RFID技術應用領域分析及展望

摘要　本文介紹了RFID技術的發(fā)展歷史和標準現狀，同時對全球RFID產業(yè)的發(fā)展進行了分析和比較，并預測未來幾年內在全球開放的市場下，以供應鏈的應用為贏利主體的RFID技術將會帶來巨大的商機。

關鍵詞　RFID　標簽　自動識別技術　集成電路芯片


　　近一兩年來由于受到以沃爾瑪為代表的大型零售商的推動，RFID技術在全球掀起陣陣熱潮，吸引了眾多廠商參與相關技術及芯片的研究和開發(fā)。目前RFID技術處于迅速上升的時期，該技術被業(yè)界公認為是本世紀最有前途應用技術之一，同時也引起了許多國家的重視，欲將其培育成國家的一項重要產業(yè)。

一、RFID技術及其發(fā)展歷史

　　射頻識別技術RFID(Radio Frequency Identification)是自動識別技術的一種，即通過無線射頻方式進行非接觸雙向數據通信對目標加以識別。一個典型的RFID系統一般由RFID標簽、讀寫器以及計算機系統等部分組成。其中RFID標簽中一般保存有約定格式的編碼數據，用以唯一標識標簽所附著的物體。與傳統的識別方式相比，RFID技術無需直接接觸、無需光學可視、無需人工干預即可完成信息輸入和處理，且操作方便快捷。能夠廣泛應用于生產、物流、交通、運輸、醫(yī)療、防偽、跟蹤、設備和資產管理等需要收集和處理數據的應用領域，并被認為是條形碼標簽的未來替代品。

　　RFID系統的工作原理(如圖1)：讀寫器通過天線發(fā)送出一定頻率的射頻信號；當RFID標簽進入讀寫器工作場時，其天線產生感應電流，從而RFID標簽獲得能量被激活并向讀寫器發(fā)送出自身編碼等信息；讀寫器接收到來自標簽的載波信號，對接收的信號進行解調和解碼后送至計算機主機進行處理；計算機系統根據邏輯運算判斷該標簽的合法性，針對不同的設定做出相應的處理和控制，發(fā)出指令信號；RFID標簽的數據解調部分從接收到的射頻脈沖中解調出數據并送到控制邏輯，控制邏輯接收指令完成存儲、發(fā)送數據或其他操作。

 

　　RFID技術的發(fā)展最早可以追溯至第二次世界大戰(zhàn)時期，那時它被用來在空中作戰(zhàn)行動中進行敵我識別。從歷史上看，RFID技術的發(fā)展基本可按10年期劃分為幾個階段(參見表1)。因此RFID并不是一個嶄新的技術。從分類上看，因為經過多年的發(fā)展，13.56MHz以下的RFID技術已相對成熟，目前業(yè)界最關注的是位于中高頻段的RFID技術，特別是860MHz～960MHz(UHF頻段)的遠距離RFID技術發(fā)展最快；而2.45GHz和5.8GHz頻段由于產品擁擠，易受干擾，技術相對復雜，其相關的研究和應用仍處于探索的階段。

二、RFID技術標準現狀

　　目前，RFID還未形成統一的全球化標準，市場為多種標準并存的局面，但隨著全球物流行業(yè)RFID大規(guī)模應用的開始，RFID標準的統一已經得到業(yè)界的廣泛認同。RFID系統主要由數據采集和后臺數據庫網絡應用系統兩大部分組成。目前已經發(fā)布或者是正在制定中的標準主要是與數據采集相關的，其中包括電子標簽與讀寫器之間的空氣接口、讀寫器與計算機之間的數據交換協議、RFID標簽與讀寫器的性能和一致性測試規(guī)范、以及RFID標簽的數據內容編碼標準等。后臺數據庫網絡應用系統目前并沒有形成正式的國際標準，只有少數產業(yè)聯盟制定了一些規(guī)范，現階段還在不斷演變中。

　　RFID標準爭奪的核心主要在RFID標簽的數據內容編碼標準這一領域。目前，形成了五大標準組織，分別代表了國際上不同團體或者國家的利益。EPC Global是由北美UCC產品統一編碼組織和歐洲EAN產品標準組織聯合成立，在全球擁有上百家成員，得到了零售巨頭沃爾瑪，制造業(yè)巨頭強生、寶潔等跨國公司的支持。而AIM、ISO、UID則代表了歐美國家和日本；IP-X的成員則以非洲、大洋洲、亞洲等國家為主。比較而言，EPC Global由于綜合了美國和歐洲廠商，實力相對占上風。

　　1.EPC Global

　　EPC Global是由UCC和EAN聯合發(fā)起的非盈利性機構，全球最大的零售商沃爾瑪連鎖集團、英國Tesco等100多家美國和歐洲的流通企業(yè)都是EPC的成員，同時由美國IBM公司、微軟、Auto-ID Lab等進行技術研究支持。此組織除發(fā)布工業(yè)標準外，還負責EPCgobal號碼注冊管理。EPC Global系統是一種基于EAN·UCC編碼的系統。作為產品與服務流通過程信息的代碼化表示，EAN·UCC編碼具有一整套涵蓋了貿易流通過程各種有形或無形的產品所需的全球唯一的標識代碼，包括貿易項目、物流單元、位置、資產、服務關系等標識代碼。EAN·UCC標識代碼隨著產品或服務的產生在流通源頭建立，并伴隨著該產品或服務的流動貫穿全過程。EAN·UCC標識代碼是固定結構、無含義、全球唯一的全數字型代碼。在EPC標簽信息規(guī)范1.1中采用64-96位的電子產品編碼；在EPC標簽2.0規(guī)范中采用96-256位的電子產品編碼。

　　 2.日本UID

　　主導日本RFID標準研究與應用的組織是T-引擎論壇(T-Engine Forum)，該論壇已經擁有成員475家成員。值得注意的是成員絕大多數都是日本的廠商，如NEC、日立、東芝等，但是少部分來自國外的著名廠商也有參與，如微軟、三星、LG和SKT。T-引擎論壇下屬的泛在識別中心(Ubiquitous ID Center--UID)成立于2002年12月，具體負責研究和推廣自動識別的核心技術，即在所有的物品上植入微型芯片，組建網絡進行通信。UID的核心是賦予現實世界中任何物理對象唯一的泛在識別號(Ucode)。它具備了128位(128-bit)的充裕容量，提供了340x 1036編碼空間，更可以用128位為單元進一步擴展至256、384或512位。Ucode的最大優(yōu)勢是能包容現有編碼體系的元編碼設計，可以兼容多種編碼，包括JAN、UPC、ISBN、IPv6地址、甚至電話號碼。Ucode標簽具有多種形式，包括條碼、射頻標簽、智能卡、有源芯片等。泛在識別中心把標簽進行分類，并設立了多個不同的認證標準。

三、全球RFID產業(yè)發(fā)展分析

　　從全球的范圍來看，美國已經在RFID標準的建立、相關軟硬件技術的開發(fā)、應用領域走在世界的前列。歐洲RFID標準追隨美國主導的EPC global標準。在封閉系統應用方面，歐洲與美國基本處在同一階段。日本雖然已經提出UID標準，但主要得到的是本國廠商的支持，如要成為國際標準還有很長的路要走。RFID在韓國的重要性得到了加強，政府給予了高度重視，但至今韓國在RFID標準上仍模糊不清。

　　1.美國

　　在產業(yè)方面，TI、Intel等美國集成電路廠商目前都在RFID領域投入巨資進行芯片開發(fā)。Symbol等已經研發(fā)出同時可以閱讀條形碼和RFID的掃描器。IBM、Microsoft和HP等也在積極開發(fā)相應的軟件及系統來支持RFID的應用。目前美國的交通、車輛管理、身份識別、生產線自動化控制、倉儲管理及物資跟蹤等領域已經開始逐步應用RFID技術。在物流方面，美國已有100多家企業(yè)承諾支持RFID應用，這其中包括：零售商沃爾瑪；制造商吉列、強生、寶潔；物流行業(yè)的聯合包裹服務公司以及政府方面國防部的物流應用。

　　另外，值得注意的是美國政府是RFID應用的積極推動者。按照美國防部的合同規(guī)定，2004年10月1日或者2005年1月1日以后，所有軍需物資都要使用RFID標簽；美國食品及藥物管理局(FDA)建議制藥商從2006年起利用RFID跟蹤最常造假的藥品；美國社會福利局(SSA)于2005年年初正式使用RFID技術追蹤SSA各種表格和手冊。

　　2.歐洲

　　在產業(yè)方面，歐洲的Philips、STMicroelectronics在積極開發(fā)廉價RFID芯片；Checkpoint在開發(fā)支持多系統的RFID識別系統；諾基亞在開發(fā)能夠基于RFID的移動電話購物系統；SAP則在積極開發(fā)支持RFID的企業(yè)應用管理軟件。在應用方面，歐洲在諸如交通、身份識別、生產線自動化控制、物資跟蹤等封閉系統與美國基本處在同一階段。目前，歐洲許多大型企業(yè)都紛紛進行RFID的應用實驗。例如，英國的零售企業(yè)Tesco最早于2003年9月結束了第一階段試驗。試驗由該公司的物流中心和英國的兩家商店進行，試驗是對物流中心和兩家商店之間的包裝盒及貨盤的流通路徑進行追蹤，使用的915MHz頻帶。

　　3.日本

　　日本是一個制造業(yè)強國，它在電子標簽研究領域起步較早，政府也將RFID作為一項關鍵的技術來發(fā)展。MPHPT在2004年3月發(fā)布了針對RFID的“關于在傳感網絡時代運用先進的RFID技術的最終研究草案報告”，報告稱MPHPT將繼續(xù)支持測試在UHF頻段的被動及主動的電子標簽技術，并在此基礎上進一步討論管制的問題；2004年7月，日本經濟產業(yè)省METI選擇了七大產業(yè)做RFID的應用試驗，包括消費電子、書籍、服裝、音樂CD、建筑機械、制藥和物流。從近來日本RFID領域的動態(tài)來看，與行業(yè)應用相結合的基于RFID技術的產品和解決方案開始集中出現，這為2005年RFID在日本應用的推廣，特別是在物流等非制造領域，奠定了堅實的基礎。(2004年中至2005年初日本RFID發(fā)展歷程參見表2)。

　　4.韓國

　　韓國主要通過國家的發(fā)展計劃，再聯合企業(yè)的力量來推動RFID的發(fā)展，即主要是由產業(yè)資源部和情報通信部來推動RFID的發(fā)展計劃。特別值得注意的是在2004年3月韓國提出IT839計劃以來，RFID重要性得到了進一步的加強。雖然目前韓國在RFID的開發(fā)和應用領域乏善可陳，但值得引起關注的是在韓國政府的高度重視下，韓國關于RFID的技術開發(fā)和應用試驗正在加速展開。同日本類似，韓國也出現了將RFID引入開放系統的趨勢。2005年3月，韓國政府將耗資7.84億美元在仁川新建技術中心，主要從事電子標簽技術包括RFID研發(fā)以及生產，以幫助韓國企業(yè)快速確立在全球RFID市場的主流地位。該中心的建設將在2007年前完成，RFID標簽和傳感器將在2008年批量出貨。

四、RFID的應用及展望

　　盡管RFID技術已經應用于多個領域，但是其應用是局限在某一封閉市場內，因此其市場規(guī)模受到了極大的限制。但是隨著RFID技術的發(fā)展演進以及成本的降低，未來幾年內RFID技術主要以供應鏈的應用為贏利的主體，全球開放的市場將為RFID帶來巨大的商機。簡單來講，從采購、倉儲、生產、包裝、卸載、流通加工、配送、銷售到服務，這些是供應鏈上的業(yè)務流程和環(huán)節(jié)。在供應鏈運轉時，企業(yè)必須隨時實地、精確的掌握供應鏈上的商流、物流、信息和資金的流向，才能夠使企業(yè)發(fā)揮出最大的效率和效益。但實際上，物體在流動的過程中各種環(huán)節(jié)處于松散的狀況，商流、物流、信息和資金常常隨著時間和位置的變化而變化，使企業(yè)對這四種流的控制能力大大下降，從而產生失誤造成不必要的損失。RFID技術正是有效解決供應鏈上各項業(yè)務運作資料的輸入與輸出、業(yè)務過程的控制與跟蹤，以及減少出錯率等難題的一種技術。例如，最近香港工業(yè)工程師學會及香港生產力促進局就開展了一項名為“提升制造及工業(yè)工程師應用無線標簽來實施供應鏈管理”的項目。該項目主要是為香港制造及工業(yè)工程師設計，項目包括一系列的工業(yè)及技術專題研討會、工作坊等。港府正是借助RFID技術在產品供應鏈上的每個環(huán)節(jié)發(fā)揮的效用，實現物料供應、生產、貯存、包裝，以及物流、貨運出境、船務運輸，存貨控制及零售等各個環(huán)節(jié)的管理，幫助企業(yè)加快物流速度，改善生產效率，促進貿易活動。

　　據Deloitte研究中心的分析和預測，從2006年開始，供應鏈將成為推動RFID的主要產業(yè)，而且每年都在高速成長，推動RFID產業(yè)前進。至2009年，約70%的RFID應用都在供應鏈產業(yè)中。事實上，供應鏈的每一個環(huán)節(jié)加入RFID之后，就會變得更加順暢，相對的其他產業(yè)所占的比例也只有30%而已(見圖2)。

　　當然，RFID的發(fā)展也面臨一些障礙，其中最主要的是RFID標簽的價格。一般認為價格在5美元以上的芯片，主要為應用于軍事、生物科技和醫(yī)療方面的有源器件，10美分-1美元左右的常為用于運輸、倉儲、包裝、文件等的無源器件，消費應用如零售的標簽在5～10美分，醫(yī)藥、各種票證(車票、入場券等)、貨幣等應用的標簽則在5美分以下，標簽價格將直接影響RFID的市場規(guī)模。其次是隱私權的問題難于解決，由于在非接觸的條件下，可以對標簽中的數據進行讀取，這引發(fā)了人們對RFID技術侵犯個人隱私權的爭議。盡管如此，筆者還是堅信標簽價格將隨著技術的發(fā)展及生產規(guī)模的擴大而得以解決，隱私問題則需要各個國家通過立法對用戶的隱私權加以保護來逐步解決。RFID技術所獨有的優(yōu)勢，最終將在全球形成一個巨大的產業(yè)，值得各個領域加以關注。