RFID与WLAN的组合应用研究

引 言　　

　　RFID(Radio Frequency Identification)无线射频识别技术近几年受到重视，各种应用也相继出现。许多国际大厂商的推广及技术开发，使得RFID技术日趋成熟，使用成本也越来越低。RFID技术主要是由感应标签(tag)、读写器(reader／writer)以及中间件(middleware)所形成的架构。例如日本利用RFID追踪生鲜蔬果的流通以保证质量，全球第五大零售商Metro Group结合RFID与无线网络管理仓库库存及出货信息。国内在最近几年才开始注意到RFID这项科技，相关的应用与研究陆续出现。本文将以西南石油大学校史馆的应用为例，举出RFID与无线局域网络结合的两种主要应用模式，并探讨RIFD在系统研发上的相关议题。

　　除了RFID识别技术，还将RFID与WLAN结合，探讨无线及移动计算的新运作模式。将探讨两种可能应用架构：移动用户结合无线RFID标签读取器，以及移动用户结合RFID标签。当RFID标签数据用来作为身份识别与访问控制依据时，需考虑可能的安全问题，以防止RFID标签被恶意使用，达到身份伪造或越权使用的目的，因此本文也将设计一个简易的RFID数据保护机制，以保障RFID标签的验证与授权安全。

1 相关文献探讨

　　1．1 无线射频识别技术

　　RFID主要由读取器发出无线电波，可在特定的感应范围内感应到RFID标签，不需要实体接触即可读取或写入卷标数据。RFID标签通常贴附于物品上，读取器感应此标签，快速地获取物品相关信息并进一步处理，非常适合自动化应用。图1是RFID系统运作示意图。目前RFID标签因所采用的频段与感应技术不同，有多个标准。其中频率13．56 MHz以下的RFID通常采用电磁感应方式，标签天线在接收到读写器所发出射频信号时，将信号转换为启动IC芯片的电力，同时从信号中读取指令，标签同样以无线电波回传数据至读写器。

RFID标准主要由两大标准组织EPC与ISO负责制订。依照ISO标准，RFID依所使用的调频可分为135kHz以下的低频、主要为13．56 MHz的高频、860～930MHz的超高频，以及2．45 GHz与5．8 GHz的微波。使用的频段越高，感应距离相对增加，发射半径较大，具有更快的读取速度，不过成本也较高。RFID可分为主动式卷标与被动式卷标两大类。本文采用符合ISO 14443A标准的RFID设备，并支持MIFARE免接触式与双接口智能卡的业界标准。

　　1．2 无线局域网

　　近年来符合IEEE 802．11标准的WLAN已逐渐成为校园网络、企业网络以及ISP的基本网络存取服务。目前IEEE 802．11 WLAN以11 Mbps的IEEE 802．11b和54Mbps的IEEE 802．11g两种WLAN最为常见。另一方面，提供上述WLAN标准的PDA、笔记本电脑也渐趋普遍，基本上WLAN所提供的带宽已能满足大部份网络应用的需求。由于WLAN网络布线的方便性，它十分适于在一些特殊公共场合提供网络接入服务，因此以WLAN为基础的相关网络应用也应运而生。

　　IEEE 802．11 WLAN提供两种运作模式：Ad Hoc模式与Infrastructure模式，二者主要差别在于是否采用了接入点(Access Point，AP)。目前大部分WLAN采用In-frastructure模式，亦即移动设备藉由AP达到通信或接入有线网络的目的，图2为Infrastructure模式WLAN运作示意图。

在室外空旷没有障碍物的环境，一个标准的IEEE802．11 AP信号涵盖范围大约可达100 m，室内环境通信的范围大约为30 m。所有使用存取同一AP的移动设备，利用AP所提供的相同频道进行通信，并形成一个基本服务集(Basic Setvice Set，BSS)。AP通常会连至有线网络，可与其他连接同一有线网络的AP构成一个分布式系统(Distrmution Syslcln，DS)，并可以使用此种方式结合多个BSS与有线网络，组成延伸服务集(Extended Service Set，ESS)。ESS是为了扩展无线局域网络的服务范围，藉由此种设置方式，使用者可以在不同无线局域网络基站的通信范围间漫游(roaming)，但网络联机不中断，适合大范围应用。本文以Infrastructure模式的802．11b WLAN、多个AP与有线网络形成的ESS为基础，建立结合RFID与WLAN的应用系统。

　　1．3 数字导览系统

　　数字导览意指将导览内容通过数字设备输出声音、文字、图片、影片等给用户，让用户对导览内容能够有大概的认识，并能够与系统有良好的互动。透过这些互动，让使用者在导览时得到更多的乐趣。目前大多数的导览系统为单机模式，所有的导览内容预先存于导览装置中，由用户自行选择导览内容，在使用上并不方便。近年来由于计算机与移动通信技术的进步，智能型的数字导览技术被提出，本文也是着眼于此，探讨如何应用RFID与WLAN技术提供更佳数字导览方式。目前新的导览系统多采用PDA作为用户的移动导览设备，并可配合RFID或WLAN技术，提供智能型的导览功能。以下探讨两个导览系统个案。