RFID設(shè)計(jì)技術(shù)基礎(chǔ)

第2章RFID設(shè)計(jì)技術(shù)基礎(chǔ)2.1數(shù)字通信基礎(chǔ)2.2信號的編碼與調(diào)制2.3RFID數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐暾?.4RFID數(shù)據(jù)安全性2.1數(shù)字通信基礎(chǔ)2.1.1數(shù)字通信模型2.1數(shù)字通信基礎(chǔ)2.1.2數(shù)字通信的特點(diǎn)和主要性能指標(biāo)1．?dāng)?shù)字通信的特點(diǎn)在傳輸過程中可實(shí)現(xiàn)無噪聲積累便于加密處理便于設(shè)備的集成和微型化占用的信道頻帶寬2.1數(shù)字通信基礎(chǔ)2.1.2數(shù)字通信的特點(diǎn)和主要性能指標(biāo)2.數(shù)字通信的主要性能指標(biāo)數(shù)據(jù)傳輸速率信道頻帶寬度誤碼率2.1數(shù)字通信基礎(chǔ)2.1.3RFID通信方式

RFID通信是指讀寫器和標(biāo)簽之間的信息傳輸，傳輸?shù)氖菬o線電信號，其主要特點(diǎn)是通信距離很短。2.1數(shù)字通信基礎(chǔ)圖2-5給出了RFID系統(tǒng)的通信模型。在這個模型中，信道由自由空間、讀寫器天線、讀寫器射頻前端、電子標(biāo)簽天線和電子標(biāo)簽射頻前端構(gòu)成。2.2信號的編碼與調(diào)制2.2.1信號與信道信號是消息的載體，在通信系統(tǒng)中消息以信號的形式從一點(diǎn)傳送到另一點(diǎn)。信道是信號的傳輸媒質(zhì)，信道的作用是把攜有信息的信號從它的輸入端傳遞到輸出端。2.2信號的編碼與調(diào)制在RFID系統(tǒng)中，讀寫器與電子標(biāo)簽之間交換的是信息，由于采用非接觸的通信方式，讀寫器與電子標(biāo)簽之間構(gòu)成一個無線通信系統(tǒng)，其中讀寫器是通信的一方，電子標(biāo)簽是通信的另一方。2.2信號的編碼與調(diào)制1.信號信號分為模擬信號和數(shù)字信號，RFID系統(tǒng)主要處理的是數(shù)字信號。信號可以從時域和頻域兩個角度來分析，在RFID傳輸技術(shù)中，對信號頻域的研究比對信號時域的研究更重要。2.2信號的編碼與調(diào)制1.信號讀寫器與電子標(biāo)簽之間傳輸?shù)男盘栍衅渥陨淼奶攸c(diǎn)，常需要討論信號工作方式和通信握手等問題。信號工作方式讀寫器與電子標(biāo)簽之間的工作方式可以分為時序系統(tǒng)、全雙工系統(tǒng)和半雙工系統(tǒng)。2.2信號的編碼與調(diào)制(1)時序系統(tǒng)在時序系統(tǒng)中，從電子標(biāo)簽到讀寫器的信息傳輸是在電子標(biāo)簽?zāi)芰抗?yīng)間歇進(jìn)行的，讀寫器與電子標(biāo)簽不同時發(fā)射，這種方式可以改善信號受干擾的狀況，提高系統(tǒng)的工作距離。2.2信號的編碼與調(diào)制時序系統(tǒng)的工作過程如下。（1）讀寫器先發(fā)射射頻能量，該能量傳送到電子標(biāo)簽，給電子標(biāo)簽的電容器充電，將能量用電容器存儲起來，這時電子標(biāo)簽的芯片處于省電模式或備用模式。（2）讀寫器停止發(fā)射能量，電子標(biāo)簽開始工作，電子標(biāo)簽利用電容器的儲能向讀寫器發(fā)送信號，這時讀寫器處于接收電子標(biāo)簽響應(yīng)的狀態(tài)。（3）能量傳輸與信號傳輸交叉進(jìn)行，一個完整的讀出周期由充電階段和讀出階段兩個階段構(gòu)成。2.2信號的編碼與調(diào)制時序系統(tǒng)發(fā)射能量，給電子標(biāo)簽充電讀寫器停止發(fā)射能量，電子標(biāo)簽工作，向讀寫器發(fā)送信號2.2信號的編碼與調(diào)制(2)全雙工系統(tǒng)電子標(biāo)簽和讀寫器之間可以在同一時刻互相傳送信息(3)半雙工系統(tǒng)電子標(biāo)簽和讀寫器之間可以雙向傳送信息，但在同一時刻只能向一個方向傳送信息2.2信號的編碼與調(diào)制通信握手通信握手是指讀寫器與電子標(biāo)簽雙方在通信開始、結(jié)束和通信過程中的基本溝通，通信握手要解決通信雙方的工作狀態(tài)、數(shù)據(jù)同步和信息確認(rèn)等問題。2.2信號的編碼與調(diào)制2.信道信道可以分為兩大類，一類是電磁波在空間傳播的渠道，如短波信道、微波信道等；另一類是電磁波的導(dǎo)引傳播渠道，如電纜信道、波導(dǎo)信道等。RFID的信道是具有各種傳播特性的自由空間，所以RFID采用無線信道。2.2信號的編碼與調(diào)制

1）信道帶寬信號所擁有的頻率范圍叫做信號的頻帶寬度，簡稱帶寬。模擬信道的帶寬為2.2信號的編碼與調(diào)制2）信道傳輸速率就是數(shù)據(jù)在傳輸介質(zhì)（信道）上的傳輸速率。數(shù)據(jù)傳輸速率的單位為比特/秒，記做bps或bit/s。1kbit/s=103bit/s1Mbit/s=103kbit/s1Gbit/s=103Mbit/s2.2信號的編碼與調(diào)制3）波特率RB與比特率Rb在信息傳輸通道中，攜帶數(shù)據(jù)信息的信號單元叫碼元，每秒鐘通過信道傳輸?shù)拇a元數(shù)稱為碼元傳輸速率，簡稱波特率。比特率是數(shù)據(jù)傳輸速率，表示單位時間內(nèi)可傳輸二進(jìn)制位的位數(shù)。如果一個碼元的狀態(tài)數(shù)可以用M個離散電平個數(shù)來表示，有如下關(guān)系：2.2信號的編碼與調(diào)制4）信道容量信道容量是信道的一個參數(shù)，反映了信道所能傳輸?shù)淖畲笮畔⒘?。?）具有理想低通矩形特性的信道。根據(jù)奈奎斯特準(zhǔn)則，這種信道的最高碼元傳輸速率為：最高碼元傳輸速率=2BW也即這種信道的最高數(shù)據(jù)傳輸速率為：2.2信號的編碼與調(diào)制（2）帶寬受限且有高斯白噪聲干擾的信道。香農(nóng)提出并嚴(yán)格證明了在被高斯白噪聲干擾的信道中，最大信息傳送速率的公式。這種情況的信道容量為：2.2信號的編碼與調(diào)制（3）RFID的信道容量。帶寬越大，信道容量越大。在物聯(lián)網(wǎng)中RFID主要選用微波頻率，微波頻率比低頻頻率和高頻頻率有更大的帶寬。信噪比越大，信道容量越大。RFID無線信道有傳輸衰減和多徑效應(yīng)等，應(yīng)盡量減小衰減和失真，提高信噪比。2.2信號的編碼與調(diào)制2.2.2編碼與調(diào)制數(shù)字通信系統(tǒng)是利用數(shù)字信號來傳遞信息的通信系統(tǒng)，其涉及的技術(shù)問題很多，其中主要有信源編碼與解碼、加密與解密、信道編碼與解碼、數(shù)字調(diào)制與解調(diào)以及同步等。2.2信號的編碼與調(diào)制1.編碼與解碼編碼是為了達(dá)到某種目的而對信號進(jìn)行的一種變換。其逆變換稱為解碼或譯碼。根據(jù)編碼的目的不同，編碼理論有信源編碼、信道編碼和保密編碼三個分支。2.2信號的編碼與調(diào)制1）信源編碼與解碼信源編碼是對信源輸出的信號進(jìn)行變換，包括連續(xù)信號的離散化（即將模擬信號通過采樣和量化變成數(shù)字信號），以及對數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮以提高信號傳輸有效性而進(jìn)行的編碼。信源解碼是信源編碼的逆過程。2.2信號的編碼與調(diào)制2）信道編碼與解碼信道編碼是對信源編碼器輸出的信號進(jìn)行再變換，包括區(qū)分通路、適應(yīng)信道條件和提高通信可靠性而進(jìn)行的編碼。信道解碼是信道編碼的逆過程。2.2信號的編碼與調(diào)制3）保密編碼與解碼保密編碼是對信號進(jìn)行再變換，即為了使信息在傳輸過程中不易被人竊譯而進(jìn)行的編碼。保密解碼是保密編碼的逆過程，保密解碼在接收端利用與發(fā)送端相同的密碼復(fù)制品對收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行解密，恢復(fù)原來信息。2.2信號的編碼與調(diào)制2.調(diào)制和解調(diào)調(diào)制的目的是把傳輸?shù)哪M信號或數(shù)字信號，變換成適合信道傳輸?shù)男盘?，意味著要把信源的基帶信號，轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€相對基帶頻率而言非常高的頻帶信號。2.2信號的編碼與調(diào)制調(diào)制的過程用于通信系統(tǒng)的發(fā)送端，調(diào)制就是將基帶信號的頻譜搬移到信道通帶中的過程，經(jīng)過調(diào)制的信號稱為已調(diào)信號，已調(diào)信號的頻譜具有帶通的形式，已調(diào)信號稱為帶通信號或頻帶信號。在接收端需將已調(diào)信號還原成原始信號，解調(diào)是將信道中的頻帶信號恢復(fù)為基帶信號的過程。2.2信號的編碼與調(diào)制數(shù)字調(diào)制的方法通常稱為鍵控法，常用的數(shù)字調(diào)制解調(diào)方式有：幅移鍵控（AmplitudeShiftKeying，ASK）頻移鍵控（FrequencyShiftKeying，F(xiàn)SK）相移鍵控（PhaseShiftKey，PSK）為簡化射頻標(biāo)簽設(shè)計(jì)并降低成本，多數(shù)射頻識別系統(tǒng)采用ASK調(diào)制方式。2.2信號的編碼與調(diào)制2.2.3RFID常用的編碼方法編碼是RFID系統(tǒng)的一項(xiàng)重要工作，二進(jìn)制編碼是用不同形式的代碼來表示二進(jìn)制的1和0。對于傳輸數(shù)字信號來說，最常用的方法是用不同的電壓電平來表示兩個二進(jìn)制數(shù)字，也即數(shù)字信號由矩形脈沖組成。2.2信號的編碼與調(diào)制按數(shù)字編碼方式，可以將編碼劃分為單極性碼和雙極性碼，單極性碼使用正（或負(fù)）的電壓表示數(shù)據(jù)；雙極性碼1為反轉(zhuǎn)，0為保持零電平。根據(jù)信號是否歸零，還可以將編碼劃分為歸零碼和非歸零碼，歸零碼碼元中間的信號回歸到0電平，而非歸零碼遇1電平翻轉(zhuǎn)，零時不變。2.2信號的編碼與調(diào)制1.編碼格式1）反向不歸零編碼這是一種簡單的數(shù)字基帶編碼方式，反向不歸零編碼用高電平表示二進(jìn)制的1，用低電平表示二進(jìn)制的0。2.2信號的編碼與調(diào)制2）曼徹斯特編碼曼徹斯特編碼也稱為分相編碼（Split-PhaseCoding）。在曼徹斯特編碼中，用電壓跳變的相位不同來區(qū)分1和0，其中從高到低跳變表示1，從低到高跳變表示0。2.2信號的編碼與調(diào)制3）單極性歸零編碼對于單極性歸零碼，當(dāng)發(fā)1碼時發(fā)出正電流，但正電流持續(xù)的時間短于一個碼元寬度，即發(fā)出一個窄脈沖；當(dāng)發(fā)0碼時，仍然完全不發(fā)送電流。2.2信號的編碼與調(diào)制4）差動雙相編碼差動雙相編碼在半個位周期中的任意邊沿表示二進(jìn)制0，而沒有邊沿跳變表示二進(jìn)制1。此外，在每個位周期開始時，電平都要反相。差動雙相編碼對接收器來說較容易重建。2.2信號的編碼與調(diào)制5）密勒編碼密勒編碼在位周期開始時產(chǎn)生電平交變，對接收器來說，位節(jié)拍比較容易重建。密勒編碼在半個位周期內(nèi)的任意邊沿表示二進(jìn)制1，而經(jīng)過下一個位周期中不變的電平表示二進(jìn)制0。2.2信號的編碼與調(diào)制5）密勒編碼--編碼規(guī)則：對原始符號“1”碼元起始不躍變，中心點(diǎn)出現(xiàn)躍變來表示，即用10或01表示。對原始符號“0”則分成單個“0”還是連續(xù)“0”予以不同處理；單個“0”時，保持0前的電平不變，即在碼元邊界處電平不躍變，在碼元中間點(diǎn)電平也不躍變；對于連續(xù)“0”，則使連續(xù)兩個“0”的邊界處發(fā)生電平躍變。2.2信號的編碼與調(diào)制6）變形密勒編碼變形密勒編碼相對于密勒編碼來說，將其每個邊沿都用負(fù)脈沖代替。由于負(fù)脈沖的時間較短，可以保證數(shù)據(jù)在傳輸過程中，能夠從高頻場中持續(xù)為射頻標(biāo)簽提供能量。變形密勒編碼在電感耦合的射頻識別系統(tǒng)中，主要用于從讀寫器到射頻標(biāo)簽的數(shù)據(jù)傳輸。2.2信號的編碼與調(diào)制7）差分編碼對于差分編碼，每個要傳輸?shù)亩M(jìn)制1都會引起信號電平的變化，而對于二進(jìn)制0，信號電平保持不變。2.2信號的編碼與調(diào)制

--匯總圖2.2信號的編碼與調(diào)制

--匯總圖2.2信號的編碼與調(diào)制2.編碼方式的選擇因素

1）編碼方式的選擇要考慮電子標(biāo)簽?zāi)芰康膩碓?/p>

2）編碼方式的選擇要考慮電子標(biāo)簽檢錯的能力

3）編碼方式的選擇要考慮電子標(biāo)簽時鐘的提取2.2信號的編碼與調(diào)制2.2.4RFID常用的調(diào)制方法按照從讀寫器到電子標(biāo)簽的傳輸方向，讀寫器中發(fā)送的信號首先需要編碼，然后通過調(diào)制器調(diào)制，最后傳送到傳輸通道上去。用數(shù)字基帶信號控制載波，把數(shù)字基帶信號變換為數(shù)字已調(diào)信號的過程稱為數(shù)字調(diào)制，RFID主要采用數(shù)字調(diào)制的方式。2.2信號的編碼與調(diào)制1.載波在信號傳輸?shù)倪^程中，并不是將信號直接進(jìn)行傳輸，而是將信號與一個固定頻率的波進(jìn)行相互作用，這個過程稱為加載，這樣一個固定頻率的波稱為載波。在RFID系統(tǒng)中，正弦載波除了是信息的載體外，在無源電子標(biāo)簽中還具有提供能量的作用，這一點(diǎn)與其他無線通信有所不同。2.2信號的編碼與調(diào)制2.振幅鍵控調(diào)幅是指載波的頻率和相位不變，載波的振幅隨調(diào)制信號的變化而變化。振幅鍵控是利用載波的幅度變化來傳遞數(shù)字信息，在二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制中，載波的幅度只有兩種變化，分別對應(yīng)二進(jìn)制信息的1和0。2.2信號的編碼與調(diào)制目前電感耦合RFID系統(tǒng)常采用ASK調(diào)制方式，如ISO/IEC14443及ISO/IECl5693標(biāo)準(zhǔn)均采用ASK調(diào)制方式。2.2信號的編碼與調(diào)制2.2信號的編碼與調(diào)制3.頻移鍵控頻移鍵控（FSK）是利用載波的頻率變化來傳遞數(shù)字信息，是對載波的頻率進(jìn)行鍵控。二進(jìn)制頻移鍵控載波的頻率只有兩種變化狀態(tài)，載波的頻率在和兩個頻率點(diǎn)變化，分別對應(yīng)二進(jìn)制信息的1和0。2.2信號的編碼與調(diào)制2.2信號的編碼與調(diào)制4.相移鍵控相移鍵控（PSK）是利用載波的相位變化來傳遞數(shù)字信息，是對載波的相位進(jìn)行鍵控。二進(jìn)制相移鍵控載波的初始相位有兩種變化狀態(tài)，通常載波的初始相位在0和兩種狀態(tài)間變化，分別對應(yīng)二進(jìn)制信息的1和0。2.2信號的編碼與調(diào)制π02.2信號的編碼與調(diào)制5.副載波調(diào)制副載波調(diào)制是指首先把信號調(diào)制在載波1上，出于某種原因，決定對這個結(jié)果再進(jìn)行一次調(diào)制，于是用這個結(jié)果去調(diào)制另外一個頻率更高的載波2。在RFID副載波調(diào)制中，首先用基帶編碼的數(shù)據(jù)信號調(diào)制低頻率的副載波，已調(diào)的副載波信號用于切換負(fù)載電阻，然后采用振幅鍵控ASK、頻移鍵控FSK或相移鍵控PSK的調(diào)制方法，對副載波進(jìn)行二次調(diào)制。2.2信號的編碼與調(diào)制5.副載波調(diào)制就RFID而言，副載波調(diào)制主要用在6.78MHz、13.56MHz、27.125MHz和微波的RFID系統(tǒng)中，而且是從電子標(biāo)簽到讀寫器的數(shù)據(jù)傳輸。2.3RFID數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐暾允褂梅墙佑|技術(shù)傳輸數(shù)據(jù)時，很容易遇到干擾，使傳輸數(shù)據(jù)發(fā)生意外的改變從而導(dǎo)致傳輸錯誤。此類問題通常是由外界的各種干擾和多個應(yīng)答器同時占用信道發(fā)送數(shù)據(jù)產(chǎn)生碰撞造成的，針對這兩種情況，常用的處理方法是采用校驗(yàn)和法和多路存取法。2.3RFID數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐暾?.3.1校驗(yàn)和法1.奇偶校驗(yàn)奇偶校驗(yàn)是一種簡單的使用廣泛的校驗(yàn)方法。奇偶校驗(yàn)分奇校驗(yàn)和偶校驗(yàn)，收發(fā)兩端必須約定校驗(yàn)方式。奇偶校驗(yàn)碼是一種最簡單而有效的數(shù)據(jù)校驗(yàn)方法。實(shí)現(xiàn)方法:在每個被傳送碼的左邊或右邊加上1位奇偶校驗(yàn)位0或1,若采用奇校驗(yàn)位,只需把每個編碼中1的個數(shù)湊成奇數(shù);若采用偶校驗(yàn)位,只要把每個編碼中1的個數(shù)湊成偶數(shù)。檢驗(yàn)原理:這種編碼能發(fā)現(xiàn)1個或奇數(shù)個錯,但因碼距較小,不能實(shí)現(xiàn)錯誤定位。對奇偶校驗(yàn)碼的評價(jià):它能發(fā)現(xiàn)一位或奇數(shù)個位出錯，但無錯誤定位和糾錯能力。盡管奇偶校驗(yàn)碼的檢錯能力較低，但對出錯概率統(tǒng)計(jì),其中70～80％是1位錯誤,另因奇偶校驗(yàn)碼實(shí)現(xiàn)簡單,故它還是一種應(yīng)用最廣泛的校驗(yàn)方法。實(shí)際應(yīng)用中,多采用奇校驗(yàn),因奇校驗(yàn)中不存在全“0”代碼,在某些場合下更便于判別。00001000100010000111010000101101101011101000010011101011011011001110101110011111奇偶校驗(yàn)碼2.3RFID數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐暾?.縱向冗余校驗(yàn)縱向冗余校驗(yàn)（LRC）是把傳輸數(shù)據(jù)塊的所有字節(jié)進(jìn)行按位加（或稱異或運(yùn)算），其結(jié)果就是校驗(yàn)字節(jié)。在傳輸數(shù)據(jù)時，附加傳輸校驗(yàn)字節(jié)。在收端，將數(shù)據(jù)字節(jié)和校驗(yàn)字節(jié)進(jìn)行按位加，如果結(jié)果為0，就認(rèn)為傳輸正確，否則認(rèn)為傳輸錯誤?？v向冗余校驗(yàn)也稱作代碼和校驗(yàn)。

2.3RFID數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐暾?.循環(huán)冗余碼校驗(yàn)循環(huán)冗余碼校驗(yàn)是由循環(huán)多項(xiàng)式生成的。假如16位的CRC生成多項(xiàng)式是：其二進(jìn)制序列為10001000000100001（十六進(jìn)制為11021h）。2.3RFID數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐暾?.循環(huán)冗余碼校驗(yàn)--編碼規(guī)則傳輸?shù)膸怯蓛刹糠纸M成，前部分是信息碼，就是需要校驗(yàn)的信息，后部分是校驗(yàn)碼，如果CRC碼共長n個bit，信息碼長k個bit，就稱為（n,k）碼。它的編碼規(guī)則是：移位：將原信息碼（kbit）左移r位（k+r=n)相除：運(yùn)用一個生成多項(xiàng)式g(x)（也可看成二進(jìn)制數(shù)）用模2除上面的式子，得到的余數(shù)就是校驗(yàn)碼。非常簡單，要說明的：模2除就是在除的過程中用模2加，模2加實(shí)際上就是我們熟悉的異或運(yùn)算，就是加法不考慮進(jìn)位，公式是：0+0=1+1=0,1+0=0+1=1即‘異’則真，‘非異’則假。2.3RFID數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐暾?.循環(huán)冗余碼校驗(yàn)--編碼規(guī)則有了加減法就可以用來定義模2除法，于是就可以用生成多項(xiàng)式g(x）生成CRC校驗(yàn)碼。生成多項(xiàng)式應(yīng)滿足以下原則：a、生成多項(xiàng)式的最高位和最低位必須為1。b、當(dāng)被傳送信息（CRC碼）任何一位發(fā)生錯誤時，被生成多項(xiàng)式做模2除后應(yīng)該使余數(shù)不為0。c、不同位發(fā)生錯誤時，應(yīng)該使余數(shù)不同。d、對余數(shù)繼續(xù)做模2除，應(yīng)使余數(shù)循環(huán)。2.3RFID數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐暾?.循環(huán)冗余碼校驗(yàn)—例例：對于生成多項(xiàng)式g(x)=x^4+x^3+x^2+1，報(bào)文110產(chǎn)生的CRC的過程如下：1.對于g(x)=x^4+x^3+x^2+1的解釋：（都是從右往左數(shù)）x4就是第五位是1，因?yàn)闆]有x1所以第2位就是0。將生成多項(xiàng)式g(x)=x^4+x^3+x^2+1轉(zhuǎn)換成對應(yīng)的二進(jìn)制除數(shù)11101。2、此生成多項(xiàng)式有5位（R+1）(注意：5位的生成多項(xiàng)式計(jì)算所得的校驗(yàn)碼為4位，R為校驗(yàn)碼位數(shù))，要把原始報(bào)文左移4（R）位變成11000003、用1100000與11101進(jìn)行模2除，相當(dāng)于按位異或。得到余數(shù)：1001所以CRC碼是1001，傳輸碼為：110,10012.3RFID數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐暾员恍ｒ?yàn)二進(jìn)制序列M(X)除以16位校驗(yàn)多項(xiàng)式G(X)，余數(shù)就是16位的CRC值。例如：M(X)=4D6F746Fh，其CRC-16的值是B994h。在傳輸時將計(jì)算結(jié)果附加在數(shù)據(jù)尾部，收端將收到的數(shù)據(jù)除以11021h，如果余數(shù)為0表示正確，否則表示錯誤。2.3RFID數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐暾?.3.2多路存取法在射頻識別系統(tǒng)工作時，可能會有一個以上的應(yīng)答器同時處在讀寫器的作用范圍內(nèi)，這樣如果有兩個或兩個以上的應(yīng)答器同時發(fā)送數(shù)據(jù)時就會出現(xiàn)通信沖突和數(shù)據(jù)相互干擾（碰撞）。同樣，有時也有可能多個應(yīng)答器處在多個讀寫器的工作范圍內(nèi)，它們之間的數(shù)據(jù)通信也會引起數(shù)據(jù)干擾。2.3RFID數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐暾陨漕l識別系統(tǒng)中三種不同通信形式：“無線廣播”式多路存取通信(常常遇到)多個讀寫器同時給多個應(yīng)答器發(fā)送數(shù)據(jù)。(現(xiàn)在這種情況很少遇到)

2.3RFID數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐暾裕?）無線電廣播方式讀寫器發(fā)送的信號同時被多個電子標(biāo)簽接收。2.3RFID數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐暾裕?）多路存取方式

在這種工作方式中，讀寫器的工作范圍同時有多個電子標(biāo)簽，多個電子標(biāo)簽同時將數(shù)據(jù)傳送給讀寫器?？辗侄嗦罚⊿paceDivisionMultipleAccess）法可以理解為在分離的空間范圍內(nèi)重復(fù)使用確定的資源。應(yīng)用到無線射頻識別中，一般有兩種方式：使用多個讀寫器，并將它們的天線安置在一個陣列中，當(dāng)應(yīng)答器進(jìn)入不同的天線作用區(qū)內(nèi)的時候，對應(yīng)的讀寫器可以讀取應(yīng)答器中的數(shù)據(jù)?？辗侄嗦返娜秉c(diǎn)：復(fù)雜的天線系統(tǒng)相當(dāng)高的實(shí)施費(fèi)用一般應(yīng)用于某些特殊應(yīng)用場合頻分多路（FrequencyDivisionMultipleAccess，F(xiàn)DMA）法是把若干個使用不同載波頻率的傳輸通路同時供通信用戶（應(yīng)答器）使用的方法在射頻識別的下行通路（從讀寫器到應(yīng)答器）的頻率固定的情況下，上行通路（從應(yīng)答器到讀寫器）中，應(yīng)答器可以采用各自獨(dú)立的副載波頻率（如在某個頻率范圍內(nèi)）來進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸頻分多路法的缺點(diǎn)每個接收通路必須有自己單獨(dú)的接收器，以接收不同頻率的應(yīng)答器信號局限性更大，讀寫器的成本很高時分多路（TimeDivisionMultipleAccess，TDMA）法是把整個可供使用的通路容量按時間槽分配給多個用戶（應(yīng)答器）使用的方法，可以分為：標(biāo)簽控制法（隨機(jī)的沖突分析）讀寫器控制法（減少沖突應(yīng)答器集合）標(biāo)簽控制法——隨機(jī)的沖突分析每個應(yīng)答器隨機(jī)選擇一個時間槽。如果發(fā)生沖突，應(yīng)答器就換成另外的時間槽。開關(guān)斷開法：應(yīng)答器成功完成數(shù)據(jù)交互后，通過讀寫器發(fā)出的命令進(jìn)入“靜止”狀態(tài)，即不再發(fā)送自己的序列號和數(shù)據(jù)非開關(guān)法標(biāo)簽控制法——隨機(jī)的沖突分析成功識別所有應(yīng)答器的概率由應(yīng)答器數(shù)目和時間槽總數(shù)決定應(yīng)答器數(shù)目：進(jìn)行多次試探性讀取并根據(jù)結(jié)果估計(jì)時間槽總數(shù)：根據(jù)估計(jì)結(jié)果進(jìn)行調(diào)整優(yōu)點(diǎn)：可以在比較短的時間內(nèi)識別出大部分的應(yīng)答器缺點(diǎn)：最后可能會產(chǎn)生一定的誤差讀寫器控制法——減少沖突應(yīng)答器集合每次找到一個應(yīng)答器，成功后就沉默應(yīng)答器依次產(chǎn)生響應(yīng)輪詢法：所有的序列號被讀寫器依次詢問，直至某個有相同序列號的應(yīng)答器響應(yīng)為止二進(jìn)制搜索法二進(jìn)制搜索法讀寫器發(fā)出一個請求命令，以從一組應(yīng)答器中選擇其中之一讀寫器通過合適的信號編碼，確定發(fā)生沖突的準(zhǔn)確比特位置，從而對應(yīng)答器返回的數(shù)據(jù)做出進(jìn)一步的判斷，發(fā)出另外的請求命令，以最終確定讀寫器作用范圍內(nèi)的所有應(yīng)答器讀寫器控制法——減少沖突應(yīng)答器集合優(yōu)點(diǎn)：在足夠長的時間內(nèi)總可以識別出所有的應(yīng)答器缺點(diǎn)：在某些情況下，可能在不匹配任何應(yīng)答器的序列號上耽擱太長時間2.3RFID數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐暾?.3.3防碰撞算法1.ALOHA算法

1）純ALOHA算法Aloha是1968年美國夏威夷大學(xué)一項(xiàng)研究計(jì)劃的名字，Aloha網(wǎng)絡(luò)是世界上最早的無線電計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)絡(luò)。ALOHA采用的是一種隨機(jī)接入的信道訪問方式。ALOHA算法因具有簡單易實(shí)現(xiàn)等優(yōu)點(diǎn)而成為應(yīng)用最廣的算法之一。2.3RFID數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐暾?）時隙ALOHA算法幀時隙（FSA）ALOHA算法是基于通信領(lǐng)域的ALOHA協(xié)議提出的。在FSA中，幀(Frame)是由讀寫器定義的一段時間長度，其中包含若干個時隙(Slot)，電子標(biāo)簽在每個幀內(nèi)隨機(jī)選擇一個時隙發(fā)送數(shù)據(jù)。在幀時隙ALOHA算法中，信道的利用率有所提高。2.3RFID數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐暾?）動態(tài)時隙ALOHA算法2.3RFID數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐暾?.二進(jìn)制搜索算法二進(jìn)制防碰撞算法基于輪詢的辦法，按照二進(jìn)制樹模型和一定的順序?qū)λ械目赡苓M(jìn)行遍歷，因此它不是基于概率的算法，而是一種確定性的防碰撞算法，但該算法要將所有可能全部遍歷，因此其應(yīng)用起來比較慢。2.3RFID數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐暾远M(jìn)制搜索算法的基本思路是，多個標(biāo)簽進(jìn)入讀寫器工作場后，讀寫器發(fā)送帶限制條件的詢問命令，滿足限制條件的標(biāo)簽回答，如果發(fā)生碰撞，則根據(jù)發(fā)生錯誤的位修改限制條件，再一次發(fā)送詢問命令，直到找到一個正確的回答，并完成對該標(biāo)簽的讀寫操作。對剩余的標(biāo)簽重復(fù)以上操作，直到完成對所有標(biāo)簽的讀寫操作。2.3RFID數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐暾?.3.4RFID中數(shù)據(jù)完整性的實(shí)施策略在讀寫器與電子標(biāo)簽的無線通信中，存在多種干擾因素，最主要的干擾因素是信道噪聲和信號沖突。采用恰當(dāng)?shù)男盘柧幋a、調(diào)制與校檢方法，并采取信號防沖突控制技術(shù)，能顯著提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐暾院涂煽啃浴?.4RFID數(shù)據(jù)安全性2.4.1安全攻擊與安全風(fēng)險(xiǎn)1．安全攻擊針對RFID主要的安全攻擊可以簡單的分為主動攻擊和被動攻擊兩種類型。2.4RFID數(shù)據(jù)安全性主動攻擊包括從獲得的射頻標(biāo)簽實(shí)體，通過物理手段在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境中去除芯片封裝，使用微探針獲取敏感信號，從而進(jìn)行射頻標(biāo)簽重構(gòu)的復(fù)雜攻擊；通過軟件，利用微處理器的通用接口，通過掃描射頻標(biāo)簽和響應(yīng)讀寫器的探詢，尋求安全協(xié)議和加密算法存在的漏洞，進(jìn)而刪除射頻標(biāo)簽內(nèi)容或篡改可重寫射頻標(biāo)簽內(nèi)容；通過干擾廣播、阻塞信道或其他手段，構(gòu)建異常的應(yīng)用環(huán)境，使合法處理器發(fā)生故障，進(jìn)行拒絕服務(wù)攻擊等。2.4RFID數(shù)據(jù)安全性

被動攻擊主要包括通過采用竊聽技術(shù)，分析微處理器正常工作過程中產(chǎn)生的各種電磁特征，來獲得射頻標(biāo)簽和讀寫器之間或其他RFID通信設(shè)備之問的通信數(shù)據(jù)；通過讀寫器等竊聽設(shè)備，跟蹤商品流通動態(tài)等。2.4RFID數(shù)據(jù)安全性應(yīng)對主動攻擊的重要技術(shù)是認(rèn)證技術(shù)應(yīng)對被動攻擊的主要技術(shù)手段是加密。2.4RFID數(shù)據(jù)安全性2．安全風(fēng)險(xiǎn)RFID當(dāng)初的應(yīng)用設(shè)計(jì)是完全開放的，是出現(xiàn)安全隱患的根本原因。安全隱患會出現(xiàn)在射頻標(biāo)簽、網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)等各個環(huán)節(jié)。2.4RFID數(shù)據(jù)安全性RFID系統(tǒng)中最主要的安全風(fēng)險(xiǎn)是保密性。另一個安全風(fēng)險(xiǎn)是位置保密或跟蹤。拒絕服務(wù)和偽造標(biāo)簽是常見的安全風(fēng)險(xiǎn)。另外，增加供應(yīng)鏈的透明度是RFID的主要優(yōu)勢之一，但這給數(shù)據(jù)安全帶來了新的隱患。2.4RFID數(shù)據(jù)安全性2.4.2RFID系統(tǒng)的安全需求機(jī)密性完整性可用性真實(shí)性隱私性2.4RFID數(shù)據(jù)安全性2.4.3密碼學(xué)基礎(chǔ)

1.密碼學(xué)的基本概念2.4RFID數(shù)據(jù)安全性密碼學(xué)包含密碼編碼學(xué)和密碼分析學(xué)。密碼編碼學(xué)研究密碼體制的設(shè)計(jì)，破譯密碼的技術(shù)稱為密碼分析。密碼學(xué)的一條基本原則是必須假定破譯者知道通用的加密方法，也就是說，加密算法E是公開的，因此真正的秘密就在于密鑰。2.4RFID數(shù)據(jù)安全性2.對稱密碼體制

1）概述對稱密碼體制是一種常規(guī)密鑰密碼體制，也稱為單鑰密碼體制或私鑰密碼體制。在對稱密碼體制中，加密密鑰和解密密鑰相同。2.4RFID數(shù)據(jù)安全性2）分組密碼分組密碼中具有代表性的是數(shù)據(jù)加密標(biāo)準(zhǔn)（DataEncryptionStandard，DES）和高級加密標(biāo)準(zhǔn)（AdvancedEncryptionStandard，AES）。3）序列密碼序列密碼也稱為流密碼，由于其計(jì)算復(fù)雜度低，硬件實(shí)現(xiàn)容易，因此在RFID系統(tǒng)中獲得了廣泛應(yīng)用。2.4RFID