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?？梢苿有允褂脩粼谑褂谜粕嫌嬎銠C或數(shù)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(shù)據庫里的數(shù)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(xiàn)對被識別物體的自動識別。它具有數(shù)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(huán)境適應性好等特點。此外，它還是惟一可以實現(xiàn)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(tǒng)(以下簡稱組合系統(tǒng))。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(tǒng)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(xiàn)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(xié)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(tǒng)的人工操作耗費大量的人力和時間，而且容易出現(xiàn)差錯。建立組合系統(tǒng)識別貨物，并對中心數(shù)據庫進行無線訪問，使貨物的收貨、發(fā)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(qū)內漫游，并通過WLAN連接到貨場的存貨系統(tǒng)，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(shù)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(shù)據庫。職員也可以在手持機的小型鍵盤輸入其它相關數(shù)據，這些數(shù)據也通過WLAN進入中心數(shù)據庫。接下來，系統(tǒng)將該貨物的存放地點和有關數(shù)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(tǒng)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(shù)據。盤點貨物與收貨和發(fā)貨的方法相同。庫存管理系統(tǒng)一直跟蹤收貨、發(fā)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(fā)出語音提示，并通過控制系統(tǒng)自動打開通道的閘門，放行貨物。與此同時，庫存管理系統(tǒng)數(shù)據庫自動更新數(shù)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(fā)出提示。因此，應用組合系統(tǒng)對貨物也能起到防盜監(jiān)控的作用。

　　2 RFID及其數(shù)據通信

　　2.1 RFID的閱讀器和電子標簽

　　閱讀器由控制系統(tǒng)、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(tǒng)可以采用WinCE或其它操作系統(tǒng);數(shù)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(shù)據存儲、數(shù)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(fā)出的射頻信號中取得，因此閱讀器要有較高的發(fā)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(fā)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(fā)射功率要求較低，系統(tǒng)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(yōu)點。在組合系統(tǒng)中，可以應用無源標簽和有源標簽。

　　2.2 RFID的數(shù)據通信

　　RFID 的數(shù)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(xié)議。標簽先發(fā)言(TTF)和閱讀器先發(fā)言(RTF)是RFID的兩種抗沖突協(xié)議方式。TTF是指標簽不需要閱讀器的指令，就可以主動發(fā)送自身的ID代碼。RTF是指標簽接收到閱讀器的指令才能發(fā)送。兩者相比較，TTF具有識別速度快和穩(wěn)定的特點，能適應高速傳輸和標簽數(shù)量動態(tài)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?yōu)樽陨硭枰碾娔埽虼艘话悴捎肦TF。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(fā)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(fā)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(fā)出隔離指令，只保留一個標簽處于激活狀態(tài)，并與其建立起無沖突的通信聯(lián)系;通信結束后指令該標簽進入休眠狀態(tài)。然后依照上述完成對一個個標簽的識讀。

　　3 組合系統(tǒng)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?，F(xiàn)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(shù)據傳輸速率慢。高頻、超高頻和微波的通信距離遠，數(shù)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(tǒng)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(tǒng)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(fā)射功率受到規(guī)定的限制。

　　4 組合系統(tǒng)采用的調制技術

　　截至目前，DSSS與FHSS以現(xiàn)有的產品參數(shù)比較，DSSS在需要最佳可靠性的應用中具有較佳的優(yōu)勢，而FHSS在需要低成本的應用中占優(yōu)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(tǒng)等性能優(yōu)點。

　　因為DSSS有以上的優(yōu)點，組合系統(tǒng)中的WLAN 采用DSSS。DSSS的高數(shù)據傳輸速率能滿足大型貨場對數(shù)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(huán)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(shù)量可以少。

　　組合系統(tǒng)中的WLAN采用IEEE802.11b標準。802.11b是802.11的一個擴充，規(guī)定采用2.4GHz頻段。它在802.11協(xié)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(xiàn)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(tǒng)。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(tǒng)。在組合系統(tǒng)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(shù)據發(fā)回給讀頭時，標簽根據要發(fā)回的數(shù)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(tài)，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”。