基于對(duì)等計(jì)算的無線射頻識(shí)別網(wǎng)絡(luò)若干問題研究.pdf

1、無線射頻識(shí)別技術(shù)（Radio Frequency Identification，RFID）克服了傳統(tǒng)二維條碼技術(shù)的易受污染、需要視距讀取等方面的限制，受到了學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界的雙重關(guān)注。隨著RFID應(yīng)用系統(tǒng)向大規(guī)模、網(wǎng)絡(luò)化、分布式的趨勢發(fā)展，這給RFID系統(tǒng)架構(gòu)和RFID數(shù)據(jù)管理帶來了新的挑戰(zhàn)，以往的RFID應(yīng)用架構(gòu)和RFID數(shù)據(jù)處理方式已經(jīng)不能滿足大規(guī)模、分布式的網(wǎng)絡(luò)化 RFID系統(tǒng)需求。由于對(duì)等計(jì)算網(wǎng)絡(luò)（Peer-to-Peer，P2P

2、）技術(shù)具有負(fù)載均衡、可擴(kuò)展性好等優(yōu)點(diǎn)，為了滿足RFID網(wǎng)絡(luò)化應(yīng)用的需求，論文提出了基于P2P技術(shù)的RFID網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，并對(duì)其中的若干理論和方法進(jìn)行了深入的研究。
　　首先提出了一種基于P2P的RFID閱讀器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)架構(gòu)（P2P-RFID）。新的架構(gòu)通過P2P閱讀器嵌入Zigbee技術(shù)，使得原有的RFID系統(tǒng)中的閱讀器之間組成一個(gè)P2P網(wǎng)絡(luò)。與傳統(tǒng)的RFID系統(tǒng)相比，P2P-RFID閱讀器網(wǎng)絡(luò)使得終端能夠方便的接入RFID網(wǎng)絡(luò)中，

3、同時(shí)能夠延長RFID閱讀器和標(biāo)簽之間的閱讀工作距離，并利用緩存技術(shù)減少了多標(biāo)簽閱讀碰撞的產(chǎn)生，因而能降低RFID系統(tǒng)中的多標(biāo)簽閱讀開銷。
　　其次，重點(diǎn)研究了閱讀器的重疊覆蓋問題和最小化RFID網(wǎng)絡(luò)閱讀器的問題。論文提出了一種基于覆蓋率的RFID網(wǎng)絡(luò)閱讀器冗余消除算法（C-RRE），仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：提出的C-RRE比傳統(tǒng)的閱讀器冗余消除算法（RRE）能夠消除更多的冗余閱讀器。另外RRE算法需要對(duì)標(biāo)簽進(jìn)行寫操作，而提出的C-RRE

4、算法通過使用P2P閱讀器后只需要對(duì)標(biāo)簽進(jìn)行讀取一次。同RRE相比，C-RRE可節(jié)省RFID網(wǎng)絡(luò)對(duì)標(biāo)簽讀寫的時(shí)間從而能夠?yàn)檎麄€(gè)RFID提供高效的閱讀器配置服務(wù)。由于RFID系統(tǒng)的閱讀可靠性受到可信率和覆蓋率的約束，選擇合適的閱讀器個(gè)數(shù)和位置能夠使RFID閱讀器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的RFID系統(tǒng)的閱讀可靠性最大，為此提出了一種基于可靠性的RFID網(wǎng)絡(luò)閱讀器模型，通過使用蟻群優(yōu)化算法求解該模型，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明該模型可以較好地用來進(jìn)行閱讀器的部署服務(wù)。

5、>　　接著構(gòu)建了RFID跟蹤網(wǎng)絡(luò)模型，提出了一個(gè)新的RFID數(shù)據(jù)處理模型，并在此基礎(chǔ)上提出了基于P2P的RFID網(wǎng)絡(luò)跟蹤算法。利用希爾伯特曲線的空間連續(xù)性，提出了一種新的分布式哈希表(H2Chord)結(jié)構(gòu)。通過分析比較得出 H2Chord在查找性能上比Chord具有更好的查找性能，給出了H2Chord在RFID跟蹤網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用。分析及實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明論文提出的H2Chord可以提高RFID跟蹤網(wǎng)絡(luò)的查詢效率和減輕網(wǎng)絡(luò)負(fù)載。研究結(jié)果為在大規(guī)模

6、分布式環(huán)境中開發(fā)可擴(kuò)展性的基于P2P的RFID跟蹤網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用提供了理論基礎(chǔ)。
　　為了解決傳統(tǒng)EPC（Electronic Product Code） Network基于DNS（Domain Name System）的ONS（Object Name Service）負(fù)載均衡和單點(diǎn)失效問題，并支持與傳統(tǒng)的ONS兼容，論文提出了一種基于P2P技術(shù)的EPCglobal ONS，該服務(wù)是基于超級(jí)節(jié)點(diǎn)的P2P網(wǎng)絡(luò)提供RFID標(biāo)簽對(duì)象名稱服務(wù)；

7、以H2Chord算法為基礎(chǔ)，提出了基于H2Chord的ONS網(wǎng)絡(luò)中的P2P數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、查詢算法。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，所提的方案同EPCglobal ONS相比具有負(fù)載均衡、擴(kuò)展性好和具有容忍單點(diǎn)失效這些優(yōu)點(diǎn)。另外，由于P2P節(jié)點(diǎn)間相對(duì)自由的行為會(huì)給RFID網(wǎng)絡(luò)帶來安全隱患，論文提出了一種基于P2P的RFID網(wǎng)絡(luò)的安全路由機(jī)制，通過使用RSA公鑰加密算法對(duì)P2P路由消息進(jìn)行認(rèn)證和過濾，防止了虛假路由信息在P2P-RFID網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)行傳輸和散播，同時(shí)

8、可防止非授權(quán)的節(jié)點(diǎn)修改RFID網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)記錄。
　　最后設(shè)計(jì)和開發(fā)了一個(gè)基于P2P-RFID中間件的智能物資管理原型系統(tǒng)。鑒于移動(dòng)代理（Agent）具有任務(wù)異步執(zhí)行、減輕網(wǎng)絡(luò)負(fù)載、健壯性、并行處理、智能路由等特性，提出了基于移動(dòng)Agent的P2P-RFID中間件技術(shù)。該P(yáng)2P-RFID中間件能夠與現(xiàn)有的設(shè)備兼容，實(shí)現(xiàn)了物品信息的自動(dòng)采集、自動(dòng)交換和共享，以及物品跟蹤、物品溯源，從而實(shí)現(xiàn)了物資的智能化、可視化和安全性管理。通過該系