RFID复习.docx
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RFID复习
RFID
选择、填空、判断、简答、应用
*******************************第一章********************************
一、自动识别技术的特点和基本原理
1.识别技术的本质在于利用被识别物理对象的一些具有辨识度的特征来对物理对象进行区分和识别。
二、射频识别技术的概念及特点
1.概念:
RFID是一种非接触式的自动识别技术,它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据,识别工作无需人工干预。
2.特点:
a.非接触式的自动快速识别
b.永久存储一定数量的数据
c.进行简单的逻辑处理
d.反射信号强度受距离等因素影响明显
e.成本低廉、可以大量部署
三、射频识别的发展趋势
1.能量获取方式
环境反向散射:
续航时间无限制延长、节点体积小
缺点:
依赖阅读器、一对多的集中式通信方式
2.支持点对点通信:
设计并实现创新的信道感知技术,使得RFID设备间能够在无源的情况下建立网络并实现点对点的通信,来支持多种分布式的应用。
3.与传感器结合:
集成现有的微型传感器设备,与多模态的传感器结合,基于反向散射技术提供更丰富的应用模式。
*******************************第二章********************************
一、Rfid系统的组成和分类(阅读器、标签、软件系统)
1.硬件组成
1)阅读器
v信号处理与控制模块
v射频模块
2)射频标签
v天线
v芯片
2.软件组成
二、阅读器的分类、组成和功能(整体和各组成部分)
1.分类:
1)按工作频率:
●低频和高频阅读器,工作距离一般小于1m,典型工作频率125kHz、135kHz、6.78MHz、13.56MHz和27.125MHz
●超高频和特高频阅读器,工作距离一般大于1m,典型工作频率有433MHz、860MHz~960MHz、2.45GHz和5.8GHz
2)按结构外观
●固定式
●便携式
●工业读写器
2.组成:
1)信号处理与控制模块/基带控制模块:
v微处理器以执行计算任务
v数字信号处理芯片以完成数字信号的编码、解码
a.功能:
∙与上位机进行通信,并执行从上位机发来的命令
∙控制与射频标签的通信过程
∙信号的编码和解码
∙执行防碰撞算法
∙对阅读器和射频标签之间传送的数据进行加密和解密
∙进行阅读器和标签之间的身份验证
2)射频模块/高频接口模块
v包含分隔的信道:
发射器信号通道
接收器信号通道
a.分类:
∙电感耦合型射频模块
o低频、高频RFID系统通过阅读器和射频标签之间的电感耦合工作。
该工作方式的射频标签一般是无源的,通过电感耦合给标签提供能量。
∙电磁反向散射耦合型射频模块
o远距离超高频RFID系统利用阅读器与射频标签之间的电磁反向散射耦合原理工作的,类似于雷达的工作原理。
b.功能:
∙产生高频发送能量,激活射频标签并为其提供能量(无源射频标签)
∙对发送信号进行调制,用于将数据传输给射频标签。
∙接收并解调来自射频标签的射频信号
3.功能:
1)供能:
阅读器为射频标签工作提供能量
2)通信:
阅读器和射频标签之间的通信;阅读器和应用层(中间件)之间的通信
3)安全保证:
阅读器的通信安全性保证功能,如使用加密、解密技术
4)自组网能力
5)多天线管理
6)中间件接口
7)连接外设
三、标签的分类、组成和功能(整体和各组成部分)
1.分类:
1)按能量来源
∙有源标签
∙无源标签
∙半无源标签
2)按工作频率
∙低频标签:
o30kHz~300kHz
o一般为无源
o电感耦合
o穿透力强
∙高频标签:
o300kHz~30MHz
o一般为无源
o电感耦合
o传输快、存储大
∙超高频标签:
o0.3GHz~3GHz
o无源或有源
o电磁反向散射耦合
o距离远、速率高、移动场景、多标签读写性能好
3)按读写能力
∙只读标签
∙读写标签
4)按封装形式
∙卡片型标签
∙标签型标签
∙植入型标签
∙配件型标签
2.组成
1)天线
a.分类
∙线圈型天线
∙微带贴片型天线
∙偶极子天线
b.功能
∙决定了标签的尺寸
∙接收阅读器发射的射频信号
∙将芯片数据发送给阅读器
∙对于无源标签,天线还用来供能
2)芯片
v模拟前端:
整流天线输入信号、提供稳定电压、将天线输入检波得到数字信号、调制控制部件发送信号给天线发送、为控制模块提供时钟。
v控制部件:
数据解码、数据校验、数据编码、加密解密、防碰撞、读写控制。
v存储部件:
标签数据载体。
a.功能
对天线收到的信号进行解调、解码等,并对标签需要发送的信号进行编码和调制,以及执行防碰撞算法和存储数据等
3.功能
1)存储数据:
标签内存储和物品相关的信息
2)非接触式读写:
标签可以在距离阅读器一定距离的范围内被识别。
3)能量获取:
标签可以从阅读器发射的电磁场中吸收能量,为标签自生供电。
4)安全加密
5)碰撞退让
四、会分类、会判断每个类型系统的特点
五、频率和通信距离等因素的影响关系
超高频信号适合长距离识别,而低频信号适合短距离应用。
六、不同类型系统中射频模块的耦合方式
*******************************第三章********************************
一、RFID系统工作原理和流程
二、链路预算的影响因素
1.阅读器传输能量
2.路径损耗
3.标签激活能量
三、链路预算的简单计算
1.遇到增益就加,遇到损耗就减
2.初始值经过计算后,看结果是否大于到达点的阈值,如果大于的话,就可以进行激活。
四、天线按传输方向分类可分为哪几种
1.定向天线:
将能量集中于一处进行辐射的天线
2.偶极天线:
一种方向性不特别显著的天线
五、无线通信过程中的影响因素
1.RFID载波频率
2.信号调制编码情况
3.链路预算
4.天线的选择
5.传输干扰
*******************************第四章********************************
一、信号干扰的类型
1.阅读器之间的冲突干扰(多个阅读器同时发送信号)
2.标签之间的冲突干扰(多个标签同时响应阅读器)
二、防冲突协议的分类
1.针对阅读器:
1)基于时分多址(TDMA)
2)基于频分多址(FDMA)
3)基于载波侦听多路访问(CSMA)
2.针对标签:
基于TDMA的标签之间的防冲突算法
a.基于ALOHA的防冲突算法
●纯ALOHA算法
●时隙ALOHA算法
●基于帧的时隙ALOHA算法
b.基于二进制树的防冲突算法
●随机二进制树算法
●查询二进制树算法
三、举出几种防冲突协议的类型。
四、基于TDMA的标签防冲突算法有哪几种?
优缺点分别是什么?
1.基于ALOHA的防冲突算法
●算法简单、标签识别性能良好、结果可进行统计性分析
●标签“饿死”、最坏情况,时延趋于+∞
2.基于二进制树的防冲突算法
●算法简单、不需要储存中间状态变量
●标签识别时延受标签ID分布及标识符长度影响
五、基于ALOHA的防冲突算法有哪几种?
六、基于二进制树的防冲突算法有哪几种?
七、随机二进制树和查询二进制树防冲突算法的状态和计数值分别存在哪里?
1.随机二进制树:
状态和计数值:
标签计数器
2.查询二进制树:
状态和计数值:
阅读器
八、理解上述防冲突算法的流程P95
九、Q算法的基本原理
1.当一帧出现过多的冲突时隙时,阅读器会提前结束该帧并重新发送一个更大的帧;
2.当一个帧出现过多的空闲时隙时,阅读器也会提前结束该帧,重新启动一个更小的帧。
十、不同算法的信道利用率
1.纯ALOHA算法:
18.4%
2.时隙ALOHA算法:
36.8%
3.基于帧的时隙ALOHA算法:
36.8%
十一、不同算法中何种情况进行响应
十二、各个算法中调整的规则
十三、时隙的分类
1.空闲时隙
2.可读时隙
3.冲突时隙
十四、会判断某时隙是冲突、空闲
十五、会分析标签数和时隙数各种不同组合情况
十六、不同算法和ID有无关系
1.随机二进制树算法与ID无关
2.查询二进制树算法与ID有关
*******************************第五章********************************
一、RFID的标准体系
1.ISO/IEC,EPC,UID
二、EPCC0、C1G1、C1G2
1.C0:
∙标签是只读的
∙其包含的信息由厂商写入,用户不可写入
∙EPC码(ElectronicProductCode)包括64比特和96比特两种。
∙使用了二进制树的变种算法用于媒介访问控制
2.C1G1:
∙标签是被动标签
∙标签的电子产品编码包括64比特和96比特两种,并且支持锁定(LOCK)和灭活(KILL)命令。
∙EPCCIG1协议标准中使用数据包式的半双工协议。
∙C1G1和Class0标准是不兼容的,无论是在标签符号、媒介访问控制、命令集还是在状态图方面。
、
∙PingID:
提供掩码(Mask)过滤器,其指定了遍历过程的起始位置以及对标签的访问情况。
C1G2:
∙遵守EPCG1G2标准的RFID系统工作频段在860MHz~960MHz
∙EPCC1G2协议标准是半双工的协议,在一次传输中,只允许一个阅读器发送信号或者只有一个标签发送信号。
三、EPCC1G2状态机几种状态及工作原理流程,各个状态的特点、
1.就绪态:
标签在通电前所处的状态。
此时标签不参加询问过程。
2.冲裁态:
标签参加本轮查询。
此时标签时隙不为0,将等待时隙数变为0,然后进入回复状态。
3.回复态:
标签接受到ACK后进入确认态。
否则,标签会自动进入仲裁态。
4.确认态:
标签回复EPC码后进入确认态。
这是标签进入访问命令的必经状态。
标签回复EPC码后进入确认态。
这是标签进入访问命令的必经状态。
5.开放态:
标签进入访问命令时需要互斥使用的状态。
若标签没接受阅读器的命令将一直保持在此状态直至没有能量。
标签能从开放态进入安全态。
6.安全态:
标签可以使用一个可选的密码功能要求阅读器在执行任何访问命令时都要提供保护的密码。
7.杀死态:
当标签进入杀死态以后,将不再响应阅读器发出的任何命令。
四、EPCC1G2会话机制
1.EPCC1G2采用基于时隙的ALOHA的防冲突算法来减少由于冲突造成的数据损坏。
2.会话机制:
在EPCC1G2标准中,最多能允许四个阅读器在同一时间帧中与标签通信。
五、C1G2几种命令的应用
1.选择命令:
定义了参与下一个查询过程的标签数目,选择参与下一轮查询的标签子集。
选择命令可以允许阅读器更改选择的标记位或者存储在标签中的四个标记位的任意一个。
2.查询命令:
启动一轮新的识别过程,识别将参与下一轮查询过程的标签集合,并且选择标签到阅读器的编码方式和数据速率。
指定SL标记位的值以及一个特定的会话中的标记位的值。
22个比特。
只有当标签的标记位(SLflag)和其一个特定会话中的标记位与查询命令中的值相同时,标签才会参加下一轮的识别。
3.QueryRep命令:
用于指示标签进入下一个时隙。
当标签响应该命令时,将自身时隙计算器减1,至0时,标签向阅读器发送RN16。
4.QueryAdjust命令:
用于调整时隙数目并选择一个新的时隙计数器,或者指示标签不改变时隙数目而选择一个新的时隙计数器。
不会启动一轮新的查询。
六、GID编码的特点和应用
1.头部:
用来识别根据GID-96编码的EPC码
2.通用管理者代码:
用来识别物体的拥有者
3.对象类别:
用来识别资产的类别
4.序列号:
用来识别资产集合中的一个唯一的实例
七、掩码的应用
P116
八、RFID常见编码方式应用,会分析,会画图(不归零码、曼彻斯特等)
*******************************第六、七章*******************************
一、实际应用系统设计要点
1.应用系统配置、RFID频带选择、能量范围、冲突避免及系统可靠性、读取可靠性、移动读取
二、设计RFID要考虑哪些影响因素
2.标签读写距离、识别时间等不同参数的影响因素
*******************************第十三章*******************************
一、RFID的安全问题
1.窃听
2.中间人攻击
3.欺骗、重放、克隆
4.物理破解
5.篡改信息
6.拒绝服务攻击
7.RFID病毒
二、RFID的隐私问题
1.隐私信息泄露
2.跟踪
三、一些常用的安全机制
1.基于物理方法的安全机制
2.基于安全密钥的安全机制
3.基于哈希函数的安全机制
*******************************第十四—十六章**************************
一、传感器网络和RFID的特点、区别和联系
1.功能方面:
1)射频识别标签的通常用来识别物体或者跟踪物体的位置。
标签是固化的,逻辑功能很难修改
2)无线传感器网络节点通常是用来感知周围环境的信息。
3)节点是可编程的
2.标准化方面:
1)射频识别技术的标准化工作进展地很快
2)无线传感网的标准化工作进展缓慢
3.节点部署方面:
1)无线传感器网络节点可以是随机部署或固定位置的
2)射频识别系统要考虑各种干扰因素。
天线摆放;保证标签覆盖率
4.网络拓扑方面:
无线传感器网络
射频识别
用途
环境参数感知等
物体识别、物体定位
组件
传感器节点、转发节点、汇聚节点
标签、读取器
协议
ZigBee,Wi-Fi
RFID标准协议
通信
多跳
单跳
移动性
通常传感器节点位置是固定的
标签随着物体移动
可编程性
可以
通常标签端逻辑不可修改
价格
节点价格中等
读取器昂贵、标签便宜
部署
随机或者固定
固定
二、传感器网络和RFID技术是普适计算的组成部分
三、rfid和传感网的集成架构
1.RFID标签和传感器节点的集成
2.RFID标签和无线传感器节点的集成
3.RFID阅读器和无线传感器节点的集成
4.混合集成
四、RFID技术的优缺点
1.优点:
1)非接触式的主动快速识别
2)永久存储数据
3)可重复使用
4)可同时读取
5)成本低廉,可大量部署
6)具有很强的穿透力
7)传统无线技术的物理特征
8)保密性高
五、RFID的应用模式有哪些,会联系实际
1.运输港、机场:
使用RFID替代人工扫描条码
2.汽车产业链:
米其林轮胎北美公司改产基于RFID技术的智能轮胎
3.传统业务工程:
购物与餐饮、正品防伪、宠物管理
4.智能家居
六、未来的探索和发展有哪些自己的思考
*******************************实验内容********************************
一、什么是协议?
协议的几个要素是什么?
1.协议,网络协议的简称,网络协议是通信计算机双方必须共同遵从的一组约定。
如怎么样建立连接、怎么样互相识别等。
只有遵守这个约定,计算机之间才能相互通信交流。
2.它的三要素是:
语法、语义、时序。
二、通信协议中帧的概念?
实验中用到的协议编码是什么?
1.
三、CRC的概念
1.CRC即循环冗余校验码(CyclicRedundancyCheck[1] ):
是数据通信领域中最常用的一种查错校验码,其特征是信息字段和校验字段的长度可以任意选定。
循环冗余检查(CRC)是一种数据传输检错功能,对数据进行多项式计算,并将得到的结果附在帧的后面,接收设备也执行类似的算法,以保证数据传输的正确性和完整性。
四、实验内容的数据包分析,寻卡、读写数据包,操作对象等,id是按字节倒序还是正序,进制转换
五、不同的ISO通信协议如ISO15693等对应的频段,属于哪个频率类型的RFID系统
高频模块
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