RFID在移动通信领域的应用

陈晓倩

（东明县医疗保障局，山东 菏泽 274000）

射频识别（Radio Frequency Identification，RFID）技术是一种利用射频信号进行非接触式的空间耦合，并将其用于信息的传送和识别。实际上，这种技术并不是什么特别高端的技术，在20世纪40、50年代就已经开发了。其核心部分是一块直径小于2 mm的电子标签，通过传感器发出的电磁波从数厘米到数米的距离中读出里面的信息，从而判断出标签所代表的个人身份。通常，射频系统在特定的应用程序中，由于用途和使用情况不同，其构成也各不相同。RFID系统的应用范围很广，主要包括控制门禁、回收资产、材料处理、医疗卫生、防盗监控等。RFID技术的本质就是可以将真实世界中的任何人或事物标记在虚拟的网络空间中，并具备3个主要作用：“标记”“地址号码”“传感功能”[1]。RFID技术可以在现实生活中对人和物进行识别，而RFID标签则可以将其绑定到现实中的任何一个物体上，并通过写出的信息来显示出该物品的特性，这就是“标记”作用的原理；
RFID标签在不同的网络中区分出不同的实体，从而使2个或多个实体通过ID进行通信，ID使得对象在网络中具有自己的虚拟空间，这包括定义ID、管理ID、安全等多种因素，这便是“地址号码”的意义；
“传感功能”主要是将传感器嵌入到RFID标签中，通过RFID标签可以对周围的环境进行响应，如温度、湿度等。

2.1 网络结构

RFID边缘网包括标签、读写器和边缘服务器。读取和写入是使用者在其所涵盖的范围内，从RFID标签中接收到的各类数据，通过处理之后传送到附近的服务器中。由边缘服务器将读取设备和写入设备接收到的数据进行处理，然后以无线通信网络作为媒介将处理之后的数据传送至RFID的服务中心。其中读取设备和写入设备是分开的，主要进行实际应用。边缘服务器大多是在个人电脑上用于存储站、发送站等，也可以在微型的手提电脑上进行安装。边缘服务器通常使用读取和写入设备收集RFID标签的数据与信息，进行初步的分析和处理。基于这些特点，需要由边缘服务器来监测和管理RFID读取器[2]。

2.2 传输结构

在RFID应用系统的网络结构中，传输结构具有数据载体的功能，由边缘服务器采集RFID标签所读取的数据，并将其传递给RFID服务中心。非对称数字用户线路（Asymmetric Digital Subscriber Line，ADSL）的布线排线工作比较多，扩展能力差，难以满足小型、临时RFID的需求，如会展等。而专线接入的安全度高，但也要考虑到布线成本，因为成本太高，普通用户很难承担，所以只能在银行和一些比较稳定的大型应用中使用。

通常情况下，边缘伺服电机的主要连接方法是拨号，并与无线网络建立对应的链接，当传送结束时，它会被挂断，这是一种很难连续读取RFID标记信息的伺服系统。但是，在使用专用网络进行联网时，会产生相应的资源损耗。移动网络RFID标识服务能够实现“永久在线”链路和对应的联系，并通过对其流量进行自动收费，在发送时产生相应的数据流，从而使RFID标签的相关信息能够有效传送。在手机和运营商中，由于边缘服务器不能上传RFID标记，而核心网络仅保留PDP环境，因此缺少了无线数据传输和信道数据的合理分配。在使用移动通信网的同时，要进行网络的数据传送，必须采用永久在线的链路。

3.1 手机支付

手机支付是基于RFID技术的支付服务，普通手机端支付业务主要包括手机、银行卡和RFID标签3种。其中RFID标签将对应的芯片直接植入到移动手机中，移动通信用户通过简单使用RFID标签就能够完成电子刷卡方式的手机支付，让支付的流程变得更加简单快捷，具体如下。

（1）销售终端（Point of Sale，POS）是针对移动通信系统中的手机支付用户RFID标签资料、业务号和口令进行特定信息的特定消费，并且对应于该移动通信系统用户的消费数据具有特定的用户所需的特定信息，然后通过边缘服务器将其传输。

（2）在终端信息被接收之后，该终端信息服务器的主要任务是向终端数据库信息管理中心发送诸如PORFIDE之类的标签化信息、消费者终端业务以及手机密码等的电子文档。

（3）数据管理与控制中心，完成接入因特网，通过移动通信网络传输用户的基础数据，然后对相关数据进行分析、处理，将数据信息传输到移动通信支持系统，完成对用户的付款和验证。向用户和商户发出消息，告知完成交易。

3.2 RFID阅读器与移动手机的联合

国内有关商业活动的一些产品都带有RFID标识，这种标识的作用是记录商品的基本信息。例如，当对应的移动电话使用者想要设定一个产品时，可以将其贴在靠近该更改的产品标签上，而手机的相关读卡器会自动地读取该产品的信息。通过读取器来发送短信息服务（Short Message Service，SMS）信息，向服务器发送SMS请求，服务器客户机的工作人员对该产品进行判断。

4.1 RFID在移动通信应用的优势

RFID技术有很多优点，其操作简便，能够自动识别和控制，几乎不需要任何人工操作，而且能够同时支持只读和读写2种工作；
该技术能够在恶劣的环境中正常工作，如在油渍特别重的环境或者灰尘污染特别严重的环境中，这些特点决定了该项技术相对于条形码的优越之处。因为RFID技术的识别范围可长达数十米，所以常被应用于生产线的目标追踪，交通领域的长距射频追踪监控、计费和识别等[3]。

RFID识别系统的优势有以下几方面。（1）识别范围广。在没有任何光源的条件下，也能够通过外包装进行识别，最远有效识别距离可达30 m。（2）识别速度快。当标签出现在所识别的范围之内时，它就会立刻对标签物体进行识别，而且能够同时读取多个标签的信息。（3）存储容量大。传统二维条形码的存储数量最佳状态下只能容纳2 816个数字，若是包含字母，存储量会相对更小。但是RFID标签则能按照需要增大到10 K以上。（4）寿命较长。由于RFID的包装呈封闭式，因此能够在环境比较差的地方使用，如一些放射性强的环境中，这会大大延长其使用寿命。（5）动态标签数据。RFID的标签数据是动态可修改的，通过编程将数据进行输入，而且这种数据能够实现便携式携带，比条码更加简单[4]。（6）安全性能好。该系统的识别标签能够植入到任何形状大小的物品上，而且能够设置密码进行保护，其安全性能特别高。（7）进行实时动态通信。RFID标签的频率能够达到50～100次/s，当带有识别标签的物体出现在识别范围内时，就可以马上进行识别并追踪。

4.2 RFID在移动通信领域的应用前景

RFID则是一种带有特定识别系统的标签，其最大特点是具有标记、识别、短程检测等特性。此独特的识别系统包含：EPC、泛在识别码Ucode、车辆识别码（Vehicle Identification Number，VIN）、国际证券识别码（International Securities Identification Number，ISIN）、互联网协议第6版（Internet Protocol version 6，IPv6）等；
IPv6技术极大地丰富了互联网网站的资源，再加上RFID的特性，它可以标记、识别和短途通信，为实现全网络通信的发展奠基。IPv6技术就是以RFID为基础，从而进行“标记”，利用“地址号码”“传感功能”等工作；
IPv6有海量的网站资源，结合EPC技术，极大地扩展了移动通信技术的监测控制能力，引申出更多的创新[5]。在其工作过程中，RFID标签能够与现实物体进行绑定，然后通过写入该物品的信息来显示其特性，最后通过“地址号码”和“传感功能”对物体快速识别与短途通信。在RFID/EPC技术基础上，还提出了“物联网”的概念，它充分利用了RFID技术的特性，将产品与网络进行结合。因此，“物联网”这个网络体系远远要比因特网更加复杂，同时也是未来全网通信服务的重要组成部分。

日本、韩国因为RFID和“物联网”在国民经济中的重要作用，已将RFID技术推向了国家信息化的水平，并制定了一个叫做U-Japan和U-Korea的传感器网络[6]。从本质上来说，这2种技术都可以看作是RFID技术的一种扩展。随着宽带和手机上网，日本的“泛在”网络也逐渐成为了发展的焦点。韩国的传感网和日本的广域网一样，着重强调了Anytime、Anywhere、Anydevise。然而，要实现整个网络的一体化，不断扩展网络的界限，实现整个网络的通信，进行全网的协作，就必须保证整个网络底层被标记的IP地址。目前，互联网协议第4版（Internet Protocol version 4，IPv4）技术在Internet上的应用，IP地址的数量很少，很难适应将来整个网络的通信需要。IPv6技术为下一代因特网的IP地址资源提供了一个解决办法。所以，IPv6和RFID技术是整个网络通信的基础。

在移动通信和信息服务方面，RFID还能应用在个人与家庭方面，为居民的信息化便捷生活提供技术支持。随着无线通信网络的发展，从2G到3G，再到LTE，RFID技术在国内的应用前景非常广阔。总之，RFID技术需要很高的信息和数据传送模式，尤其是对电子信件和网络化运营来说，这是一个非常重要的商业机会。因此，RFID技术和移动互联网的结合将会极大地推动移动互联网的发展，打破传统的运营模式，向新的内容和服务转型。

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