關(guān)于RFID技術(shù)應用的分析

　　RFID的工作原理與系統組成

　　RFID(無(wú)線(xiàn)射頻識別，Radio Frequency Identification)是一種采用射頻技術(shù)的非接觸式自動(dòng)識別技術(shù)。其工作原理是：標簽進(jìn)入磁場(chǎng)后，如果接收到閱讀器發(fā)出的特殊射頻信號，就能憑借感應電流所獲得的能量發(fā)送出存儲在芯片中的產(chǎn)品信息(即Passive Tag，無(wú)源標簽或被動(dòng)標簽)，或者主動(dòng)發(fā)送某一頻率的信號(即Active Tag，有源標簽或主動(dòng)標簽), 閱讀器讀取信息并解碼后，送至中央信息系統進(jìn)行有關(guān)數據處理。

　　一套完整的RFID系統解決方案包括標簽設計及制作工藝、天線(xiàn)設計、系統中間件研發(fā)、系統可靠性研究、讀卡器設計和示范應用演示六部分?？梢詮V泛應用于工業(yè)自動(dòng)化、商業(yè)自動(dòng)化、交通運輸控制管理和身份認證等多個(gè)領(lǐng)域，而在倉儲物流管理、生產(chǎn)過(guò)程制造管理、智能交通、網(wǎng)絡(luò )家電控制等方面更是引起了眾多廠(chǎng)商的關(guān)注。
 

 

　　RFID技術(shù)的三層結構

　　RFID技術(shù)分為三個(gè)層次，即支撐層、基礎層和應用層。

　　支撐層技術(shù)主要是指RFID的芯片技術(shù)，包括標簽芯片的設計工藝、加工工藝、封裝工藝以及天線(xiàn)的印刷工藝，閱讀器數字信號處理芯片的設計也不可忽視。應該說(shuō)，支撐層技術(shù)實(shí)際上是RFID應用的原動(dòng)力。

　　基礎層技術(shù)主要是指不同場(chǎng)景下的應用環(huán)境構造，包括標簽信息的寫(xiě)入讀出、與對象捆綁，閱讀器內部設計和嵌入式系統編程等?；A層技術(shù)也是RFID技術(shù)與市場(chǎng)應用的結合點(diǎn)和橋梁。

　　應用層技術(shù)主要是指后臺軟件對信息的進(jìn)一步分析、判斷與處理，包括了數據跟蹤、數據挖掘和信息共享等內容，這也是RFID技術(shù)躍升為“物聯(lián)網(wǎng)”的重要前提之一。由于可以對標簽內的信息進(jìn)行重新寫(xiě)入，因此RFID不再是一個(gè)靜態(tài)的貨物標識，它反映了貨物與貨主之間的互動(dòng)作用，并且RFID的動(dòng)態(tài)作用又使得RFID與企業(yè)和社會(huì )之間能夠保持聯(lián)系。從這個(gè)意義上講，RFID代表了現代工業(yè)社會(huì )對生產(chǎn)、運輸、銷(xiāo)售到消費的全方位信息處理及服務(wù)過(guò)程。

　　為便于說(shuō)明問(wèn)題，我們以一個(gè)標簽中儲存的產(chǎn)品信息為線(xiàn)索，追蹤一個(gè)信息流是如何在物流應用中起到作用的。在這里，我們實(shí)際上暫時(shí)拋開(kāi)了支撐層硬件技術(shù)，而只是在基礎層和應用層兩個(gè)技術(shù)層次上進(jìn)行探討。當然，支撐層技術(shù)并非不重要，相反我們已經(jīng)在諸如汽車(chē)、手機、DVD等行業(yè)嘗到了苦頭。但是從這個(gè)角度，我們便可以和國外的大公司大企業(yè)站在同一個(gè)高度上思考問(wèn)題。

　　首先還是要有標準。標準定義了產(chǎn)品信息的編碼規范，并為該件產(chǎn)品賦予一個(gè)排他的代碼，這就是信息流的源泉。接著(zhù)，這個(gè)代碼被寫(xiě)入RFID標簽中，并在未來(lái)反復被閱讀器讀出。如果閱讀器沒(méi)有與外部網(wǎng)絡(luò )連接，那么信息流的傳遞到閱讀器便告一段落，實(shí)現的是貨品檢查、簡(jiǎn)單銷(xiāo)售等功能。更多情況下閱讀器讀出的信息流會(huì )傳遞到與之連接的互聯(lián)網(wǎng)上，通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)的時(shí)空模型對其離散時(shí)空信息進(jìn)行連續化，再以Web服務(wù)作為解決方案提供注冊、搜尋、交換和使用該信息流的標準，并為產(chǎn)品-消費鏈提供高層信息的協(xié)同處理機制，實(shí)現物品跟蹤、物流運輸、資產(chǎn)管理、售后服務(wù)等功能。如果能夠再進(jìn)一步進(jìn)行數據挖掘，還可以實(shí)現更加豐富的功能。在這個(gè)信息流傳遞的過(guò)程中，任何一個(gè)環(huán)節都需要標準，比如描述閱讀器與標簽之間的交互標準EPC Tag Data Standards，描述閱讀器與互聯(lián)網(wǎng)之間的交互標準PML Core Specification。

　　RFID技術(shù)的推廣應用同樣重要。我們需要選擇那些應用廣泛、具備較強實(shí)力、單件貨品價(jià)格校高、個(gè)性化程度較高的行業(yè)，如煙草、集裝箱碼頭、圖書(shū)出版業(yè)、圖書(shū)館、家電制造業(yè)、海關(guān)行李托運等領(lǐng)域進(jìn)行推廣。至于應用的具體時(shí)間，大家的心里卻都在打鼓。一方面有人認為RFID技術(shù)的行業(yè)級推廣應用已經(jīng)迫在眉睫，任何人都無(wú)法對它無(wú)動(dòng)于衷;而另一種觀(guān)點(diǎn)卻又異常冷靜，認為RFID技術(shù)的全面應用至少需要10年時(shí)間。Gartner甚至認為“RFID技術(shù)在短期內將不會(huì )達到人們對它的期望，RFID將經(jīng)歷不可避免的失望”。
 

 

　　問(wèn)題尚存

　　盡管應用前景美好，但目前RFID的應用仍然面臨著(zhù)一些困難，其中的幾個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題是成本、標準和技術(shù)。

　　成本。RFID推廣應用的“瓶頸”之一，就是電子標簽的價(jià)格相對較高(相對條碼標簽而言)。有人開(kāi)玩笑說(shuō)，如果想要一家企業(yè)難堪，只要問(wèn)它一個(gè)問(wèn)題足矣，這就是成本。市場(chǎng)對于標簽成本的追求總是沒(méi)有盡頭，從20美分到10美分，現在又到了5美分，也許還會(huì )更低。

　　對于不同功率以及不同性能的RFID系統，其讀寫(xiě)距離不同，電子標簽產(chǎn)品價(jià)位也大不相同。在我國，國產(chǎn)RFID公司生產(chǎn)的產(chǎn)品中，低頻無(wú)源電子標簽價(jià)格大約為2元人民幣/張，中頻無(wú)源電子標簽價(jià)格大約為4元人民幣/張，高頻無(wú)源電子標簽產(chǎn)品目前尚未出現。在國外企業(yè)中，TI公司的RFID產(chǎn)品的性能走在了同類(lèi)產(chǎn)品的前列，它目前能夠提供的遠距離無(wú)源低頻電子標簽的最低售價(jià)為25美分左右(其最遠讀寫(xiě)距離能達到1米左右)。雖然有關(guān)公司聲稱(chēng)，當RFID大規模應用后，電子標簽價(jià)格能夠降到5美分左右，但如果加上閱讀器及后端軟件系統，RFID系統的投入相對條形碼系統要高得多。由此可以看出成本是影響RFID技術(shù)推廣的重要因素之一，但我想它不是惟一因素。無(wú)論是國家政策導向還是企業(yè)自身發(fā)展都要意識到這一點(diǎn)，如果等到標簽成本降到幾分錢(qián)人民幣的時(shí)候再投入，機會(huì )已經(jīng)錯過(guò)。

　　標準。標準之爭也就是利益之爭，甚至可以說(shuō)是國家利益之爭。標準的確定不僅僅依賴(lài)于技術(shù)層面問(wèn)題的解決，更依賴(lài)于各方面力量的協(xié)調。到目前為止，各個(gè)RFID企業(yè)所采用的大多是專(zhuān)有技術(shù)，所使用的頻率、編碼、存儲規則，以及數據格式等都不盡相同。閱讀器和標簽不能通用，企業(yè)與企業(yè)之間就無(wú)法順利進(jìn)行數據交換與協(xié)同工作，從而把RFID技術(shù)的應用范圍局限在了某個(gè)企業(yè)的內部。

　　要實(shí)現“物聯(lián)網(wǎng)”的構想，就必須制定一個(gè)與互聯(lián)網(wǎng)相類(lèi)似的、詳細的、統一規范而且開(kāi)放的技術(shù)標準。國外幾種標準之間的明爭暗斗，也使得中國RFID國家標準工作組左右為難。美國使用915MHz，歐盟要求868MHz，而日本定為950MHz～956MHz，中國標準則還是一個(gè)未知數。也許為了與國際兼容，我們還要考慮一個(gè)多頻技術(shù)的問(wèn)題。但是這勢必又將提高芯片的成本，產(chǎn)生新的問(wèn)題。正是因為國際上存在著(zhù)這些不確定因素，所以中國國家標準遲遲無(wú)法揭開(kāi)面紗，而EPC與RFID政策白皮書(shū)也仍在觀(guān)望階段。

　　從某種角度上說(shuō)，一部標準就是其所在領(lǐng)域內的憲法，具有最高的權威和法律效力。一方面，其他的法規和法律性文件，都必須以憲法為依據，不得與憲法相抵觸;另一方面，憲法的原則精神也只有通過(guò)普通法律、法規的具體化才能有效實(shí)施。這就涉及到標準背后一個(gè)不為人所注意的環(huán)節，即對建立一套技術(shù)評測體系的需求。建立這樣一套體系的意義有三:一是在于通過(guò)分析測試環(huán)境，對RFID技術(shù)進(jìn)行詳細的評測，同時(shí)收集現有RFID系統在各種不同應用環(huán)境下的基本數據及存在問(wèn)題，并指明進(jìn)一步技術(shù)攻關(guān)的方向;二是將分析測試環(huán)境直接與典型行業(yè)應用相結合，向全行業(yè)展示應用解決方案;三是成為一個(gè)RFID的標準驗證平臺供中國國家標準的設計、校驗與評估應用。
 

 

　　技術(shù)。短時(shí)間內技術(shù)上是不易取得突破的。但是和前面的成本問(wèn)題和標準問(wèn)題相比，它又是最容易突破的。比如標簽的制作工藝、射頻傳輸距離、讀出數據識別率、中間件、設備小型化等方面，前期的工作都已經(jīng)打下了一定的基礎。應該說(shuō)，現在的資金投入已經(jīng)可以取得回報了。

　　此外，雖然在RFID電子標簽的單項技術(shù)上已經(jīng)趨于成熟，但在集成應用中還需要攻克大量的技術(shù)難題。

　　還有一個(gè)問(wèn)題就是識別率。不同性質(zhì)的物品對無(wú)線(xiàn)電信號的干擾是不同的，通常，紙質(zhì)、木質(zhì)產(chǎn)品、農產(chǎn)品等對電磁信號的影響很小，在這種情況下，RFID標簽的準確識別率可以達到90%以上，但是，由于液體和金屬制品等對無(wú)線(xiàn)電信號的干擾很大，RFID標簽的準確識別率目前只有80%左右——離“放心使用”的要求相去甚遠。離大規模實(shí)際應用所要求的成熟程度尚有一定差距。

　　這些問(wèn)題的解決，不僅需要技術(shù)人員的進(jìn)一步攻關(guān)，同時(shí)也需要研究開(kāi)發(fā)一套先進(jìn)的、有典型情景的技術(shù)測試平臺和完整的示范應用框架，為科技人員的技術(shù)開(kāi)發(fā)和產(chǎn)品驗證服務(wù)。

　　不論是技術(shù)還是應用，實(shí)際上都是環(huán)環(huán)相扣。推動(dòng)產(chǎn)業(yè)的全面發(fā)展需要考慮很多方面。就像科技部馬頌德副部長(cháng)在大連國家半導體照明工程產(chǎn)業(yè)化基地授牌儀式上所說(shuō)的，“與傳統產(chǎn)業(yè)相比，世界各國在新型產(chǎn)業(yè)技術(shù)上的差距不大。重要的是協(xié)調發(fā)展問(wèn)題。任何一個(gè)環(huán)節的停滯都會(huì )影響整個(gè)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。”我們在進(jìn)一步研究RFID相關(guān)技術(shù)、推動(dòng)RFID行業(yè)應用的同時(shí)，更要注重RFID的產(chǎn)業(yè)布局。在RFID領(lǐng)域還有很多工作要做，但是我們堅信，它的未來(lái)不是夢(mèng)!

　　EPC與RFID

　　EPC系統是在計算機互聯(lián)網(wǎng)和射頻技術(shù)RFID的基礎上，利用全球統一標識系統編碼技術(shù)給每一個(gè)實(shí)體對象一個(gè)惟一的代碼，構造了一個(gè)實(shí)現全球物品信息實(shí)時(shí)共享的物聯(lián)網(wǎng)——“Internet of things”。它將成為繼條碼技術(shù)之后出現的又一項變革商品零售結算、物流配送及產(chǎn)品跟蹤管理模式的新技術(shù)。

　　EPC/RFID技術(shù)的核心就是數據采集、數據跟蹤、數據挖掘、信息共享。中國政府部門(mén)目前已經(jīng)把數據資源建設和信息共享作為我國信息化發(fā)展的核心問(wèn)題來(lái)看待。國家信息化辦公室正在起草的“37號文件”，目的就是為了推動(dòng)數據目錄和數據交換體系的建設。

　　應當注意到，EPC系統并不能完全等同于RFID系統。前者是一個(gè)復雜、全面、綜合的系統，包括RFID標簽、EPC編碼、互連網(wǎng)絡(luò )、通信協(xié)議等，RFID只是其中的一個(gè)組成部分。而EPC也只是RFID技術(shù)的應用領(lǐng)域之一，只有特定的低成本RFID標簽才適合EPC系統。通過(guò)進(jìn)一步擴展基于無(wú)線(xiàn)射頻原理的其他應用方向，我們還可以在諸如傳感器網(wǎng)絡(luò )、射頻存儲等領(lǐng)域開(kāi)展有效的工作。但不論是EPC系統還是RFID技術(shù)，都還是襁褓中的嬰兒，距離全面走向市場(chǎng)還有很長(cháng)一段路。