RFID技術(shù)現(xiàn)狀分析及前景展望

射頻識(shí)別（Radio Frequency Identification，RFID），又稱(chēng)電子標(biāo)簽（E-Tag），是一種利用射頻信號(hào)自動(dòng)識(shí)別目標(biāo)對(duì)象并獲取相關(guān)信息的技術(shù)。RFID 最早的應(yīng)用可追溯到第二次世界大戰(zhàn)中用于區(qū)分聯(lián)軍和納粹飛機(jī)的“敵我辨識(shí)”系統(tǒng)。隨著技術(shù)的進(jìn)步，RFID 應(yīng)用領(lǐng)域日益擴(kuò)大，現(xiàn)已涉及到人們?nèi)粘Ｉ畹母鱾€(gè)方面，并將成為未來(lái)信息社會(huì)建設(shè)的一項(xiàng)基礎(chǔ)技術(shù)。RFID 典型應(yīng)用包括：在物流領(lǐng)域用于倉(cāng)庫(kù)管理、生產(chǎn)線(xiàn)自動(dòng)化、日用品銷(xiāo)售；在交通運(yùn)輸領(lǐng)域用于集裝箱與包裹管理、高速公路收費(fèi)與停車(chē)收費(fèi)；在農(nóng)牧漁業(yè)用于羊群、魚(yú)類(lèi)、水果等的管理以及寵物、野生動(dòng)物跟蹤；在醫(yī)療行業(yè)用于藥品生產(chǎn)、病人看護(hù)、醫(yī)療垃圾跟蹤；在制造業(yè)用于零部件與庫(kù)存的可視化管理；RFID 還可以應(yīng)用于圖書(shū)與文檔管理、門(mén)禁管理、定位與物體跟蹤、環(huán)境感知 和支票防偽等多種應(yīng)用領(lǐng)域。

目前，RFID 已成為IT 業(yè)界的研究熱點(diǎn)，被視為IT 業(yè)的下一個(gè)“金礦”。各大軟硬件廠(chǎng)商，包括IBM、Motorola、Philips、TI、Microsoft、Oracle、Sun、BEA、SAP 等在內(nèi)的各家企業(yè)都對(duì)RFID 技術(shù)及其應(yīng)用表現(xiàn)出了濃厚的興趣，相繼投入大量研發(fā)經(jīng)費(fèi)，推出了各自的軟件或硬件產(chǎn)品及系統(tǒng)應(yīng)用解決方案。在應(yīng)用領(lǐng)域，以Wal-Mart、UPS、Gillette 等為代表的大批企業(yè)已經(jīng)開(kāi)始準(zhǔn)備采用RFID 技術(shù)對(duì)業(yè)務(wù)系統(tǒng)進(jìn)行改造，以提高企業(yè)的工作效率并為客戶(hù)提供各種增值服務(wù)。在標(biāo)簽領(lǐng)域，RFID 標(biāo)簽與條碼相比，具有讀取速度快、存儲(chǔ)空間大、工作距離遠(yuǎn)、穿透性強(qiáng)、外形多樣、工作環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)和可重復(fù)使用等多種優(yōu)勢(shì)。

因此，分析RFID技術(shù)現(xiàn)狀，并展望其未來(lái)無(wú)疑將非常重要。

2.研究現(xiàn)狀

當(dāng)前RFID 的研究主要圍繞RFID 技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、RFID 標(biāo)簽成本、RFID 技術(shù)和RFID 應(yīng)用系統(tǒng)等多個(gè)方面展開(kāi)。

2.1 RFID 技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

RFID 的標(biāo)準(zhǔn)化是當(dāng)前亟需解決的重要問(wèn)題，各國(guó)及相關(guān)國(guó)際組織都在積極推進(jìn)RFID 技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的制定。目前，還未形成完善的關(guān)于RFID 的國(guó)際和國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)。RFID 的標(biāo)準(zhǔn)化涉及標(biāo)識(shí)編碼規(guī)范、操作協(xié)議及應(yīng)用系統(tǒng)接口規(guī)范等多個(gè)部分。其中標(biāo)識(shí)編碼規(guī)范包括標(biāo)識(shí)長(zhǎng)度、編碼方法等；操作協(xié)議包括空中接口、命令集合、操作流程等規(guī)范。當(dāng)前主要的RFID 相關(guān)規(guī)范有歐美的EPC 規(guī)范、日本的UID（Ubiquitous ID）規(guī)范和ISO 18000系列標(biāo)準(zhǔn)。其中ISO 標(biāo)準(zhǔn)主要定義標(biāo)簽和閱讀器之間互操作的空中接口。

EPC 規(guī)范由Auto-ID 中心及后來(lái)成立的EPCglobal 負(fù)責(zé)制定。Auto-ID 中心于1999年由美國(guó)麻省理工大學(xué)（MIT）發(fā)起成立，其目標(biāo)是創(chuàng)建全球“實(shí)物互聯(lián)”網(wǎng)（internet ofthings），該中心得到了美國(guó)政府和企業(yè)界的廣泛支持。2003 年10 月26 日，成立了新的EPCglobal 組織接替以前Auto-ID 中心的工作，管理和發(fā)展EPC 規(guī)范。關(guān)于標(biāo)簽，EPC 規(guī)范已經(jīng)頒布第一代規(guī)范。

UID（Ubiquitous ID）規(guī)范由日本泛在ID 中心負(fù)責(zé)制定。日本泛在ID 中心由T-Engine論壇發(fā)起成立，其目標(biāo)是建立和推廣物品自動(dòng)識(shí)別技術(shù)并最終構(gòu)建一個(gè)無(wú)處不在的計(jì)算環(huán)境。該規(guī)范對(duì)頻段沒(méi)有強(qiáng)制要求，標(biāo)簽和讀寫(xiě)器都是多頻段設(shè)備，能同時(shí)支持13.56MHz 或2.45GHz 頻段。UID 標(biāo)簽泛指所有包含ucode 碼的設(shè)備，如條碼、RFID 標(biāo)簽、智能卡和主動(dòng)芯片等，并定義了9 種不同類(lèi)別的標(biāo)簽。

2.2 RFID 技術(shù)研究

當(dāng)前，RFID 技術(shù)研究主要集中在工作頻率選擇、天線(xiàn)設(shè)計(jì)、防沖突技術(shù)和安全與隱私保護(hù)等方面。

2.2.1 工作頻率選擇

工作頻率選擇是RFID 技術(shù)中的一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題。工作頻率的選擇既要適應(yīng)各種不同應(yīng)用需求，還需要考慮各國(guó)對(duì)無(wú)線(xiàn)電頻段使用和發(fā)射功率的規(guī)定。當(dāng)前RFID 工作頻率跨越多個(gè)頻段，不同頻段具有各自?xún)?yōu)缺點(diǎn)，它既影響標(biāo)簽的性能和尺寸大小，還影響標(biāo)簽與讀寫(xiě)器的價(jià)格。此外，無(wú)線(xiàn)電發(fā)射功率的差別影響讀寫(xiě)器作用距離。

低頻頻段能量相對(duì)較低，數(shù)據(jù)傳輸率較小，無(wú)線(xiàn)覆蓋范圍受限。為擴(kuò)大無(wú)線(xiàn)覆蓋范圍，必須擴(kuò)大標(biāo)簽天線(xiàn)尺寸。盡管低頻無(wú)線(xiàn)覆蓋范圍比高頻無(wú)線(xiàn)覆蓋范圍小，但天線(xiàn)的方向性不強(qiáng)，具有相對(duì)較強(qiáng)的繞開(kāi)障礙物能力。低頻頻段可采用1 至2 個(gè)天線(xiàn)，以實(shí)現(xiàn)無(wú)線(xiàn)作用范圍的全區(qū)域覆蓋。此外，低頻段電子標(biāo)簽的成本相對(duì)較低，且具有卡狀、環(huán)狀、鈕扣狀等多種形狀。高頻頻段能量相對(duì)較高，適于長(zhǎng)距離應(yīng)用。低頻功率損耗與傳播距離的立方成正比，而高頻功率損耗與傳播距離的平方成正比。由于高頻以波束的方式傳播，故可用于智能標(biāo)簽定位。其缺點(diǎn)是容易被障礙物所阻擋，易受反射和人體擾動(dòng)等因素影響，不易實(shí)現(xiàn)無(wú)線(xiàn)作用范圍的全區(qū)域覆蓋。高頻頻段數(shù)據(jù)傳輸率相對(duì)較高，且通訊質(zhì)量較好。表1為RFID 頻段特性表。