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射频识别电子标签技术正在成熟

发布时间:2020-07-01 02:01:56 阅读: 来源:折叠床厂家

RFID正在成熟 崔澎 射频识别(Radio Frequency Identification),俗称电子标签。早在20世纪80年代,由于大规模集成电路技术的成熟,射频识别系统的体积大大缩小,使得射频识别技术进入实用化阶段。但是,随后RFID的发展印证了Geoffey Moore的技术生命周期理论(图1)(注), RFID在早期市场出现了断层。RFID热潮的再度兴起时已经进入21世界,随着仓储和物流行业的迅猛发展,RFID在产品供应链环节找到了用武之地。开放标准的出现和被认可以及RFID从封闭式系统向开放系统演进,促使大型企业(沃尔玛,TESCO、IBM等)甚至一些国家机构(美国国防部等)认识到它在改进效率、改善供应链和提高投资回报率方面的显著成效。 市场前景 根据Gartner公司预测,2004年到2007年开放系统的RFID应用趋于成熟,2007年后RFID应用甚至可以为供应链带来脱骨换胎般的变化。 在市场调研公司Venture Development Corp的预测中,即便不包括在供应链的中应用,RFID标签、读码器、软件和服务的综合市场在2002年到2007年将以年均 22.6%的速度发展。单只收发器和读码器的出货值就从2002年的7亿美元增长到2007年的近20亿美元(图2)。 考虑到这些数据还没有包括基于EPC标准的RFID产品的销售,所以这个数据还只是RFID整体市场的冰山一角。在供应链中能够用到RFID的地方很多,仓储中的货柜货箱,商店中单个商品的跟踪等等,对RFID标签的需求很容易就会达到每年几百亿个。对读码器的需求虽然不像标签一样广泛,但是增长也很迅速。(读码器解读标签中的信息并且在无线手持设备上显示。读码器的需求很广泛,取决于应用。) 来源:VENTURE DEVELOPMENT公司 频段划分 射频识别技术是利用射频方式进行非接触双向通信,以达到识别目的并交换数据,属于短距离、微功率无线电通信,按规定,RFID系统应保证在工作时不会干扰附近的无线电广播和电视广播、移动业务、导航等其它无线电业务,因此这在很大程度上限制了适用于RFID系统的工作频率的选择。目前,用于被动标签的RFID系统可以分为:低频率(125-135 KHz):也就是被提及较多的EPC,距离在半米以内,传输速率低于1kb/s;高频率(13.56 MHz):作用射频在0.5米-1.5米之间,传输速率在25kb/s左右,在不良导体中有较好的穿透性; 超高频率包括:UHF 433 MHz 和UHF 860-960 MHz, 前者一般使用主动标签,数据接收距离可达100米;后者数据接收距离在1.5-5米之间,传输速率30kb/s;2.45GHz的微波,传输速率100kb/s,工作距离2-5米,但对液体非常敏感。 不同的频率,其相关物理属性也不相同,应用的领域也不一样。例如EPC(电子产品代码)由于频率较低,受环境影响最小,在潮湿空气或者金属环境中都可以工作,4种频率的物理属性参看图3。 由于目前还没有一个统一组织管理RFID频段,原则上各个国家都能随意划分频段给RFID。低频和高频RFID标签可以全球通用。超高频的应用就受到很大的限制,因为目前缺少统一的全球标准。在北美,政府给出的范围是908 - 928 MHz,但在传输功率上有限制。在欧洲,UHF得到的频段是 865.6 - 867.6 MHz,908 - 928 MHz的范围在法国是军事应用的频段。澳大利亚和新西兰给出的频段是918 - 926 MHz,也有功率限制。而在在中国和日本,甚至没有划给UHF频段。 应用 受到频率和物理属性的影响,不同频段RFID系统的应用领域也是千差万别。 在低频段,常见的应用是航空与航海导航系统、定时信号系统以及军事上的应用。此外,在普通门禁、产品检测方面,低频系统也得到了非常广泛的应用。例如飞利浦的hitag应用在煤气罐、啤酒桶运输甚至牲畜放牧领域,可以随时记录和反映被监测对象历史信息和维护数据等。 高频应用范围为新闻广播、电信服务、公共交通、高速路收费站、停车场、加油站等。目前国内较多的是为二代身份证的应用和学生火车优待证的应用。 超高频RFID产品被推荐应用在供应链管理上。例如,在新鲜食品的外包装或者邮政速递的包裹等等。但是,超高频技术对于金属等可导媒介完全不能穿透。实践证明,由于高湿物品、金属物品对超高频无线电波的吸收与反射特性, 超高频RFID产品对于此类物品的跟踪与识读是完全失败的。 微波主要应用于射频识别、遥测发射器与计算机的无线网络。最典型的应用是飞利浦和索尼提出的的NFC(Near Field Communication)技术,它可以用短距离无线通信方式把电子设备连接起来。 当然,采用双频技术的射频识别系统更为可行,可以同时保证低频和高频系统各自的优点,从而能够广泛地运用在动物识别,导体材料干扰及潮湿的环境,诸如集装箱、水果箱、食品罐头等物流供应链场合、动物识别、人员门禁、运动计时等。 发展问题 RFID的技术潜力无限,甚至会在未来彻底改变供应链的方式。但至少目前,RFID的发展还是受制于许多问题,例如,标准差异、安全和成本问题等等。 标准不统一已成为制约RFID发展的首要因素。目前,RFID应用标准繁多,包括:ISO/IEC 18000,一个综合标准,针对不同的频率有不同的规范,它详细规定了空中界面(air interface),但对RF标签的结构没有要求;ISO/IEC 15961 & 15962是一个数据协议标准,包括标签中的数据如何编码;ISO/IEC 15963是一个单独识别RF标签的系统;ISO TC 23 适用于动物识别的标准;行业应用中各种标准。最著名的是美国的EPC协会发布的EPCglobal标准,它规定了RFID的空中界面和RF标签的结构。 由于每个RFID标签中都有一个识别码,如果它的数据格式有很多种类且互不兼容,那么使用不同标准的RFID产品就不能通用,这对物品流通非常不利。目前RFID存在两个技术标准阵营,一是美国的Auto-IDCenter,一是日本的UbiquitousIDCenter(UID)。前者的领导组织是美国的EPC(电子产品代码)环球协会,旗下有沃尔玛集团、英国Tesco等100多家欧美的零售流通企业,同时有IBM、微软、飞利浦、Auto-IDLab等公司提供技术研究支持。后者主要由日系厂商组成,有日本电子厂商、信息企业和印刷公司等。日本UID标准和欧美的EPC标准在使用无线频段、信息位数和应用领域等存在诸多差异。日本的RFID采用的频段为2.45GHz和13.56MHz;日本的电子标签的信息位数为128位,EPC标准的位数为96位;日本的电子标签标准可用于库存管理、信息发送与接收以及产品和零部件的跟踪管理等,EPC标准侧重于物流管理、库存管理等。 然而欧美阵营也并非完壁一块, EPCGlobal也存在3种提案的分歧。这3种提案分别来自三家组织,分别为RFID专业公司Alien科技(Q提案),飞利浦和德州仪器联盟(UnifiedGroup),以及EM、Matrics、Atmel及其他一些小型企业所组成的联合体(PerformanceTeam)。由于三大提案都基于ISO18000-6A,因而技术方面存在广泛的相似之处,不过它们之间的差异也足以改变RFID产业链的格局。直到2004年年底,EPCglobal颁布了新的UHF Gen 2才消除了分歧,统一了UHF RFID应用的标准。 就在RFID厂商为标准争得不可开交的时候,零售流通企业也在为RFID的高额成本头疼。作为RFID系统中的重要部件,目前标签的单个成本不是很高,但在供应链中,企业面对的是每个商品都必须附带一个标签。电子产品分销商Avnet公司负责产品仓储和分销的高级副总裁Jim Smith就认为,现在RFID标签的成本太高,“每个标签30-60美分的价格带来的成本是个天文数字”。Smith说,“等一个5美分的硬币能买一个标签的时候也许才有实际意义,但这个时候离我们还很远。”而且,标签只是成本中的一步分,完整的RFID系统还需要硬件和软件的支持,例如读码器、天线、终端数据库等等,根据ACCENTURE公司的分析,RFID的基础构架占到整个系统成本的39%,未来的维护费用是另一个重要部分,占到17%的比例(图4)。 注:在IT产业里有两个摩尔定律:一个是英特尔创始人戈登

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