基于OPNET的RFID系统信道研究

 

　　0 引言

　　射频识别(Radio Frequency Identification，RFID)技术，作为一种非接触式的自动识别技术，可以通过射频信号自动识别目标对象，获取相关数据，不需要人工接触，不需要光学可视，即可完成信息输入和处理，并且操作简单快捷。另外，由于RFID系统可以从技术上防止被仿冒、侵入，还具有极高的安全防护能力。但是，RFID技术在实际制造业中的应用仍然面临着一些问题，如受电磁干扰的影响，标签之间碰撞几率较高，多径干扰较为严重，使RFID系统的整体效果具有很大的不确定性。

　　对于任何一个通信系统，信道都是不可少的组成部分。在RFID系统中，所有的信息都在信道中传输，信道性能的好坏直接影响着通信质量。因此要想在有限的频谱资源上尽可能提高通信质量，大容量传输有用信息，就必须对RFID系统的信道进行研究。

　　1 RFID系统简介

　　1.1 RFID系统的组成

　　一个最简单的射频识别系统是由读写器、标签和计算机通信网络组成的，如图1所示。

　　

 

　　RFID标签：存储着需要被识别物品的相关信息，通常被放置在需要识别的物品上，它所存储的信息通常可被读写器通过非接触方式读/写。

　　RFID读写器：读写器是可以利用射频技术读/写标签信息的设备。读写器读出的标签信息可以通过计算机以及网络系统进行管理和信息传输。

　　计算机通信网络：在射频识别系统中，计算机通信网络通常用于对数据进行管理，完成通信传输功能。读写器可以通过标准接口与计算机通信网络相连，以便实现通信和数据传输功能。

　　1.2 RFID系统的基本原理

　　RFID系统的工作原理如下：读写器通过发射天线发射一定频率的射频信号，标签进入发射天线工作区域时，标签被激活，将自身的信息代码通过内置天线发出，读写器获取标签信息代码并解码后，将标签信息送至计算机进行处理。由图1可以看出，在射频识别系统工作过程中，始终以能量作为基础，通过一定的时序方式来实现数据交换。

　　2 OPNET简介

　　OPNET(Optimized Network Engineering Tools)使用有限状态机对协议和其他过程建模，提供核心库函数，全面支持协议编程。采用基于数据包的通信机制、离散时间驱动机制和面向对象的仿真方法，是系统和网络算法仿真的理想工具。采用OPNET来仿真RFID系统网络，可以直观地模拟标签与读写器的通信过程，准确地建立符合协议标准的模型，同时OPNET提供了丰富的测试和参数统计工具。OPNET采用三层建模

　　机制，最底层为进程(Process)模型，以状态机来描述协议;其次为节点(Node)模型，由相应的协议模块组成，反映设备特性;最上层为网络(Network)模型，分别使用Process编辑器、Node编辑器、Project编辑器进行编辑。OPNET建模机制框架如图2所示。

　　

 

　　OPNET仿真步骤如图3所示。