無線局域網(WLAN)能夠降低網絡基礎設施的成本，使用戶能夠享受移動網絡的應用，獲得高效率、高質量和低成本的服務。

引言

無線局域網(WLAN)能夠降低網絡基礎設施的成本，使用戶能夠享受移動網絡的應用，獲得高效率、高質量和低成本的服務。可移動性使用戶在使用掌上計算機或數據采集器等設備的同時能自由地變換位置，極大地方便了在工作時需要不斷移動位置的人員。這些設備能實時訪問存儲在中心數據庫里的數據。無線射頻識別(RFID)是一種非接觸式的自動識別技術，其基本原理是利用射頻信號和空間耦合傳輸特性，實現對被識別物體的自動識別。它具有數據儲存量大、可讀寫、穿透力強、識別距離遠、識別速度快、使用壽命長和環境適應性好等特點。此外，它還是惟一可以實現多標簽同時識讀的自動識別技術 。本文研究由WLAN 和RFID 組成，稱為WLAN+RFID的組合系統(以下簡稱組合系統)。它建立在無線局域網和無線射頻識別技術的基礎之上，利用WLAN的無線傳輸和RFID的非接觸式自動識別的特點，為用戶提供更快捷更靈活的識別服務。

1 WLAN+RFID組合系統的應用

RFID設備由電子標簽(簡稱標簽，Tag)和閱讀器(讀頭，Reader)組成。在實際應用中，標簽附在被識別物品上的表面或內部，當被識別物品通過可識讀范圍時，閱讀器自動以無接觸的方式將標簽中的約定識別信息取出來，從而實現自動識別物品或自動收集物品標志信息的功能。手持機(Handheld Reader)是閱讀器當中的一種，職員用它能很快地從貨物堆中識別出要尋找的貨物。

以LucentTechnologies公司的WaveLAN系列產品為例，WLAN設備包括有：無線接入網橋(接入點Access Point，AP)，產品有Orinoco AP-1000和Orinoco Wave POINT-II、無線網卡OrinocoPCCard、天線、網橋設置軟件OrinocoWaveManagerAP v6.00、無線網卡驅動程序OrinocoClientv6.0和漫游協議Wave AROUND。

在港口碼頭、車站或物流中心的室外露天大型貨場，由于場地大且物資的種類繁多，傳統的人工操作耗費大量的人力和時間，而且容易出現差錯。建立組合系統識別貨物，并對中心數據庫進行無線訪問，使貨物的收貨、發貨和盤點的整個處理過程非常方便快捷，而且差錯率大大減少。職員在對貨物進行驗收、存放、登記、挑選、尋找和運輸時，他們和鏟車的位置需要移動。在貨場建筑物的樓頂或有關地方安裝多個AP，使WLAN的無線信號覆蓋整個貨場。手持機可以在覆蓋區內漫游，并通過WLAN連接到貨場的存貨系統，由此解決了操作人員的流動性問題。

在收貨時，職員攜帶手持機靠近貨物。在識讀范圍內，標簽的數據可以在手持機的液晶顯示屏上顯示出來，并通過WLAN進入中心數據庫。職員也可以在手持機的小型鍵盤輸入其它相關數據，這些數據也通過WLAN進入中心數據庫。接下來，系統將該貨物的存放地點和有關數據反饋回手持機，并在顯示屏上顯示。職員和鏟車司機按照指令將貨物送到存放地點。在出貨時，職員根據庫存管理系統提供的出貨清單，到達貨物的存放地點附近。只要貨物的標簽進入手持機的識讀范圍內，手持機就會從貨物堆中識別出要尋找的貨物，并在顯示屏上顯示出該批貨物的數據。盤點貨物與收貨和發貨的方法相同。庫存管理系統一直跟蹤收貨、發貨和盤點整個過程的進行，從而能實時和方便地生成準確的存貨報告。在貨場的出口處安裝讀頭，用來識別運出的貨物。當貨車將要通過出口處時，讀頭對所有貨物的標簽進行識別。如果全部是出貨清單上的貨物，讀頭會發出語音提示，并通過控制系統自動打開通道的閘門，放行貨物。與此同時，庫存管理系統數據庫自動更新數據。反之，如果有不準放行的貨物，包括隱藏在準予運出的貨物包裝箱內，讀頭會自動識別出來，關閉通道的閘門，并發出提示。因此，應用組合系統對貨物也能起到防盜監控的作用。

2 RFID及其數據通信

2.1 RFID的閱讀器和電子標簽

閱讀器由控制系統、通信接口、微帶天線和電源等模塊構成。手持機是一種適合于用戶手持使用的閱讀器，其工作原理和其它的閱讀器、讀頭完全一樣。它除了一般閱讀器所具有的4個模塊以外，還帶有液晶顯示屏和鍵盤。

手持機的供電電壓采用可充電池供電，6 V或9 V直流;操作系統可以采用WinCE或其它操作系統;數據存儲32MB閃存，32 MB內存：天線為內置天線或探針探測器;通信接口可選RS232等接口以及802.11接口。手持機還可以加入條形碼掃描模塊，使其同時具有RFID識別和條形碼掃描功能。

電子標簽由數據存儲、數據處理、通信接口、微帶天線和電源等模塊構成。標簽寫入ID代碼和物體的有關信息。標簽根據不同的供電形式分為無源標簽和有源標簽。無源標簽的電能供應從閱讀器發出的射頻信號中取得，因此閱讀器要有較高的發射功率，識別距離較近。目前的低電壓和低功耗供電技術可以解決無源標簽要求閱讀器發射功率高的缺點。有源標簽依靠自身的微型電池供電，因此對閱讀器的發射功率要求較低，系統的識別距離較遠。無源標簽與有源標簽相比較，具有成本低、不用維護、可靠性高和壽命長的優點。在組合系統中，可以應用無源標簽和有源標簽。

2.2 RFID的數據通信

RFID 的數據通信通過閱讀器與標簽之間的射頻傳輸來進行。閱讀器與標簽之間的信息傳輸應符合選定的通信協議。標簽先發言(TTF)和閱讀器先發言(RTF)是RFID的兩種抗沖突協議方式。TTF是指標簽不需要閱讀器的指令，就可以主動發送自身的ID代碼。RTF是指標簽接收到閱讀器的指令才能發送。兩者相比較，TTF具有識別速度快和穩定的特點，能適應高速傳輸和標簽數量動態變化的情況。對于無源標簽，它需要將閱讀器的射頻信號的能量轉變為自身所需要的電能，因此一般采用RTF。有源標簽不需要閱讀器提供能量，因此可以采用RTF或TTF。

RFID的一個很大的特點是多標簽同時識讀，即一個閱讀器能對接多個標簽。閱讀器以無線電廣播方式同時向各個標簽發射信號，各個標簽同時接收這些信號;各個標簽以多路存取的方式向閱讀器傳送信號。當采用TTF時，所有標簽隨機地反復發送自身的ID代碼，在不同的時候不同的標簽被閱讀器讀取。當采用RTF時，閱讀器首先對識讀范圍內的一批標簽發出隔離指令，只保留一個標簽處于激活狀態，并與其建立起無沖突的通信聯系;通信結束后指令該標簽進入休眠狀態。然后依照上述完成對一個個標簽的識讀。
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3 組合系統的工作頻率選擇

FCC的無線電頻譜條例第15部分(修訂)，允許不用經過批準，無線網絡產品就可以在ISM 頻帶中運行。ISM 包括了3個頻段：902～928 MHz、2.4～2.4835 GHz、5.725～5.85 GHz。目前，902MHz頻段的WLAN在美國部署運行，它并非在全球適用。2.4 GHz是全球適用的惟一非特許頻段。現在全球占主導地位的WLAN產品工作在2.4 GHz頻段。

標簽與閱讀器之間進行無線通信的頻段是：低頻135KHz以下，高頻13.56 MHz，超高頻869 MHz、902～928 MHz和微波2.4 GHz、5.8 GHz。低頻和高頻的通信距離近，數據傳輸速率慢。高頻、超高頻和微波的通信距離遠，數據傳輸速率快。

目前，RFID存在兩個技術標準：歐美的EPC標準和日本的UID標準。兩者使用的無線頻段不一樣，EPC標準采用超高頻902～928 MHz，UID標準采用2.45 GHz和13.56 MHz。

在組合系統中，WLAN 與RFID必須共存，兩者的射頻信號互相不干擾。頻率分割是最好最簡單的選擇。因此，在組合系統中的WLAN選用2.4 GHz頻段，RFID選用902 MHz頻段。它們都是可以自由使用的開放頻段，但是發射功率受到規定的限制。

4 組合系統采用的調制技術

截至目前，DSSS與FHSS以現有的產品參數比較，DSSS在需要最佳可靠性的應用中具有較佳的優勢，而FHSS在需要低成本的應用中占優勢。DSSS由于采用全頻帶傳送資料，速度較快，而且具有抗干擾抗噪聲能力、抗衰落能力、隱蔽性和保密性強、不干擾同頻的系統等性能優點。

因為DSSS有以上的優點，組合系統中的WLAN 采用DSSS。DSSS的高數據傳輸速率能滿足大型貨場對數據傳輸速率的要求;良好的抗干擾性能適應了在貨場中比較復雜的傳播環境，例如由于物體移動產生的信號衰落所造成的多徑干擾;DSSS的傳輸距離比較遠，在相同面積的貨場中設置AP的數量可以少。

組合系統中的WLAN采用IEEE802.11b標準。802.11b是802.11的一個擴充，規定采用2.4GHz頻段。它在802.11協議的物理層中增加了兩個新的速率：5.5 Mbps和11 Mbps。為了實現這個目標，DSSS被選作該技術的惟一物理層傳輸技術，這是由于FHSS在不違反FCC原則的基礎上無法再提高速度了。DSSS的調制方式在1 Mbps時為DBPSK，在2 Mbps時為DQPSK，在5.5 Mbps和11 Mbps時采用了CCK，都使用QPSK作為調制技術。RFID的射頻傳輸可以采用電感耦合方式，又稱為負載調制，常用在近距離的低頻和高頻識別系統。射頻傳輸也可以采用電磁反向散射耦合方式，又稱為反向散射調制，常用在較遠距離的超高頻(如902 MHz)和微波(如2.4 GHz)識別系統。在組合系統中，RFID采用反向散射調制，工作頻率為902MHz頻段。

反向散射調制的工作原理是：在無源標簽將數據發回給讀頭時，標簽根據要發回的數據信號控制天線開關，使標簽的天線處于阻抗失配或阻抗匹配狀態，因此標簽反射回讀寫器的能量相應也有大和小的兩種情況，分別代表了二進制信號中的“0”和“1”。