RFID的工作原理與系統組成

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

　　一套完整的RFID系統解決方案包括標簽設計及制作工藝、天線設計、系統中間件研發、系統可靠性研究、讀卡器設計和示范應用演示六部分。可以廣泛應用于工業自動化、商業自動化、交通運輸控制管理和身份認證等多個領域，而在倉儲物流管理、生產過程制造管理、智能交通、網絡家電控制等方面更是引起了眾多廠商的關注。
 

 

　　RFID技術的三層結構

　　RFID技術分為三個層次，即支撐層、基礎層和應用層。

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

　　基礎層技術主要是指不同場景下的應用環境構造，包括標簽信息的寫入讀出、與對象捆綁，閱讀器內部設計和嵌入式系統編程等。基礎層技術也是RFID技術與市場應用的結合點和橋梁。

　　應用層技術主要是指后臺軟件對信息的進一步分析、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技術躍升為“物聯網”的重要前提之一。由于可以對標簽內的信息進行重新寫入，因此RFID不再是一個靜態的貨物標識，它反映了貨物與貨主之間的互動作用，并且RFID的動態作用又使得RFID與企業和社會之間能夠保持聯系。從這個意義上講，RFID代表了現代工業社會對生產、運輸、銷售到消費的全方位信息處理及服務過程。

　　為便于說明問題，我們以一個標簽中儲存的產品信息為線索，追蹤一個信息流是如何在物流應用中起到作用的。在這里，我們實際上暫時拋開了支撐層硬件技術，而只是在基礎層和應用層兩個技術層次上進行探討。當然，支撐層技術并非不重要，相反我們已經在諸如汽車、手機、DVD等行業嘗到了苦頭。但是從這個角度，我們便可以和國外的大公司大企業站在同一個高度上思考問題。

　　首先還是要有標準。標準定義了產品信息的編碼規范，并為該件產品賦予一個排他的代碼，這就是信息流的源泉。接著，這個代碼被寫入RFID標簽中，并在未來反復被閱讀器讀出。如果閱讀器沒有與外部網絡連接，那么信息流的傳遞到閱讀器便告一段落，實現的是貨品檢查、簡單銷售等功能。更多情況下閱讀器讀出的信息流會傳遞到與之連接的互聯網上，通過物聯網的時空模型對其離散時空信息進行連續化，再以Web服務作為解決方案提供注冊、搜尋、交換和使用該信息流的標準，并為產品-消費鏈提供高層信息的協同處理機制，實現物品跟蹤、物流運輸、資產管理、售后服務等功能。如果能夠再進一步進行數據挖掘，還可以實現更加豐富的功能。在這個信息流傳遞的過程中，任何一個環節都需要標準，比如描述閱讀器與標簽之間的交互標準EPC Tag Data Standards，描述閱讀器與互聯網之間的交互標準PML Core Specification。

　　RFID技術的推廣應用同樣重要。我們需要選擇那些應用廣泛、具備較強實力、單件貨品價格校高、個性化程度較高的行業，如煙草、集裝箱碼頭、圖書出版業、圖書館、家電制造業、海關行李托運等領域進行推廣。至于應用的具體時間，大家的心里卻都在打鼓。一方面有人認為RFID技術的行業級推廣應用已經迫在眉睫，任何人都無法對它無動于衷;而另一種觀點卻又異常冷靜，認為RFID技術的全面應用至少需要10年時間。Gartner甚至認為“RFID技術在短期內將不會達到人們對它的期望，RFID將經歷不可避免的失望”。
 

 

　　問題尚存

　　盡管應用前景美好，但目前RFID的應用仍然面臨著一些困難，其中的幾個關鍵問題是成本、標準和技術。

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

　　對于不同功率以及不同性能的RFID系統，其讀寫距離不同，電子標簽產品價位也大不相同。在我國，國產RFID公司生產的產品中，低頻無源電子標簽價格大約為2元人民幣/張，中頻無源電子標簽價格大約為4元人民幣/張，高頻無源電子標簽產品目前尚未出現。在國外企業中，TI公司的RFID產品的性能走在了同類產品的前列，它目前能夠提供的遠距離無源低頻電子標簽的最低售價為25美分左右(其最遠讀寫距離能達到1米左右)。雖然有關公司聲稱，當RFID大規模應用后，電子標簽價格能夠降到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技術推廣的重要因素之一，但我想它不是惟一因素。無論是國家政策導向還是企業自身發展都要意識到這一點，如果等到標簽成本降到幾分錢人民幣的時候再投入，機會已經錯過。

　　標準。標準之爭也就是利益之爭，甚至可以說是國家利益之爭。標準的確定不僅僅依賴于技術層面問題的解決，更依賴于各方面力量的協調。到目前為止，各個RFID企業所采用的大多是專有技術，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，企業與企業之間就無法順利進行數據交換與協同工作，從而把RFID技術的應用范圍局限在了某個企業的內部。

　　要實現“物聯網”的構想，就必須制定一個與互聯網相類似的、詳細的、統一規范而且開放的技術標準。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未知數。也許為了與國際兼容，我們還要考慮一個多頻技術的問題。但是這勢必又將提高芯片的成本，產生新的問題。正是因為國際上存在著這些不確定因素，所以中國國家標準遲遲無法揭開面紗，而EPC與RFID政策白皮書也仍在觀望階段。

　　從某種角度上說，一部標準就是其所在領域內的憲法，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普通法律、法規的具體化才能有效實施。這就涉及到標準背后一個不為人所注意的環節，即對建立一套技術評測體系的需求。建立這樣一套體系的意義有三:一是在于通過分析測試環境，對RFID技術進行詳細的評測，同時收集現有RFID系統在各種不同應用環境下的基本數據及存在問題，并指明進一步技術攻關的方向;二是將分析測試環境直接與典型行業應用相結合，向全行業展示應用解決方案;三是成為一個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。短時間內技術上是不易取得突破的。但是和前面的成本問題和標準問題相比，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，前期的工作都已經打下了一定的基礎。應該說，現在的資金投入已經可以取得回報了。

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

　　還有一個問題就是識別率。不同性質的物品對無線電信號的干擾是不同的，通常，紙質、木質產品、農產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線電信號的干擾很大，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。離大規模實際應用所要求的成熟程度尚有一定差距。

　　這些問題的解決，不僅需要技術人員的進一步攻關，同時也需要研究開發一套先進的、有典型情景的技術測試平臺和完整的示范應用框架，為科技人員的技術開發和產品驗證服務。

　　不論是技術還是應用，實際上都是環環相扣。推動產業的全面發展需要考慮很多方面。就像科技部馬頌德副部長在大連國家半導體照明工程產業化基地授牌儀式上所說的，“與傳統產業相比，世界各國在新型產業技術上的差距不大。重要的是協調發展問題。任何一個環節的停滯都會影響整個產業的發展。”我們在進一步研究RFID相關技術、推動RFID行業應用的同時，更要注重RFID的產業布局。在RFID領域還有很多工作要做，但是我們堅信，它的未來不是夢!

　　EPC與RFID

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

　　EPC/RFID技術的核心就是數據采集、數據跟蹤、數據挖掘、信息共享。中國政府部門目前已經把數據資源建設和信息共享作為我國信息化發展的核心問題來看待。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。前者是一個復雜、全面、綜合的系統，包括RFID標簽、EPC編碼、互連網絡、通信協議等，RFID只是其中的一個組成部分。而EPC也只是RFID技術的應用領域之一，只有特定的低成本RFID標簽才適合EPC系統。通過進一步擴展基于無線射頻原理的其他應用方向，我們還可以在諸如傳感器網絡、射頻存儲等領域開展有效的工作。但不論是EPC系統還是RFID技術，都還是襁褓中的嬰兒，距離全面走向市場還有很長一段路。