當(dāng)本地上位機(jī)出現(xiàn)故障時(shí)，數(shù)據(jù)信息的傳輸路線(xiàn)為：電子標(biāo)簽或普通傳感器節(jié)點(diǎn)一閱瀆器一應(yīng)用服務(wù)器一數(shù)據(jù)服務(wù)器。閱瀆器 應(yīng)用服務(wù)器之間存在著物理連接：在正常工作情況之下它們之問(wèn)是不進(jìn)行直接的數(shù)據(jù)交換，閱讀器只與本地上位機(jī)通信。一旦本地上位機(jī)異常，應(yīng)用服務(wù)器將通信工作接管，以保證該區(qū)域的數(shù)據(jù)能夠及時(shí)匯總至中心服務(wù)器。本地上位機(jī)恢復(fù)正常工作后，應(yīng)用服務(wù)器會(huì)自動(dòng)釋放管理權(quán)，斷開(kāi)與閱讀器的通信連接，恢復(fù)止常狀態(tài)下的通信鏈路。

　　同時(shí)，考慮到中心服務(wù)器故障時(shí)特殊情況的應(yīng)對(duì)措施：中心服務(wù)器定期將本地上位機(jī)的相關(guān)數(shù)據(jù)下傳至本地上位機(jī)，一旦中心服務(wù)器故障，本地上位機(jī)可以根據(jù)最后一次更新的數(shù)據(jù)獨(dú)立工作，并將本區(qū)數(shù)據(jù)進(jìn)行暫存，當(dāng)中心服務(wù)器恢復(fù)正常時(shí)，再進(jìn)行數(shù)據(jù)的更新交互。

3 自組織網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)研究

　　通過(guò)分析比較文獻(xiàn)[8]提出的兩種基于將RFID融合至WSN的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)在組網(wǎng)靈活性、電源管理等方面的優(yōu)缺點(diǎn)：RFID標(biāo)簽與WSN傳感器節(jié)點(diǎn)獨(dú)立工作的異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)和智能標(biāo)簽網(wǎng)絡(luò)，提出了3.3節(jié)以RFID閱讀器為架構(gòu)核心的分布式智能節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。在深入探討網(wǎng)絡(luò)自組織形式的基礎(chǔ)上，引人群組構(gòu)建的慨念，并由此對(duì)3.3節(jié)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)進(jìn)行r改進(jìn)：選擇何種形式的剛絡(luò)架構(gòu)主要取決于費(fèi)用成本和具體應(yīng)用場(chǎng)合。

3．1 整合RFID閱讀器和WSN基站的異構(gòu)型網(wǎng)絡(luò)

　　如圖2所示，住異構(gòu)型網(wǎng)絡(luò)中，射頻標(biāo)簽和傳感器節(jié)點(diǎn)獨(dú)地存存于監(jiān)測(cè)區(qū)域中。RFID閱讀器同時(shí)作為WSN基站，接收標(biāo)簽和傳感器節(jié)點(diǎn)發(fā)送的數(shù)據(jù)信息后將其傳送到本地上位機(jī)或者遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)。這里可將RFID閱瀆器視為一個(gè)智能基站，對(duì)RFID和WSN系統(tǒng)的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行整合。一個(gè)比較典型的例子就是，WSN的數(shù)據(jù)信號(hào)可以觸發(fā)該RFID閱讀器對(duì)異常事件進(jìn)行響應(yīng)。

　　在該網(wǎng)絡(luò)中，整個(gè)系統(tǒng)由三類(lèi)設(shè)備組成。(1)智能基站。智能基站包含RFID閱讀器和用于本地?cái)?shù)據(jù)處理和網(wǎng)絡(luò)連接管理的微處理器。閱讀器和做處理器雖然區(qū)別于無(wú)線(xiàn)設(shè)備，但通過(guò)無(wú)線(xiàn)連接與底層『奴J絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。(2)普通RFID標(biāo)簽。(3)傳感器節(jié)點(diǎn)。

　　電源問(wèn)題在智能基站中并不存在，因此在具體設(shè)計(jì)時(shí)可以采樣傳統(tǒng)的以太網(wǎng)接人方式。這意味著在每一個(gè)智能基站中可以存在一個(gè)多層網(wǎng)絡(luò)棧以文現(xiàn)數(shù)據(jù)路由甚至是可靠性比較好的TCP協(xié)議。

　　異構(gòu)型網(wǎng)絡(luò)原理簡(jiǎn)單，RFID和WSN系統(tǒng)彼此獨(dú)立，只在智能基站中進(jìn)行數(shù)據(jù)匯集和交換。但同時(shí)兼具RFID閱讀器功能和WSN基站功能的智能基站工作量大，不利于系統(tǒng)整體性能的提高。

3．2 智能標(biāo)簽網(wǎng)絡(luò)

　　如圖3所示，該網(wǎng)絡(luò)以智能標(biāo)簽為核心：智能標(biāo)簽中集成了傳感器和微控制器，可以在相互問(wèn)傳遞數(shù)據(jù)直到數(shù)據(jù)傳送至最后一個(gè)數(shù)據(jù)傳輸點(diǎn)。數(shù)據(jù)傳輸點(diǎn)也是一個(gè)智能標(biāo)簽，不同的是它直接與閱讀器進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。這種數(shù)據(jù)逐層傳遞的方式與3.1節(jié)中異構(gòu)型網(wǎng)絡(luò)相比，更為有效地減輕了閱讀器以及網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行負(fù)擔(dān)。智能標(biāo)簽網(wǎng)絡(luò)特別適用于工業(yè)安全、遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)等。這些系統(tǒng)工作現(xiàn)場(chǎng)狀況變化不大，因此結(jié)構(gòu)復(fù)雜、價(jià)格昂貴的閱讀器并不適用。而相對(duì)的，智能標(biāo)簽網(wǎng)絡(luò)則提供了一種價(jià)格較為低廉的監(jiān)控方式。

3．3 分布式智能節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)

　　如圖4所示。由于目前還沒(méi)有任何一個(gè)RFID系統(tǒng)中存在將網(wǎng)絡(luò)棧嵌入閱讀器的情況，因此閱讀器通常只能被動(dòng)接收本地控制系統(tǒng)的控制信號(hào)。同時(shí)，普通閱讀器由于體積所限造成移動(dòng)困難。另外，RFID天線(xiàn)的安裝位置需要精確計(jì)算以覆蓋監(jiān)控區(qū)內(nèi)的所有射頻標(biāo)簽，同時(shí)防止與其他的天線(xiàn)和閱讀器發(fā)生沖突。因此如果將RFID閱讀器的功能進(jìn)行剪裁，那么閱讀器的體積、價(jià)格將大為縮減，也更容易靈活應(yīng)用到多種場(chǎng)合。在分布式智能節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)中，智能節(jié)點(diǎn)兼具RFID閱讀器和WSN網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的功能。其主要包含三個(gè)組成部分：由多種傳感器組成的傳感模塊、標(biāo)簽閱讀量低于普通閱讀器的閱讀模塊以及用以傳輸數(shù)據(jù)的射頻收發(fā)模塊。智能節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)圖如圖5所示：

　　智能節(jié)點(diǎn)標(biāo)簽閱讀量小，組網(wǎng)靈活，更適合在具有自組織網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建的無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)中。智能節(jié)點(diǎn)獨(dú)立運(yùn)行并將數(shù)據(jù)信息傳遞到接收節(jié)點(diǎn)。而收集的信息將經(jīng)由多個(gè)轉(zhuǎn)接進(jìn)行傳輸。由于在同一個(gè)區(qū)域內(nèi)的標(biāo)簽信息十分相似，就可以在每個(gè)智能節(jié)點(diǎn)中利用簡(jiǎn)單而高效的壓縮算法進(jìn)行壓縮。因此，在這種網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)中，采用靈活的通信協(xié)議十分必要。

　　與3.1節(jié)中的異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)相比，智能節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)集成度高、成本低廉、組網(wǎng)靈活。由于數(shù)據(jù)需要在智能節(jié)點(diǎn)中逐次傳遞才能最終上傳到與服務(wù)器相連的基站，因此該網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)在實(shí)時(shí)性方面優(yōu)勢(shì)不突出，適用于非強(qiáng)實(shí)時(shí)的應(yīng)用場(chǎng)合，如倉(cāng)庫(kù)庫(kù)存管理。

　　分布式智能節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)在工業(yè)場(chǎng)合應(yīng)用時(shí)，需要對(duì)電源問(wèn)題進(jìn)行特別的考慮。在工作范圍較大，電池更換不易進(jìn)行的情況下，智能節(jié)點(diǎn)的電池工作壽命將嚴(yán)重影響著系統(tǒng)的運(yùn)行。對(duì)于電源問(wèn)題，一種比較有效的處理方法是將盡可能多的節(jié)點(diǎn)處于休眠狀態(tài)。與此同時(shí)，整個(gè)系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)通信可以通過(guò)子網(wǎng)絡(luò)與處于工作狀態(tài)的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信來(lái)保持基本功能的正常運(yùn)行。

　　綜合比較上述三種網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)可以看到：異構(gòu)型網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湫问胶?jiǎn)單，綜合了RFID閱讀器和WSN基站功能的智能基站是整個(gè)系統(tǒng)的決定性環(huán)節(jié)。同時(shí)，智能基站功能復(fù)雜，成本相對(duì)較高，移動(dòng)性不強(qiáng)。一旦一個(gè)智能基站出現(xiàn)運(yùn)行故障，整個(gè)系統(tǒng)將受到嚴(yán)重影響，網(wǎng)絡(luò)的可靠性將大為下降。智能標(biāo)簽網(wǎng)絡(luò)和分布式智能節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)則提供了成本低廉，靈活性高的管理方式。后兩者適用于實(shí)時(shí)性要求不是很?chē)?yán)格、傳輸數(shù)據(jù)量不大的場(chǎng)合。而當(dāng)系統(tǒng)要求強(qiáng)實(shí)時(shí)和大數(shù)據(jù)量傳送時(shí)，異構(gòu)型網(wǎng)絡(luò)因其綜合RFID閱讀器和WSN基站功能而顯得非常有效，同時(shí)電源問(wèn)題也不需要進(jìn)行特別的考慮。

4 總結(jié)