單品識(shí)別時(shí)代的高頻與超高頻RFID應(yīng)用比較

隨著以G e n 2 為代表的超高頻技術(shù)正式成為I S O18000-6C 標(biāo)準(zhǔn)，RFID 技術(shù)在托盤和貨箱上的應(yīng)用日趨成熟，RFID 標(biāo)簽用于單品識(shí)別提上日程，在下一個(gè)里程碑上是超高頻還是高頻，引起了全球RFID業(yè)界的廣泛關(guān)注。 

高頻與超高頻 

高頻RFID 標(biāo)簽典型工作頻率為13.56MHz，一般以無(wú)源為主，標(biāo)簽與閱讀器進(jìn)行數(shù)據(jù)交換時(shí)，標(biāo)簽必須位于閱讀器天線輻射的近場(chǎng)區(qū)內(nèi)。高頻標(biāo)簽的閱讀距離一般情況下小于1米。高頻標(biāo)簽由于可方便地做成卡狀，廣泛應(yīng)用于電子車票、電子身份證、電子閉鎖防盜（電子遙控門鎖控制器）、小區(qū)物業(yè)管理、大廈門禁系統(tǒng)等。 

超高頻標(biāo)簽的工作頻率在860MHz～960MHz 之間，可分為有源標(biāo)簽與無(wú)源標(biāo)簽兩類。工作時(shí)，射頻標(biāo)簽位于閱讀器天線輻射場(chǎng)的遠(yuǎn)場(chǎng)區(qū)內(nèi)，標(biāo)簽與閱讀器之間的耦合方式為電磁耦合方式。閱讀器天線輻射場(chǎng)為無(wú)源標(biāo)簽提供射頻能量，將無(wú)源標(biāo)簽喚醒。相應(yīng)的射頻識(shí)別系統(tǒng)閱讀距離一般大于1 米，典型情況為4米～6 米，最大可達(dá)10米以上。閱讀器天線一般均為定向天線，只有在閱讀器天線定向波束范圍內(nèi)的射頻標(biāo)簽可被讀/寫。超高頻標(biāo)簽主要用于鐵路車輛自動(dòng)識(shí)別、集裝箱識(shí)別，還可用于公路車輛識(shí)別與自動(dòng)收費(fèi)系統(tǒng)中。高頻和超高頻的特點(diǎn)高頻標(biāo)簽比超高頻標(biāo)簽便宜，節(jié)省能量，穿透非金屬物體力強(qiáng)，工作頻率不受無(wú)線電頻率管制約束，最適合用于含水成分較高的物體，例如水果等。 

超高頻作用范圍廣，傳送數(shù)據(jù)速度快，但是他們比較耗能，穿透力較弱，作業(yè)區(qū)域不能有太多干擾，適合用于監(jiān)測(cè)從海港運(yùn)到倉(cāng)庫(kù)的物品。而且超高頻系統(tǒng)價(jià)格較高，一般是高頻系統(tǒng)的10倍左右。高頻與超高頻的發(fā)展并不均衡從技術(shù)發(fā)展程度上看，高頻技術(shù)比超高頻技術(shù)相對(duì)成熟一些。從1995年初步商業(yè)化開(kāi)始，到今天的廣泛性、成熟化實(shí)際應(yīng)用，高頻技術(shù)取得了相當(dāng)不錯(cuò)的成績(jī)。與其他頻段的RFID 標(biāo)簽相比，高頻標(biāo)簽的生產(chǎn)量最大，廠商的ROI 也最高。通過(guò)不斷的完善與改進(jìn)，針對(duì)高頻標(biāo)簽生產(chǎn)、數(shù)據(jù)協(xié)議共享和構(gòu)造RFID應(yīng)用的基礎(chǔ)等方面的學(xué)習(xí)曲線模型也已經(jīng)建立。超高頻技術(shù)則剛開(kāi)始進(jìn)入大規(guī)模應(yīng)用階段，其技術(shù)水平還沒(méi)有達(dá)到成熟的地步。從信號(hào)干擾方面看，高頻和超高頻RFID系統(tǒng)都非常依賴于讀取器和標(biāo)簽之間的通訊環(huán)境。不過(guò)，高頻技術(shù)的近場(chǎng)感應(yīng)耦合減少了潛在的無(wú)線干擾，使高頻技術(shù)對(duì)環(huán)境噪聲和電磁干擾（EMI）有極強(qiáng)的“免疫力”。而超高頻采用電磁發(fā)射原理，因此更容易受到電磁干擾的影響。同時(shí)，金屬會(huì)反射信號(hào)，水則能吸收信號(hào)，這些因素都會(huì)對(duì)標(biāo)簽的正常功能產(chǎn)生干擾。雖然經(jīng)過(guò)技術(shù)改進(jìn)后的部分超高頻標(biāo)簽（比如Gen2）在防止金屬、液體的干擾方面性能優(yōu)良，不過(guò)和高頻標(biāo)簽相比，超高頻仍稍遜一等，需要采用其他方法來(lái)彌補(bǔ)。 

從全球規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)上看，國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織/國(guó)際電工委員會(huì)于1999 年制定了ISO/IEC，15693 標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)高頻射頻識(shí)別技術(shù)的實(shí)施進(jìn)行了規(guī)范。13.56MHz 的高頻波段成為在世界范圍內(nèi)有效的國(guó)際科學(xué)和醫(yī)學(xué)（ISM）波段。在日本于2002年12月同意使用一致的高頻頻率后，其功率水平也在世界范圍內(nèi)得到了統(tǒng)一。超高頻的標(biāo)準(zhǔn)就不那么統(tǒng)一，不同國(guó)家使用的頻率也不盡相同。歐盟指定的超高頻是865～868MHz，美國(guó)則是902～928MHz，印度是865～867MHz，澳大利亞是920～926MHz，日本是952～954MHz，而中國(guó)等國(guó)家則還沒(méi)有給超高頻一個(gè)合適的頻段范圍，處于標(biāo)準(zhǔn)缺失狀態(tài)。超高頻頻段的不統(tǒng)一造成的直接后果就是使試圖建立全球供應(yīng)鏈無(wú)縫鏈接的企業(yè)供應(yīng)鏈鏈條斷開(kāi)。 

從全球R F I D 功率要求上看，歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)（ETSI）的EN300-220 規(guī)范有兩個(gè)主要的條款對(duì)超高頻不太有利。其一是關(guān)于功率的限制，規(guī)定有效輻射功率為500毫瓦；其二是關(guān)于帶寬的限制，結(jié)果是無(wú)法使讀寫器跳頻，也限制了標(biāo)簽的反沖突仲裁速度。歐洲規(guī)范限制了超高頻標(biāo)簽和讀取器之間的信號(hào)調(diào)制，導(dǎo)致美國(guó)和歐洲系統(tǒng)的不一致性。 

從實(shí)際應(yīng)用的支持方看，高頻技術(shù)獲得了大部分終端用戶的好評(píng)。例如，半成零售供應(yīng)商（主要是歐洲的大零售商）、大部分醫(yī)藥行業(yè)企業(yè)（如輝瑞和葛蘭素史克）、幾乎所有的圖書(shū)館以及大部分的洗衣店都鐘情于高頻標(biāo)簽。除了在供應(yīng)鏈托盤級(jí)和貨箱級(jí)的廣泛應(yīng)用之外，高頻技術(shù)也在單品級(jí)應(yīng)用方面大顯身手。單品級(jí)標(biāo)簽有自身特別需求，當(dāng)然這也是其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)所在。例如，標(biāo)簽的體積必須足夠?。粯?biāo)簽之間不相互干擾；抗液體、金屬干擾的能力強(qiáng)；要保持較高的閱讀準(zhǔn)確率；識(shí)讀距離短相對(duì)帶來(lái)的隱私安全性好等，高頻標(biāo)簽很好的迎合了這些要求。超高頻標(biāo)簽也有自己的用武之地，美國(guó)國(guó)防部以及美歐大型零售商（如沃爾瑪）就將超高頻無(wú)源RFID標(biāo)簽作為食品和其他產(chǎn)品的包裝箱及貨盤標(biāo)準(zhǔn)化的RFID標(biāo)簽。沃爾瑪還發(fā)布強(qiáng)制命令，要求其單品藥品要全部采用超高頻標(biāo)簽。雖然超高頻技術(shù)在單品識(shí)別方面同樣具有獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，不過(guò)其高價(jià)位還是讓一些用戶裹足不前，對(duì)它“愛(ài)不起來(lái)”。 

醫(yī)藥與快速消費(fèi)品對(duì)RFID 頻段類型的不同需求在美國(guó)食品藥品管理局（FDA）的推動(dòng)下，美國(guó)醫(yī)藥行業(yè)應(yīng)用RFID 技術(shù)的熱情水漲船高。從供應(yīng)商、分銷商、零售商，到醫(yī)院、保健機(jī)構(gòu)，從藥品、醫(yī)用服裝，到手術(shù)器械設(shè)備、血液和組織標(biāo)本等。除了沃爾瑪想解決的物流中的問(wèn)題外，醫(yī)藥業(yè)要解決的另一個(gè)重大問(wèn)題就是防偽和打假，在經(jīng)歷各種解決方案和多次RFID 試驗(yàn)之后，美國(guó)醫(yī)藥行業(yè)更加傾向于應(yīng)用高頻技術(shù)。相對(duì)于超高頻而言，高頻技術(shù)的讀取范圍、構(gòu)成要素、成熟度、全球標(biāo)準(zhǔn)和全球?qū)嵱眯愿舆m合于醫(yī)藥行業(yè)，它可以用最低的成本和最低的業(yè)務(wù)風(fēng)險(xiǎn)實(shí)現(xiàn)最高的效能，能夠在醫(yī)藥和保健方面的應(yīng)用中達(dá)到單品級(jí)別的自動(dòng)識(shí)別和譜系跟蹤，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)防偽打假并預(yù)防拿錯(cuò)藥而引發(fā)的醫(yī)療事故。在快速消費(fèi)品領(lǐng)域，物流應(yīng)用還是首要問(wèn)題，在單品應(yīng)用還面臨著消費(fèi)者隱私、配套設(shè)施的阻力。有專家認(rèn)為，國(guó)防部和沃爾瑪熱衷于超高頻并且公開(kāi)反對(duì)藥品行業(yè)使用高頻技術(shù)的原因只不過(guò)是因?yàn)槟壳岸叩墓?yīng)鏈上只有超高頻設(shè)備，而沒(méi)有識(shí)讀單品標(biāo)簽的高頻設(shè)備罷了。就全球范圍看，很多國(guó)家采用的是高頻解決方案，原因不外乎這兩條：許多國(guó)家沒(méi)有開(kāi)放使用超高  頻頻段和超高頻解決方案不足以滿足其需求。 

近距離超高頻尚待檢驗(yàn) 

看到單品時(shí)代超高頻的商機(jī)，SmartCode 推出一種“近距離超高頻RFID 標(biāo)簽”，他們認(rèn)為這種標(biāo)簽結(jié)合了超高頻和高頻的優(yōu)點(diǎn)，還舉出許多案例來(lái)證明近距離超高頻標(biāo)簽在防止金屬、液體的干擾方面已經(jīng)達(dá)到了和高頻標(biāo)簽同樣的水平。從技術(shù)方面講，近距離超高頻標(biāo)簽采用了超高頻Gen2 芯片，使用一種特殊天線，可以在磁場(chǎng)H 域內(nèi)工作，功能類似于高頻標(biāo)簽；也可以在電場(chǎng)E域內(nèi)工作，功能跟超高頻標(biāo)簽一樣。近距離超高頻標(biāo)簽只有一個(gè)超高頻波長(zhǎng)（約30厘米至1米）的閱讀距離。從理論上講，近距離超高頻標(biāo)簽真的整合了高頻和超高頻的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，既可以用于貨箱追蹤，也可以用于單品識(shí)別，但由于尚無(wú)應(yīng)用案例，我們無(wú)法確知走出實(shí)驗(yàn)室的近距離超高頻標(biāo)簽的實(shí)際性能。 

尋找全球最佳實(shí)踐 

事實(shí)是檢驗(yàn)真理的惟一標(biāo)準(zhǔn)，EPCglobal 正在研究并實(shí)際測(cè)試RFID單品標(biāo)簽應(yīng)用的七種不同典型情況，再?zèng)Q定低頻、高頻、超高頻哪項(xiàng)技術(shù)更加實(shí)用，或者決定哪個(gè)頻率段更加適合這七類情況，得到結(jié)果后，他們將考慮研究制定單品標(biāo)簽的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。EPCglobal還在考慮是否需要一個(gè)新的高頻空中接口標(biāo)準(zhǔn)。還有專家提出在超高頻和高頻之間找到平衡點(diǎn)，將高頻和超高頻較好結(jié)合起來(lái)，切實(shí)根據(jù)應(yīng)用需求選擇和發(fā)展二者，即便兩個(gè)行業(yè)的流程差不多，可是這絕不代表會(huì)采用一樣的技術(shù)。例如，在藥品行業(yè)高頻就非常合適；輪胎行業(yè)則比較適宜使用超高頻RFID 技術(shù)。 

總體來(lái)看，高頻在多個(gè)行業(yè)的單品識(shí)別中占有優(yōu)勢(shì)。隨著技術(shù)的演進(jìn)和應(yīng)用的增多，人們將會(huì)在超高頻和高頻中找到單品識(shí)別的最佳方案。（作者單位：山東省標(biāo)準(zhǔn)化研究院）

關(guān)于UHF RFID

射頻識(shí)別（RFID）技術(shù)將會(huì)無(wú)處不在，這是勿庸置疑的，因?yàn)樗o人們帶來(lái)的是方便和及時(shí)，是效率，最終也是財(cái)富。

RFID 技術(shù)分成多種，頻率從125KHz 到5.8GHz 不等，標(biāo)簽也分有源和無(wú)源，還有雙頻芯片及有源無(wú)源組合系統(tǒng)等。每一種技術(shù)都有不同的特點(diǎn)，所以要根據(jù)應(yīng)用的需求選擇不同的技術(shù)。由于RFID 是一種無(wú)線通訊技術(shù)，容易受到空中的各種無(wú)線信號(hào)的干擾和空間環(huán)境的影響，所以它的應(yīng)用效果是和現(xiàn)場(chǎng)空間環(huán)境有關(guān)的，很難有一個(gè)統(tǒng)一不變的效果指標(biāo)，針對(duì)不同應(yīng)用環(huán)境的應(yīng)用技術(shù)研究是必不可少的。這就決定了RFID技術(shù)不是一下子就能夠迅速普及的，它需要有一個(gè)不斷探索和積累的過(guò)程。

下面就幾年來(lái)我們?cè)跓o(wú)源超高頻射頻識(shí)別（PassiveUHF RFID）領(lǐng)域所遇到的大部分人非常關(guān)心的幾個(gè)誤區(qū)問(wèn)題談?wù)務(wù)J識(shí)，供大家參考。

誤區(qū)一：你們的讀寫器能夠讀多遠(yuǎn)距離？

人們?cè)诹私釻HF RFID 產(chǎn)品時(shí)，通常問(wèn)的第一個(gè)問(wèn)題就是：你們的讀寫器能夠讀多遠(yuǎn)距離？其實(shí)，從專業(yè)技術(shù)的角度看，這樣的問(wèn)題是很難簡(jiǎn)單地回答是多少米的，因?yàn)閷?shí)際的讀寫距離除了決定于讀寫器的性能外，還由讀寫器的射頻功率、天線增益和極化方向、饋線的單位長(zhǎng)度衰減量和總長(zhǎng)度、標(biāo)簽的性能、標(biāo)簽與讀寫器天線的相對(duì)位置角度等息息相關(guān)。當(dāng)然，周圍的物理環(huán)境也會(huì)影響讀寫的距離，只是如果不是特殊惡劣的環(huán)境，影響不是主要的，而且這種影響也無(wú)法事先預(yù)知它的程度，只有到實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試才能知道。