RFID在移動通信領域的應用

陳曉倩

（東明縣醫(yī)療保障局，山東 菏澤 274000）

1 RFID技術的含義及特點

射頻識別（Radio Frequency Identification，RFID）技術是一種利用射頻信號進行非接觸式的空間耦合，并將其用于信息的傳送和識別。實際上，這種技術并不是什么特別高端的技術，在20世紀40、50年代就已經(jīng)開發(fā)了。其核心部分是一塊直徑小于2 mm的電子標簽，通過傳感器發(fā)出的電磁波從數(shù)厘米到數(shù)米的距離中讀出里面的信息，從而判斷出標簽所代表的個人身份。通常，射頻系統(tǒng)在特定的應用程序中，由于用途和使用情況不同，其構成也各不相同。RFID系統(tǒng)的應用范圍很廣，主要包括控制門禁、回收資產(chǎn)、材料處理、醫(yī)療衛(wèi)生、防盜監(jiān)控等。RFID技術的本質就是可以將真實世界中的任何人或事物標記在虛擬的網(wǎng)絡空間中，并具備3個主要作用：“標記”“地址號碼”“傳感功能”[1]。RFID技術可以在現(xiàn)實生活中對人和物進行識別，而RFID標簽則可以將其綁定到現(xiàn)實中的任何一個物體上，并通過寫出的信息來顯示出該物品的特性，這就是“標記”作用的原理；RFID標簽在不同的網(wǎng)絡中區(qū)分出不同的實體，從而使2個或多個實體通過ID進行通信，ID使得對象在網(wǎng)絡中具有自己的虛擬空間，這包括定義ID、管理ID、安全等多種因素，這便是“地址號碼”的意義；“傳感功能”主要是將傳感器嵌入到RFID標簽中，通過RFID標簽可以對周圍的環(huán)境進行響應，如溫度、濕度等。

2 移動通信系統(tǒng)結構

2.1 網(wǎng)絡結構

RFID邊緣網(wǎng)包括標簽、讀寫器和邊緣服務器。讀取和寫入是使用者在其所涵蓋的范圍內，從RFID標簽中接收到的各類數(shù)據(jù)，通過處理之后傳送到附近的服務器中。由邊緣服務器將讀取設備和寫入設備接收到的數(shù)據(jù)進行處理，然后以無線通信網(wǎng)絡作為媒介將處理之后的數(shù)據(jù)傳送至RFID的服務中心。其中讀取設備和寫入設備是分開的，主要進行實際應用。邊緣服務器大多是在個人電腦上用于存儲站、發(fā)送站等，也可以在微型的手提電腦上進行安裝。邊緣服務器通常使用讀取和寫入設備收集RFID標簽的數(shù)據(jù)與信息，進行初步的分析和處理?；谶@些特點，需要由邊緣服務器來監(jiān)測和管理RFID讀取器[2]。

2.2 傳輸結構

在RFID應用系統(tǒng)的網(wǎng)絡結構中，傳輸結構具有數(shù)據(jù)載體的功能，由邊緣服務器采集RFID標簽所讀取的數(shù)據(jù)，并將其傳遞給RFID服務中心。非對稱數(shù)字用戶線路（Asymmetric Digital Subscriber Line，ADSL）的布線排線工作比較多，擴展能力差，難以滿足小型、臨時RFID的需求，如會展等。而專線接入的安全度高，但也要考慮到布線成本，因為成本太高，普通用戶很難承擔，所以只能在銀行和一些比較穩(wěn)定的大型應用中使用。

通常情況下，邊緣伺服電機的主要連接方法是撥號，并與無線網(wǎng)絡建立對應的鏈接，當傳送結束時，它會被掛斷，這是一種很難連續(xù)讀取RFID標記信息的伺服系統(tǒng)。但是，在使用專用網(wǎng)絡進行聯(lián)網(wǎng)時，會產(chǎn)生相應的資源損耗。移動網(wǎng)絡RFID標識服務能夠實現(xiàn)“永久在線”鏈路和對應的聯(lián)系，并通過對其流量進行自動收費，在發(fā)送時產(chǎn)生相應的數(shù)據(jù)流，從而使RFID標簽的相關信息能夠有效傳送。在手機和運營商中，由于邊緣服務器不能上傳RFID標記，而核心網(wǎng)絡僅保留PDP環(huán)境，因此缺少了無線數(shù)據(jù)傳輸和信道數(shù)據(jù)的合理分配。在使用移動通信網(wǎng)的同時，要進行網(wǎng)絡的數(shù)據(jù)傳送，必須采用永久在線的鏈路。

3 RFID在移動通信領域的應用

3.1 手機支付

手機支付是基于RFID技術的支付服務，普通手機端支付業(yè)務主要包括手機、銀行卡和RFID標簽3種。其中RFID標簽將對應的芯片直接植入到移動手機中，移動通信用戶通過簡單使用RFID標簽就能夠完成電子刷卡方式的手機支付，讓支付的流程變得更加簡單快捷，具體如下。

（1）銷售終端（Point of Sale，POS）是針對移動通信系統(tǒng)中的手機支付用戶RFID標簽資料、業(yè)務號和口令進行特定信息的特定消費，并且對應于該移動通信系統(tǒng)用戶的消費數(shù)據(jù)具有特定的用戶所需的特定信息，然后通過邊緣服務器將其傳輸。

（2）在終端信息被接收之后，該終端信息服務器的主要任務是向終端數(shù)據(jù)庫信息管理中心發(fā)送諸如PORFIDE之類的標簽化信息、消費者終端業(yè)務以及手機密碼等的電子文檔。

（3）數(shù)據(jù)管理與控制中心，完成接入因特網(wǎng)，通過移動通信網(wǎng)絡傳輸用戶的基礎數(shù)據(jù)，然后對相關數(shù)據(jù)進行分析、處理，將數(shù)據(jù)信息傳輸?shù)揭苿油ㄐ胖С窒到y(tǒng)，完成對用戶的付款和驗證。向用戶和商戶發(fā)出消息，告知完成交易。

3.2 RFID閱讀器與移動手機的聯(lián)合

國內有關商業(yè)活動的一些產(chǎn)品都帶有RFID標識，這種標識的作用是記錄商品的基本信息。例如，當對應的移動電話使用者想要設定一個產(chǎn)品時，可以將其貼在靠近該更改的產(chǎn)品標簽上，而手機的相關讀卡器會自動地讀取該產(chǎn)品的信息。通過讀取器來發(fā)送短信息服務（Short Message Service，SMS）信息，向服務器發(fā)送SMS請求，服務器客戶機的工作人員對該產(chǎn)品進行判斷。

4 RFID在移動通信應用中的優(yōu)勢及前景

4.1 RFID在移動通信應用的優(yōu)勢

RFID技術有很多優(yōu)點，其操作簡便，能夠自動識別和控制，幾乎不需要任何人工操作，而且能夠同時支持只讀和讀寫2種工作；該技術能夠在惡劣的環(huán)境中正常工作，如在油漬特別重的環(huán)境或者灰塵污染特別嚴重的環(huán)境中，這些特點決定了該項技術相對于條形碼的優(yōu)越之處。因為RFID技術的識別范圍可長達數(shù)十米，所以常被應用于生產(chǎn)線的目標追蹤，交通領域的長距射頻追蹤監(jiān)控、計費和識別等[3]。

RFID識別系統(tǒng)的優(yōu)勢有以下幾方面。（1）識別范圍廣。在沒有任何光源的條件下，也能夠通過外包裝進行識別，最遠有效識別距離可達30 m。（2）識別速度快。當標簽出現(xiàn)在所識別的范圍之內時，它就會立刻對標簽物體進行識別，而且能夠同時讀取多個標簽的信息。（3）存儲容量大。傳統(tǒng)二維條形碼的存儲數(shù)量最佳狀態(tài)下只能容納2 816個數(shù)字，若是包含字母，存儲量會相對更小。但是RFID標簽則能按照需要增大到10 K以上。（4）壽命較長。由于RFID的包裝呈封閉式，因此能夠在環(huán)境比較差的地方使用，如一些放射性強的環(huán)境中，這會大大延長其使用壽命。（5）動態(tài)標簽數(shù)據(jù)。RFID的標簽數(shù)據(jù)是動態(tài)可修改的，通過編程將數(shù)據(jù)進行輸入，而且這種數(shù)據(jù)能夠實現(xiàn)便攜式攜帶，比條碼更加簡單[4]。（6）安全性能好。該系統(tǒng)的識別標簽能夠植入到任何形狀大小的物品上，而且能夠設置密碼進行保護，其安全性能特別高。（7）進行實時動態(tài)通信。RFID標簽的頻率能夠達到50～100次/s，當帶有識別標簽的物體出現(xiàn)在識別范圍內時，就可以馬上進行識別并追蹤。

4.2 RFID在移動通信領域的應用前景

RFID則是一種帶有特定識別系統(tǒng)的標簽，其最大特點是具有標記、識別、短程檢測等特性。此獨特的識別系統(tǒng)包含：EPC、泛在識別碼Ucode、車輛識別碼（Vehicle Identification Number，VIN）、國際證券識別碼（International Securities Identification Number，ISIN）、互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議第6版（Internet Protocol version 6，IPv6）等；IPv6技術極大地豐富了互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)站的資源，再加上RFID的特性，它可以標記、識別和短途通信，為實現(xiàn)全網(wǎng)絡通信的發(fā)展奠基。IPv6技術就是以RFID為基礎，從而進行“標記”，利用“地址號碼”“傳感功能”等工作；IPv6有海量的網(wǎng)站資源，結合EPC技術，極大地擴展了移動通信技術的監(jiān)測控制能力，引申出更多的創(chuàng)新[5]。在其工作過程中，RFID標簽能夠與現(xiàn)實物體進行綁定，然后通過寫入該物品的信息來顯示其特性，最后通過“地址號碼”和“傳感功能”對物體快速識別與短途通信。在RFID/EPC技術基礎上，還提出了“物聯(lián)網(wǎng)”的概念，它充分利用了RFID技術的特性，將產(chǎn)品與網(wǎng)絡進行結合。因此，“物聯(lián)網(wǎng)”這個網(wǎng)絡體系遠遠要比因特網(wǎng)更加復雜，同時也是未來全網(wǎng)通信服務的重要組成部分。

日本、韓國因為RFID和“物聯(lián)網(wǎng)”在國民經(jīng)濟中的重要作用，已將RFID技術推向了國家信息化的水平，并制定了一個叫做U-Japan和U-Korea的傳感器網(wǎng)絡[6]。從本質上來說，這2種技術都可以看作是RFID技術的一種擴展。隨著寬帶和手機上網(wǎng)，日本的“泛在”網(wǎng)絡也逐漸成為了發(fā)展的焦點。韓國的傳感網(wǎng)和日本的廣域網(wǎng)一樣，著重強調了Anytime、Anywhere、Anydevise。然而，要實現(xiàn)整個網(wǎng)絡的一體化，不斷擴展網(wǎng)絡的界限，實現(xiàn)整個網(wǎng)絡的通信，進行全網(wǎng)的協(xié)作，就必須保證整個網(wǎng)絡底層被標記的IP地址。目前，互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議第4版（Internet Protocol version 4，IPv4）技術在Internet上的應用，IP地址的數(shù)量很少，很難適應將來整個網(wǎng)絡的通信需要。IPv6技術為下一代因特網(wǎng)的IP地址資源提供了一個解決辦法。所以，IPv6和RFID技術是整個網(wǎng)絡通信的基礎。

5 結 論

在移動通信和信息服務方面，RFID還能應用在個人與家庭方面，為居民的信息化便捷生活提供技術支持。隨著無線通信網(wǎng)絡的發(fā)展，從2G到3G，再到LTE，RFID技術在國內的應用前景非常廣闊?？傊?，RFID技術需要很高的信息和數(shù)據(jù)傳送模式，尤其是對電子信件和網(wǎng)絡化運營來說，這是一個非常重要的商業(yè)機會。因此，RFID技術和移動互聯(lián)網(wǎng)的結合將會極大地推動移動互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，打破傳統(tǒng)的運營模式，向新的內容和服務轉型。