潜在的基于位置的服务与在全市范围内的无线网络无线射频识别标签。
摘要： 符合ieee 802.11标准的有源射频识别（ rfid）标签目前应用在几个利基市场的室内实时定位系统（rtls ）。
随着全市范围内无线网络的迅速发展，户外基于位置的服务（lbs ）已成为一个重要的研究领域。这种服务被认为在全市范围内的无线网络发展中具有潜在的商业价值。无线射频识别标签可以利用这种潜在的可能性。
但是，只有非常有限的测试已经用于检测无线射频识别标签在室外环境中的表现。在本文中，作者展示了全市范围无线网络内部署无线特隆赫姆的测试结果。在部署中使用的基于位置的解决方案具有明确在室外环境中确定位置的支持。
尽管如此，调查的目前的无线射频识别技术的表现是很重要的，以识别潜在的商业服务。本文的研究结果表明，这种全市范围内的无线网络技术仍然存在诸多限制。这些局限性制约了当前发展基于无线射频识别标签的无线特隆赫姆的商业服务的可能性。
第一部分i简介。
近期射频识别(rfid)技术在研究和商业界吸引了越来越多的关注。rfid标签是有源的还是无源的，这取决于他们的电源。有源rfid标签的特点是拥有自己的内部电源，通常是一块电池。
不同于无源rfid标签的是，无源rfid标签必须在rfid阅读器的射频领域内获取所需的传动功率，电池驱动的标签可以传输在射频区域之外传输功率，从而传输范围更大。
有源rfid标签系统常用于物流，运输和**链管理中。这些系统最初是基于**商的特定解决方案，其中基础设施使用的是专有接收单元。然而，在过去的五年中，一种新的符合ieee 802.
11标准的有源rfid标签的类别，已被利基市场所采用。这些被称为wi-fi的rfid标签，通过使用常规的wi-fi接入点就可以被识别和定位。这些接入点是**低廉，容易获得，从而为基于位置的服务（lbs）提供了成本效益的解决方案。
无线射频识别标签可从制造商像aeroscout , ekahau , pango 和radionor 通信公司那里获得。在医疗保健行业，在医院这些标记被用来定位昂贵的医疗设备以及病人和医护人员。在室内无线网络环境中，无线射频识别标签被证明工作良好，并且定位精度小于或等于10米。
随着全球城市范围的无线网络的快速部署，室外定位服务(lbs)已成为一个重要的研究领域。然而，在户外环境中一个合理的精度难以实现。诸如访问点密度低和外部天线的使用等因素往往使户外位置确定比较困难。
无线特隆赫姆是挪威最大的室外无线网络部署。利用无线射频识别标签的位置定位服务被认为在这个网络有巨大的商业潜力。目前在无线定位方案中无线特隆赫姆已经明确不支持在户外环境中确定位置。
然而，为了确定当前的无线射频识别技术在这样的环境中如何完好工作，测试是很重要的。这些测试的结果将决定什么样的服务可以支持，以及无线射频识别标签的商业潜力怎样。
在本文中，作者给出了无线射频识别技术标签在无线特隆赫姆的测试结果。也提出了全市无线网络内的rfid标签的两个可能的应用。通过三个测试场景调查了这些服务的现有潜力。
试验结果指出，在户外环境下无线射频识别技术当前的一些限制。
本文的其余部分的结构如下：第二部分介绍了相关工作。在第三节，提出了两种利用无线射频识别技术标签的可能服务。
第四部分提出了三种测试方案。在第五节中，提出了在无线特隆赫姆下的检测设备和定位架构 。第六节描述了测试评价和结果。
最后，在第七节中给出了结束语 。
第二部分ii 相关工作
自2024年以来，使用的无线射频标签来追踪儿童的服务，已经应用于丹麦比隆的乐高主题公园。主题公园运行65000平方米的802.11无线网络，并利用aeroscout公司专有的38 定位接收机来定位标签。
位置接收器支持到达时间差和三角。加入aeroscout公司的t2无线射频标签的腕带可用于租借，然后戴到孩子的胳膊上。如果孩子与公园失去联系，家长可以发送短信到系统中，并得到他们的孩子的位置。
该系统能够提供2米的定位精度，并且标签每8秒通信一次。该软件解决方案由aeroscout的和kidspotter交付。
一个类似乐高系统的测试试验也于2024年在日本横滨展开。随着参与者比如像尼桑汽车公司和ntt通信公司，他们的主要目标是为孩子在往返学校之间提供更好的安全服务。在此部署中，当处于危险的时候孩子们会用无线射频识别标签来提醒家长和保安人员。
与乐高乐园的部署不同的是，现有的思科无线接入点被用来代替专有的位置接收机，连同aeroscout公司的t2标签和aeroscout的专用软件。
第三部分iii.提出的服务。
a. 城市自行车定位器。
在特隆赫姆市现有125辆城市自行车供市民和游客使用。十个使用电子锁自行车支架的站点在市中心周围展开，而且大多数这些站点目前已被“无线特隆赫姆”覆盖。授权的自行车定位信息对于使用者和这一服务的提供者可能是有价值的。
“城市自行车定位服务”为找到一辆可用自行车提供了一种更加容易的办法。这项服务中，定位信息由固定在自行车上的无线射频电子标签来收集。无线基础设施被用来监控自行车的位置。
通过一个简单的web界面，用户能够通过输入他或她的当前位置来定位最近的可用城市自行车。
b．找到你的朋友。
当前，社交网络服务流行于因特网社区。在这一服务中，用户相互发送信息，相互评论**并讨论当前热点事件。用户也有机会手工输入他们的当前位置或状态信息。
然而，通过依附于用户的无线射频标签的使用，扩展这类服务以包含自动位置信息的情况是可能的。
“找到你的朋友”的这一服务使用由用户携带的无线射频电子标签收集来的位置信息。用户能够使用这一服务来关注当前在附近的朋友。如果用户在家、工作中或不在市中心，位置信息也能被使用来表现状态信息。
第四部分iv检测设备。
在无线特隆赫姆位置测试中使用了无线射频识别的标签，这个标签是aeroscout 公司的t2标签。这种类型的标签包括了一个主要用于网络通信2.4ghz的ieee 802.
11b收发器，和一个当编程这个标签时才被使用的低频率，短距离125khz的接收机。aeroscout公司的t2标签使用弟2层多路进行通信，并且在操作过程中不关联到网络基础设施。在一个预配置的报警间隔中，标签会在多达三个不同的信道上发送30个字节的802.
11数据帧。为了避免在网络冲突，标签会在发送多路信号之前使用空闲信道评估。标签还包含一个运动传感器并具有诸如温度传感器和呼叫按钮的可选功能。
图1.无线射频设别标签和用于无线特隆赫姆测试中基于位置架构。基于文献[2]和文献[16]的子图。
基于位置的基础设备的无线特隆赫姆使用来自思科系统的设备，比如轻质无线接入点，接入点控制器和位置服务器。，会使用轻质接入点协议（lwapp）。位置服务器，即思科无线定位设备，它使用简单网络管理协议（snmp）定期轮询所有控制器的位置信息，并且能够基于rssi的信息来计算标签位置坐标。
思科无线控制系统（wcs）可以被用来获取标签位置的图形化表示。除了wcs接口，位置服务器有一个简单对象访问协议（soap）/可扩展标记语言（xml）应用程序编程接口（api），它可以用于位置定位服务（lbs）的第三方应用程序。在无线特隆赫姆中，地理定位服务器（geopos）web服务是一种中介服务，geopos利用这个应用程序编程接口从位置服务器中来安全的获取标签位置坐标。
aeroscout的t2标签和基于位置架构的无线特隆赫姆之间的通信如图1所示。
为了获得现实生活中的位置坐标，在测试中使用了一个额外的tom-tom全球定位系统（gps）接收器。由位置服务器计算的标签位置坐标是由地理定位服务器（geopos） web服务来收集的。这两个位置坐标组被绘制在地图制作软件arcmap[18]。
且最后，这两个坐标组之间的距离误差在arcmap中进行计算和分析。
第五部分v测试场景。
为了调查标签的性能和基于位置的网络解决方案，用三个场景进行测试。基于无线特隆赫姆覆盖区域进行测试场景如图2所示。
图2 无线特隆赫姆覆盖地区地形1：10000。至少11 mbps的地区为阴影图。这个数字是来自tradlose特隆赫姆。
在所有的测试场景中，标签被配置为每10秒在频道、和11上发送它的多点广播帧。标签的传输功率设置为默认值+ 18 dbm。在第三个场景中，进行了一个传输功率减少到+ 15 dbm的外加实验，这等于普通笔记本电脑无线网卡的传动功率。
把标签信息重复周期调整为1就会导致每次发送只有一个多点广播帧。当把位置服务器的轮询间隔设置为30秒，位置平滑算法设置为“少平滑”时。新的位置值比之前的位置计算的位置值高三倍。
a 静态位置。
静态位置测试场景是为了测试当无线射频识别标签处于一个10分钟静态位置时的定位精度。这个场景分在两个不同的区域进行测试，一个仅由单一接入点覆盖，另一个由多接入点覆盖。这样做是为了检测三角测量可能性是如何影响定位精度的。
在这两个区域中，三个实验都分别在10个位置测量点进行测量。
b 动态位置。
动态位置测试场景的目的是看无线射频标签在覆盖范围内移动是否能被基于位置的网络解决方案检测得到。同时也观察这种运动到底影响到定位精度到什么程度。在一个多接入点覆盖区域内对10个测量位置进行单一测试。
c实时位置。
实时位置测试场景的目标是为了确定特隆赫姆部署的无线网是否可以为跟踪高度移动的物品提供实时服务。在这个测试场景中，用一辆自行车来使无线射频识别标签在整个市中心移动。在12个不同的位置停止一分钟。
位置和测试线路如图3中所示。
图3 实时测试路线。测试开始和停止的位置标有“s”。在每个编号的地点停止一分钟。该图使用谷歌地图创建。
计算位置的位置服务器每秒钟自动地从地理位置服务器（geopos） web请求服务。位置被标注在地图上。该测试进行了两次，分别使用传输功率为+ 18 dbm和+ 15 dbm的标签。
第六部分vi试验评估和结果。
a.一般观察。
在执行测试场景时，会产生计算位置的延迟的问题。这种问题具体发生在移动相邻覆盖区之间的无线射频识别标签的过程中。在到达新的覆盖区域时，计算标签的位置仍留在先前15分钟的覆盖区域。
在这段时间里，由标签按照每10秒发送的连续信息在所计算的位置中没有反映，即使在新的覆盖区域里的接入点应该收到这些消息。这个问题在整个无线网络覆盖区域移动的过程中极大地影响定位精度。
b.静态定位。
从静态定位方案中的结果表明，在被一个接入点覆盖的情况下大部分计算位置与所述接入点的位置重合。因此，所计算的误差距离大约等于从现实生活中的标签位置到该接入点位置之间的距离。当标签放置距接入点约100米时，测试结果显示平均误差距离大约为90米。
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