要用新视角来看待高频与超高频RFID之争

2008-07-08 16:18:02来源: 射频快报 关键字:UHF  RFID技术  超高频  WIP  MHz  新视角  业务流程  天线设计  射频

围绕高频与超高频RFID技术之间的争论声从来就没有停歇过,焦点无非是要争出个孰优孰劣——究竟是HF还是UHF最能满足应用需求。不过,RFID技术正在与时俱进,日新月异。所以,用传统思维去分析高频和超高频RFID技术也就没有了实际意义。特别是随着超高频RFID技术的进一步发展,引发这场大辩论的三个长期的假定也需要重新审视。

传统的三大假定条件

  1.UHF无法适用于液体和金属材料;

  2.短距离读取只能使用13.56 MHz

  3.13.56 MHz最适合单品层级贴标需求;

比如说,13.56 MHz技术以前就有人主张用于液体和金属,但直到今天这项技术才用到这些领域。而且,UHF标签借助金属提高了射频性能。与此同时,HF目前也被用于供应链,而在以前只有UHF才可能实现。

实际上,无所谓“最好的”RFID技术,就像不存在适用于所有情况的单一条码符号一样。某种RFID频率和产品最适合某种特定的环境。我们可以改变业务流程适应不同的技术,但是要改变技术适应流程通常是行不通的。如果用户很好地理解了RFID在特定环境下是如何运作的,以及RFID如何提高了他们的业务流程,那就很少出现到底应该使用什么技术的争论。

阐述为什么考虑改变业务流程是选择合适的频率,并从RFID应用中获利最大的关键。

回顾:什么是UHF和HF技术

UHF和HF都是一般的技术分类,不过每一类都有独立的支持协议。HF在13.56MHz频段更具有一致性,虽然国际业内行业标准很多。UHF RFID在858-960MHz频段已商业化。同时也有多种国际标准支持,包括EPCglobal Gen 2。

标签与读写器通过无线链接交换数据。链接可以通过适合任何频段的、具有不同读取范围和抗干扰性的EMF或RF场实现。HF RFID技术主要通过电磁场传送信息,而多数UHF系统则是通过无线电波。除非特别说明,这里所谈的UHF技术是指通常情况下使用的射频传播技术。

RFID标签所能达到的读取范围主要取决于其波长及频率,因为每一种无线频率都有其特定的波长特征。天线型号和输出功率是影响RFID读取范围的其他主导变量。

除了频率不同外,HF和UHF RFID技术的主要不同点就是读写范围。两者的频率不同,其读写范围就有很大的不同。13.56MHz技术的最大读取范围大约是3英尺,而UHF技术最大读取范围是30英尺(合30米)。制作一些规则的图表更能说明此问题,不过这些图表只供作精确、有用的参考。表一提供了HF和UHF技术的简要对比及两者的通常用法。

表:HF和UHF RFID技术一览表

  

 

HF RFID

UHF RFID

频率

13.56 MHz

858-930 MHz

主要标准

ISO 15693/ISO 14443/ISO 18000

EPCglobal Gen 2/ISO 18000-6 A,B,C/ISO 17363-67

最小读距

近距离接触

大约1英寸

最大读距

1米(3英尺)

10米(30英尺)

典型用途

电子出票与收费;非接触式支付;门禁管理;商业洗衣与服装跟踪;样品跟踪

标签及其它包装箱和托盘ID号;可退集装箱跟踪;业务流程跟踪;资产管理;行李标签;WiFi实时定位系统

高频RFID技术

HF13.56 MHz技术已经相当成熟,并且在门禁控制和非接触式支付应用中,是被成功商业化的RFID最初形式之一。在13.56 MHz 系统中的标签与读写器通过在电磁场耦合,传送信息。HF和电磁通信可以非常完美地抵制工商业环境中存在的普通干扰来源。我们知道比较多的有关13.56 MHz技术的缺点,是其有限的读写范围,大约最长1米。相对UHF技术来讲,13.56 MHz标签的读取速度也是很慢的。

13.56 MHz技术中存在几个广泛使用的通讯协议与标准。我们最熟悉的就是ISO 15693,经常用来代表13.56 MHz技术特点和同UHF技术进行对照的基础。ISO 15693过去是被用作非接触式智能卡标准。现在许多彼此协作的ISO 15693标签和读写产品,也被用于其它用途,包括商业洗衣跟踪、图书管理、档案追踪及样品识别。

  

高频RFID标签

另一个主要的13.56 MHz标准是ISO 14443。过去主要用于非接触式收费及其它电子支付,现在大规模地用于公共交通系统。而用于单品级别管理的ISO 18000标准系列中,包括一种称为ISO 18000-3的13.56 MHz 标准。这一标准先于ISO 18000-6 UHF系列(RFID射频快报注:内含EPCGen 2,相当于ISO 18000-6 Part C)。

因为13.56 MHz是第一批被标准化的RFID技术之一,同时得到供应商的大力支持,所以被大量的使用。一些能预见非接触式识别及高速读写会带来巨大利益的商家,就尝试着将13.56 MHz技术用于配送及其它供应链管理。不过,由于受读取范围的限制,13.56 MHz技术并不能支持有效的包装及托盘管理操作,也不利于推行EPCGen 2和其它UHF供应链标准。这些早期的应用也阻碍了RFID技术的研发与采用。13.56 MHz技术存在的这些缺点,会使某些人得出这样的结论:总起来看,RFID技术并不是一项可靠、有效的技术。这一误解虽然被数不清的UHF成功案例所否定,但目前依然存在。

超高频RFID技术

多数UHF RFID系统都是在858-930 MHz频段运行,并通过射频传播传送数据,其最大读取范围在20-30英尺之间。其中一种较少见、商业化的是近距离UHF系统,在电磁场中传送数据,并且适合短距识读。UHF标准非常多,但多数是Gen 2—最受支持的RFID标准。

  

超高频RFID标签

UHF在供应链管理中是主导技术,—比如在包装箱和托盘跟踪、可退回集装箱识别中,也被广泛应用于工业自动化、业务流程跟踪、资产管理、库存监控、搬运监控、身份识别、车厂管理及文件安全等领域。

在UHF系统早期应用中,有很多人认为:不能将此项技术用于液体或金属材料。不过今天,此项技术已经突破这一瓶颈。一些UHF标签已经用于金属材料,并利用金属的导电性能提高了射频性能。此外,天线设计、读写器调频方面的进步也在逐步克服传统的限制。

需要新的思维去看待高频与超高频

技术上的成熟是传统争论HF与UHF不再适用的原因之一。传统观点认为:UHF最适合长距读取,而HF则最适合短距的单品级别识别,或用于液体或金属材料。这种观点过度简化了如何选择最合适的业务流程及技术的过程,可能会限制某些技术被选用的机会。

举例来说,读取范围并不能决定到底应该使用UHF还是HF技术。UHF系统没必要一定是近距读取技术—读取范围在30英尺的标签也可用于范围为1英寸的。UHF系统可以通过调整读写器的位置和配置,达到各种流程与读距下的最优化利用。正因为UHF可以提供用户所需要的读距范围,所以经常被用作业务流程跟踪、包装箱和托盘识别、门禁管理、库存监控与安全管理。另外,没有物理及技术原因证明此技术不可用于短距读取。

  

终端用户能够真正明白自己的需求是解决这场争议的关键

如果是长距读取,13.56 MHz技术就不适用,因为它不适用UHF技术的读取范围。所以在部署此系统时,应该考虑RFID技术的延伸。比如,如果RFID标签最初用于低容量的单品识别,且是用手持读写器读取,那么13.56 MHz的技术就会非常适用。但如果是用于无人监管、高速的业务流程—如读取传送带上的单品标签,则长距技术就显得比较有优势。可以不去考虑选取哪一个频率,商家应该选择单一的频率以避免重复贴标。

很久以来,13.56 MHz技术一直被用作单品级别的贴标,但是近来人们发现,UHF技术同样可以用于单品识别。我们可以思考下面的例子:

泛欧零售商METRO集团将Gen 2 UHF 标签用于高速系统中的衣物单品库,每小时可以完成8000件衣物的贴标。英国头号零售商Marks and Spencer已将UHF单品级贴标用于3500万件产品。波音宣称将使用永久性UHF标签用于梦幻787飞机里面大约1700-2000枚零部件的贴标。卡地纳健康公司也宣布采用单品级别的UHF标签以满足电子谱系要求。美国寿司餐馆Blue C Sushi也在使用UHF标签跟踪菜盘单品,读距小于1英尺。UHF也被用于文档、卡片识别,这在以前都是采用13.56 MHz技术。美国务院也采用Gen 2作为护照项目的标准。UHF也被用于NEXUS系统,以识别规范美国出入境人员。

这些企业中有很多已经采用Gen 2 UHF系统,用于包装箱及托盘级别的业务。通过使用单品级别的UHF技术,这些厂家可以充分利用他们的系统,而不需要额外的设施。

静止的观念已经过时

那种认为HF技术就是用于金属和液体材料的看法不是很现实了。在供应链管理中,UHF经常用来识别内装液体或金属的包装箱及托盘识别。

香港国际机场为我们提供了很好的例子——这是世界上仅有的几家采用Gen 2 RFID识别、管理行李的飞机场之一。这一管理系统内含金属材料—要求读写器近距离接触贴标的行李包。

南亚最新也是最大的机场——泰国曼谷机场也使用UHF RFID标签识别进出关口的行李箱。行李箱本身就有很多金属,但超高频RFID标签依然可以读取。

UHF在这些材料中的可靠性能延伸至单品级别—在医药行业,UHF标签用于箔纸包装内的液体药物识别。单品级别的UHF标签用于包装确认、产品认证等,其中许多用途都要求成千上万个单品同时读取。

另外一个例子同样说明上述问题,在测验了HF和UHF技术之后,波音公司选择UHF标签识别飞机零件,侦查起飞前的状况。这些飞机零件通常在近距范围内被读取,其间会存在金属或其它干扰性因素。波音公司使用金属UHF标签识别金属物体—这在以前,很少有人会想过。

上面的这些例子都证明了RFID技术及其应用是如何演化的,也证明了为什么以前对该技术局限性的观点不再适用。如果仅仅把眼光全都放在技术的局限性上,就会抹煞研发过程的重要性,从而也不利于商业价值的实现。RFID技术会根据需求不断演化进步。

RFID的核心价值在于为流程服务

如果直接将RFID技术作为条码技术的替换或严格地满足匹配指令,那么RFID技术在成本上不见的划算。就像我们前面提到的,由于13.56 MHz 技术的使用,RFID最初被认为不能用于供应链管理。商家只能在他们条码系统扫描的距离范围内,成功读取13.56 MHz的标签。因此,新的流程并没有研发。

今天,许多条码流程包括使用读写器读取传送带、搬运机及手工搬运的贴条码物体,同时会调整条码位置以利于读取。RFID技术,因为其能非直线式地读取标签,且能同时识别多个物体,因而也减少了劳动力投入。RFID技术读取的范围越广,对物体位置的要求也就越低—因而也会越有可能创造节省劳力的业务流程。这也是RFID技术优于条码技术的地方。例如,条形码ID经常会限制传送机系统的性能,因为传送机一般会以低于最高的速度运转以便使条码读写器读取传送中的物体。

如果用户在没有仔细计划可带来商业价值的业务流程的情况下,就选择了一种技术,那结果可能会令人失望。而且考虑将来的需要,以便一种RFID技术可用作多种用途,也是非常重要的。 比如,早期用于WIP跟踪的RFID项目就可推广到库存和货运跟踪。而且,细化UHF技术,也可满足集运地短距读取,及存储、运输和收货流程的长距读取。

因此,围绕HF和UHF技术,争论技术是否成熟、是否已标准化,或者争论它们在正确使用的情况下能否发挥可靠的优良性能,这些都没有太大意义。我们要争论的是,对于每一种技术而言,最好的使用效果是什么;切实理解和满足商业需求以及深度挖掘RFID投资回报才最重要。如果终端用户能够真正明白自己的需求,就无需争论到底应该采用何种技术了。

关键字:UHF  RFID技术  超高频  WIP  MHz  新视角  业务流程  天线设计  射频

编辑:孙树宾 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/afdz/2008/0708/article_835.html
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