上海正偉zigbee在監獄人員定位、防逃脫系統中應用優勢

Zigbee與主動式RFID比較

　一、Zigbee與主動式RFID技術論述

　　身份識別是人們生活和生產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,刷卡機等設備將這些編號讀進計算機,進行數字化處理以提高管理的效率.為了進一步改進這個數字化的手段,人們又發明了射頻卡(RFID)技術. 然而,對于汽車,集裝箱等大型移動性強的物體,RFID技術仍然存在許多問題，特別是讀些距離問題，讀寫系統工作靈活性問題，更多的數據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機通信方式，特別是結合網絡通信功能的Zigbee技術，無疑給身份識別和管理技術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,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,因而系統的靈活性大受限制,而且整個系統(包括有源卡)的成本已經不再便宜.

　　2. RFID系統中的標簽與讀寫器之間是一種主從關系，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，在發射天線上下工夫-增大發射功率，以及增加發射接收的方向性，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，當高頻微薄的發射功率過大時，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， 當使用RFID在進行遠距離讀寫時，它已經超出了它最初設計的應用領域，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的領域。而進入到微功率無線收發機的領域。RFID系統中的標簽與讀寫器之間的主從通信關系，與微功率收發機之間的對等通信關系比起來，在遠距離通信上，RFID系統當然處于劣勢，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機相比。

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

　　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現場環境，無線通信設備的抗干擾特性非常重要，它是一個無線收發設備能否在現場工作，和它是否能在現場可靠地工作的決定因素。現在市場上有一種SuperRFID,它們就是由一種微功率收發機單芯片做成的，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域，有它不可替代的優越性，但畢竟有一個范圍。

　　二、Zigbee與主動式RFID在身份識別應用的比較

　　遠距離主動式RFID，盡管在對目標的識別距離上，大大優于被動式RFID，然而，由于主動式RFID需要使用電池驅動，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，由于現有RFID一般都使用窄帶通信技術，很容易受到外界的干擾，特別是當識別范圍增大以后，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，多普勒效應等，都將使系統工作的可靠性和穩定性受到很大的影響，特別是在那些干擾較大的工業現場，以及被識別目標處于快速移動狀態的應用場合。

　　而我們新的低成本的遠距離智能身份識別管理系統，就是針對現有遠距離RFID技術所存在的缺陷， 提供的一種全新的解決手段。我們的系統由智能身份識別卡（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整的讀寫識別范圍：從0.1米到200米；

　　2、 新系統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，發射功率，收發轉換時間，睡眠周期等，通過這種互動，不僅大大增強了本系統工作的靈活性和適應性，擴展了系統的應用空間，同時，還降低了電池的消耗，提高了電池的使用壽命；

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

　　4、 新系統，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喚醒，從而進一步延長了智能卡電池的使用壽命。

　　三、系統結構

　　新系統包括三個部分：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機和單片機制成，它們的體積都非常小，單芯片收發機還可有一個全世界獨一無二的廠家編號（燒錄在芯片中），這個單芯片收發機還具有接收信號強度指示功能（RSSI）。新系統的智能卡和讀寫器，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頻道無線產品的相關規定。

　　四、Zigbee系統的優越性

　　新系統不僅有效和低成本地解決了，困擾現有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用范圍。本系統結構簡單，功能多樣，保密性好，成本低，使用靈活方便，技術成熟。新系統不需要昂貴和體積龐大的讀寫器和讀寫天線系統，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置各種限制，更無環境干擾，工作可靠性和穩定性，以及可能的多徑效應和多普勒效應問題的困擾；新系統功能多樣，具有廣泛的適應性和工作的靈活性。新系統集遠距離身份識別和對被識別目標的管理為一體，不僅方便了實際應用，而且還大大降低了系統的成本和管理費用。新系統將大大方便各種人員，車輛以及物流貨柜的數字化管理。