RFID技術(shù)應用及其發(fā)展趨勢分析
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RFID是一種自動(dòng)無(wú)線(xiàn)識別和數據獲取技術(shù)，已經(jīng)使用了多年，應用領(lǐng)域越來(lái)越多。今天，具有可讀和可寫(xiě)并能防范非授權存取的內存的智能芯片已經(jīng)可以在很多集裝箱、貨盤(pán)、產(chǎn)品包裝、智能識別ID卡、書(shū)本或DVD中看到。由于未來(lái)可能的應用，RFID即將迎來(lái)非常巨大成長(cháng)的時(shí)期，這種技術(shù)、芯片、讀卡器、軟件和業(yè)務(wù)的全球市場(chǎng)從2002年的10億美元將成長(cháng)到2007年的26億美元。
應用將繼續以供應物流領(lǐng)域為主，在這個(gè)領(lǐng)域用RFID收發(fā)器進(jìn)行包括各種各樣的可行動(dòng)貨物/產(chǎn)品的記錄和追蹤，在RFID收發(fā)器(信用卡大小的塑料/紙卷標，內含芯片、射頻部份和天線(xiàn))上的必要儲存將繼續成為主要的應用。另外的一個(gè)可能應用就是將收發(fā)器標簽貼到紡織品、藥品包裝或者甚至是單個(gè)藥盒內。然而，未來(lái)RFID還將被用在如地方公共交通、汽車(chē)遙控鑰匙、傳送輪胎氣壓以及在行動(dòng)電話(huà)等領(lǐng)域內?？焖俚淖R別對于公司的物流程式、大型倉庫、診所或者貨物的運輸以及在商業(yè)中都很重要。例如：汽車(chē)桌椅必須在正確時(shí)間按色彩排序(colorordered)進(jìn)入到裝配線(xiàn)；智能標簽將自動(dòng)地檢測正確的藥物容器從儲存處搬到生產(chǎn)處；血樣將準確地對應到采集這個(gè)血樣的病人；供應超市所需求的新鮮貨物要求很復雜的發(fā)送網(wǎng)絡(luò )，這個(gè)網(wǎng)絡(luò )不允許出現差錯；2006年世界杯杯的門(mén)票將不會(huì )有假票的存在，這得感謝RFID芯片。
未來(lái)另外的一個(gè)焦點(diǎn)應用在汽車(chē)工業(yè)，例如控制后視鏡、所有的電動(dòng)機和汽車(chē)門(mén)照明。展望更遠，電子票務(wù)、‘電子護照’、甚至專(zhuān)用通訊業(yè)務(wù)已經(jīng)顯露出RFID-IC應用的契機。德國的Bundesbank銀行期望RFID在鈔票中應用，這種鈔票不同于今天的鈔票，不能用彩色打印機或復印機來(lái)簡(jiǎn)單偽造，但事實(shí)上需要芯片制造商能生產(chǎn)出紙那么薄、沙粒那么大的RFID-IC。
最佳的RFID技術(shù)：滿(mǎn)足應用
很多事實(shí)證明主要的銷(xiāo)售機會(huì )存在于物流過(guò)程中，根據行業(yè)和性能要求(例如讀取速度、需要同時(shí)讀取的RFID標簽數量)可以采用不同的技術(shù)。RFID技術(shù)可以基本分為低頻系統、頻率為13.56MHz的高頻(HF)系統以及頻段在900MHz左右的超高頻系統(UHF)，還有工作在2.4GHz或者5.8GHz(見(jiàn)表)微波頻段的系統。除了頻率范圍外的另外一個(gè)差異性因素是電源：被動(dòng)RFID收發(fā)器，這種收發(fā)器主要用在物流和目標追蹤，他們自身并沒(méi)有電源，而是從讀/寫(xiě)器的RF電場(chǎng)獲得能量；主動(dòng)收發(fā)器由電池供電，因此具有數十公尺的長(cháng)距離，但是體積更大，最重要的是價(jià)格更貴。
RFID技術(shù)的重要參數
低頻RFID芯片(被動(dòng))工作在130kHz左右的頻率上，當前的主要應用在門(mén)禁控制、動(dòng)物ID、電子鎖車(chē)架、機器控制的授權檢查等。該技術(shù)讀取速度非常慢并不是問(wèn)題，因為只需要在單方向上傳輸非常短的信息，相應的ISO標準為11484/85和14223。13.56MHz系統將在很多工業(yè)領(lǐng)域中越來(lái)越重要，這種系統歸為被動(dòng)類(lèi)，具有高度的可小型化特點(diǎn)，在最近幾年不斷地得到改進(jìn)。用來(lái)獲取貨物和產(chǎn)品信息，并符合ISO標準14443、18000-3,1的系統相對較慢，在某些情況下一次讀作業(yè)需要幾秒鐘的時(shí)間，不同的數據量所需的具體時(shí)間不同。根據不同的種類(lèi)，ISO15693標準類(lèi)型的系統可以對付最大速度為0.5m/s的運動(dòng)目標，能獲得高達26.48kbps的數據傳輸速度，能實(shí)現每秒30個(gè)對象的識別。
然而，在未來(lái)大規模的物流應用中，工作在13.56MHz的傳統方法，甚至在ISO15693中定義的最近的方法都不在能滿(mǎn)足需要。在這種應用中出現了相位抖動(dòng)調變(PJM)技術(shù)。PJM的RFID卷標適合被標記物體在傳輸帶上的任何地方以高速通過(guò)閱讀器，并必須以非常高數據速率地逐個(gè)讀取，例如識別包裝嚴實(shí)的藥品、機場(chǎng)行李追蹤或在遠達1.2公尺的距離登錄文檔。
表：主要RFID技術(shù)比較。
10Kb的可用內存空間相當于大約兩個(gè)DINA4頁(yè)的簡(jiǎn)單文本儲存。這個(gè)內存空間還可以進(jìn)一步分成幾個(gè)扇區，只有被授權的人能進(jìn)行讀寫(xiě)存取。特殊的加密方法防止對儲存數據的非授權存取。
UHF和微波系統最終可以允許達到幾公尺的覆蓋距離；他們通常具有自己的電池，因此適合于例如在裝載坡道上貨盤(pán)內的大型貨物的識別，或者甚至是在汽車(chē)廠(chǎng)產(chǎn)品在線(xiàn)的車(chē)輛底盤(pán)。這些頻率范圍的缺點(diǎn)是大氣濕度的負面影響，以及需要不時(shí)地或始終需要保持收發(fā)器相對于讀寫(xiě)天線(xiàn)的方位。
應用主導技術(shù)
通?？偸悄撤N特定應用來(lái)主導采用哪個(gè)技術(shù)。對于百貨公司，在貨品上加上標簽僅僅以方便在銷(xiāo)售終端讀取當然是毫無(wú)意義，因為在當前的成本環(huán)境下，這會(huì )使產(chǎn)品更貴。但是，下面的應用非常有意義：在圖書(shū)館出借書(shū)或CD時(shí)，黏貼在書(shū)或CD上的13.56MHz標簽在經(jīng)過(guò)時(shí)的幾秒鐘就能讀取標簽，或者在藥物批發(fā)商的挑選輸送帶上可靠地識別藥品，以避免可能造成嚴重后果的藥品誤發(fā)。
然而，基本上，任何對象的讀取、識別和追蹤任務(wù)可以受益于經(jīng)過(guò)深思熟慮的RFID技術(shù)應用，特別是當每個(gè)數據都必須被寫(xiě)入到芯片、被授權用戶(hù)所修改以及防止對可分段內存的非授權存?。赡艿脑?huà)，甚至可以在非常高的速度以及對大量的對象進(jìn)行同時(shí)處理。
條形碼將逐漸出局嗎？
這個(gè)問(wèn)題可能是根據上面談到的事實(shí)所得出的，但答案是否定的。因為成本的原因，像超市里出售的0.25歐元的奶酪罐將長(cháng)時(shí)間繼續采用條形碼。但是，絕對可以這樣設想，在未來(lái)3到5年內，當前用條形碼的場(chǎng)合將為RFID標簽開(kāi)放，例如識別紡織品或包裹這樣的大物品，還有城市公共交通或無(wú)人售貨機的付費問(wèn)題。在所有這些應用中，工作在13.56MHz的RFID相對于條形碼，無(wú)論在可靠性、避免污染、可見(jiàn)性、讀取速度和空間方向性上都具有優(yōu)勢，更不用說(shuō)那些因為接觸產(chǎn)生的問(wèn)題，理論上(RFID)可以無(wú)限次讀寫(xiě)。
RFID標簽成本在不斷下降
RFID技術(shù)的成本與實(shí)際的應用有關(guān)系。根據附加在金屬基底上的天線(xiàn)的大小(對于13.56MHz，當前為7.5cm×4.5cm或4.5cm×4.5，對于CD的環(huán)形天線(xiàn)直徑為5公分)，在量達到1百萬(wàn)的情況下，嵌入RFID(即芯片、到天線(xiàn)的連接，基底材料上的天線(xiàn))的成本約50分。在未來(lái)2到3年中這將改變：最快到2006年或2007年將可以達到20分的價(jià)格，大約50%的成本為芯片成本，另外一半為天線(xiàn)和基底材料的成本(金屬薄片和紙，或者黏接層)。成本當然與天線(xiàn)尺寸和金屬薄片或紙的質(zhì)量有關(guān)，例如全像紙(hologramedpaper)將必然使RFID標簽更貴。
RFID背后的技術(shù)
RFID(射頻識別)系統由兩部份組成：讀/寫(xiě)單元和電子收發(fā)器。閱讀器透過(guò)天線(xiàn)發(fā)出電磁脈沖，收發(fā)器接收這些脈沖并發(fā)送已儲存的信息到閱讀器作為響應。實(shí)際上，這就是對內存的數據進(jìn)行非接觸讀、寫(xiě)或刪除處理。從技術(shù)上來(lái)說(shuō)，‘智能標簽’包含了包括具有RFID射頻部份和一個(gè)超薄天線(xiàn)環(huán)路的RFID芯片的RFID電路，這個(gè)天線(xiàn)與一個(gè)塑料薄片一起嵌入到標簽內。通常，在這個(gè)標簽上還黏一個(gè)紙卷標，在紙卷標上可以清晰地印上一些重要信息。當前的智能標簽一般為信用卡大小，對于小的貨物還有4.5×4.5cm尺寸的標簽，也有CD和DVD上用的直徑為4.7公分的圓形標簽。與像條形碼或磁條等其它ID技術(shù)相比較而言，收發(fā)器技術(shù)的優(yōu)勢在于閱讀器和收發(fā)器之間的無(wú)線(xiàn)鏈接：讀/寫(xiě)單元不需要與收發(fā)器之間的可視接觸，因此可以完全整合到產(chǎn)品里面。這意味著(zhù)收發(fā)器適合于惡劣的環(huán)境，收發(fā)器對潮濕、骯臟和機械影響不敏感。因此，收發(fā)器系統具有非常高的讀可靠性、快速數據獲取，最后一點(diǎn)也是重要的一點(diǎn)就是節省勞力和紙張。
作者:BodoIschebeck
高級總監和總經(jīng)理
英飛凌公司識別方案部門(mén)
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