[发明专利]一种基于RFID信道的传感器网络数据安全传输方法

说明书

技术领域

本发明属于通信技术领域，涉及无线传感器网络和RFID技术，具体地说是一种基于RFID信道的传感器网络数据传输方法，可用在无线传感器网络的应用中，也可用于提高RFID的标识能力。

技术背景

RFID技术是一种非接触的自动识别技术，其基本原理是利用射频信号和空间祸合(电感或电磁藕合)传输特性，实现对被识别物体的自动识别。RFID系统的基本工作过程是：读写器通过天线发送出一定频率的射频信号；当RFID标签进入读写器工作区域时，其天线产生感应电流，从而RFID标签获得能量被激活并向读写器发送自身编码等信息；读写器接收到来自标签的载波信号，对接收的信号进行解调和解码后送至计算机主机进行处理；计算机系统根据逻辑运算判断该标签的合法性，针对不同的设定做出相应的处理和控制，发出指令信号；RFID标签的数据解调部分从接收到的射频脉冲中解调出数据并送到控制逻辑，控制逻辑接收指令完成存储、发送数据或其他操作。与传统的识别方式相比，RFID技术无需直接接触、无需光学可视、无需人工干预即可完成信息输入和处理，并且操作快捷方便，因而广泛应用于生产、物流、交通、运输、医疗、防伪、邮包跟踪、设备和资产管理、废物管理等需要收集和处理数据的应用领域。但是在随着应用的不断广泛，对RFID标签的标识能力提出了更高的要求。由于在应用RFID标识的各个领域中都要求RFID标签内所存信息与附载着这个RFID标签的标识物是一一对应的，但是实际上与服装上的商标一样，这个RFID标签很容易被移放到其它同类物质上，从而失去了标识意义。这个难题对于RFID技术而言是一个已经制约其进一步发展的、迫切需要解决的关键技术问题。

无线传感器网络(Wireless Sensor Networks，简称WSN)作为计算、通信和传感器三项技术相结合的产物，是一种全新的信息获取和处理技术，目前成为计算机科学领域一个活跃的研究分支。它由部署在监测区域内大量的廉价微型传感器节点组成，通过无线通信方式形成一个多跳的自组织的网络系统，其目的是协作地感知、采集和处理网络覆盖区域中感知对象的信息，并发送给观察者，主要应用于军事场景、目标追踪、环境检测以及空间探索。但是，WSN中传感器节点通过分布式网络协议实现组网，节点的加入或退出，都要重新组网，且节点之间存在数据冗余，流量不均衡，因此，WSN网络[1]要求能够自动调整以适应节点的移动、休眠、剩余电量和无线传输范围的变化等，这使得WSN的网络体系复杂，需要较高的能耗来维持其网络的存在，覆盖范围也有限。同时，限制WSN进一步发展的一个关键问题是，部署后的传感器网络一般不关心节点的位置,对节点一般都不采用全局标识，而RFID技术对节点的标示有着得天独厚的优势，将两者结共同组成网络可以相互弥补对方的缺陷。

RFID技术与传感器网络技术相融合是将来的一个发展趋势。WSN能够有效地获取物理世界的数据，RFID则可以搭建起物理世界与信息世界间的桥梁，将两者从深层次进行融合，可以从根本上改变现有的IT系统。目前国内外对RFID技术与WSN技术的集成还处于起步阶段，其技术研究主要集中在以下三个方面：

(1)RFID标签和读写器都集成到传感器节点上由传感器节点通过WSN进行数据传输；

(2)将RFID读写器集成到传感器节点上，利用WSN进行数据传输；

(3)由汇聚节点采集RFID读写器的信息及传感器节点信息后传输这几种形式，这种类型的研究也是目前最常见的研究形式。

上述研究形式所得到的集成的网络将同时具有WSN和RFID功能，扩展了WSN及RFID的应用领域。利用WSN的数据传输信道虽然能够在一定程度上解决目前RFID的抗干扰能力较差、有效距离较短的问题。但是，这使对能耗非常敏感的WSN将增加一定的能耗，另一方面，RFID阅读器本身的能量方面几乎没有限制。另外，目前RFID标签内存储需要传输的信息相对于其通信能力又非常少，实际应用中WSN的密度明显大于RFID标签的数量(因而使提高RFID有效距离的作用没有得到体现)，RFID系统出现故障的可能性要远小于WSN，RFID系统在实际中已经被广泛应用，如食品安全溯源等应用领域已经建立起了较为完善的数据传输系统，如果利用WSN通信链路传输数据对于现有使用的RFID系统大规模改造，这将极大地提高利用集成WSN和RFID技术网络的成本。因此，上述研究方法在一定意义上是考虑的过于复杂，很难用于实际应用中。充分利用RFID系统的上述优势弥补WSN在这些方面的不足的研究形式及方法目前还没有读到，还缺乏明显针对实际应用的WSN和RFID集成的数据传输方法。