RFID系統(tǒng)分類與電子標簽分類分析研究

1、引言

RFID是英文Radio Frequency Identification的縮寫，譯成中文是“射頻識別”的意思。射頻識別（RFID）是一種無接觸的利用射頻無線通信技術(shù)實現(xiàn)的自動識別技術(shù)，可應(yīng)用于各類自動識別需求之中，例如：人員識別，物品識別、動植物識別等等。

射頻識別（RFID）系統(tǒng)中一般都包含有兩個基本部分：電子標簽和讀寫器。電子標簽是物品標識信息的載體，可附著在標識物品的表面或者嵌入標識物品中（有一定的條件要求）。讀寫器用于和電子標簽進行數(shù)據(jù)通信，即可以向電子標簽中注入數(shù)據(jù)也可以讀取電子標簽中的數(shù)據(jù)。

在互聯(lián)網(wǎng)流行的今天，射頻識別（RFID）是網(wǎng)絡(luò)上的一個熱點關(guān)鍵詞，在熱門搜索引擎中以“RFID”作為關(guān)鍵詞搜索一下的話可以得到數(shù)千萬個匹配的結(jié)果。（例如：本文寫作時對Yahoo的順手一搜得到的結(jié)果是38，500，000，對Google的一搜是36，900，000，對Baidu的一搜是2，460，000）。

要使人們比較方便地認識和了解射頻識別（RFID），與其相關(guān)的分類研究顯然是非常重要的。循著分類研究的指引，人們不但可以了解射頻識別（RFID）是什么？射頻識別（RFID）系統(tǒng)工作的基本原理，并能較快地把握RFID技術(shù)的全貌。在此基礎(chǔ)上，可以為選擇產(chǎn)品或進行相關(guān)的技術(shù)研究帶來便捷，這也是本文研究的目的和意義所在。

2、分析研究的基礎(chǔ)

2.1、幾個基本概念

與射頻識別（RFID）密切相關(guān)的基本概念涉及到“RFID技術(shù)”、“RFID產(chǎn)品”、“RFID系統(tǒng)”和“RFID應(yīng)用”等。上述四個基本概念從排列的順序上有一定的內(nèi)在關(guān)系，下面給予初步的分析研究。

（1）“RFID技術(shù)”。RFID技術(shù)是最基礎(chǔ)的，也是最零散的、跨學(xué)科領(lǐng)域，以應(yīng)用為目的、以電子信息技術(shù)為特色的跨學(xué)科技術(shù)的一個集合。例如，RFID技術(shù)涉及到通信技術(shù)中的解制解調(diào)技術(shù)與編解碼技術(shù)、無線收發(fā)的天線技術(shù)、集成電路設(shè)計技術(shù)等等。

（2）“RFID產(chǎn)品”。RFID產(chǎn)品則是在RFID技術(shù)基礎(chǔ)上針對RFID系統(tǒng)的工作原理設(shè)計、構(gòu)建的單元功能件。列如，RFID產(chǎn)品包括電子標簽、讀寫器，展開來也可包括標簽天線、標簽芯片等等。

（3）“RFID系統(tǒng)”。RFID系統(tǒng)是由RFID產(chǎn)品單元構(gòu)成的具有無接觸識別功能（特點）的產(chǎn)品單元的基本組合。比如，RFID系統(tǒng)包含有若干個電子標簽和若干個讀寫器，由單個電子標簽和單個讀寫器也可以構(gòu)造一個最小的RFID系統(tǒng)。

（4）“RFID應(yīng)用”。RFID應(yīng)用則是將RFID系統(tǒng)應(yīng)用于解決某個具有無接觸識別需求的實際需要。例如，將RFID系統(tǒng)應(yīng)用于解決不停車收費的需求，將RFID系統(tǒng)應(yīng)用于證照防偽的需求，將RFID系統(tǒng)應(yīng)用于物品標識，等等。

綜上所述，從概念的層級來說，由“RFID技術(shù)”、“RFID產(chǎn)品”、“RFID系統(tǒng)”到“RFID應(yīng)用”是逐漸擴展的關(guān)系，如圖1所示。

其中，“RFID技術(shù)”與“RFID產(chǎn)品”位于擴展關(guān)系的內(nèi)層，具有散、雜的特點；“RFID系統(tǒng)”與“RFID應(yīng)用”位于擴展關(guān)系的外層，具有集成、統(tǒng)一的特點。從概念相應(yīng)的角度來看，“RFID技術(shù)”與“RFID系統(tǒng)”相應(yīng)，側(cè)重于理論、概念，具有理、虛的特點；“RFID產(chǎn)品”和“RFID應(yīng)用”相應(yīng)，側(cè)重于實物、實現(xiàn)，具有物、實的特點。

圖1 RFID技術(shù)、產(chǎn)品、系統(tǒng)、應(yīng)用的關(guān)系

2.2、RFID分類研究的預(yù)處理

由圖1可見，“RFID技術(shù)”與“RFID產(chǎn)品”位于圖1所示關(guān)系圖的內(nèi)層，具有散、雜的特點。因而，把握好“RFID技術(shù)”與“RFID產(chǎn)品”的分類也就抓住了RFID分類研究問題的主要矛盾。

下面進一步疏理RFID技術(shù)分類與RFID產(chǎn)品分類之間的關(guān)系，以及RFID系統(tǒng)分類與電子標簽分類之間的關(guān)系。

2.2.1、RFID技術(shù)分類與RFID產(chǎn)品分類之間的關(guān)系

在研究RFID技術(shù)與產(chǎn)品的分類時，遵循以技術(shù)分類為主、產(chǎn)品分類為輔的原則具有更為深層次的內(nèi)在原因。也就是從比較分析的角度來說，RFID技術(shù)具有相對的穩(wěn)定性，而RFID產(chǎn)品則具有較快與較大的易變性。因而，把握RFID技術(shù)的分類比把握RFID產(chǎn)品的分類具有更為深刻的意義。

2.2.2、RFID系統(tǒng)分類與電子標簽分類之間的關(guān)系

從RFID系統(tǒng)的角度來看，RFID最小系統(tǒng)包括電子標簽和讀寫器兩部分。比較電子標簽和讀寫器的從屬關(guān)系，顯然電子標簽是處于主導(dǎo)地位的。這是因為，電子標簽是識別信息的載體，電子標簽附著在被識別的物品上并保持與其標識物的綁定關(guān)系，因而電子標簽的特點包括：一是數(shù)量多，二是與人們接觸的距離近且頻度高。相比較而言，讀寫器的作用在于采集電子標簽的信息或向電子標簽中注入新的信息，其特點包括：僅在必要的信息采集點設(shè)置，數(shù)量相對較少，人們直接見到讀寫器的頻度低。此外，從技術(shù)層面分析，電子標簽通常要求具有較低的價格（數(shù)量多，有些應(yīng)用定位于一次性使用）而讀寫器則可承受較高的價格，因而，在RFID系統(tǒng)設(shè)計時自然優(yōu)先考慮如何將電子標簽做的既滿足功能要求，同時也要考慮到生產(chǎn)制造簡單、應(yīng)用方便和價格低廉。由此決定了電子標簽在RFID技術(shù)與RFID系統(tǒng)中的主導(dǎo)地位。

基于以上分析，鑒于電子標簽在RFID技術(shù)與RFID系統(tǒng)中的主導(dǎo)地位，有關(guān)電子標簽技術(shù)的分類在一定程度上也等同著RFID技術(shù)的分類。從簡化問題分析與抓住主要矛盾的角度出發(fā)，一般情況下可以認可將電子標簽技術(shù)與RFID技術(shù)相等同觀點，因而也就認可了有關(guān)電子標簽技術(shù)的分類與RFID技術(shù)的分類相等同的觀點。

2.2.3、分類依據(jù)的提取

考查電子標簽的工作原理和技術(shù)參數(shù)指標集，其中最重要的參數(shù)包括：電子標簽送出內(nèi)置的標識信息時所采用的射頻工作頻率以及電子標簽工作的電源供給方式。因而，電子標簽的工作頻率及電源即成為RFID技術(shù)分類的最基本的依據(jù)。

相對來說，讀寫器的設(shè)計具有跟隨電子標簽設(shè)計并與電子標簽的工作相匹配的特點。當然，讀寫器的設(shè)計中涉及到的無線收發(fā)、信號處理、信息的編碼解碼、智能環(huán)境適應(yīng)性檢測、與后端應(yīng)用的自適應(yīng)接口等。

在后續(xù)的“RFID技術(shù)分類研究”和“RFID產(chǎn)品分類研究”詳細討論中，將循著以RFID系統(tǒng)為依托，著重討論RFID技術(shù)的分類；在RFID技術(shù)分類的基礎(chǔ)上，循著以RFID應(yīng)用為目的，著重討論RFID產(chǎn)品的分類（包括電子標簽產(chǎn)品的分類和讀寫器產(chǎn)品的分類）。從RFID整體與分類總論的觀點有看，有關(guān)RFID分類研究所涵蓋的內(nèi)容范圍和內(nèi)容側(cè)重如圖2所示。

鑒于EPC概念對RFID技術(shù)的強力拉動與推動，本文最后就RFID系統(tǒng)與EPC體系之間的關(guān)系進行簡潔而清晰地說明。

圖2 有關(guān)RFID技術(shù)分類與RFID產(chǎn)品分類涵蓋的范圍

通過對RFID技術(shù)與產(chǎn)品分類的概念層級的分析研究，可以預(yù)期獲得從整體上對RFID技術(shù)與產(chǎn)品有一個準確、宏觀上的把握。至于對各分類項所涉及到的單元對應(yīng)的專門技術(shù)的分析研究及相關(guān)產(chǎn)品的開發(fā)則不在本文的討論范圍之內(nèi)。

3、RFID系統(tǒng)與EPC體系之間的關(guān)系

人們對RFID技術(shù)應(yīng)用的最大期待莫過于在物流與供應(yīng)鏈領(lǐng)域發(fā)揮其預(yù)期的作用，與此相關(guān)的另一個熱門詞匯是“EPC”。EPC的中文含義是“產(chǎn)品電子代碼”，英文原文是“EPC - Electronic Product Code”，與EPC密切相關(guān)的概念是“物聯(lián)網(wǎng)”。

目前來說，EPC+物聯(lián)網(wǎng)的概念已形成了一個體系，可將其稱為EPC體系。本文不打算詳細討論EPC體系的問題，而僅花費一點篇幅說明RFID與EPC的基本關(guān)系。

從RFID系統(tǒng)與EPC體系的整體概念而言，可分別構(gòu)建起各自的空間。從兩者之間的關(guān)系來說，兩個空間存在著一個交集，如圖3所示。

從RFID空間的角度來看，EPC空間中RFID技術(shù)應(yīng)用的一個方面，但并不是RFID應(yīng)用空間的全部。從EPC空間的角度來看，EPC空間將RFID技術(shù)作為一項重要的信息采集手段來利用。

從產(chǎn)品應(yīng)用的視角來說，RFID標簽包含了應(yīng)用于EPC用途的EPC標簽，目前尚無采用其他標簽形式作為EPC標簽的具體實現(xiàn)；反過來說，采用RFID技術(shù)的EPC標簽僅只是RFID電子標簽的一部分。

讀寫器的情況也相似，EPC讀寫器歸屬于RFID讀寫器的范疇，RFID讀寫器滿足EPC應(yīng)用的基本要求（標準）之后即成為EPC讀寫器。

圖3 RFID與EPC的關(guān)系圖

4、小結(jié)

本文詳細分析研究了RFID分類的相關(guān)問題，本文的內(nèi)容與后續(xù)“RFID技術(shù)分類研究”和“RFID產(chǎn)品分類研究”的內(nèi)容，就RFID分類的體系進行了詳細的分析研究。主要的內(nèi)容與觀點匯總?cè)缦拢?/p>

（1）提出了區(qū)分RFID技術(shù)分類與RFID產(chǎn)品分類的新概念。與以往將RFID技術(shù)分類與產(chǎn)品分類混為一談的認識和觀點相比，新的分類概念更加清晰地體現(xiàn)出了技術(shù)、產(chǎn)品、系統(tǒng)與應(yīng)用的四層關(guān)系。新的分類方法突出了技術(shù)具有穩(wěn)定的發(fā)展性，產(chǎn)品具有與應(yīng)用相適應(yīng)的局限性以及產(chǎn)品生命周期性的特點。

（2）確認并認同了從技術(shù)分類角度出發(fā)，可以直接將RFID技術(shù)與電子標簽技術(shù)分類相等同的基本觀點。

（3）通過對RFID技術(shù)的整體研究，將RFID技術(shù)的分類依據(jù)疏理為：依電子標簽供電方式的分類，依電子標簽工作頻率的分類，依電子標簽內(nèi)部狀態(tài)的分類三大依據(jù)。略去了其他非重要因素的分類。

（4）通過對RFID產(chǎn)品的整體研究，提出了電子標簽產(chǎn)品分類的四層：頻率、標準、封裝與應(yīng)用的體系分級分類法，并結(jié)合無源電子標簽技術(shù)分類的結(jié)果，對無源電子標簽產(chǎn)品的分級分類進行了示例分析。所得結(jié)果對電子標簽產(chǎn)品型號命名與疏理具有重要參考作用。

（5）在對RFID產(chǎn)品整體研究的基礎(chǔ)上，通過與電子標簽產(chǎn)品分類依據(jù)的對比分析，結(jié)合讀寫器產(chǎn)品應(yīng)用的特點，提出了讀寫器產(chǎn)品分類的四要素：頻率、外裝、功率與應(yīng)用的平面關(guān)聯(lián)分類法，并詳細分析了具有貫通作用的“標準”因素的地位與作用。針對無源UHF頻段讀寫器產(chǎn)品的分類示例的分析及其結(jié)果對平面關(guān)聯(lián)分類法在讀寫器產(chǎn)品分類中的應(yīng)用具體重要的示范作用，對讀寫器產(chǎn)品型號命名的疏理具有重要的參考作用。