RFID挑戰廣泛應用的條形碼

RFID挑戰廣泛應用的條形碼

安全和供應鏈管理方面的考慮加大了RFID（射頻識別）技術(shù)的宣傳力度。然而，相互沖突的標準、隱私問(wèn)題，以及即將進(jìn)行的立法機構監督，都預示著(zhù)這一宣傳熱度的降低。

　　要點(diǎn)
　　所有的舊東西又翻新了：RFID在概念上已經(jīng)有幾十年的歷史了，不過(guò)其實(shí)施卻在近幾年迅速增長(cháng)。
　　頻率、調制方案、電源技術(shù)及其它不兼容性阻礙RFID的廣泛應用，不過(guò)問(wèn)題最終將會(huì )解決。
　　RFID標簽上的存儲器容量部分取決于RFID閱讀器是否連接到互聯(lián)網(wǎng)、內聯(lián)網(wǎng)還是兩者都連接。
　　對于銷(xiāo)售各種存儲、傳輸和變換RFID數據的硬件和軟件的廠(chǎng)商來(lái)說(shuō)，他們的機會(huì )可能遠遠超過(guò)RFID標簽市場(chǎng)增長(cháng)潛力。
　　要在不損害個(gè)人隱私權的情況下保證RFID創(chuàng )新的發(fā)展，就需要消費者的消費意識、立法機關(guān)的監督以及對私營(yíng)部門(mén)的約束。

　　三十年前，在俄亥俄州特洛伊的Marsh超市，一種10片裝Juicy Fruit口香糖和出納員算是我們現在稱(chēng)為UPC（通用產(chǎn)品代碼）條形碼系統的首次成功試驗產(chǎn)品與參與者。條形碼系統繼續在發(fā)展。例如，美國和歐洲的標準組織代表最近在通用14位格式上達成了一致，從2005年1月開(kāi)始，全世界的條形碼閱讀器必須支持這種格式。不過(guò)，總體而言，當今的條形碼是成熟而普及的，而且好懂。（但是，一些前總統可能會(huì )對最后一點(diǎn)說(shuō)恕不茍同。還記得1992年在新罕布什爾的初選活動(dòng)上老布什的迷茫嗎？當時(shí)他在一家雜貨店試圖使用一個(gè)條形碼掃描器沒(méi)有成功。）
　　然而，技術(shù)在不斷發(fā)展，有希望登上產(chǎn)品識別寶座的技術(shù)已經(jīng)出現，那就是RFID（射頻識別）器件。具有諷刺意味的是，RFID技術(shù)幾乎與1934年率先獲得專(zhuān)利的條形碼一樣古老。在第二次世界大戰期間，大不列顛的皇家空軍采用類(lèi)似RFID的技術(shù)來(lái)區分敵我飛機，而Harry Stockman于1948年10月在IRE（無(wú)線(xiàn)電工程師協(xié)會(huì )）學(xué)報上發(fā)表的論文《利用反射的功率進(jìn)行通信》則首次詳細描述了RFID的理論和實(shí)現方法。多產(chǎn)的發(fā)明家Charles Walton在1973年獲得了第一個(gè)用于無(wú)源RFID閂鎖閱讀器的RFID專(zhuān)利。Walton的姓氏很巧合地與已故的沃爾瑪創(chuàng )始人Sam Walton相同，沃爾瑪與美國國防部一起在促進(jìn)當前的RFID推廣應用方面起到了主導作用。
　　如果RFID是這樣一項陳舊的技術(shù)，那為什么在過(guò)去幾年中，對它的興趣增加得如此迅速呢？部分原因在于芯片能力。多虧了摩爾定律，無(wú)源RFID大批量銷(xiāo)售的價(jià)格不到50美分，分析師們預測在這個(gè)十年末大批量銷(xiāo)售的價(jià)格將低于5美分。充足的基礎設施能力也非常重要，二十世紀九十年代末期網(wǎng)絡(luò )公司的激增促進(jìn)了聯(lián)網(wǎng)設備和功能強大的服務(wù)器的發(fā)展，這些聯(lián)網(wǎng)設備和服務(wù)器具有高速CPU和I/O連接功能，并含有足夠的內存和硬盤(pán)驅動(dòng)器，隨后的網(wǎng)絡(luò )公司銳減則已經(jīng)導致大量未充分利用的網(wǎng)絡(luò )帶寬需要有人來(lái)使用。
　　促使人們對RFID的興趣增加的最后一個(gè)因素來(lái)自客戶(hù)的需求。制造商、分銷(xiāo)商和零售商都希望盡可能使其系統自動(dòng)化，以便消除產(chǎn)品流動(dòng)過(guò)程中昂貴而不可靠的人工操作。他們還渴望在憑定時(shí)間及時(shí)而又準確地了解各個(gè)產(chǎn)品的位置，并了解各個(gè)產(chǎn)品集結地點(diǎn)的庫存。如果可能的話(huà)，他們希望將視野擴展到商店之外，將每個(gè)產(chǎn)品與各個(gè)消費者聯(lián)系起來(lái)，并在收集到的其它數據的配合下，弄清楚吸引該消費者購買(mǎi)更多產(chǎn)品的辦法（參見(jiàn)附文《隱私問(wèn)題》）。政府對此也很有興趣，希望盡可能多地合法了解本國的公民和居民在做些什么。
　　與幾乎每一種處于幼年或青春期的新技術(shù)的情況一樣，業(yè)已出現各種各樣的不兼容選擇方案來(lái)應對總會(huì )產(chǎn)生的各種挑戰（參考文獻1）。對于RFID來(lái)說(shuō)，這些差別始于RFID標簽與其閱讀器通信的基本方式。一個(gè)無(wú)源RFID標簽本身不含電源，而是由閱讀器供電，或者在閱讀器“激勵”RFID標簽的過(guò)程中采用電感耦合或接收電磁波來(lái)“獲取”電能。相反地，一個(gè)有源RFID標簽包含一塊電池，從而大大提高了成本，但也有可能增強了自身功能，擴展了作用距離。半無(wú)源標簽是一種中間方式，通過(guò)一塊電池來(lái)為芯片的待機電路供電，但在有源通信期間由閱讀器供電。
　　RFID閱讀器和標簽還利用各種頻段來(lái)發(fā)送和接收信號。低頻RFID系統工作于125～134 kHz（適用于美國和其他國家），而13.56 MHz是最常用的高頻，它是另一種國際標準。UHF（超高頻）RFID系統的頻率范圍為866～960 MHz，而微波系統則工作于2.4～5.8GHz。在所有其它因素等同的情況下，高頻RFID的作用距離比低頻RFID遠，這基本上是因為近場(chǎng)效應不會(huì )減弱高頻RFID的信號。如果一個(gè)標簽距離閱讀器不到一個(gè)波長(cháng)，信號就按距離的三次方衰減；在一個(gè)波長(cháng)以外，信號按距離的二次方衰減。此外，高頻RFID還能夠更快地發(fā)送和接收數據。
　　話(huà)又說(shuō)回來(lái)，高頻標簽和閱讀器與低頻標簽和閱讀器相比，價(jià)格較貴，耗電較多，而且像封裝、濕度及鄰近金屬物品等環(huán)境因素對高頻器件信號的衰減也都高于對應的低頻產(chǎn)品。在規范和設計RFID設備時(shí)，還需要意識到在世界上某些地區可以自由使用的頻率在其它地方可能不能使用，或者需要一個(gè)代價(jià)昂貴而費時(shí)的特許過(guò)程。非特許頻段也會(huì )遭遇頻譜惡化，這一點(diǎn)是任何嘗試同時(shí)使用微波爐、無(wú)繩電話(huà)、Wi-Fi接入點(diǎn)及客戶(hù)端和藍牙配對設備的人都體驗過(guò)的（參考文獻2）。RFID標簽如何在其發(fā)回閱讀器的載波頻率上進(jìn)行數據調制呢？還沒(méi)有一致的策略。AM（調幅），特別是ASK（移幅鍵控），還有FM（調頻）、PM（調相）以及PWM（脈寬調制），全都可能使用。為了盡量降低兩個(gè)標簽同時(shí)發(fā)送信號從而相互損害對方信號的可能性，制造商有時(shí)候采用TDMA（時(shí)分多址）算法。Infineon公司的13.56MHz PJM（相位抖動(dòng)調制）RFID標簽采用了獲得Magellan Technology公司特許的各種調制技術(shù)。這些調制技術(shù)據說(shuō)能使標簽以高達848 kbps的速率進(jìn)行讀和寫(xiě)——這一速率大約是常規 13.56MHz標簽的25倍；它們還能實(shí)現FTDMA（頻分及時(shí)分多址）和8通道跳頻，以避免信號碰撞干擾（表1）。



　　CRC（循環(huán)冗余校驗）或其它校驗和代碼可以確定閱讀器是否正確地接收到了標簽發(fā)送的信號，而多種ECC（糾錯碼）方案可以糾正錯誤比特，并且無(wú)需費時(shí)的重新掃描。目前，在發(fā)送數據是否加密方面尚未達成一致，但像沃爾瑪這樣規模的大型公司一直在推行事實(shí)上的標準，并且開(kāi)始給這種混亂帶來(lái)一些秩序。你是否決定在設計中實(shí)施加密和這種加密有多大的牢靠性這二點(diǎn)會(huì )對標簽的成本、尺寸、功耗及其它關(guān)鍵因素產(chǎn)生重大影響。