RFID挑戰(zhàn)廣泛應(yīng)用的條形碼

RFID挑戰(zhàn)廣泛應(yīng)用的條形碼

安全和供應(yīng)鏈管理方面的考慮加大了RFID（射頻識(shí)別）技術(shù)的宣傳力度。然而，相互沖突的標(biāo)準(zhǔn)、隱私問(wèn)題，以及即將進(jìn)行的立法機(jī)構(gòu)監(jiān)督，都預(yù)示著這一宣傳熱度的降低。

　　要點(diǎn)
　　所有的舊東西又翻新了：RFID在概念上已經(jīng)有幾十年的歷史了，不過(guò)其實(shí)施卻在近幾年迅速增長(zhǎng)。
　　頻率、調(diào)制方案、電源技術(shù)及其它不兼容性阻礙RFID的廣泛應(yīng)用，不過(guò)問(wèn)題最終將會(huì)解決。
　　RFID標(biāo)簽上的存儲(chǔ)器容量部分取決于RFID閱讀器是否連接到互聯(lián)網(wǎng)、內(nèi)聯(lián)網(wǎng)還是兩者都連接。
　　對(duì)于銷售各種存儲(chǔ)、傳輸和變換RFID數(shù)據(jù)的硬件和軟件的廠商來(lái)說(shuō)，他們的機(jī)會(huì)可能遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)RFID標(biāo)簽市場(chǎng)增長(zhǎng)潛力。
　　要在不損害個(gè)人隱私權(quán)的情況下保證RFID創(chuàng)新的發(fā)展，就需要消費(fèi)者的消費(fèi)意識(shí)、立法機(jī)關(guān)的監(jiān)督以及對(duì)私營(yíng)部門(mén)的約束。

　　三十年前，在俄亥俄州特洛伊的Marsh超市，一種10片裝Juicy Fruit口香糖和出納員算是我們現(xiàn)在稱為UPC（通用產(chǎn)品代碼）條形碼系統(tǒng)的首次成功試驗(yàn)產(chǎn)品與參與者。條形碼系統(tǒng)繼續(xù)在發(fā)展。例如，美國(guó)和歐洲的標(biāo)準(zhǔn)組織代表最近在通用14位格式上達(dá)成了一致，從2005年1月開(kāi)始，全世界的條形碼閱讀器必須支持這種格式。不過(guò)，總體而言，當(dāng)今的條形碼是成熟而普及的，而且好懂。（但是，一些前總統(tǒng)可能會(huì)對(duì)最后一點(diǎn)說(shuō)恕不茍同。還記得1992年在新罕布什爾的初選活動(dòng)上老布什的迷茫嗎？當(dāng)時(shí)他在一家雜貨店試圖使用一個(gè)條形碼掃描器沒(méi)有成功。）
　　然而，技術(shù)在不斷發(fā)展，有希望登上產(chǎn)品識(shí)別寶座的技術(shù)已經(jīng)出現(xiàn)，那就是RFID（射頻識(shí)別）器件。具有諷刺意味的是，RFID技術(shù)幾乎與1934年率先獲得專利的條形碼一樣古老。在第二次世界大戰(zhàn)期間，大不列顛的皇家空軍采用類似RFID的技術(shù)來(lái)區(qū)分?jǐn)澄绎w機(jī)，而Harry Stockman于1948年10月在IRE（無(wú)線電工程師協(xié)會(huì)）學(xué)報(bào)上發(fā)表的論文《利用反射的功率進(jìn)行通信》則首次詳細(xì)描述了RFID的理論和實(shí)現(xiàn)方法。多產(chǎn)的發(fā)明家Charles Walton在1973年獲得了第一個(gè)用于無(wú)源RFID閂鎖閱讀器的RFID專利。Walton的姓氏很巧合地與已故的沃爾瑪創(chuàng)始人Sam Walton相同，沃爾瑪與美國(guó)國(guó)防部一起在促進(jìn)當(dāng)前的RFID推廣應(yīng)用方面起到了主導(dǎo)作用。
　　如果RFID是這樣一項(xiàng)陳舊的技術(shù)，那為什么在過(guò)去幾年中，對(duì)它的興趣增加得如此迅速呢？部分原因在于芯片能力。多虧了摩爾定律，無(wú)源RFID大批量銷售的價(jià)格不到50美分，分析師們預(yù)測(cè)在這個(gè)十年末大批量銷售的價(jià)格將低于5美分。充足的基礎(chǔ)設(shè)施能力也非常重要，二十世紀(jì)九十年代末期網(wǎng)絡(luò)公司的激增促進(jìn)了聯(lián)網(wǎng)設(shè)備和功能強(qiáng)大的服務(wù)器的發(fā)展，這些聯(lián)網(wǎng)設(shè)備和服務(wù)器具有高速CPU和I/O連接功能，并含有足夠的內(nèi)存和硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器，隨后的網(wǎng)絡(luò)公司銳減則已經(jīng)導(dǎo)致大量未充分利用的網(wǎng)絡(luò)帶寬需要有人來(lái)使用。
　　促使人們對(duì)RFID的興趣增加的最后一個(gè)因素來(lái)自客戶的需求。制造商、分銷商和零售商都希望盡可能使其系統(tǒng)自動(dòng)化，以便消除產(chǎn)品流動(dòng)過(guò)程中昂貴而不可靠的人工操作。他們還渴望在憑定時(shí)間及時(shí)而又準(zhǔn)確地了解各個(gè)產(chǎn)品的位置，并了解各個(gè)產(chǎn)品集結(jié)地點(diǎn)的庫(kù)存。如果可能的話，他們希望將視野擴(kuò)展到商店之外，將每個(gè)產(chǎn)品與各個(gè)消費(fèi)者聯(lián)系起來(lái)，并在收集到的其它數(shù)據(jù)的配合下，弄清楚吸引該消費(fèi)者購(gòu)買(mǎi)更多產(chǎn)品的辦法（參見(jiàn)附文《隱私問(wèn)題》）。政府對(duì)此也很有興趣，希望盡可能多地合法了解本國(guó)的公民和居民在做些什么。
　　與幾乎每一種處于幼年或青春期的新技術(shù)的情況一樣，業(yè)已出現(xiàn)各種各樣的不兼容選擇方案來(lái)應(yīng)對(duì)總會(huì)產(chǎn)生的各種挑戰(zhàn)（參考文獻(xiàn)1）。對(duì)于RFID來(lái)說(shuō)，這些差別始于RFID標(biāo)簽與其閱讀器通信的基本方式。一個(gè)無(wú)源RFID標(biāo)簽本身不含電源，而是由閱讀器供電，或者在閱讀器“激勵(lì)”RFID標(biāo)簽的過(guò)程中采用電感耦合或接收電磁波來(lái)“獲取”電能。相反地，一個(gè)有源RFID標(biāo)簽包含一塊電池，從而大大提高了成本，但也有可能增強(qiáng)了自身功能，擴(kuò)展了作用距離。半無(wú)源標(biāo)簽是一種中間方式，通過(guò)一塊電池來(lái)為芯片的待機(jī)電路供電，但在有源通信期間由閱讀器供電。
　　RFID閱讀器和標(biāo)簽還利用各種頻段來(lái)發(fā)送和接收信號(hào)。低頻RFID系統(tǒng)工作于125～134 kHz（適用于美國(guó)和其他國(guó)家），而13.56 MHz是最常用的高頻，它是另一種國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。UHF（超高頻）RFID系統(tǒng)的頻率范圍為866～960 MHz，而微波系統(tǒng)則工作于2.4～5.8GHz。在所有其它因素等同的情況下，高頻RFID的作用距離比低頻RFID遠(yuǎn)，這基本上是因?yàn)榻鼒?chǎng)效應(yīng)不會(huì)減弱高頻RFID的信號(hào)。如果一個(gè)標(biāo)簽距離閱讀器不到一個(gè)波長(zhǎng)，信號(hào)就按距離的三次方衰減；在一個(gè)波長(zhǎng)以外，信號(hào)按距離的二次方衰減。此外，高頻RFID還能夠更快地發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。
　　話又說(shuō)回來(lái)，高頻標(biāo)簽和閱讀器與低頻標(biāo)簽和閱讀器相比，價(jià)格較貴，耗電較多，而且像封裝、濕度及鄰近金屬物品等環(huán)境因素對(duì)高頻器件信號(hào)的衰減也都高于對(duì)應(yīng)的低頻產(chǎn)品。在規(guī)范和設(shè)計(jì)RFID設(shè)備時(shí)，還需要意識(shí)到在世界上某些地區(qū)可以自由使用的頻率在其它地方可能不能使用，或者需要一個(gè)代價(jià)昂貴而費(fèi)時(shí)的特許過(guò)程。非特許頻段也會(huì)遭遇頻譜惡化，這一點(diǎn)是任何嘗試同時(shí)使用微波爐、無(wú)繩電話、Wi-Fi接入點(diǎn)及客戶端和藍(lán)牙配對(duì)設(shè)備的人都體驗(yàn)過(guò)的（參考文獻(xiàn)2）。RFID標(biāo)簽如何在其發(fā)回閱讀器的載波頻率上進(jìn)行數(shù)據(jù)調(diào)制呢？還沒(méi)有一致的策略。AM（調(diào)幅），特別是ASK（移幅鍵控），還有FM（調(diào)頻）、PM（調(diào)相）以及PWM（脈寬調(diào)制），全都可能使用。為了盡量降低兩個(gè)標(biāo)簽同時(shí)發(fā)送信號(hào)從而相互損害對(duì)方信號(hào)的可能性，制造商有時(shí)候采用TDMA（時(shí)分多址）算法。Infineon公司的13.56MHz PJM（相位抖動(dòng)調(diào)制）RFID標(biāo)簽采用了獲得Magellan Technology公司特許的各種調(diào)制技術(shù)。這些調(diào)制技術(shù)據(jù)說(shuō)能使標(biāo)簽以高達(dá)848 kbps的速率進(jìn)行讀和寫(xiě)——這一速率大約是常規(guī) 13.56MHz標(biāo)簽的25倍；它們還能實(shí)現(xiàn)FTDMA（頻分及時(shí)分多址）和8通道跳頻，以避免信號(hào)碰撞干擾（表1）。



　　CRC（循環(huán)冗余校驗(yàn)）或其它校驗(yàn)和代碼可以確定閱讀器是否正確地接收到了標(biāo)簽發(fā)送的信號(hào)，而多種ECC（糾錯(cuò)碼）方案可以糾正錯(cuò)誤比特，并且無(wú)需費(fèi)時(shí)的重新掃描。目前，在發(fā)送數(shù)據(jù)是否加密方面尚未達(dá)成一致，但像沃爾瑪這樣規(guī)模的大型公司一直在推行事實(shí)上的標(biāo)準(zhǔn)，并且開(kāi)始給這種混亂帶來(lái)一些秩序。你是否決定在設(shè)計(jì)中實(shí)施加密和這種加密有多大的牢靠性這二點(diǎn)會(huì)對(duì)標(biāo)簽的成本、尺寸、功耗及其它關(guān)鍵因素產(chǎn)生重大影響。