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    山西射頻標簽(RFID)在移動基站設備管理中的應用探索

    分類:行業動態 發布時間:2021-07-09 6708次瀏覽

    本文將主要介紹基站通信設備管理中應用的RFID進行通信設備管理的思路、技術方案和...

    本文將主要介紹基站通信設備管理中應用的RFID進行通信設備管理的思路、技術方案和技術難點等。
      一、背景和意義

      廣東移動公司每年都要進行大量的網絡設備拆閑補忙、基站載波調整工作,同時還有數以十萬計的新增設備并網運行,以上原因造成設備調動管理和資產清查工作異常艱巨!傳統的人工前臺加計算機后臺的設備資產管理方式越來越不能滿足實際情況的需要。傳統方式的前臺目前仍以人工方式進行,現場清點、手抄、錄入、匯總,多種人工參與后才能將采集的設備資產信息導入后臺的計算機數據庫。設備資產管理中的大量人工參與造成了流程復雜、時間長、實時性差、管理難度大、差錯率高等問題,最終降低了設備利用率,增加了運營成本。

      隨著公司的發展,廣東移動面臨如何對數量龐大的通信設備進行高效科學管理的問題。因此,廣東移動希望通過RFID這項新技術實現遠程、動態、實時的設備資產數據采集,替換傳統資產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管理系統,從而大大提高設備利用率,降低運營成本。

      二、技術總體介紹

      RFID技術是21世紀發展最快的一項高科技技術,隨著與傳統網絡的結合,RFID技術展現出巨大的市場應用潛力,被稱為“物聯網”和“第二代Internet”。

      RFID是射頻識別技術的英文(Radio Frequency Identification)縮寫,射頻識別技術是20世紀90年代開始興起的一種自動識別技術,RFID技術利用無線射頻方式在閱讀器和射頻卡之間進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、無磨損、不受環境影響、壽命長、便于使用的特點和具有防沖突功能,能同時處理多張卡片。在國外,射頻識別技術已被廣泛應用于工業自動化、商業自動化、交通運輸控制管理、資產管理等眾多領域。

      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,用于和射頻天線間進行通信。

      閱讀器:讀取(在讀寫卡中還可以寫入)標簽信息的設備。

      天線:在標簽和讀取器間傳遞射頻信號。

      2.射頻卡的標準及分類

      目前生產RFID產品的很多公司都采用自己的標準,國際上還沒有統一的標準。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議四部分組成。包括13.56MHz、800MHz、2.4GHz等多種頻率。

      目前生產的RFID產品主要分為兩大類:主動式(有源式)和被動式(無源式)。

      *被動式標簽

      被動式標簽內部不帶電池,要靠外界提供能量才能工作,當電子標簽進入系統的工作區域,天線接收到特定的電磁波,線圈就會產生感應電流,再經過整流電路給標簽供電。被動式標簽讀取距離近(幾厘米到5米),遠距離讀寫需要加大讀頭發射功率和提高接收敏感性才能可靠識別,被動式標簽壽命長、成本較低,但讀頭價格較高。

      *主動式標簽

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

      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,我們選擇了主動式RFID標簽作為基站資產管理的應用技術作為探索方向。系統結構如圖1所示。

      主動式RFID基站監控設備由RFID讀寫器(包括微波天線及讀寫控制器)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讀寫器是資產電子標簽和機柜中繼器的讀寫控制器,由加密電路、編解碼器電路和微波通信控制器等組成,以RFID通信協議的數據交換方式和微波無線傳遞手段。接收到標簽信息后,可以通過GPRS、有線傳輸等手段將數據傳送到后臺系統,實現遠程、實時、動態的設備資產情況采集和分析。

      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設備識別裝置。資產電子標簽本身具備惟一的ID號,可通過ID號與具體資產的后臺數據綁定作為資產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頻率的主動式標簽,射頻卡采用嵌入式微處理器并在嵌入式軟件的控制下,實現睡眠、喚醒、解碼、編碼、通信及信息碰撞處理等功能,其特點:

      ●可讀寫;

      ●內置CPU,支持程序在線下載;

      ●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,低發射功率(0.1~1mW),只相當于藍牙功率的1%,幾乎沒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,還可以加長識別距離;

      ●抗干擾性強,可同時識別200個以上標識物;

      ●數據傳輸速度快,達到1Mbit/s。

      標簽約5*5cm大小,重量小于20g。

      三、技術難點和解決辦法

      該系統技術難點主要是如何在惡劣的使用環境下準確、正確并實時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,基站環境及設備放置環境對無線電子產品來說,條件比較惡劣,主要體現在以下方面。

      ●電磁兼容問題

      為了避免對基站正常運行的影響,廣東移動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,可以采用以下方法解決。

      錯開頻率:基站設備頻段在880~915MHz及1710~1785MHz間,計劃采用的主動式RFID頻段為2400MHz,避開GSM頻段,同時也與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:采用主動式的RFID標簽,可以大大降低系統功率,被動式標簽通過感應產生電流,需要讀頭發射較強的功率。采用主動式標簽,功率可以降到3mW以下,同時采用高靈敏度的RFID讀寫器,能夠很好的解決基站內電磁兼容的問題。

      ●電磁屏蔽問題

      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標簽無法將信息傳送到讀寫器,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題。另外,通過使用中繼器,還可以進一步降低機柜內RFID標簽的發射功率,預計可以降到1mW內。

      中繼器約5*15cm大小。

      四、結束語

      根據以上思路,廣東移動已經開始進行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,為進一步的應用打下了基礎。如果該項技術論證可行,得以應用后可實現遠程、實時、動態、全智能的通信設備資產管理,從而大大提高設備利用率,降低運營管理成本。


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