射頻標簽在移動(dòng)基站設備管理中的應用探索

　　緊密配合市場(chǎng)變化的“彈性網(wǎng)絡(luò )建設”是移動(dòng)運營(yíng)商通信網(wǎng)絡(luò )建設的重點(diǎn)；網(wǎng)絡(luò )設備拆閑補忙、基站載波調整是“彈性網(wǎng)絡(luò )”建設的重要手段，實(shí)現移動(dòng)基站設備調動(dòng)的實(shí)時(shí)準確管理是“彈性網(wǎng)絡(luò )”建設的一大難點(diǎn)。

　　RFID（射頻標簽）技術(shù)正在零售、醫藥、運輸等領(lǐng)域得到廣泛應用，而且正在滲透到各傳統行業(yè)中，目前物資設備管理是RFID技術(shù)增長(cháng)最快的領(lǐng)域之一，許多企業(yè)通過(guò)將RFID標簽與物資設備管理系統融合，可以自動(dòng)、實(shí)時(shí)、智能地實(shí)現復雜的物資設備調動(dòng)管理。在這樣的背景下，中國移動(dòng)通信公司廣東分公司率先在國內嘗試將RFID技術(shù)引入其基站通信設備的管理工作中，實(shí)現高效、實(shí)時(shí)、準確的設備調動(dòng)管理。

　　本文將主要介紹基站通信設備管理中應用的RFID進(jìn)行通信設備管理的思路、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 )設備拆閑補忙、基站載波調整工作，同時(shí)還有數以十萬(wàn)計的新增設備并網(wǎng)運行，以上原因造成設備調動(dòng)管理和資產(chǎn)清查工作異常艱巨！傳統的人工前臺加計算機后臺的設備資產(chǎn)管理方式越來(lái)越不能滿(mǎn)足實(shí)際情況的需要。傳統方式的前臺目前仍以人工方式進(jìn)行，現場(chǎng)清點(diǎn)、手抄、錄入、匯總，多種人工參與后才能將采集的設備資產(chǎn)信息導入后臺的計算機數據庫。設備資產(chǎn)管理中的大量人工參與造成了流程復雜、時(shí)間長(cháng)、實(shí)時(shí)性差、管理難度大、差錯率高等問(wèn)題，最終降低了設備利用率，增加了運營(yíng)成本。

　　隨著(zhù)公司的發(fā)展，廣東移動(dòng)面臨如何對數量龐大的通信設備進(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這項新技術(shù)實(shí)現遠程、動(dòng)態(tài)、實(shí)時(shí)的設備資產(chǎn)數據采集，替換傳統資產(chǎn)管理方式的前臺人工數據采集，更好的與后臺計算機數據庫結合，形成全智能化的設備資產(chǎn)管理系統，從而大大提高設備利用率，降低運營(yíng)成本。

　　二、技術(shù)總體介紹

　　RFID技術(shù)是21世紀發(fā)展最快的一項高科技技術(shù)，隨著(zhù)與傳統網(wǎng)絡(luò )的結合，RFID技術(shù)展現出巨大的市場(chǎng)應用潛力，被稱(chēng)為“物聯(lián)網(wǎng)”和“第二代Internet”。

　　RFID是射頻識別技術(shù)的英文(Radio Frequency Identification)縮寫(xiě)，射頻識別技術(shù)是20世紀90年代開(kāi)始興起的一種自動(dòng)識別技術(shù)，RFID技術(shù)利用無(wú)線(xiàn)射頻方式在閱讀器和射頻卡之間進(jìn)行非接觸雙向數據傳輸，以達到目標識別和數據交換的目的。與傳統的條型碼、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(cháng)、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。在國外，射頻識別技術(shù)已被廣泛應用于工業(yè)自動(dòng)化、商業(yè)自動(dòng)化、交通運輸控制管理、資產(chǎn)管理等眾多領(lǐng)域。

　　1.系統組成

　　最基本的RFID系統由三部分組成。

　　標簽(Tag，即射頻卡)：由耦合元件及芯片組成，標簽含有內置天線(xiàn)，用于和射頻天線(xiàn)間進(jìn)行通信。

　　閱讀器：讀取(在讀寫(xiě)卡中還可以寫(xiě)入)標簽信息的設備。

　　天線(xiàn)：在標簽和讀取器間傳遞射頻信號。

　　2.射頻卡的標準及分類(lèi)

　　目前生產(chǎn)RFID產(chǎn)品的很多公司都采用自己的標準，國際上還沒(méi)有統一的標準。目前，可供射頻卡使用的幾種標準有ISO10536、ISO14443、ISO15693和ISO18000。應用最多的是ISO14443和ISO15693，這兩個(gè)標準都由物理特性、射頻功率和信號接口、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)式標簽

　　被動(dòng)式標簽內部不帶電池，要靠外界提供能量才能工作，當電子標簽進(jìn)入系統的工作區域，天線(xiàn)接收到特定的電磁波，線(xiàn)圈就會(huì )產(chǎn)生感應電流，再經(jīng)過(guò)整流電路給標簽供電。被動(dòng)式標簽讀取距離近（幾厘米到5米），遠距離讀寫(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別，被動(dòng)式標簽壽命長(cháng)、成本較低，但讀頭價(jià)格較高。

　　*主動(dòng)式標簽

　　主動(dòng)式標簽內部帶電池，標簽主動(dòng)發(fā)射信號，讀頭可以不發(fā)射功率，標簽功率一般小于5mW?？赏瑫r(shí)識別多個(gè)目標系統，能對100km/h的高速移動(dòng)目標識別，識別范圍1～100m可調，主動(dòng)式標簽壽命受電池影響、成本較高，但讀頭價(jià)格較低。

　　考慮到基站通信設備有較強的電磁屏蔽、較高的功率控制要求以及識別距離的需要，我們選擇了主動(dòng)式RFID標簽作為基站資產(chǎn)管理的應用技術(shù)作為探索方向。系統結構如圖1所示。

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

　　RFID讀寫(xiě)器是資產(chǎn)電子標簽和機柜中繼器的讀寫(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)議的數據交換方式和微波無(wú)線(xiàn)傳遞手段。接收到標簽信息后，可以通過(guò)GPRS、有線(xiàn)傳輸等手段將數據傳送到后臺系統，實(shí)現遠程、實(shí)時(shí)、動(dòng)態(tài)的設備資產(chǎn)情況采集和分析。

　　電子標簽是一種具有微波通信功能和信息存儲功能的移動(dòng)設備識別裝置。資產(chǎn)電子標簽本身具備惟一的ID號，可通過(guò)ID號與具體資產(chǎn)的后臺數據綁定作為資產(chǎn)信息識別監控的載體。

　　機柜中繼器同樣是一種具有微波通信功能和信息存儲功能的移動(dòng)設備識別裝置，除了具備電子標簽的功能外，還可以作為屏蔽信號中繼功能。

　　計劃采用2.4GHz頻率的主動(dòng)式標簽，射頻卡采用高級嵌入式微處理器并在嵌入式軟件的控制下，實(shí)現睡眠、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)；

　　●內置CPU，支持程序在線(xiàn)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；

　　●有密鑰計算，安全保密性好；

　　●高效內置超薄電源,工作壽命10年；

　　●高靈敏度，低發(fā)射功率（0.1～1mW），只相當于藍牙功率的1％，幾乎沒(méi)有對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(cháng)識別距離；

　　●抗干擾性強，可同時(shí)識別200個(gè)以上標識物;

　　●數據傳輸速度快，達到1Mbit/s。

　　標簽約5*5cm大小，重量小于20g。

　　三、技術(shù)難點(diǎn)和解決辦法

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

　　●電磁兼容問(wèn)題

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

　　錯開(kāi)頻率：基站設備頻段在880～915MHz及1710～1785MHz間，計劃采用的主動(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帶寬。

　　采用擴頻方式：采用擴頻方式的RFID標簽，降低功率譜密度。

　　降低功率：采用主動(dòng)式的RFID標簽，可以大大降低系統功率，被動(dòng)式標簽通過(guò)感應產(chǎn)生電流，需要讀頭發(fā)射較強的功率。采用主動(dòng)式標簽，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電磁兼容的問(wèn)題。

　　●電磁屏蔽問(wèn)題

　　基站中許多重要設備和板塊需要管理，但很多設備放置于金屬機柜內（如基站載波等），電磁屏蔽比較嚴重。這樣使得放于金屬機柜內的RFID標簽無(wú)法將信息傳送到讀寫(xiě)器，在金屬機柜內使用信號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)一步降低機柜內RFID標簽的發(fā)射功率，預計可以降到1mW內。

　　中繼器約5*15cm大小。

　　四、結束語(yǔ)

　　根據以上思路，廣東移動(dòng)已經(jīng)開(kāi)始進(jìn)行RFID在通信設備管理中應用的測試與試驗，獲得了豐富的試驗數據，為進(jìn)一步的應用打下了基礎。如果該項技術(shù)論證可行，得以應用后可實(shí)現遠程、實(shí)時(shí)、動(dòng)態(tài)、全智能的通信設備資產(chǎn)管理，從而大大提高設備利用率，降低運營(yíng)管理成本。