RFID在移動通信領域的應用

陳曉倩

（東明縣醫療保障局，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年代就已經開發了。其核心部分是一塊直徑小于2 mm的電子標簽，通過傳感器發出的電磁波從數厘米到數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系統的應用范圍很廣，主要包括控制門禁、回收資產、材料處理、醫療衛生、防盜監控等。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標簽在不同的網絡中區分出不同的實體，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境進行響應，如溫度、濕度等。

2 移動通信系統結構

2.1 網絡結構

RFID邊緣網包括標簽、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據，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據進行處理，然后以無線通信網絡作為媒介將處理之后的數據傳送至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標簽的數據與信息，進行初步的分析和處理。基于這些特點，需要由邊緣服務器來監測和管理RFID讀取器[2]。

2.2 傳輸結構

在RFID應用系統的網絡結構中，傳輸結構具有數據載體的功能，由邊緣服務器采集RFID標簽所讀取的數據，并將其傳遞給RFID服務中心。非對稱數字用戶線路（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，這是一種很難連續讀取RFID標記信息的伺服系統。但是，在使用專用網絡進行聯網時，會產生相應的資源損耗。移動網絡RFID標識服務能夠實現“永久在線”鏈路和對應的聯系，并通過對其流量進行自動收費，在發送時產生相應的數據流，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，而核心網絡僅保留PDP環境，因此缺少了無線數據傳輸和信道數據的合理分配。在使用移動通信網的同時，要進行網絡的數據傳送，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中的手機支付用戶RFID標簽資料、業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用戶的消費數據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據庫信息管理中心發送諸如PORFIDE之類的標簽化信息、消費者終端業務以及手機密碼等的電子文檔。

（3）數據管理與控制中心，完成接入因特網，通過移動通信網絡傳輸用戶的基礎數據，然后對相關數據進行分析、處理，將數據信息傳輸到移動通信支持系統，完成對用戶的付款和驗證。向用戶和商戶發出消息，告知完成交易。

3.2 RFID閱讀器與移動手機的聯合

國內有關商業活動的一些產品都帶有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品時，可以將其貼在靠近該更改的產品標簽上，而手機的相關讀卡器會自動地讀取該產品的信息。通過讀取器來發送短信息服務（Short Message Service，SMS）信息，向服務器發送SMS請求，服務器客戶機的工作人員對該產品進行判斷。

4 RFID在移動通信應用中的優勢及前景

4.1 RFID在移動通信應用的優勢

RFID技術有很多優點，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境中正常工作，如在油漬特別重的環境或者灰塵污染特別嚴重的環境中，這些特點決定了該項技術相對于條形碼的優越之處。因為RFID技術的識別范圍可長達數十米，所以常被應用于生產線的目標追蹤，交通領域的長距射頻追蹤監控、計費和識別等[3]。

RFID識別系統的優勢有以下幾方面。（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。傳統二維條形碼的存儲數量最佳狀態下只能容納2 816個數字，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，因此能夠在環境比較差的地方使用，如一些放射性強的環境中，這會大大延長其使用壽命。（5）動態標簽數據。RFID的標簽數據是動態可修改的，通過編程將數據進行輸入，而且這種數據能夠實現便攜式攜帶，比條碼更加簡單[4]。（6）安全性能好。該系統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）、互聯網協議第6版（Internet Protocol version 6，IPv6）等；IPv6技術極大地豐富了互聯網網站的資源，再加上RFID的特性，它可以標記、識別和短途通信，為實現全網絡通信的發展奠基。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有海量的網站資源，結合EPC技術，極大地擴展了移動通信技術的監測控制能力，引申出更多的創新[5]。在其工作過程中，RFID標簽能夠與現實物體進行綁定，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“物聯網”的概念，它充分利用了RFID技術的特性，將產品與網絡進行結合。因此，“物聯網”這個網絡體系遠遠要比因特網更加復雜，同時也是未來全網通信服務的重要組成部分。

日本、韓國因為RFID和“物聯網”在國民經濟中的重要作用，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，日本的“泛在”網絡也逐漸成為了發展的焦點。韓國的傳感網和日本的廣域網一樣，著重強調了Anytime、Anywhere、Anydevise。然而，要實現整個網絡的一體化，不斷擴展網絡的界限，實現整個網絡的通信，進行全網的協作，就必須保證整個網絡底層被標記的IP地址。目前，互聯網協議第4版（Internet Protocol version 4，IPv4）技術在Internet上的應用，IP地址的數量很少，很難適應將來整個網絡的通信需要。IPv6技術為下一代因特網的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。隨著無線通信網絡的發展，從2G到3G，再到LTE，RFID技術在國內的應用前景非常廣闊。總之，RFID技術需要很高的信息和數據傳送模式，尤其是對電子信件和網絡化運營來說，這是一個非常重要的商業機會。因此，RFID技術和移動互聯網的結合將會極大地推動移動互聯網的發展，打破傳統的運營模式，向新的內容和服務轉型。