Zigbee與主動式RFID比較

　一、Zigbee與主動式RFID技術(shù)論述

　　身份識別是人們生活和生產(chǎn)管理中非常重要的一件事,為了便于管理人們將個人,車輛,貨物進行了編號,這就產(chǎn)生了身份證號,銀行卡號,車牌號,條形碼等. 人們使用了條形碼讀碼器,刷卡機等設(shè)備將這些編號讀進計算機,進行數(shù)字化處理以提高管理的效率.為了進一步改進這個數(shù)字化的手段,人們又發(fā)明了射頻卡(RFID)技術(shù). 然而,對于汽車,集裝箱等大型移動性強的物體,RFID技術(shù)仍然存在許多問題，特別是讀些距離問題，讀寫系統(tǒng)工作靈活性問題，更多的數(shù)據(jù)儲存和功能擴展問題等，……。而在這些問題上，一種新的微功率單芯片收發(fā)機通信方式，特別是結(jié)合網(wǎng)絡(luò)通信功能的Zigbee技術(shù)，無疑給身份識別和管理技術(shù)注入新的強大的活力。

　　1. 專門用于長距離識別的的有源RFID系統(tǒng),不僅讀寫器往往需要固定位置安裝,對RFID卡的方向位置和讀寫器天線的方向的匹配還有一定的要求,因而系統(tǒng)的靈活性大受限制,而且整個系統(tǒng)(包括有源卡)的成本已經(jīng)不再便宜.

　　2. RFID系統(tǒng)中的標簽與讀寫器之間是一種主從關(guān)系，它們之間的通信完全依賴于RFID標簽耦合或反射出的信號。而要通過這種通信方式來增加通信距離非常困難。因而，它們不得不在讀寫器上下工夫-提高接收靈敏度，在發(fā)射天線上下工夫-增大發(fā)射功率，以及增加發(fā)射接收的方向性，因而，不僅提高了成本，而且更加降低了它的安裝和使用的靈活性，此外，當(dāng)高頻微薄的發(fā)射功率過大時，它不僅超出國家無委會的功率限制，還有可能對人體帶來傷害。

　　實際上， 當(dāng)使用RFID在進行遠距離讀寫時，它已經(jīng)超出了它最初設(shè)計的應(yīng)用領(lǐng)域，即作為一種代替條碼標簽的低成本，近距離的射頻身份識別系統(tǒng)的領(lǐng)域。而進入到微功率無線收發(fā)機的領(lǐng)域。RFID系統(tǒng)中的標簽與讀寫器之間的主從通信關(guān)系，與微功率收發(fā)機之間的對等通信關(guān)系比起來，在遠距離通信上，RFID系統(tǒng)當(dāng)然處于劣勢，而且，在使用靈活性和多功能方面，根本就無法與微功率收發(fā)機相比。

　　RFID 的優(yōu)點是標簽便宜，使用壽命長。當(dāng)RFID變成有源時，價格優(yōu)勢也就喪失了。微功率收發(fā)機通過在降低成本，降低功耗，在用電管理上，在通過睡眠喚醒功能上的改進，已經(jīng)大大縮小了這個差距；當(dāng)微功率收發(fā)機特別是采用直序擴頻通信方式，低功耗的Zigbee微功率收發(fā)機問世以后，在遠距離身份識別和無線網(wǎng)絡(luò)定位領(lǐng)域，就顯示了無以倫比的優(yōu)越性。

　　我們這里還想要說明的是，目前市場上微功率單芯片收發(fā)機有許多種，它們的的通信方式也各有不同，因而工作的可靠性和抗干擾能力也有很大的差別，特別是在一般干擾很強的工業(yè)現(xiàn)場環(huán)境，無線通信設(shè)備的抗干擾特性非常重要，它是一個無線收發(fā)設(shè)備能否在現(xiàn)場工作，和它是否能在現(xiàn)場可靠地工作的決定因素。現(xiàn)在市場上有一種SuperRFID,它們就是由一種微功率收發(fā)機單芯片做成的，但它并沒有使用抗干擾能力強的直序擴頻（DSSS）方式，因而，在使用時特別要注意避免環(huán)境干擾。不僅如此，由于SuperRFID通信方式要求較高的信噪比，因此，在接收靈敏度相同的條件下，它的傳輸距離要短得多，更不用說現(xiàn)有一般的SuperRFID的接收靈敏度只有-90dBm。為了增加讀寫距離，SuperRFID也只能在讀寫器上下功夫，加強天線的方向性以提高天線增益，同時提高發(fā)射功率和讀寫器的接收靈敏度。這也就增加了讀寫器的成本。

　　應(yīng)該說，RFID在低成本近距離身份識別，以及某些距離不太遠的身份識別領(lǐng)域，有它不可替代的優(yōu)越性，但畢竟有一個范圍。

　　二、Zigbee與主動式RFID在身份識別應(yīng)用的比較

　　遠距離主動式RFID，盡管在對目標的識別距離上，大大優(yōu)于被動式RFID，然而，由于主動式RFID需要使用電池驅(qū)動，因而，必然要面對如何延長標簽中電池使用壽命的問題；另外，由于現(xiàn)有RFID一般都使用窄帶通信技術(shù)，很容易受到外界的干擾，特別是當(dāng)識別范圍增大以后，而且，由于溫度變化，晶振自身老化造成的晶振工作頻率的偏差，以及可能存在的多徑效應(yīng)，多普勒效應(yīng)等，都將使系統(tǒng)工作的可靠性和穩(wěn)定性受到很大的影響，特別是在那些干擾較大的工業(yè)現(xiàn)場，以及被識別目標處于快速移動狀態(tài)的應(yīng)用場合。

　　而我們新的低成本的遠距離智能身份識別管理系統(tǒng)，就是針對現(xiàn)有遠距離RFID技術(shù)所存在的缺陷， 提供的一種全新的解決手段。我們的系統(tǒng)由智能身份識別卡（以后簡稱智能卡），智能卡讀寫器（以后簡稱讀寫器）和控制計算機組成；

　　1、 新系統(tǒng)不僅具有遠距離RFID的識別功能，而且具有更大的可通過無線方式進行調(diào)整的讀寫識別范圍：從0.1米到200米；

　　2、 新系統(tǒng)中的智能卡和讀寫器，各自都可由自身所帶的單片機控制，讀寫器和智能卡的尺寸和功耗都非常小，它們之間，具有靈活互動的功能，讀寫器可通過發(fā)送無線指令的方式，更改智能卡的工作方式，包括可無線更改智能卡的通信頻道，發(fā)射功率，收發(fā)轉(zhuǎn)換時間，睡眠周期等，通過這種互動，不僅大大增強了本系統(tǒng)工作的靈活性和適應(yīng)性，擴展了系統(tǒng)的應(yīng)用空間，同時，還降低了電池的消耗，提高了電池的使用壽命；

　　3、 新系統(tǒng)還通過采用直序擴頻的通信方式，解決了現(xiàn)有RFID面臨的環(huán)境干擾問題，工作可靠性和穩(wěn)定性問題，并通過直序擴頻的信噪比增益，大大地降低了系統(tǒng)的功耗，達到提高電池使用壽命的目的；

　　4、 新系統(tǒng)，還可通過使用相同工作頻段的喚醒信號，將智能卡從低耗電的睡眠狀態(tài)喚醒，從而進一步延長了智能卡電池的使用壽命。

　　三、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

　　新系統(tǒng)包括三個部分：智能卡，讀寫器和與讀寫器相連的控制計算機，智能卡和讀寫器都是由高度集成的微功率單芯片無線收發(fā)機和單片機制成，它們的體積都非常小，單芯片收發(fā)機還可有一個全世界獨一無二的廠家編號（燒錄在芯片中），這個單芯片收發(fā)機還具有接收信號強度指示功能（RSSI）。新系統(tǒng)的智能卡和讀寫器，使用的是無需申請的2.4G ISM免費頻段，而且都滿足國家對2.4G頻道無線產(chǎn)品的相關(guān)規(guī)定。

　　四、Zigbee系統(tǒng)的優(yōu)越性

　　新系統(tǒng)不僅有效和低成本地解決了，困擾現(xiàn)有RFID遠距離目標識別和管理中的諸多問題，而且還大大擴展了智能卡的應(yīng)用范圍。本系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，功能多樣，保密性好，成本低，使用靈活方便，技術(shù)成熟。新系統(tǒng)不需要昂貴和體積龐大的讀寫器和讀寫天線系統(tǒng)，也不需要對射頻標簽的安裝位置，被識別目標移動速度等設(shè)置各種限制，更無環(huán)境干擾，工作可靠性和穩(wěn)定性，以及可能的多徑效應(yīng)和多普勒效應(yīng)問題的困擾；新系統(tǒng)功能多樣，具有廣泛的適應(yīng)性和工作的靈活性。新系統(tǒng)集遠距離身份識別和對被識別目標的管理為一體，不僅方便了實際應(yīng)用，而且還大大降低了系統(tǒng)的成本和管理費用。新系統(tǒng)將大大方便各種人員，車輛以及物流貨柜的數(shù)字化管理。