RFID技術應用及其發(fā)展趨勢分析
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RFID是一種自動無線識別和數(shù)據(jù)獲取技術，已經(jīng)使用了多年，應用領域越來越多。今天，具有可讀和可寫并能防范非授權存取的內(nèi)存的智能芯片已經(jīng)可以在很多集裝箱、貨盤、產(chǎn)品包裝、智能識別ID卡、書本或DVD中看到。由于未來可能的應用，RFID即將迎來非常巨大成長的時期，這種技術、芯片、讀卡器、軟件和業(yè)務的全球市場從2002年的10億美元將成長到2007年的26億美元。
應用將繼續(xù)以供應物流領域為主，在這個領域用RFID收發(fā)器進行包括各種各樣的可行動貨物/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(nèi)含芯片、射頻部份和天線)上的必要儲存將繼續(xù)成為主要的應用。另外的一個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藥盒內(nèi)。然而，未來RFID還將被用在如地方公共交通、汽車遙控鑰匙、傳送輪胎氣壓以及在行動電話等領域內(nèi)。快速的識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：汽車桌椅必須在正確時間按色彩排序(colorordered)進入到裝配線；智能標簽將自動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，這個網(wǎng)絡不允許出現(xiàn)差錯；2006年世界杯杯的門票將不會有假票的存在，這得感謝RFID芯片。
未來另外的一個焦點應用在汽車工業(yè)，例如控制后視鏡、所有的電動機和汽車門照明。展望更遠，電子票務、‘電子護照’、甚至專用通訊業(yè)務已經(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簡單偽造，但事實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：滿足應用
很多事實證明主要的銷售機會存在于物流過程中，根據(jù)行業(yè)和性能要求(例如讀取速度、需要同時讀取的RFID標簽數(shù)量)可以采用不同的技術。RFID技術可以基本分為低頻系統(tǒng)、頻率為13.56MHz的高頻(HF)系統(tǒng)以及頻段在900MHz左右的超高頻系統(tǒng)(UHF)，還有工作在2.4GHz或者5.8GHz(見表)微波頻段的系統(tǒng)。除了頻率范圍外的另外一個差異性因素是電源：被動RFID收發(fā)器，這種收發(fā)器主要用在物流和目標追蹤，他們自身并沒有電源，而是從讀/寫器的RF電場獲得能量；主動收發(fā)器由電池供電，因此具有數(shù)十公尺的長距離，但是體積更大，最重要的是價格更貴。
RFID技術的重要參數(shù)
低頻RFID芯片(被動)工作在130kHz左右的頻率上，當前的主要應用在門禁控制、動物ID、電子鎖車架、機器控制的授權檢查等。該技術讀取速度非常慢并不是問題，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(tǒng)將在很多工業(yè)領域中越來越重要，這種系統(tǒng)歸為被動類，具有高度的可小型化特點，在最近幾年不斷地得到改進。用來獲取貨物和產(chǎn)品信息，并符合ISO標準14443、18000-3,1的系統(tǒng)相對較慢，在某些情況下一次讀作業(yè)需要幾秒鐘的時間，不同的數(shù)據(jù)量所需的具體時間不同。根據(jù)不同的種類，ISO15693標準類型的系統(tǒng)可以對付最大速度為0.5m/s的運動目標，能獲得高達26.48kbps的數(shù)據(jù)傳輸速度，能實現(xiàn)每秒30個對象的識別。
然而，在未來大規(guī)模的物流應用中，工作在13.56MHz的傳統(tǒng)方法，甚至在ISO15693中定義的最近的方法都不在能滿足需要。在這種應用中出現(xiàn)了相位抖動調(diào)變(PJM)技術。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閱讀器，并必須以非常高數(shù)據(jù)速率地逐個讀取，例如識別包裝嚴實的藥品、機場行李追蹤或在遠達1.2公尺的距離登錄文檔。
表：主要RFID技術比較。
10Kb的可用內(nèi)存空間相當于大約兩個DINA4頁的簡單文本儲存。這個內(nèi)存空間還可以進一步分成幾個扇區(qū)，只有被授權的人能進行讀寫存取。特殊的加密方法防止對儲存數(shù)據(jù)的非授權存取。
UHF和微波系統(tǒng)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內(nèi)的大型貨物的識別，或者甚至是在汽車廠產(chǎn)品在線的車輛底盤。這些頻率范圍的缺點是大氣濕度的負面影響，以及需要不時地或始終需要保持收發(fā)器相對于讀寫天線的方位。
應用主導技術
通?？偸悄撤N特定應用來主導采用哪個技術。對于百貨公司，在貨品上加上標簽僅僅以方便在銷售終端讀取當然是毫無意義，因為在當前的成本環(huán)境下，這會使產(chǎn)品更貴。但是，下面的應用非常有意義：在圖書館出借書或CD時，黏貼在書或CD上的13.56MHz標簽在經(jīng)過時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、識別和追蹤任務可以受益于經(jīng)過深思熟慮的RFID技術應用，特別是當每個數(shù)據(jù)都必須被寫入到芯片、被授權用戶所修改以及防止對可分段內(nèi)存的非授權存?。赡艿脑?，甚至可以在非常高的速度以及對大量的對象進行同時處理。
條形碼將逐漸出局嗎？
這個問題可能是根據(jù)上面談到的事實所得出的，但答案是否定的。因為成本的原因，像超市里出售的0.25歐元的奶酪罐將長時間繼續(xù)采用條形碼。但是，絕對可以這樣設想，在未來3到5年內(nèi)，當前用條形碼的場合將為RFID標簽開放，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人售貨機的付費問題。在所有這些應用中，工作在13.56MHz的RFID相對于條形碼，無論在可靠性、避免污染、可見性、讀取速度和空間方向性上都具有優(yōu)勢，更不用說那些因為接觸產(chǎn)生的問題，理論上(RFID)可以無限次讀寫。
RFID標簽成本在不斷下降
RFID技術的成本與實際的應用有關系。根據(jù)附加在金屬基底上的天線的大小(對于13.56MHz，當前為7.5cm×4.5cm或4.5cm×4.5，對于CD的環(huán)形天線直徑為5公分)，在量達到1百萬的情況下，嵌入RFID(即芯片、到天線的連接，基底材料上的天線)的成本約50分。在未來2到3年中這將改變：最快到2006年或2007年將可以達到20分的價格，大約50%的成本為芯片成本，另外一半為天線和基底材料的成本(金屬薄片和紙，或者黏接層)。成本當然與天線尺寸和金屬薄片或紙的質(zhì)量有關，例如全像紙(hologramedpaper)將必然使RFID標簽更貴。
RFID背后的技術
RFID(射頻識別)系統(tǒng)由兩部份組成：讀/寫單元和電子收發(fā)器。閱讀器透過天線發(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。實際上，這就是對內(nèi)存的數(shù)據(jù)進行非接觸讀、寫或刪除處理。從技術上來說，‘智能標簽’包含了包括具有RFID射頻部份和一個超薄天線環(huán)路的RFID芯片的RFID電路，這個天線與一個塑料薄片一起嵌入到標簽內(nèi)。通常，在這個標簽上還黏一個紙卷標，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技術相比較而言，收發(fā)器技術的優(yōu)勢在于閱讀器和收發(fā)器之間的無線鏈接：讀/寫單元不需要與收發(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(tǒng)具有非常高的讀可靠性、快速數(shù)據(jù)獲取，最后一點也是重要的一點就是節(jié)省勞力和紙張。
作者:BodoIschebeck
高級總監(jiān)和總經(jīng)理
英飛凌公司識別方案部門
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