一、概述

RFID是射頻識(shí)別技術(shù)的英文(Radio Frequency Identification)的縮寫(xiě)，射頻識(shí)別技術(shù)是20世紀(jì)90年代開(kāi)始興起的一種自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，射頻識(shí)別技術(shù)是一項(xiàng)利用射頻信號(hào)通過(guò)空間耦合(交變磁場(chǎng)或電磁場(chǎng))實(shí)現(xiàn)無(wú)接觸信息傳遞并通過(guò)所傳遞的信息達(dá)到識(shí)別目的的技術(shù)。

無(wú)線射頻識(shí)別技術(shù)(RFID)已經(jīng)成為一個(gè)很熱門(mén)的話題。據(jù)業(yè)內(nèi)人士預(yù)測(cè)，RFID技術(shù)市場(chǎng)將在未來(lái)五年內(nèi)在新的產(chǎn)品與服務(wù)上帶來(lái)30至100億美金的商機(jī)，隨之而來(lái)的還有服務(wù)器、資料儲(chǔ)存系統(tǒng)、資料庫(kù)程序、商業(yè)管理軟件、顧問(wèn)服務(wù)，以及其他電腦基礎(chǔ)建設(shè)的龐大需求。

或許這些預(yù)測(cè)過(guò)于樂(lè)觀，但RFID將會(huì)成為未來(lái)的一個(gè)巨大市場(chǎng)是毫無(wú)疑問(wèn)的。許多高科技公司正在加緊開(kāi)發(fā)RFID專用的軟件和硬件，這些公司包括英特爾、微軟、甲骨文、sap和sun。

二、射頻識(shí)別技術(shù)發(fā)展歷史

從信息傳遞的基本原理來(lái)說(shuō)，射頻識(shí)別技術(shù)在低頻段基于變壓器耦合模型(初級(jí)與次級(jí)之間的能量傳遞及信號(hào)傳遞)，在高頻段基于雷達(dá)探測(cè)目標(biāo)的空間耦合模型(雷達(dá)發(fā)射電磁波信號(hào)碰到目標(biāo)后攜帶目標(biāo)信息返回雷達(dá)接收機(jī))。1948年哈里斯托克曼發(fā)表的利用反射功率的通信奠定了射頻識(shí)別技術(shù)的理論基礎(chǔ)。

射頻識(shí)別技術(shù)的發(fā)展可按十年期劃分如下：

1940-1950年：雷達(dá)的改進(jìn)和應(yīng)用催生了射頻識(shí)別技術(shù)，1948年奠定了射頻識(shí)別技術(shù)的理論基礎(chǔ)。

1950-1960年：早期射頻識(shí)別技術(shù)的探索階段，主要處于實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)研究。

1960-1970年：射頻識(shí)別技術(shù)的理論得到了發(fā)展，開(kāi)始了一些應(yīng)用嘗試。

1970-1980年：射頻識(shí)別技術(shù)與產(chǎn)品研發(fā)處于一個(gè)大發(fā)展時(shí)期，各種射頻識(shí)別技術(shù)測(cè)試得到加速。出現(xiàn)了一些最早的射頻識(shí)別應(yīng)用。

1980-1990年：射頻識(shí)別技術(shù)及產(chǎn)品進(jìn)入商業(yè)應(yīng)用階段，各種規(guī)模應(yīng)用開(kāi)始出現(xiàn)。

1990-2000年：射頻識(shí)別技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化問(wèn)題日趨得到重視，射頻識(shí)別產(chǎn)品得到廣泛采用，射頻識(shí)別產(chǎn)品逐漸成為人們生活中的一部分。

2000年后：標(biāo)準(zhǔn)化問(wèn)題日趨為人們所重視，射頻識(shí)別產(chǎn)品種類更加豐富，有源電子標(biāo)簽、無(wú)源電子標(biāo)簽及半無(wú)源電子標(biāo)簽均得到發(fā)展，電子標(biāo)簽成本不斷降低，規(guī)模應(yīng)用行業(yè)擴(kuò)大。

至今，射頻識(shí)別技術(shù)的理論得到豐富和完善。單芯片電子標(biāo)簽、多電子標(biāo)簽識(shí)讀、無(wú)線可讀可寫(xiě)、無(wú)源電子標(biāo)簽的遠(yuǎn)距離識(shí)別、適應(yīng)高速移動(dòng)物體的射頻識(shí)別技術(shù)與產(chǎn)品正在成為現(xiàn)實(shí)并走向應(yīng)用。

三、無(wú)線射頻識(shí)別技術(shù)

●RFID系統(tǒng)的組成及其工作原理

RFID系統(tǒng)因應(yīng)用不同其組成會(huì)有所不同，但基本都由電子標(biāo)簽（Tag）、閱讀器（Reader）和數(shù)據(jù)交換與管理系統(tǒng)（Processor）三大部分組成。電子標(biāo)簽（或稱射頻卡、應(yīng)答器等），由耦合元件及芯片組成，其中飽含帶加密邏輯、串行EEPROM（電可擦除及可編程式只讀存儲(chǔ)器）、微處理器CPU以及射頻收發(fā)及相關(guān)電路。

電子標(biāo)簽具有智能讀寫(xiě)和加密通信的功能，它是通過(guò)無(wú)線電波與讀寫(xiě)設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，工作的能量是由閱讀器發(fā)出的射頻脈沖提供。閱讀器，有時(shí)也被稱為查詢器、讀寫(xiě)器或讀出裝置，主要由無(wú)線收發(fā)模塊、天線、控制模塊及接口電路等組成。閱讀器可將主機(jī)的讀寫(xiě)命令傳送到電子標(biāo)簽，再把從主機(jī)發(fā)往電子標(biāo)簽的數(shù)據(jù)加密，將電子標(biāo)簽返回的數(shù)據(jù)解密后送到主機(jī)。數(shù)據(jù)交換與管理系統(tǒng)主要完成數(shù)據(jù)信息的存儲(chǔ)及管理、對(duì)卡進(jìn)行讀寫(xiě)控制等。

RFID系統(tǒng)的工作原理如下：閱讀器將要發(fā)送的信息，經(jīng)編碼后加載在某一頻率的載波信號(hào)上經(jīng)天線向外發(fā)送，進(jìn)入閱讀器工作區(qū)域的電子標(biāo)簽接收此脈沖信號(hào)，卡內(nèi)芯片中的有關(guān)電路對(duì)此信號(hào)進(jìn)行調(diào)制、解碼、解密，然后對(duì)命令請(qǐng)求、密碼、權(quán)限等進(jìn)行判斷。若為讀命令，控制邏輯電路則從存儲(chǔ)器中讀取有關(guān)信息，經(jīng)加密、編碼、調(diào)制后通過(guò)卡內(nèi)天線再發(fā)送給閱讀器，閱讀器對(duì)接收到的信號(hào)進(jìn)行解調(diào)、解碼、解密后送至中央信息系統(tǒng)進(jìn)行有關(guān)數(shù)據(jù)處理；若為修改信息的寫(xiě)命令，有關(guān)控制邏輯引起的內(nèi)部電荷泵提升工作電壓，提供擦寫(xiě)EEPROM中的內(nèi)容進(jìn)行改寫(xiě)，若經(jīng)判斷其對(duì)應(yīng)的密碼和權(quán)限不符，則返回出錯(cuò)信息。

在RFID系統(tǒng)中，閱讀器必須在可閱讀的距離范圍內(nèi)產(chǎn)生一個(gè)合適的能量場(chǎng)以激勵(lì)電子標(biāo)簽。在當(dāng)前有關(guān)的射頻約束下，歐洲的大部分地區(qū)各向同性有效輻射功率限制在500mW，這樣的輻射功率在870MHz，可近似達(dá)到0.7米。美國(guó)、加拿大以及其他一些國(guó)家，無(wú)需授權(quán)的輻射約束各向同性輻射功率為4W，這樣的功率將達(dá)到2米的閱讀距離，在獲得授權(quán)的情況下，在美國(guó)發(fā)射30W的功率將使閱讀區(qū)增大到5.5米左右。

●RFID技術(shù)的分類

RFID技術(shù)的分類方式常見(jiàn)的有下面四種：

根據(jù)電子標(biāo)簽工作頻率的不同通?？煞譃榈皖l（30kHz～300kHz）、中頻（3MHz～30MHz）和高頻系統(tǒng)（300MHz～3GHz）。RFID系統(tǒng)的常見(jiàn)工作頻率有低頻125kHz、134.2kHz，中頻13.56MHz，高頻860MHz～930MHz、2.45GHz、5.8GHz等。

低頻系統(tǒng)特點(diǎn)是電子標(biāo)簽內(nèi)保存的數(shù)據(jù)量較少，閱讀距離較短，電子標(biāo)簽外形多樣，閱讀天線方向性不強(qiáng)等。主要用于短距離、低成本的應(yīng)用中，如多數(shù)的門(mén)禁控制、校園卡、煤氣表、水表等；中頻系統(tǒng)則用于需傳送大量數(shù)據(jù)的應(yīng)用系統(tǒng)；高頻系統(tǒng)的特點(diǎn)是電子標(biāo)簽及閱讀器成本均較高，標(biāo)簽內(nèi)保存的數(shù)據(jù)量較大，閱讀距離較遠(yuǎn)（可達(dá)十幾米），適應(yīng)物體高速運(yùn)動(dòng)，性能好。閱讀天線及電子標(biāo)簽天線均有較強(qiáng)的方向性，但其天線寬波束方向較窄且價(jià)格較高，主要用于需要較長(zhǎng)的讀寫(xiě)距離和高讀寫(xiě)速度的場(chǎng)合，多在火車監(jiān)控、高速公路收費(fèi)等系統(tǒng)中應(yīng)用。

根據(jù)電子標(biāo)簽的不同可分為可讀寫(xiě)卡（RW）、一次寫(xiě)入多次讀出卡（WORM）和只讀卡（RO）。RW卡一般比WORM卡和RO卡貴得多，如電話卡、信用卡等；WORM卡是用戶可以一次性寫(xiě)入的卡，寫(xiě)入后數(shù)據(jù)不能改變，比RW卡要便宜；RO卡存有一個(gè)唯一的號(hào)碼，不能逐改，保證了安全性。

根據(jù)電子標(biāo)簽的有源和無(wú)源又可分為有源的和無(wú)源的。有源電子標(biāo)簽使用卡內(nèi)電流的能量、識(shí)別距離較長(zhǎng)，可達(dá)十幾米，但是它的壽命有限（3～10年），且價(jià)格較高；無(wú)源電子標(biāo)簽不含電池，它接收到閱讀器（讀出裝置）發(fā)出的微波信號(hào)后，利用閱讀器發(fā)射的電磁波提供能量，一般可做到免維護(hù)、重量輕、體積小、壽命長(zhǎng)、較便宜，但它的發(fā)射距離受限制，一般是幾十厘米，且需要閱讀器的發(fā)射功率大。

根據(jù)電子標(biāo)簽調(diào)制方式的不同還可分為主動(dòng)式（Active tag）和被動(dòng)式（Passive tag）。主動(dòng)式的電子標(biāo)簽用自身的射頻能量主動(dòng)地發(fā)送數(shù)據(jù)給讀寫(xiě)器，主要用于有障礙物的應(yīng)用中，距離較遠(yuǎn)（可達(dá)30米）；被動(dòng)式的電子標(biāo)簽，使用調(diào)制散射方式發(fā)射數(shù)據(jù)，它必須利用閱讀器讀寫(xiě)器的載波調(diào)制自己的信號(hào)，適宜在門(mén)禁或交通的應(yīng)用中使用。

四、無(wú)線射頻識(shí)別技術(shù)改變生活

RFID是通過(guò)無(wú)線電波掃描基于芯片的電子標(biāo)簽，以實(shí)現(xiàn)對(duì)物體的識(shí)別。這是一項(xiàng)應(yīng)用前景非常廣泛的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，它實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)與物理世界的聯(lián)絡(luò)。RFID芯片只有螞蟻頭大小，很容易嵌入任何商品標(biāo)簽。德國(guó)的世界杯門(mén)票就是未來(lái)票務(wù)革新的一個(gè)開(kāi)端。未來(lái)的足球賽、大型演唱會(huì)、大型國(guó)際會(huì)議，甚至緊缺的機(jī)票、火車票都可以通過(guò)RFID實(shí)現(xiàn)有效管理，杜絕倒票和其他不安全因素。

在安保領(lǐng)域，RFID技術(shù)應(yīng)用也開(kāi)始普及，德國(guó)法蘭克福機(jī)場(chǎng)與日本東京機(jī)場(chǎng)聯(lián)合應(yīng)用該技術(shù)，提高行李安檢效率。法蘭克福機(jī)場(chǎng)電子掃描儀檢測(cè)的數(shù)據(jù)，東京也很快能看到。在美國(guó)有近100萬(wàn)個(gè)家庭寵物攜帶有這種芯片，一旦寵物走失，主人能很快地找回。2004年9月，日本的一家私立小學(xué)在學(xué)生書(shū)包上也安裝了RFID芯片，家長(zhǎng)能隨時(shí)知道孩子的去處。 2004年底的印度洋大海嘯后，死難者遺體的鑒定成了一大難事，而今后游客只要注射了RFID芯片，在任何地方遇到事故或被劫持，就能很快被發(fā)現(xiàn)。

五、無(wú)線射頻識(shí)別技術(shù)發(fā)展存在的問(wèn)題

RFID技術(shù)發(fā)展的前景是難以估量的，從廚房到展覽館，從超市到迪斯科舞廳，可以說(shuō)沒(méi)有哪個(gè)經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域的分支可以不應(yīng)用RFID的。然而，這一技術(shù)的應(yīng)用可能也會(huì)產(chǎn)生某些負(fù)面影響。例如：RFID芯片的普遍應(yīng)用將大大減少零售業(yè)的人力需求，這將可能導(dǎo)致員工的失業(yè)，并引起員工對(duì)新技術(shù)的抵觸情緒。

由于RFID技術(shù)的來(lái)臨太快，許多技術(shù)細(xì)節(jié)問(wèn)題也還沒(méi)有得到解決。到目前為止，RFID技術(shù)還沒(méi)有最終的標(biāo)準(zhǔn)和統(tǒng)一的頻率。歐洲RFID系統(tǒng)發(fā)射的是一種頻率，美國(guó)發(fā)射的是另一種頻率。另外，無(wú)線電波的發(fā)射受到液體和金屬的影響，因此，對(duì)飲料和罐頭這樣的商品應(yīng)用RFID還比較困難。重要的一點(diǎn)是還不清楚，誰(shuí)來(lái)承擔(dān)新技術(shù)的開(kāi)發(fā)成本，商業(yè)零售商和技術(shù)供應(yīng)商之間為此還存在爭(zhēng)論。

RFID的廣泛應(yīng)用還引起數(shù)據(jù)和消費(fèi)者保護(hù)爭(zhēng)論。目前，全球都在關(guān)注美國(guó)關(guān)于解決消費(fèi)者針對(duì)超市強(qiáng)行進(jìn)入私人生活的話題。德國(guó)比勒費(fèi)爾德民權(quán)聯(lián)合會(huì)也發(fā)起了捍衛(wèi)個(gè)人數(shù)據(jù)隱私的倡議，反對(duì)所謂的間諜芯片。該機(jī)構(gòu)認(rèn)為，隨著RFID芯片越來(lái)越容易地被隱藏在鞋子或衣服里，完全有理由相信，未來(lái)這種芯片的掃描儀或識(shí)別器也會(huì)被安裝在墻上、門(mén)檻里、加油站柱子上或樓梯上，企業(yè)可以用來(lái)隨時(shí)隨地監(jiān)控員工或消費(fèi)者的行為。

批評(píng)者是否夸大了RFID的負(fù)面影響還有待質(zhì)疑，事實(shí)上目前RFID芯片的無(wú)線電波發(fā)射范圍還很有限。

注:本文中所涉及到的圖表、注解、公式等內(nèi)容請(qǐng)以PDF格式閱讀原文