RFID技術(shù)研究類別

一、引言

本文是“RFID分類研究總論”的續(xù)篇，側(cè)重于分析研究在 “RFID分類研究總論”中提出的“RFID技術(shù)分類研究”子項的內(nèi)容。本文所采用的研究方法、立場與觀點與前篇文章保持一致。從內(nèi)在邏輯關(guān)系上來說，本文的研究內(nèi)容居于 “RFID分類研究總論”之后，其后續(xù)內(nèi)容是“RFID產(chǎn)品分類研究”。

“RFID分類研究總論”、“RFID技術(shù)分類研究”和后續(xù)的“RFID產(chǎn)品分類研究”三篇文章合并起來形成一個有關(guān)RFID分類研究的完整體系。

二、RFID技術(shù)的分類

現(xiàn)實中，人們看到的是RFID產(chǎn)品、用到的卻是RFID技術(shù)提供給 RFID產(chǎn)品的功能。RFID產(chǎn)品是RFID技術(shù)有形的外表、RFID技術(shù)是RFID產(chǎn)品無形的內(nèi)里。RFID產(chǎn)品承載著RFID技術(shù)，RFID技術(shù)的不斷發(fā)展、促進(jìn)著RFID產(chǎn)品的不斷更新。RFID產(chǎn)品的分類與RFID技術(shù)的分類密切相關(guān)。在此，首先以RFID系統(tǒng)的概念為依托，著重討論RFID技術(shù)的分類。

RFID系統(tǒng)包括電子標(biāo)簽和讀寫器兩個基本組成部分。雖然電子標(biāo)簽個體在通常的意義上價格比讀寫器個體要低許多，但是由于電子標(biāo)簽是物品標(biāo)識信息的載體，跟隨著所標(biāo)識的物品走遍天下、散布在物品駐留的各個角落之中，而讀寫器則主要分布在電子標(biāo)簽信息的采集點上。因而，人們見得更多的是電子標(biāo)簽，數(shù)量最多的也是電子標(biāo)簽，標(biāo)識物品最為直接的RFID系統(tǒng)組成單元也是電子標(biāo)簽，并且在大千世界中，由于各種具體應(yīng)用及需求不同，存在著大量不同類型且互不兼容的電子標(biāo)簽。即便是在相互兼容的電子標(biāo)簽集合中，也會因為應(yīng)用的需求不同，產(chǎn)品開發(fā)的廠家不同，設(shè)計人員的靈感不同，生產(chǎn)制作的工藝不同，造成最終應(yīng)用的產(chǎn)品多種多樣。

由于電子標(biāo)簽的數(shù)量大，個體相對小，價值相對低，因而在RFID系統(tǒng)設(shè)計的時候，通常為了達(dá)到RFID系統(tǒng)的綜合目標(biāo)，最優(yōu)先考慮的是如何設(shè)計一個簡單而有效能的電子標(biāo)簽，而將完成RFID系統(tǒng)相對復(fù)雜一些的適應(yīng)性方面的問題留給了讀寫器一方來完成。由此決定了在RFID系統(tǒng)中，電子標(biāo)簽是技術(shù)的主導(dǎo)方。在更多的情況下，是設(shè)計讀寫器以適應(yīng)一種或多種電子標(biāo)簽的讀寫需要。

在上述內(nèi)在原因的驅(qū)使下，也有看法直接將電子標(biāo)簽技術(shù)等同于RFID技術(shù)，將電子標(biāo)簽技術(shù)的分類等同于RFID技術(shù)的分類。本文采納并支持這種觀點。

在后續(xù)的討論中，為了討論方便起見，將直接以對電子標(biāo)簽技術(shù)的討論來指代對RFID技術(shù)的討論，對電子標(biāo)簽技術(shù)的分類來指代對RFID技術(shù)的分類。

1. RFID技術(shù)分類的依據(jù)

通過前面的討論，綜合提取出最重要的RFID技術(shù)分類依據(jù)有三項：一項是電子標(biāo)簽的供電方式；另一項是電子標(biāo)簽工作的頻率，即電子標(biāo)簽無接觸傳送標(biāo)識信息所采用的射頻載波的頻率；第三項是電子標(biāo)簽工作時的內(nèi)部狀態(tài)。

此外，其他的劃分依據(jù)還有電子標(biāo)簽與讀寫器之間的通信方式是單向、半雙工或全雙工；電子標(biāo)簽的數(shù)據(jù)是否可改寫，有線改寫還是無線改寫；電子標(biāo)簽的存儲數(shù)據(jù)量等，在此不做詳細(xì)討論。

2. 依電子標(biāo)簽供電方式的分類

依電子標(biāo)簽工作時的供電方式得到的RFID技術(shù)/電子標(biāo)簽技術(shù)的分類如圖1所示。根據(jù)圖1的劃分，無源電子標(biāo)簽、半無源電子標(biāo)簽和有源主動式電子標(biāo)簽的基本定義如下：

（1）無源電子標(biāo)簽的基本定義：電子標(biāo)簽無內(nèi)置電池，其工作所需的電源來自讀寫器構(gòu)建的射頻場。

有源電子標(biāo)簽是指具有內(nèi)置電池的電子標(biāo)簽，詳細(xì)分類又可將有源電子標(biāo)簽分為半無源電子標(biāo)簽和有源主動式電子標(biāo)簽。

（2）半無源電子標(biāo)簽的基本定義：電子標(biāo)簽具有內(nèi)置電池，電子標(biāo)簽向外傳送信息的實現(xiàn)方式遵循負(fù)載反射調(diào)制技術(shù)的原理實現(xiàn)。也就是說，內(nèi)置電池的能量并不轉(zhuǎn)化成電子標(biāo)簽外送信息所需的射頻能量，標(biāo)簽外送信息所需的射頻能量仍然依賴于讀寫器發(fā)出的載波能量信號。

（3）有源主動式電子標(biāo)簽的基本定義：電子標(biāo)簽具有內(nèi)置電池，并且電子標(biāo)簽具有利用自身電池能量向外發(fā)送信息的能力。

3. 依電子標(biāo)簽工作頻率的分類

依電子標(biāo)簽的工作頻率因素得到的RFID技術(shù)/電子標(biāo)簽技術(shù)的分類如圖2所示。

低頻類RFID技術(shù)/電子標(biāo)簽技術(shù)的特點是電子標(biāo)簽與讀寫器之間的無接觸耦合一般通過交變的磁場實現(xiàn)。典型的頻率界限是頻率低于30MHz。目前的主流 RFID技術(shù)集中在頻率低于135kHz的動物識別應(yīng)用與頻率為 13.56MHz的卡片（含柔性膜貼方式）識別方面。

高頻類RFID技術(shù)/電子標(biāo)簽技術(shù)的特點是電子標(biāo)簽與讀寫器之間的無接觸耦合一般通過傳播的電磁場實現(xiàn)。典型的工作頻率包括：433MHz，860-960MHz，2.45GHz及5.8GHz等。

4. 依電子標(biāo)簽內(nèi)部狀態(tài)的分類

電子標(biāo)簽工作時的內(nèi)部狀態(tài)在很大程度上決定著讀寫器的工作方式及設(shè)計方案，比如RFID系統(tǒng)是否支持同一閱讀區(qū)中的多標(biāo)簽讀寫功能等。依電子標(biāo)簽內(nèi)部狀態(tài)的RFID技術(shù)/電子標(biāo)簽技術(shù)分類如圖3所示。

無內(nèi)置狀態(tài)機(jī)模型的電子標(biāo)簽是指電子標(biāo)簽沒有時間記憶功能，最典型的情況是電子標(biāo)簽的工作對外呈現(xiàn)出純組合電路的性質(zhì)，復(fù)雜一些的情況包括電子標(biāo)簽內(nèi)置了隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生器用于控制電子標(biāo)簽的工作狀態(tài)。例如，電子標(biāo)簽上電后即進(jìn)入循環(huán)發(fā)送內(nèi)置完整存儲信息的狀態(tài)，鐵路車號自動識別應(yīng)用采用的電子標(biāo)簽技術(shù)即屬于這種情況。

一般情況下，無內(nèi)置狀態(tài)機(jī)模型的電子標(biāo)簽對應(yīng)的RFID系統(tǒng)不具備多標(biāo)簽識別的功能，但也有例外情況。如果電子標(biāo)簽內(nèi)置了隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生器，即使無內(nèi)置狀態(tài)機(jī)，也可由隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生器的作用引起同時獲得激勵的電子標(biāo)簽交錯發(fā)送信息，從而可以實現(xiàn)多標(biāo)簽識別的功能。

無內(nèi)置狀態(tài)機(jī)模型的電子標(biāo)簽通常還具有WORM（Write Once, Read Many）特性，即一次完成電子標(biāo)簽信息的寫入，多次重復(fù)讀電子標(biāo)簽的信息。對應(yīng)的RFID系統(tǒng)中的讀寫器一般僅需配置讀功能，由此可簡化相應(yīng)的讀寫器設(shè)計。

有內(nèi)置狀態(tài)機(jī)模型的電子標(biāo)簽是指電子標(biāo)簽具有時間記憶功能，最典型的情況是電子標(biāo)簽的工作對外呈現(xiàn)出時序電路的性質(zhì)。有內(nèi)置狀態(tài)機(jī)模型的電子標(biāo)簽通常具有多標(biāo)簽識別的功能。通常來說，有內(nèi)置狀態(tài)機(jī)模型的電子標(biāo)簽的狀態(tài)數(shù)為3-5個，復(fù)雜一些的也可將狀態(tài)機(jī)的概念擴(kuò)展為內(nèi)置可編程的微處理器。例如：ISO/IEC 18000-6B定義的電子標(biāo)簽的內(nèi)置狀態(tài)機(jī)模型可用圖4來表示。

由圖4可見，ISO/IEC 18000-6B定義的電子標(biāo)簽內(nèi)置狀態(tài)機(jī)共有4個獨立狀態(tài)，包括了未獲得激勵時的下電狀態(tài)。

對于含有內(nèi)置狀態(tài)機(jī)模型的電子標(biāo)簽來說，內(nèi)置的狀態(tài)機(jī)就相當(dāng)于電子標(biāo)簽的大腦，必須保證其惟一性和一致性。因而，在原始設(shè)計時一定要確保不允許在同一個電子標(biāo)簽中存在有兩個相互獨立的狀態(tài)機(jī)。否則，將不能保證電子標(biāo)簽的正常工作。

三、小結(jié)

本文的分析研究工作延續(xù)了“RFID分類研究總論”的內(nèi)容，詳細(xì)分析研究了RFID技術(shù)分類的相關(guān)問題。主要的內(nèi)容與觀點匯總?cè)缦拢?/P>

（1）確認(rèn)并認(rèn)同了從技術(shù)分類角度出發(fā)，可以直接將RFID技術(shù)與電子標(biāo)簽技術(shù)分類相等同的基本觀點。
（2）通過對RFID技術(shù)的整體研究，將RFID技術(shù)的分類依據(jù)疏理為：依電子標(biāo)簽供電方式的分類，依電子標(biāo)簽工作頻率的分類，依電子標(biāo)簽內(nèi)部狀態(tài)的分類三大依據(jù)。略去了其他非重要因素的分類。