高頻與超高頻RFID應(yīng)用比較

隨著以Gen2為代表的超高頻技術(shù)正式成為ISO 18000-6C標(biāo)準(zhǔn)，RFID技術(shù)在托盤和貨箱上的應(yīng)用日趨成熟，RFID標(biāo)簽用于單品識(shí)別提上日程，在下一個(gè)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(guān)注。
　　
高頻與超高頻
　　
高頻RFID標(biāo)簽典型工作頻率為13.56MHz，一般以無源為主，標(biāo)簽與閱讀器進(jìn)行數(shù)據(jù)交換時(shí)，標(biāo)簽必須位于閱讀器天線輻射的近場區(qū)內(nèi)。高頻標(biāo)簽的閱讀距離一般情況下小于1米。高頻標(biāo)簽由于可方便地做成卡狀，廣泛應(yīng)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(biāo)簽的工作頻率在860MHz#12316;960MHz之間，可分為有源標(biāo)簽與無源標(biāo)簽兩類。工作時(shí)，射頻標(biāo)簽位于閱讀器天線輻射場的遠(yuǎn)場區(qū)內(nèi)，標(biāo)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(biāo)簽提供射頻能量，將無源標(biāo)簽喚醒。相應(yīng)的射頻識(shí)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(dá)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(nèi)的射頻標(biāo)簽可被讀/寫。超高頻標(biāo)簽主要用于鐵路車輛自動(dòng)識(shí)別、集裝箱識(shí)別，還可用于公路車輛識(shí)別與自動(dòng)收費(fèi)系統(tǒng)中。
　　
高頻和超高頻的特點(diǎn)
　　
高頻標(biāo)簽比超高頻標(biāo)簽便宜，節(jié)省能量，穿透非金屬物體力強(qiáng)，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(yùn)到倉庫的物品。而且超高頻系統(tǒng)價(jià)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(shù)發(fā)展程度上看，高頻技術(shù)比超高頻技術(shù)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(shí)際應(yīng)用，高頻技術(shù)取得了相當(dāng)不錯(cuò)的成績。與其他頻段的RFID標(biāo)簽相比，高頻標(biāo)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(jìn)，針對高頻標(biāo)簽生產(chǎn)、數(shù)據(jù)協(xié)議共享和構(gòu)造RFID應(yīng)用的基礎(chǔ)等方面的學(xué)習(xí)曲線模型也已經(jīng)建立。超高頻技術(shù)則剛開始進(jìn)入大規(guī)模應(yīng)用階段，其技術(shù)水平還沒有達(dá)到成熟的地步。
　　
從信號(hào)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(biāo)簽之間的通訊環(huán)境。不過，高頻技術(shù)的近場感應(yīng)耦合減少了潛在的無線干擾，使高頻技術(shù)對環(huán)境噪聲和電磁干擾(EMI)有極強(qiáng)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(shí)，金屬會(huì)反射信號(hào)，水則能吸收信號(hào)，這些因素都會(huì)對標(biāo)簽的正常功能產(chǎn)生干擾。雖然經(jīng)過技術(shù)改進(jìn)后的部分超高頻標(biāo)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(biāo)簽相比，超高頻仍稍遜一等，需要采用其他方法來彌補(bǔ)。
　　
從全球規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)上看，國際標(biāo)準(zhǔn)化組織/國際電工委員會(huì)于1999年制定了ISO/IEC，15693標(biāo)準(zhǔn)，對高頻射頻識(shí)別技術(shù)的實(shí)施進(jìn)行了規(guī)范。13.56MHz的高頻波段成為在世界范圍內(nèi)有效的國際科學(xué)和醫(yī)學(xué)(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(nèi)得到了統(tǒng)一。超高頻的標(biāo)準(zhǔn)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(gè)合適的頻段范圍，處于標(biāo)準(zhǔn)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(yīng)鏈無縫鏈接的企業(yè)供應(yīng)鏈鏈條斷開。
　　
從全球RFID功率要求上看，歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)(ETSI)的EN300-220規(guī)范有兩個(gè)主要的條款對超高頻不太有利。其一是關(guān)于功率的限制，規(guī)定有效輻射功率為500毫瓦；其二是關(guān)于帶寬的限制，結(jié)果是無法使讀寫器跳頻，也限制了標(biāo)簽的反沖突仲裁速度。歐洲規(guī)范限制了超高頻標(biāo)簽和讀取器之間的信號(hào)調(diào)制，導(dǎo)致美國和歐洲系統(tǒng)的不一致性。
　　
從實(shí)際應(yīng)用的支持方看，高頻技術(shù)獲得了大部分終端用戶的好評。例如，半成零售供應(yīng)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(biāo)簽。除了在供應(yīng)鏈托盤級和貨箱級的廣泛應(yīng)用之外，高頻技術(shù)也在單品級應(yīng)用方面大顯身手。單品級標(biāo)簽有自身特別需求，當(dāng)然這也是其獨(dú)特的優(yōu)勢所在。例如，標(biāo)簽的體積必須足夠??；標(biāo)簽之間不相互干擾；抗液體、金屬干擾的能力強(qiáng)；要保持較高的閱讀準(zhǔn)確率；識(shí)讀距離短相對帶來的隱私安全性好等，高頻標(biāo)簽很好的迎合了這些要求。超高頻標(biāo)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(biāo)簽作為食品和其他產(chǎn)品的包裝箱及貨盤標(biāo)準(zhǔn)化的RFID標(biāo)簽。沃爾瑪還發(fā)布強(qiáng)制命令，要求其單品藥品要全部采用超高頻標(biāo)簽。雖然超高頻技術(shù)在單品識(shí)別方面同樣具有獨(dú)特優(yōu)勢，不過其高價(jià)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(fèi)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(dòng)下，美國醫(yī)藥行業(yè)應(yīng)用RFID技術(shù)的熱情水漲船高。從供應(yīng)商、分銷商、零售商，到醫(yī)院、保健機(jī)構(gòu)，從藥品、醫(yī)用服裝，到手術(shù)器械設(shè)備、血液和組織標(biāo)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(gè)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(yàn)之后，美國醫(yī)藥行業(yè)更加傾向于應(yīng)用高頻技術(shù)。相對于超高頻而言，高頻技術(shù)的讀取范圍、構(gòu)成要素、成熟度、全球標(biāo)準(zhǔn)和全球?qū)嵱眯愿舆m合于醫(yī)藥行業(yè)，它可以用最低的成本和最低的業(yè)務(wù)風(fēng)險(xiǎn)實(shí)現(xiàn)最高的效能，能夠在醫(yī)藥和保健方面的應(yīng)用中達(dá)到單品級別的自動(dòng)識(shí)別和譜系跟蹤，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)防偽打假并預(yù)防拿錯(cuò)藥而引發(fā)的醫(yī)療事故。
　　
在快速消費(fèi)品領(lǐng)域，物流應(yīng)用還是首要問題，在單品應(yīng)用還面臨著消費(fèi)者隱私、配套設(shè)施的阻力。有專家認(rèn)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(shù)的原因只不過是因?yàn)槟壳岸叩墓?yīng)鏈上只有超高頻設(shè)備，而沒有識(shí)讀單品標(biāo)簽的高頻設(shè)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(yàn)
　　
看到單品時(shí)代超高頻的商機(jī)，SmartCode推出一種“近距離超高頻RFID標(biāo)簽”，他們認(rèn)為這種標(biāo)簽結(jié)合了超高頻和高頻的優(yōu)點(diǎn)，還舉出許多案例來證明近距離超高頻標(biāo)簽在防止金屬、液體的干擾方面已經(jīng)達(dá)到了和高頻標(biāo)簽同樣的水平。
　　
從技術(shù)方面講，近距離超高頻標(biāo)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(nèi)工作，功能類似于高頻標(biāo)簽；也可以在電場E域內(nèi)工作，功能跟超高頻標(biāo)簽一樣。近距離超高頻標(biāo)簽只有一個(gè)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(biāo)簽真的整合了高頻和超高頻的技術(shù)優(yōu)勢，既可以用于貨箱追蹤，也可以用于單品識(shí)別，但由于尚無應(yīng)用案例，我們無法確知走出實(shí)驗(yàn)室的近距離超高頻標(biāo)簽的實(shí)際性能。
　　
尋找全球最佳實(shí)踐
　　
事實(shí)是檢驗(yàn)真理的惟一標(biāo)準(zhǔn)，EPCglobal正在研究并實(shí)際測試RFID單品標(biāo)簽應(yīng)用的七種不同典型情況，再?zèng)Q定低頻、高頻、超高頻哪項(xiàng)技術(shù)更加實(shí)用，或者決定哪個(gè)頻率段更加適合這七類情況，得到結(jié)果后，他們將考慮研究制定單品標(biāo)簽的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。EPCglobal還在考慮是否需要一個(gè)新的高頻空中接口標(biāo)準(zhǔn)。還有專家提出在超高頻和高頻之間找到平衡點(diǎn)，將高頻和超高頻較好結(jié)合起來，切實(shí)根據(jù)應(yīng)用需求選擇和發(fā)展二者，即便兩個(gè)行業(yè)的流程差不多，可是這絕不代表會(huì)采用一樣的技術(shù)。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(shù)。
　　
總體來看，高頻在多個(gè)行業(yè)的單品識(shí)別中占有優(yōu)勢。隨著技術(shù)的演進(jìn)和應(yīng)用的增多，人們將會(huì)在超高頻和高頻中找到單品識(shí)別的最佳方案。