射頻標(biāo)簽在移動(dòng)基站設(shè)備管理中的應(yīng)用探索

　　緊密配合市場(chǎng)變化的“彈性網(wǎng)絡(luò)建設(shè)”是移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商通信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的重點(diǎn)；網(wǎng)絡(luò)設(shè)備拆閑補(bǔ)忙、基站載波調(diào)整是“彈性網(wǎng)絡(luò)”建設(shè)的重要手段，實(shí)現(xiàn)移動(dòng)基站設(shè)備調(diào)動(dòng)的實(shí)時(shí)準(zhǔn)確管理是“彈性網(wǎng)絡(luò)”建設(shè)的一大難點(diǎn)。

　　RFID（射頻標(biāo)簽）技術(shù)正在零售、醫(yī)藥、運(yùn)輸?shù)阮I(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，而且正在滲透到各傳統(tǒng)行業(yè)中，目前物資設(shè)備管理是RFID技術(shù)增長(zhǎng)最快的領(lǐng)域之一，許多企業(yè)通過(guò)將RFID標(biāo)簽與物資設(shè)備管理系統(tǒng)融合，可以自動(dòng)、實(shí)時(shí)、智能地實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的物資設(shè)備調(diào)動(dòng)管理。在這樣的背景下，中國(guó)移動(dòng)通信公司廣東分公司率先在國(guó)內(nèi)嘗試將RFID技術(shù)引入其基站通信設(shè)備的管理工作中，實(shí)現(xiàn)高效、實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確的設(shè)備調(diào)動(dòng)管理。

　　本文將主要介紹基站通信設(shè)備管理中應(yīng)用的RFID進(jìn)行通信設(shè)備管理的思路、技術(shù)方案和技術(shù)難點(diǎn)等。
　　一、背景和意義

　　廣東移動(dòng)公司每年都要進(jìn)行大量的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備拆閑補(bǔ)忙、基站載波調(diào)整工作，同時(shí)還有數(shù)以十萬(wàn)計(jì)的新增設(shè)備并網(wǎng)運(yùn)行，以上原因造成設(shè)備調(diào)動(dòng)管理和資產(chǎn)清查工作異常艱巨！傳統(tǒng)的人工前臺(tái)加計(jì)算機(jī)后臺(tái)的設(shè)備資產(chǎn)管理方式越來(lái)越不能滿(mǎn)足實(shí)際情況的需要。傳統(tǒng)方式的前臺(tái)目前仍以人工方式進(jìn)行，現(xiàn)場(chǎng)清點(diǎn)、手抄、錄入、匯總，多種人工參與后才能將采集的設(shè)備資產(chǎn)信息導(dǎo)入后臺(tái)的計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)庫(kù)。設(shè)備資產(chǎn)管理中的大量人工參與造成了流程復(fù)雜、時(shí)間長(zhǎng)、實(shí)時(shí)性差、管理難度大、差錯(cuò)率高等問(wèn)題，最終降低了設(shè)備利用率，增加了運(yùn)營(yíng)成本。

　　隨著公司的發(fā)展，廣東移動(dòng)面臨如何對(duì)數(shù)量龐大的通信設(shè)備進(jìn)行高效科學(xué)管理的問(wèn)題。因此，廣東移動(dòng)希望通過(guò)RFID這項(xiàng)新技術(shù)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程、動(dòng)態(tài)、實(shí)時(shí)的設(shè)備資產(chǎn)數(shù)據(jù)采集，替換傳統(tǒng)資產(chǎn)管理方式的前臺(tái)人工數(shù)據(jù)采集，更好的與后臺(tái)計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)合，形成全智能化的設(shè)備資產(chǎn)管理系統(tǒng)，從而大大提高設(shè)備利用率，降低運(yùn)營(yíng)成本。

　　二、技術(shù)總體介紹

　　RFID技術(shù)是21世紀(jì)發(fā)展最快的一項(xiàng)高科技技術(shù)，隨著與傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)合，RFID技術(shù)展現(xiàn)出巨大的市場(chǎng)應(yīng)用潛力，被稱(chēng)為“物聯(lián)網(wǎng)”和“第二代Internet”。

　　RFID是射頻識(shí)別技術(shù)的英文(Radio Frequency Identification)縮寫(xiě)，射頻識(shí)別技術(shù)是20世紀(jì)90年代開(kāi)始興起的一種自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，RFID技術(shù)利用無(wú)線射頻方式在閱讀器和射頻卡之間進(jìn)行非接觸雙向數(shù)據(jù)傳輸，以達(dá)到目標(biāo)識(shí)別和數(shù)據(jù)交換的目的。與傳統(tǒng)的條型碼、磁卡及IC卡相比，射頻卡具有非接觸、閱讀速度快、無(wú)磨損、不受環(huán)境影響、壽命長(zhǎng)、便于使用的特點(diǎn)和具有防沖突功能，能同時(shí)處理多張卡片。在國(guó)外，射頻識(shí)別技術(shù)已被廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動(dòng)化、商業(yè)自動(dòng)化、交通運(yùn)輸控制管理、資產(chǎn)管理等眾多領(lǐng)域。

　　1.系統(tǒng)組成

　　最基本的RFID系統(tǒng)由三部分組成。

　　標(biāo)簽(Tag，即射頻卡)：由耦合元件及芯片組成，標(biāo)簽含有內(nèi)置天線，用于和射頻天線間進(jìn)行通信。

　　閱讀器：讀取(在讀寫(xiě)卡中還可以寫(xiě)入)標(biāo)簽信息的設(shè)備。

　　天線：在標(biāo)簽和讀取器間傳遞射頻信號(hào)。

　　2.射頻卡的標(biāo)準(zhǔn)及分類(lèi)

　　目前生產(chǎn)RFID產(chǎn)品的很多公司都采用自己的標(biāo)準(zhǔn)，國(guó)際上還沒(méi)有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。目前，可供射頻卡使用的幾種標(biāo)準(zhǔn)有ISO10536、ISO14443、ISO15693和ISO18000。應(yīng)用最多的是ISO14443和ISO15693，這兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)都由物理特性、射頻功率和信號(hào)接口、初始化和反碰撞以及傳輸協(xié)議四部分組成。包括13.56MHz、800MHz、2.4GHz等多種頻率。

　　目前生產(chǎn)的RFID產(chǎn)品主要分為兩大類(lèi)：主動(dòng)式（有源式）和被動(dòng)式（無(wú)源式）。

　　*被動(dòng)式標(biāo)簽

　　被動(dòng)式標(biāo)簽內(nèi)部不帶電池，要靠外界提供能量才能工作，當(dāng)電子標(biāo)簽進(jìn)入系統(tǒng)的工作區(qū)域，天線接收到特定的電磁波，線圈就會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，再經(jīng)過(guò)整流電路給標(biāo)簽供電。被動(dòng)式標(biāo)簽讀取距離近（幾厘米到5米），遠(yuǎn)距離讀寫(xiě)需要加大讀頭發(fā)射功率和提高接收敏感性才能可靠識(shí)別，被動(dòng)式標(biāo)簽壽命長(zhǎng)、成本較低，但讀頭價(jià)格較高。

　　*主動(dòng)式標(biāo)簽

　　主動(dòng)式標(biāo)簽內(nèi)部帶電池，標(biāo)簽主動(dòng)發(fā)射信號(hào)，讀頭可以不發(fā)射功率，標(biāo)簽功率一般小于5mW。可同時(shí)識(shí)別多個(gè)目標(biāo)系統(tǒng)，能對(duì)100km/h的高速移動(dòng)目標(biāo)識(shí)別，識(shí)別范圍1～100m可調(diào)，主動(dòng)式標(biāo)簽壽命受電池影響、成本較高，但讀頭價(jià)格較低。

　　考慮到基站通信設(shè)備有較強(qiáng)的電磁屏蔽、較高的功率控制要求以及識(shí)別距離的需要，我們選擇了主動(dòng)式RFID標(biāo)簽作為基站資產(chǎn)管理的應(yīng)用技術(shù)作為探索方向。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

　　主動(dòng)式RFID基站監(jiān)控設(shè)備由RFID讀寫(xiě)器（包括微波天線及讀寫(xiě)控制器）和安裝在通信設(shè)備（如載波板卡）上的電子標(biāo)簽以及在金屬屏蔽設(shè)備（如機(jī)柜）上的機(jī)柜中繼器組成。

　　RFID讀寫(xiě)器是資產(chǎn)電子標(biāo)簽和機(jī)柜中繼器的讀寫(xiě)控制器，由加密電路、編解碼器電路和微波通信控制器等組成，以RFID通信協(xié)議的數(shù)據(jù)交換方式和微波無(wú)線傳遞手段。接收到標(biāo)簽信息后，可以通過(guò)GPRS、有線傳輸?shù)仁侄螌?shù)據(jù)傳送到后臺(tái)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程、實(shí)時(shí)、動(dòng)態(tài)的設(shè)備資產(chǎn)情況采集和分析。

　　電子標(biāo)簽是一種具有微波通信功能和信息存儲(chǔ)功能的移動(dòng)設(shè)備識(shí)別裝置。資產(chǎn)電子標(biāo)簽本身具備惟一的ID號(hào)，可通過(guò)ID號(hào)與具體資產(chǎn)的后臺(tái)數(shù)據(jù)綁定作為資產(chǎn)信息識(shí)別監(jiān)控的載體。

　　機(jī)柜中繼器同樣是一種具有微波通信功能和信息存儲(chǔ)功能的移動(dòng)設(shè)備識(shí)別裝置，除了具備電子標(biāo)簽的功能外，還可以作為屏蔽信號(hào)中繼功能。

　　計(jì)劃采用2.4GHz頻率的主動(dòng)式標(biāo)簽，射頻卡采用高級(jí)嵌入式微處理器并在嵌入式軟件的控制下，實(shí)現(xiàn)睡眠、喚醒、解碼、編碼、通信及信息碰撞處理等功能，其特點(diǎn)：

　　●可讀寫(xiě)；

　　●內(nèi)置CPU，支持程序在線下載；

　　●可智能雙向交流,具有智能I/O接口,可輸入外接溫度、濕度、門(mén)禁傳感器等信號(hào)；

　　●有密鑰計(jì)算，安全保密性好；

　　●高效內(nèi)置超薄電源,工作壽命10年；

　　●高靈敏度，低發(fā)射功率（0.1～1mW），只相當(dāng)于藍(lán)牙功率的1％，幾乎沒(méi)有對(duì)人體有害的電磁污染；

　　●通信距離一般做到1～100m，特殊情況下，還可以加長(zhǎng)識(shí)別距離；

　　●抗干擾性強(qiáng)，可同時(shí)識(shí)別200個(gè)以上標(biāo)識(shí)物;

　　●數(shù)據(jù)傳輸速度快，達(dá)到1Mbit/s。

　　標(biāo)簽約5*5cm大小，重量小于20g。

　　三、技術(shù)難點(diǎn)和解決辦法

　　該系統(tǒng)技術(shù)難點(diǎn)主要是如何在惡劣的使用環(huán)境下準(zhǔn)確、正確并實(shí)時(shí)的獲取所有通信設(shè)備的ID號(hào)。由于通信設(shè)備大多放置于各基站中，基站環(huán)境及設(shè)備放置環(huán)境對(duì)無(wú)線電子產(chǎn)品來(lái)說(shuō)，條件比較惡劣，主要體現(xiàn)在以下方面。

　　●電磁兼容問(wèn)題

　　為了避免對(duì)基站正常運(yùn)行的影響，廣東移動(dòng)對(duì)基站內(nèi)電子設(shè)備的使用有嚴(yán)格的限制條件。對(duì)于電磁兼容的難點(diǎn)，可以采用以下方法解決。

　　錯(cuò)開(kāi)頻率：基站設(shè)備頻段在880～915MHz及1710～1785MHz間，計(jì)劃采用的主動(dòng)式RFID頻段為2400MHz，避開(kāi)ＧＳＭ頻段，同時(shí)也與3G使用頻段有一定的保護(hù)帶寬。

　　采用擴(kuò)頻方式：采用擴(kuò)頻方式的RFID標(biāo)簽，降低功率譜密度。

　　降低功率：采用主動(dòng)式的RFID標(biāo)簽，可以大大降低系統(tǒng)功率，被動(dòng)式標(biāo)簽通過(guò)感應(yīng)產(chǎn)生電流，需要讀頭發(fā)射較強(qiáng)的功率。采用主動(dòng)式標(biāo)簽，功率可以降到3mW以下，同時(shí)采用高靈敏度的RFID讀寫(xiě)器，能夠很好的解決基站內(nèi)電磁兼容的問(wèn)題。

　　●電磁屏蔽問(wèn)題

　　基站中許多重要設(shè)備和板塊需要管理，但很多設(shè)備放置于金屬機(jī)柜內(nèi)（如基站載波等），電磁屏蔽比較嚴(yán)重。這樣使得放于金屬機(jī)柜內(nèi)的RFID標(biāo)簽無(wú)法將信息傳送到讀寫(xiě)器，在金屬機(jī)柜內(nèi)使用信號(hào)中繼器的方案可以解決電磁屏蔽的問(wèn)題。另外，通過(guò)使用中繼器，還可以進(jìn)一步降低機(jī)柜內(nèi)RFID標(biāo)簽的發(fā)射功率，預(yù)計(jì)可以降到1mW內(nèi)。

　　中繼器約5*15cm大小。

　　四、結(jié)束語(yǔ)

　　根據(jù)以上思路，廣東移動(dòng)已經(jīng)開(kāi)始進(jìn)行RFID在通信設(shè)備管理中應(yīng)用的測(cè)試與試驗(yàn)，獲得了豐富的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，為進(jìn)一步的應(yīng)用打下了基礎(chǔ)。如果該項(xiàng)技術(shù)論證可行，得以應(yīng)用后可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程、實(shí)時(shí)、動(dòng)態(tài)、全智能的通信設(shè)備資產(chǎn)管理，從而大大提高設(shè)備利用率，降低運(yùn)營(yíng)管理成本。