高危環(huán)境中解脫出來的同時(shí)，提高險(xiǎn)情的反應(yīng)精度和速度。 
(4)歐洲的“DELTA計(jì)劃”在汽車出廠前就把車載信標(biāo)集成在車載計(jì)算機(jī)中，作車輛識(shí)別和車輛與路側(cè)設(shè)備通信的必選器件，還可構(gòu)成自動(dòng)定位和汽車導(dǎo)航等更完整的應(yīng)用。 
(5)WSN多技術(shù)組合時(shí)，運(yùn)用M2M(machine to machine，machine to mobile，mobile to machine)概念，把WSN接入移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)，既滿足網(wǎng)絡(luò)接入的要求，又達(dá)到低成本和靈活移動(dòng)的目的，二者的完美結(jié)合可實(shí)現(xiàn)無所不在的通信環(huán)境和便宜實(shí)惠的應(yīng)用效果。M2M與WSN聯(lián)合應(yīng)用最典型的是智能家居系統(tǒng)。 

4 RFID與WSN結(jié)合的契機(jī) 

從通信產(chǎn)業(yè)發(fā)展的角度來看，對(duì)RFID應(yīng)用需求的產(chǎn)生直接源于通信技術(shù)的發(fā)展，屬于設(shè)備與設(shè)備之間的通信市場的開拓。通信技術(shù)發(fā)展的直接結(jié)果是一個(gè)結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜和功能更加強(qiáng)大的通信系統(tǒng)，因此從根本上看，RFID與通信系統(tǒng)WSN的結(jié)合存在很大的契機(jī)。 

首先，因?yàn)閃SN可以監(jiān)測四面八方感應(yīng)到的資料，其與RFID技術(shù)結(jié)合后，可進(jìn)一步確保數(shù)據(jù)的完整性。這將能彌補(bǔ)RFID高成本以及須依靠讀取器方能搜集數(shù)據(jù)的缺點(diǎn)。形象的來說，通過RFID標(biāo)簽，物品會(huì)發(fā)出信號(hào)表示“我在呢”，這就是它能發(fā)出的全部信息；通過WSN，物品會(huì)告訴你一些其他信息，比如它現(xiàn)在的溫度等等。如果將RFID與WSN結(jié)合起來，那么物品發(fā)出的信號(hào)就不僅僅是“我在呢”，還會(huì)告訴你其他一些信息，比如它現(xiàn)在的溫度等等。 

其次，另外一個(gè)促進(jìn)RFID與WSN結(jié)合的契機(jī)是由于RFID抗干擾性較差，而且有效距離一般小于10m，這對(duì)它的應(yīng)用是個(gè)限制。如果將WSN同RFID結(jié)合起來，利用前者高達(dá)100m的有效半徑，形成WSID網(wǎng)絡(luò)，那么其應(yīng)用前景不可估量。為什么這么說呢？RFID與WSN的區(qū)別與聯(lián)系，用不太科學(xué)且通俗的話來說就是：RFID技術(shù)可以看成一個(gè)短距離的WSN網(wǎng)絡(luò)；WSN可以看成一個(gè)長距離的RFID通訊網(wǎng)絡(luò)?；谶@種趨勢，將RFID與WSN相整合就可以形成一個(gè)覆蓋全部范圍的網(wǎng)絡(luò)。 

一個(gè)RFID與WSN結(jié)合應(yīng)用的成功案例是位于臺(tái)南的大山雞場應(yīng)用WSN與RFID輔佐雛雞養(yǎng)育。通過WSN監(jiān)控影響雞蛋質(zhì)量的變因，如二氧化碳濃度、溫度、濕度及風(fēng)力等，將環(huán)境維持在最佳狀態(tài)，結(jié)合RFID，改善上游的飼料廠、雞舍及下游蛋品運(yùn)輸?shù)茸鳂I(yè)流程。 

5 RFID協(xié)同WSN、 RTLS驅(qū)動(dòng)數(shù)字化供應(yīng)鏈 

在傳統(tǒng)的供應(yīng)鏈中，重要的流通信息的收集工作會(huì)比較慢，不僅耗費(fèi)很多人力，而且容易出現(xiàn)錯(cuò)誤，嚴(yán)重阻礙了企業(yè)及時(shí)做出決策和開展合作，從而導(dǎo)致非常不利的負(fù)面影響。隨著需求的拉動(dòng)，企業(yè)的供應(yīng)鏈狀況正在發(fā)生著非常大的變化。RFID能為供應(yīng)鏈管理及物流業(yè)創(chuàng)造很高的價(jià)值，所以它在這些領(lǐng)域大行其道是理所當(dāng)然的，例如沃爾瑪在使用RFID方案后，其手工訂貨工作量減少了10%至15%、缺貨情況降低了30%、促銷產(chǎn)品的銷售量增加了25%，而更重要的是顧客滿意度大幅度提高。 

英特爾公司軟件解決方案服務(wù)事業(yè)部高級(jí)解決方案框架師金瑞恩說，“物理?xiàng)l件、距離、上下游企業(yè)之間、企業(yè)內(nèi)部接口、網(wǎng)絡(luò)設(shè)施建設(shè)等影響供應(yīng)鏈部署的要素正在發(fā)生巨變。企業(yè)在擴(kuò)展業(yè)務(wù)的可視性和控制力方面要求更高，可視與控制的范圍不僅包括內(nèi)部也包括外部；控制的方式要求能夠根據(jù)狀態(tài)和位置實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)連續(xù)化，而且要求提高產(chǎn)品可用性、降低貶值、偽造率；在庫存擴(kuò)充方面，對(duì)下游執(zhí)行和上游供貨能力要求更強(qiáng)。而且，由于面向內(nèi)外部客戶不斷有著全新的服務(wù)，更要求企業(yè)在一致性、可視性和控制力等方面對(duì)新的業(yè)務(wù)模式有更強(qiáng)、更快的適應(yīng)能力（如交叉配送、VMI、ePod、數(shù)據(jù)托管、數(shù)據(jù)服務(wù)以及標(biāo)記服務(wù)等）?！?nbsp;

利用在RFID和WSN方面的專業(yè)知識(shí)與技術(shù)，網(wǎng)絡(luò)邊緣設(shè)備的技術(shù)融合，使企業(yè)從傳統(tǒng)供應(yīng)鏈向數(shù)字化供應(yīng)鏈進(jìn)行轉(zhuǎn)變。供應(yīng)鏈終端的產(chǎn)品和環(huán)境也是非常重要的影響因素，WSN能夠用于具有條件感應(yīng)功能的基礎(chǔ)設(shè)施和交通環(huán)境，面向資產(chǎn)和貨物有確認(rèn)功能。實(shí)時(shí)定位系統(tǒng)（RTLS，Real-time Location System）則幫助對(duì)供應(yīng)鏈的各個(gè)環(huán)節(jié)中的產(chǎn)品進(jìn)行位置跟蹤，確定供應(yīng)鏈終端產(chǎn)品的位置。所有這些促使其能夠更快速地獲取信息，更迅速地采取行動(dòng)，并更明智地做出決策。這些企業(yè)能夠獲得更高的產(chǎn)品回報(bào)和客戶滿意度，并降低不必要的庫存和銷售損失。 

6 結(jié)束語 

RFID和WSN都正受到越來越廣范的關(guān)注，因此有些專家建議中國本土企業(yè)應(yīng)該加大對(duì)RFID和WSN技術(shù)的關(guān)注力度，并預(yù)言“WSN與RFID結(jié)合起來組成的WSID網(wǎng)絡(luò)，其應(yīng)用前景不可估量?！?nbsp;

總之，RFID技術(shù)在走向“無處不在”的路上“邂逅”了WSN，插上WSN“翅膀”的RFID將“振翅高飛”！