射频标签在移动基站设备管理中的应用探索

　　紧密配合市场变化的“弹性网络建设”是移动运营商通信网络建设的重点；网络设备拆闲补忙、基站载波调整是“弹性网络”建设的重要手段，实现移动基站设备调动的实时准确管理是“弹性网络”建设的一大难点。 

　　RFID（射频标签）技术正在零售、医药、运输等领域得到广泛应用，而且正在渗透到各传统行业中，目前物资设备管理是RFID技术增长最快的领域之一，许多企业通过将RFID标签与物资设备管理系统融合，可以自动、实时、智能地实现复杂的物资设备调动管理。在这样的背景下，中国移动通信公司广东分公司率先在国内尝试将RFID技术引入其基站通信设备的管理工作中，实现高效、实时、准确的设备调动管理。

　　本文将主要介绍基站通信设备管理中应用的RFID进行通信设备管理的思路、技术方案和技术难点等。
　　一、背景和意义

　　广东移动公司每年都要进行大量的网络设备拆闲补忙、基站载波调整工作，同时还有数以十万计的新增设备并网运行，以上原因造成设备调动管理和资产清查工作异常艰巨！传统的人工前台加计算机后台的设备资产管理方式越来越不能满足实际情况的需要。传统方式的前台目前仍以人工方式进行，现场清点、手抄、录入、汇总，多种人工参与后才能将采集的设备资产信息导入后台的计算机数据库。设备资产管理中的大量人工参与造成了流程复杂、时间长、实时性差、管理难度大、差错率高等问题，最终降低了设备利用率，增加了运营成本。

　　随着公司的发展，广东移动面临如何对数量庞大的通信设备进行高效科学管理的问题。因此，广东移动希望通过RFID这项新技术实现远程、动态、实时的设备资产数据采集，替换传统资产管理方式的前台人工数据采集，更好的与后台计算机数据库结合，形成全智能化的设备资产管理系统，从而大大提高设备利用率，降低运营成本。

　　二、技术总体介绍

　　RFID技术是21世纪发展最快的一项高科技技术，随着与传统网络的结合，RFID技术展现出巨大的市场应用潜力，被称为“物联网”和“第二代Internet”。

　　RFID是射频识别技术的英文(Radio Frequency Identification)缩写，射频识别技术是20世纪90年代开始兴起的一种自动识别技术，RFID技术利用无线射频方式在阅读器和射频卡之间进行非接触双向数据传输，以达到目标识别和数据交换的目的。与传统的条型码、磁卡及IC卡相比，射频卡具有非接触、阅读速度快、无磨损、不受环境影响、寿命长、便于使用的特点和具有防冲突功能，能同时处理多张卡片。在国外，射频识别技术已被广泛应用于工业自动化、商业自动化、交通运输控制管理、资产管理等众多领域。

　　1.系统组成

　　最基本的RFID系统由三部分组成。

　　标签(Tag，即射频卡)：由耦合元件及芯片组成，标签含有内置天线，用于和射频天线间进行通信。

　　阅读器：读取(在读写卡中还可以写入)标签信息的设备。

　　天线：在标签和读取器间传递射频信号。

　　2.射频卡的标准及分类

　　目前生产RFID产品的很多公司都采用自己的标准，国际上还没有统一的标准。目前，可供射频卡使用的几种标准有ISO10536、ISO14443、ISO15693和ISO18000。应用最多的是ISO14443和ISO15693，这两个标准都由物理特性、射频功率和信号接口、初始化和反碰撞以及传输协议四部分组成。包括13.56MHz、800MHz、2.4GHz等多种频率。

　　目前生产的RFID产品主要分为两大类：主动式（有源式）和被动式（无源式）。

　　*被动式标签

　　被动式标签内部不带电池，要靠外界提供能量才能工作，当电子标签进入系统的工作区域，天线接收到特定的电磁波，线圈就会产生感应电流，再经过整流电路给标签供电。被动式标签读取距离近（几厘米到5米），远距离读写需要加大读头发射功率和提高接收敏感性才能可靠识别，被动式标签寿命长、成本较低，但读头价格较高。

　　*主动式标签

　　主动式标签内部带电池，标签主动发射信号，读头可以不发射功率，标签功率一般小于5mW。可同时识别多个目标系统，能对100km/h的高速移动目标识别，识别范围1～100m可调，主动式标签寿命受电池影响、成本较高，但读头价格较低。

　　考虑到基站通信设备有较强的电磁屏蔽、较高的功率控制要求以及识别距离的需要，我们选择了主动式RFID标签作为基站资产管理的应用技术作为探索方向。系统结构如图1所示。

　　主动式RFID基站监控设备由RFID读写器（包括微波天线及读写控制器）和安装在通信设备（如载波板卡）上的电子标签以及在金属屏蔽设备（如机柜）上的机柜中继器组成。

　　RFID读写器是资产电子标签和机柜中继器的读写控制器，由加密电路、编解码器电路和微波通信控制器等组成，以RFID通信协议的数据交换方式和微波无线传递手段。接收到标签信息后，可以通过GPRS、有线传输等手段将数据传送到后台系统，实现远程、实时、动态的设备资产情况采集和分析。

　　电子标签是一种具有微波通信功能和信息存储功能的移动设备识别装置。资产电子标签本身具备惟一的ID号，可通过ID号与具体资产的后台数据绑定作为资产信息识别监控的载体。

　　机柜中继器同样是一种具有微波通信功能和信息存储功能的移动设备识别装置，除了具备电子标签的功能外，还可以作为屏蔽信号中继功能。

　　计划采用2.4GHz频率的主动式标签，射频卡采用高级嵌入式微处理器并在嵌入式软件的控制下，实现睡眠、唤醒、解码、编码、通信及信息碰撞处理等功能，其特点：

　　●可读写；

　　●内置CPU，支持程序在线下载；

　　●可智能双向交流,具有智能I/O接口,可输入外接温度、湿度、门禁传感器等信号；

　　●有密钥计算，安全保密性好；

　　●高效内置超薄电源,工作寿命10年；

　　●高灵敏度，低发射功率（0.1～1mW），只相当于蓝牙功率的1％，几乎没有对人体有害的电磁污染；

　　●通信距离一般做到1～100m，特殊情况下，还可以加长识别距离；

　　●抗干扰性强，可同时识别200个以上标识物;

　　●数据传输速度快，达到1Mbit/s。

　　标签约5*5cm大小，重量小于20g。

　　三、技术难点和解决办法

　　该系统技术难点主要是如何在恶劣的使用环境下准确、正确并实时的获取所有通信设备的ID号。由于通信设备大多放置于各基站中，基站环境及设备放置环境对无线电子产品来说，条件比较恶劣，主要体现在以下方面。

　　●电磁兼容问题

　　为了避免对基站正常运行的影响，广东移动对基站内电子设备的使用有严格的限制条件。对于电磁兼容的难点，可以采用以下方法解决。

　　错开频率：基站设备频段在880～915MHz及1710～1785MHz间，计划采用的主动式RFID频段为2400MHz，避开ＧＳＭ频段，同时也与3G使用频段有一定的保护带宽。

　　采用扩频方式：采用扩频方式的RFID标签，降低功率谱密度。

　　降低功率：采用主动式的RFID标签，可以大大降低系统功率，被动式标签通过感应产生电流，需要读头发射较强的功率。采用主动式标签，功率可以降到3mW以下，同时采用高灵敏度的RFID读写器，能够很好的解决基站内电磁兼容的问题。

　　●电磁屏蔽问题

　　基站中许多重要设备和板块需要管理，但很多设备放置于金属机柜内（如基站载波等），电磁屏蔽比较严重。这样使得放于金属机柜内的RFID标签无法将信息传送到读写器，在金属机柜内使用信号中继器的方案可以解决电磁屏蔽的问题。另外，通过使用中继器，还可以进一步降低机柜内RFID标签的发射功率，预计可以降到1mW内。

　　中继器约5*15cm大小。

　　四、结束语

　　根据以上思路，广东移动已经开始进行RFID在通信设备管理中应用的测试与试验，获得了丰富的试验数据，为进一步的应用打下了基础。如果该项技术论证可行，得以应用后可实现远程、实时、动态、全智能的通信设备资产管理，从而大大提高设备利用率，降低运营管理成本。