RFID技術(shù)的發(fā)展與標(biāo)準(zhǔn)化情況

   無(wú)線射頻識(shí)別(RFID)技術(shù)是一種識(shí)別技術(shù)，與之對(duì)應(yīng)的識(shí)別技術(shù)還有一維條碼、二維條碼、光學(xué)識(shí)別技術(shù)等。 

    一套典型的RFID系統(tǒng)由電子標(biāo)簽、讀寫器和信息處理系統(tǒng)如圖1所示。當(dāng)帶有射頻識(shí)別標(biāo)簽(以下簡(jiǎn)稱標(biāo)簽)的物品經(jīng)過(guò)特定的信息讀取裝置(以下簡(jiǎn)稱讀寫器)時(shí)，標(biāo)簽被讀寫器激活并通過(guò)無(wú)線電波開始將標(biāo)簽中攜帶的信息傳送到讀寫器以及計(jì)算機(jī)系統(tǒng)完成信息的自動(dòng)采集工作。電子標(biāo)簽可以如身份證大小，由人攜帶并當(dāng)作信用卡使用，也可以像商品包裝上的條型碼似地貼附在商品等物品上。RFID計(jì)算機(jī)系統(tǒng)則根據(jù)需求承擔(dān)相應(yīng)的信息控制和處理工作。 

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    1  RFID的技術(shù)發(fā)展 

    RFID技術(shù)并不是全新的技術(shù)，其應(yīng)用最早可以追溯到第二次世界大戰(zhàn)時(shí)期英國(guó)空軍基地的軍事設(shè)施上。近年來(lái)隨著微電子、計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，RFID技術(shù)的應(yīng)用范圍和深度都得到了迅速地發(fā)展。美國(guó)在伊拉克戰(zhàn)爭(zhēng)中對(duì)RFID技術(shù)的成功應(yīng)用，以及全球有影響的大企業(yè)計(jì)劃未來(lái)幾年里在零售商店和貨棧開始使用RFID系統(tǒng)，使得該技術(shù)現(xiàn)在迅速成為全球矚目的焦點(diǎn)，并被列為21世紀(jì)最有前途的重要產(chǎn)業(yè)和應(yīng)用技術(shù)之一。 

    表1給出了RFID技術(shù)發(fā)展情況一覽。值得注意的是目前RFID已經(jīng)發(fā)展到一個(gè)非常關(guān)鍵的階段，就是形成全球統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的階段，大規(guī)模應(yīng)用雖然還未形成，很多相關(guān)系統(tǒng)也還是試驗(yàn)或帶有驗(yàn)證性質(zhì)的，但是RFID走向大規(guī)模應(yīng)用的發(fā)展趨勢(shì)已經(jīng)明朗。 

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    從技術(shù)上看，RFID最本質(zhì)的特性就是無(wú)線通信技術(shù)和識(shí)別技術(shù)，有很多種技術(shù)實(shí)現(xiàn)方法，也有很多種應(yīng)用形態(tài)。但從技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)來(lái)看，目前所采用的RFID技術(shù)主要從兩個(gè)技術(shù)領(lǐng)域演變而來(lái)：自動(dòng)識(shí)別技術(shù)和非接觸型智能卡技術(shù)。 

    以RFID技術(shù)為基礎(chǔ)，添加不同的技術(shù)特征，會(huì)出現(xiàn)多種不同名稱的擴(kuò)展應(yīng)用領(lǐng)域，如圖2所示。 

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    圖2中的智能化程度主要包含：芯片的可重復(fù)讀寫技術(shù)、芯片和識(shí)讀器之間的安全技術(shù)、高速率數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)、在無(wú)源或低功耗情況下傳輸其他動(dòng)態(tài)信息的技術(shù)等。而價(jià)格低主要取決于芯片的大小尺寸、天線封裝成本等因素。 

    可以看到，價(jià)格低廉的標(biāo)簽是RFID廣泛應(yīng)用于物流管理關(guān)鍵，而用于電子支付的RFID技術(shù)則需要考慮鑒權(quán)和重復(fù)記錄存儲(chǔ)，對(duì)價(jià)格則不是很敏感；標(biāo)簽的識(shí)別和無(wú)線傳輸同時(shí)也是傳輸環(huán)境參數(shù)的較好載體，這也是RFID延伸到是未來(lái)傳感網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)基礎(chǔ)；此外，RFID技術(shù)也可以應(yīng)用于短距離無(wú)線通信領(lǐng)域，與藍(lán)牙等技術(shù)一樣成為家庭網(wǎng)絡(luò)的候選技術(shù)。 

    就現(xiàn)階段而言，價(jià)格低廉、傳輸距離適當(dāng)、可廣泛應(yīng)用于物流管理的RFID技術(shù)是目前標(biāo)準(zhǔn)化組織和產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟的研究重點(diǎn)，也是國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織和產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟互相競(jìng)爭(zhēng)的焦點(diǎn)。 

   2  RFID標(biāo)準(zhǔn)化情況 

    與RFID技術(shù)和應(yīng)用相關(guān)的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化機(jī)構(gòu)主要有：國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO)、國(guó)際電工委員會(huì)(IEC)、國(guó)際電信聯(lián)盟(ITU)、世界郵聯(lián)(UPU)。此外還有其他的區(qū)域性標(biāo)準(zhǔn)化機(jī)構(gòu)，如CEN；國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化機(jī)構(gòu)，如BSI、ANSI、DIN；產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟，如ATA、AIAG、EIA等；這些機(jī)構(gòu)均在制訂與RFID相關(guān)的區(qū)域、國(guó)家或產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟標(biāo)準(zhǔn)，并希望通過(guò)不同的渠道提升為國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。 

    與RFID技術(shù)有關(guān)的產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟主要是EPCglobal和泛在ID中心(Ubiquitous ID Center)。其中EPCglobal是由美國(guó)統(tǒng)一代碼委員會(huì)(UCC)和歐洲物品編碼(EAN)組織聯(lián)合發(fā)起成立的一個(gè)獨(dú)立的非盈利性機(jī)構(gòu)，UCC和EAN分別是推廣北美和歐洲條形編碼的組織。EPCglobal目前以推廣RFID電子標(biāo)簽的網(wǎng)絡(luò)化應(yīng)用為宗旨，繼承了AutoIDcenter組織的統(tǒng)一行業(yè)內(nèi)企業(yè)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)制訂工作，并成立公司(即EPCglobal Inc)統(tǒng)一研究標(biāo)準(zhǔn)并推動(dòng)商業(yè)應(yīng)用，此外還負(fù)責(zé)EPCgobal號(hào)碼注冊(cè)管理組織。 

    RFID系統(tǒng)主要由數(shù)據(jù)采集和后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用系統(tǒng)兩大部分組成。目前已經(jīng)發(fā)布或者是正在制訂中的標(biāo)準(zhǔn)主要是與數(shù)據(jù)采集相關(guān)的，主要有電子標(biāo)簽與讀寫器之間的空中接口、讀寫器與計(jì)算機(jī)之間的數(shù)據(jù)交換協(xié)議、RFID電子標(biāo)簽與讀寫器的性能和一致性測(cè)試規(guī)范以及RFID電子標(biāo)簽的數(shù)據(jù)內(nèi)容編碼標(biāo)準(zhǔn)等。 

    國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織ISO和EPCglobal在RFID的空中接口方面形成了多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，如圖3所示。現(xiàn)有的RFID技術(shù)工作在多個(gè)無(wú)線頻率范圍內(nèi)，常見的工作頻率有：低頻125 kHz與134.2 kHz；高頻13.56 MHz；超高頻433 MHz、860 MHz～930 MHz、2.45 GHz等。在相同的頻率下也有多種RFID技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)共存，比如13.56 MHz就有ISO14443 TypeA、TypeB、ISO15693、ISO18000-3等標(biāo)準(zhǔn)存在，不同的標(biāo)準(zhǔn)采用的無(wú)線調(diào)制方式、基帶編碼格式、傳輸協(xié)議和傳輸距離各有差異，不同標(biāo)準(zhǔn)的RFID電子標(biāo)簽和識(shí)讀器無(wú)法互通。 

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    2.1ISO/IECRFID國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化狀況 

    在ISO/IEC JTC31組的工作范圍內(nèi)，在ISO 18000系列標(biāo)準(zhǔn)的范疇下，對(duì)RFID技術(shù)及應(yīng)用的研究相對(duì)比較完整[1-6]。目前很多RFID技術(shù)及應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)仍在制訂之中，尚未發(fā)布。此外，ISO/IEC SC17、TC122等工作組也已經(jīng)發(fā)布了一些標(biāo)準(zhǔn)，這些標(biāo)準(zhǔn)相對(duì)比較成熟，在部分行業(yè)內(nèi)已經(jīng)開始使用。 

    根據(jù)ISO/IEC JTC31 RFID技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化工作計(jì)劃，ISO將RFID的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)分為空中接口標(biāo)準(zhǔn)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)、一致性測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)和應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)4個(gè)方面。一致性測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)主要針對(duì)的是電子標(biāo)簽和卡之間的空中接口和數(shù)據(jù)傳輸測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)。此外，其他3類標(biāo)準(zhǔn)對(duì)應(yīng)的邏輯架構(gòu)結(jié)構(gòu)如圖4所示。 

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    圖5給出了ISO/IEC在RFID技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化領(lǐng)域的工作內(nèi)容。 

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    在ISO發(fā)布的RFID空中接口標(biāo)準(zhǔn)中涉及到較多的基本專利，在ISO/IEC 18000系列標(biāo)準(zhǔn)的文本中已經(jīng)有一些公司的專利聲明。ISO組織對(duì)知識(shí)產(chǎn)權(quán)的基本政策是專利持有者將按照公平、合理、無(wú)歧視的原則進(jìn)行許可。 

   2.2EPC標(biāo)準(zhǔn)體系 

    EPCglobal是一個(gè)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟，以推廣RFID電子標(biāo)簽的網(wǎng)絡(luò)化應(yīng)用為宗旨，不但發(fā)布了EPC電子標(biāo)簽和讀寫器方面的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，還推廣RFID在物流管理領(lǐng)域的網(wǎng)絡(luò)化管理和應(yīng)用，此外還負(fù)責(zé)EPCgobal號(hào)碼注冊(cè)管理組織?？梢院?jiǎn)單地將EPCglobal的研究范圍總結(jié)為：電子標(biāo)簽(含電子標(biāo)簽和識(shí)讀器的技術(shù)特性)、EPC、目標(biāo)命名業(yè)務(wù)(ONS)(類似于因特網(wǎng)的域名服務(wù)器(NDS)系統(tǒng)，使物流環(huán)節(jié)能夠共享EPC產(chǎn)品的產(chǎn)地信息等)、描述物品信息的標(biāo)準(zhǔn)化語(yǔ)言(PML)。 

    EPCglobal的標(biāo)準(zhǔn)化結(jié)構(gòu)框架如圖6所示。 

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    可以看到，EPCglobal體系的標(biāo)準(zhǔn)化工作為4個(gè)方面： 

    電子標(biāo)簽和讀寫器的物品編碼信息承載的技術(shù)要求； 

    EPC電子標(biāo)簽信息規(guī)范，即物品編碼的規(guī)則； 

    EPCglobal提供業(yè)務(wù)方面，分為物品編碼分配管理和目標(biāo)命名業(yè)務(wù)； 

    軟件方面的標(biāo)準(zhǔn)，分為應(yīng)用層事件(與物流管理相關(guān)的數(shù)據(jù)采集和刷新等)和EPC信息業(yè)務(wù)層面(與物品信息對(duì)應(yīng)的信息描述)。 

    與ISO相比，EPCglobal標(biāo)準(zhǔn)在電子標(biāo)簽和讀寫器的空中接口技術(shù)要求上略有差異；在EPC電子標(biāo)簽信息規(guī)范方面要求只能接受EPCglobal承認(rèn)的代碼，在軟件標(biāo)準(zhǔn)化方面進(jìn)展比ISO快一些；同時(shí)制訂了EPC物品編碼分配管理規(guī)則以及目標(biāo)命名業(yè)務(wù)的措施推廣EPCglobal業(yè)務(wù)。 

    此外，EPC定義了電子標(biāo)簽的種類，按照電子標(biāo)簽實(shí)現(xiàn)的功能分為只讀式、帶附加功能的被動(dòng)式、半主動(dòng)式、寬帶點(diǎn)到點(diǎn)通信主動(dòng)式以及在可以和不同級(jí)別電子標(biāo)簽進(jìn)行通信的無(wú)源標(biāo)簽等5類，如圖7所示。 

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    目前階段在EPC聯(lián)盟中重點(diǎn)推廣的是只讀的等級(jí)0(Class0)和Class1類電子標(biāo)簽或者是擁有少量附加功能的電子標(biāo)簽。到ClassIV和ClassV階段可以看到，電子標(biāo)簽會(huì)朝著點(diǎn)到點(diǎn)的寬帶通信以及電子標(biāo)簽之間的通信發(fā)展。 

    2.3RFID中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)化情況 

    中國(guó)在RFID技術(shù)與應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)化研究工作上有一定的基礎(chǔ)，目前已從多個(gè)方面開展了相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的研究制訂工作。制訂了《集成電路卡模塊技術(shù)規(guī)范》、《建設(shè)事業(yè)IC卡應(yīng)用技術(shù)》等應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)，并得到了廣泛應(yīng)用。在技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)方面，依據(jù)ISO/IEC15693系列標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)完成國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的起早工作，參照ISO/IEC18000系列標(biāo)準(zhǔn)制訂國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的工作正在進(jìn)行中。此外，中國(guó)RFID標(biāo)準(zhǔn)體系框架的研究工作也已基本完成。另外2007年4月底，信產(chǎn)部發(fā)布了《關(guān)于發(fā)布800/900 MHz頻段射頻識(shí)別(RFID)技術(shù)應(yīng)用試行規(guī)定的通知》，根據(jù)信產(chǎn)部《800/900 MHz頻段射頻識(shí)別(RFID)技術(shù)應(yīng)用規(guī)定(試行)》的規(guī)定，中國(guó)800/900 MHz RFID技術(shù)的試用頻率為840～845 MHz和920～925 MHz，發(fā)射功率為2 W。 

    3  結(jié)束語(yǔ) 

    20世紀(jì)90年代以來(lái)，RFID技術(shù)得到了快速發(fā)展。經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)國(guó)家和地區(qū)已經(jīng)將其應(yīng)用于很多領(lǐng)域，并積極推動(dòng)相關(guān)技術(shù)與應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)的國(guó)際化。近年來(lái)，中國(guó)已初步開展了RFID相關(guān)技術(shù)的研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化工作，并在部分領(lǐng)域開始應(yīng)用。當(dāng)前RFID技術(shù)發(fā)展迅速，但尚未成熟，中國(guó)有必要抓住這一時(shí)機(jī)，集中開展RFID核心技術(shù)研發(fā)，制訂符合中國(guó)國(guó)情的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，促進(jìn)具有競(jìng)爭(zhēng)力的產(chǎn)業(yè)鏈形成，使中國(guó)在該領(lǐng)域占有一席之地。