高頻與超高頻RFID應用比較

隨著以Gen2為代表的超高頻技術正式成為ISO 18000-6C標準，RFID技術在托盤和貨箱上的應用日趨成熟，RFID標簽用于單品識別提上日程，在下一個里程碑上是超高頻還是高頻，引起了全球RFID業(yè)界的廣泛關注。
　　
高頻與超高頻
　　
高頻RFID標簽典型工作頻率為13.56MHz，一般以無源為主，標簽與閱讀器進行數(shù)據(jù)交換時，標簽必須位于閱讀器天線輻射的近場區(qū)內。高頻標簽的閱讀距離一般情況下小于1米。高頻標簽由于可方便地做成卡狀，廣泛應用于電子車票、電子身份證、電子閉鎖防盜(電子遙控門鎖控制器)、小區(qū)物業(yè)管理、大廈門禁系統(tǒng)等。
　　
超高頻標簽的工作頻率在860MHz#12316;960MHz之間，可分為有源標簽與無源標簽兩類。工作時，射頻標簽位于閱讀器天線輻射場的遠場區(qū)內，標簽與閱讀器之間的耦合方式為電磁耦合方式。閱讀器天線輻射場為無源標簽提供射頻能量，將無源標簽喚醒。相應的射頻識別系統(tǒng)閱讀距離一般大于1米，典型情況為4米#12316;6米，最大可達10米以上。閱讀器天線一般均為定向天線，只有在閱讀器天線定向波束范圍內的射頻標簽可被讀/寫。超高頻標簽主要用于鐵路車輛自動識別、集裝箱識別，還可用于公路車輛識別與自動收費系統(tǒng)中。
　　
高頻和超高頻的特點
　　
高頻標簽比超高頻標簽便宜，節(jié)省能量，穿透非金屬物體力強，工作頻率不受無線電頻率管制約束，最適合用于含水成分較高的物體，例如水果等。
　　
超高頻作用范圍廣，傳送數(shù)據(jù)速度快，但是他們比較耗能，穿透力較弱，作業(yè)區(qū)域不能有太多干擾，適合用于監(jiān)測從海港運到倉庫的物品。而且超高頻系統(tǒng)價格較高，一般是高頻系統(tǒng)的10倍左右。
　　
高頻與超高頻的發(fā)展并不均衡
　　
從技術發(fā)展程度上看，高頻技術比超高頻技術相對成熟一些。從1995年初步商業(yè)化開始，到今天的廣泛性、成熟化實際應用，高頻技術取得了相當不錯的成績。與其他頻段的RFID標簽相比，高頻標簽的生產(chǎn)量最大，廠商的ROI也最高。通過不斷的完善與改進，針對高頻標簽生產(chǎn)、數(shù)據(jù)協(xié)議共享和構造RFID應用的基礎等方面的學習曲線模型也已經(jīng)建立。超高頻技術則剛開始進入大規(guī)模應用階段，其技術水平還沒有達到成熟的地步。
　　
從信號干擾方面看，高頻和超高頻RFID系統(tǒng)都非常依賴于讀取器和標簽之間的通訊環(huán)境。不過，高頻技術的近場感應耦合減少了潛在的無線干擾，使高頻技術對環(huán)境噪聲和電磁干擾(EMI)有極強的“免疫力”。而超高頻采用電磁發(fā)射原理，因此更容易受到電磁干擾的影響。同時，金屬會反射信號，水則能吸收信號，這些因素都會對標簽的正常功能產(chǎn)生干擾。雖然經(jīng)過技術改進后的部分超高頻標簽(比如Gen2)在防止金屬、液體的干擾方面性能優(yōu)良，不過和高頻標簽相比，超高頻仍稍遜一等，需要采用其他方法來彌補。
　　
從全球規(guī)范標準上看，國際標準化組織/國際電工委員會于1999年制定了ISO/IEC，15693標準，對高頻射頻識別技術的實施進行了規(guī)范。13.56MHz的高頻波段成為在世界范圍內有效的國際科學和醫(yī)學(ISM)波段。在日本于2002年12月同意使用一致的高頻頻率后，其功率水平也在世界范圍內得到了統(tǒng)一。超高頻的標準就不那么統(tǒng)一，不同國家使用的頻率也不盡相同。歐盟指定的超高頻是865#12316;868MHz，美國則是902#12316;928MHz，印度是865#12316;867MHz，澳大利亞是920#12316;926MHz，日本是952#12316;954MHz，而中國等國家則還沒有給超高頻一個合適的頻段范圍，處于標準缺失狀態(tài)。超高頻頻段的不統(tǒng)一造成的直接后果就是使試圖建立全球供應鏈無縫鏈接的企業(yè)供應鏈鏈條斷開。
　　
從全球RFID功率要求上看，歐洲電信標準協(xié)會(ETSI)的EN300-220規(guī)范有兩個主要的條款對超高頻不太有利。其一是關于功率的限制，規(guī)定有效輻射功率為500毫瓦；其二是關于帶寬的限制，結果是無法使讀寫器跳頻，也限制了標簽的反沖突仲裁速度。歐洲規(guī)范限制了超高頻標簽和讀取器之間的信號調制，導致美國和歐洲系統(tǒng)的不一致性。
　　
從實際應用的支持方看，高頻技術獲得了大部分終端用戶的好評。例如，半成零售供應商(主要是歐洲的大零售商)、大部分醫(yī)藥行業(yè)企業(yè)(如輝瑞和葛蘭素史克)、幾乎所有的圖書館以及大部分的洗衣店都鐘情于高頻標簽。除了在供應鏈托盤級和貨箱級的廣泛應用之外，高頻技術也在單品級應用方面大顯身手。單品級標簽有自身特別需求，當然這也是其獨特的優(yōu)勢所在。例如，標簽的體積必須足夠?。粯撕炛g不相互干擾；抗液體、金屬干擾的能力強；要保持較高的閱讀準確率；識讀距離短相對帶來的隱私安全性好等，高頻標簽很好的迎合了這些要求。超高頻標簽也有自己的用武之地，美國國防部以及美歐大型零售商(如沃爾瑪)就將超高頻無源RFID標簽作為食品和其他產(chǎn)品的包裝箱及貨盤標準化的RFID標簽。沃爾瑪還發(fā)布強制命令，要求其單品藥品要全部采用超高頻標簽。雖然超高頻技術在單品識別方面同樣具有獨特優(yōu)勢，不過其高價位還是讓一些用戶裹足不前，對它“愛不起來”。
　　
醫(yī)藥與快速消費品
　　
對RFID頻段類型的不同需求
　　
在美國食品藥品管理局(FDA)的推動下，美國醫(yī)藥行業(yè)應用RFID技術的熱情水漲船高。從供應商、分銷商、零售商，到醫(yī)院、保健機構，從藥品、醫(yī)用服裝，到手術器械設備、血液和組織標本等。除了沃爾瑪想解決的物流中的問題外，醫(yī)藥業(yè)要解決的另一個重大問題就是防偽和打假，在經(jīng)歷各種解決方案和多次RFID試驗之后，美國醫(yī)藥行業(yè)更加傾向于應用高頻技術。相對于超高頻而言，高頻技術的讀取范圍、構成要素、成熟度、全球標準和全球實用性更加適合于醫(yī)藥行業(yè)，它可以用最低的成本和最低的業(yè)務風險實現(xiàn)最高的效能，能夠在醫(yī)藥和保健方面的應用中達到單品級別的自動識別和譜系跟蹤，進而實現(xiàn)防偽打假并預防拿錯藥而引發(fā)的醫(yī)療事故。
　　
在快速消費品領域，物流應用還是首要問題，在單品應用還面臨著消費者隱私、配套設施的阻力。有專家認為，國防部和沃爾瑪熱衷于超高頻并且公開反對藥品行業(yè)使用高頻技術的原因只不過是因為目前二者的供應鏈上只有超高頻設備，而沒有識讀單品標簽的高頻設備罷了。就全球范圍看，很多國家采用的是高頻解決方案，原因不外乎這兩條：許多國家沒有開放使用超高頻頻段和超高頻解決方案不足以滿足其需求。
　　
近距離超高頻尚待檢驗
　　
看到單品時代超高頻的商機，SmartCode推出一種“近距離超高頻RFID標簽”，他們認為這種標簽結合了超高頻和高頻的優(yōu)點，還舉出許多案例來證明近距離超高頻標簽在防止金屬、液體的干擾方面已經(jīng)達到了和高頻標簽同樣的水平。
　　
從技術方面講，近距離超高頻標簽采用了超高頻Gen2芯片，使用一種特殊天線，可以在磁場H域內工作，功能類似于高頻標簽；也可以在電場E域內工作，功能跟超高頻標簽一樣。近距離超高頻標簽只有一個超高頻波長(約30厘米至1米)的閱讀距離。從理論上講，近距離超高頻標簽真的整合了高頻和超高頻的技術優(yōu)勢，既可以用于貨箱追蹤，也可以用于單品識別，但由于尚無應用案例，我們無法確知走出實驗室的近距離超高頻標簽的實際性能。
　　
尋找全球最佳實踐
　　
事實是檢驗真理的惟一標準，EPCglobal正在研究并實際測試RFID單品標簽應用的七種不同典型情況，再決定低頻、高頻、超高頻哪項技術更加實用，或者決定哪個頻率段更加適合這七類情況，得到結果后，他們將考慮研究制定單品標簽的相關標準。EPCglobal還在考慮是否需要一個新的高頻空中接口標準。還有專家提出在超高頻和高頻之間找到平衡點，將高頻和超高頻較好結合起來，切實根據(jù)應用需求選擇和發(fā)展二者，即便兩個行業(yè)的流程差不多，可是這絕不代表會采用一樣的技術。例如，在藥品行業(yè)高頻就非常合適；輪胎行業(yè)則比較適宜使用超高頻RFID技術。
　　
總體來看，高頻在多個行業(yè)的單品識別中占有優(yōu)勢。隨著技術的演進和應用的增多，人們將會在超高頻和高頻中找到單品識別的最佳方案。