高频RFID与超高频RFID的技术应用比较

2008-07-10 16:21:08来源: 互联网

随着以Gen2为代表的超高频技术正式成为ISO 18000-6C标准,RFID技术在托盘和货箱上的应用日趋成熟,RFID标签用于单品识别提上日程,在下一个里程碑上是超高频还是高频,引起了全球RFID业界的广泛关注。

高频与超高频

高频RFID标签典型工作频率为13.56MHz,一般以无源为主,标签与阅读器进行数据交换时,标签必须位于阅读器天线辐射的近场区内。高频标签的阅读距离一般情况下小于1米。高频标签由于可方便地做成卡状,广泛应用于电子车票、电子身份证、电子闭锁防盗(电子遥控门锁控制器)、小区物业管理、大厦门禁系统等。

超高频标签的工作频率在860MHz?960MHz之间,可分为有源标签与无源标签两类。工作时,射频标签位于阅读器天线辐射场的远场区内,标签与阅读器之间的耦合方式为电磁耦合方式。阅读器天线辐射场为无源标签提供射频能量,将无源标签唤醒。相应的射频识别系统阅读距离一般大于1米,典型情况为4米?6米,最大可达10米以上。阅读器天线一般均为定向天线,只有在阅读器天线定向波束范围内的射频标签可被读/写。超高频标签主要用于铁路车辆自动识别、集装箱识别,还可用于公路车辆识别与自动收费系统中。

高频和超高频的特点

高频标签比超高频标签便宜,节省能量,穿透非金属物体力强,工作频率不受无线电频率管制约束,最适合用于含水成分较高的物体,例如水果等。

超高频作用范围广,传送数据速度快,但是他们比较耗能,穿透力较弱,作业区域不能有太多干扰,适合用于监测从海港运到仓库的物品。而且超高频系统价格较高,一般是高频系统的10倍左右。

高频与超高频的发展并不均衡

从技术发展程度上看,高频技术比超高频技术相对成熟一些。从1995年初步商业化开始,到今天的广泛性、成熟化实际应用,高频技术取得了相当不错的成绩。与其他频段的RFID标签相比,高频标签的生产量最大,厂商的ROI也最高。通过不断的完善与改进,针对高频标签生产、数据协议共享和构造RFID应用的基础等方面的学习曲线模型也已经建立。超高频技术则刚开始进入大规模应用阶段,其技术水平还没有达到成熟的地步。

从信号干扰方面看,高频和超高频RFID系统都非常依赖于读取器和标签之间的通讯环境。不过,高频技术的近场感应耦合减少了潜在的无线干扰,使高频技术对环境噪声和电磁干扰(EMI)有极强的“免疫力”。而超高频采用电磁发射原理,因此更容易受到电磁干扰的影响。同时,金属会反射信号,水则能吸收信号,这些因素都会对标签的正常功能产生干扰。虽然经过技术改进后的部分超高频标签(比如Gen2)在防止金属、液体的干扰方面性能优良,不过和高频标签相比,超高频仍稍逊一等,需要采用其他方法来弥补。

从全球规范标准上看,国际标准化组织/国际电工委员会于1999年制定了ISO/IEC,15693标准,对高频射频识别技术的实施进行了规范。13.56MHz的高频波段成为在世界范围内有效的国际科学和医学(ISM)波段。在日本于2002年12月同意使用一致的高频频率后,其功率水平也在世界范围内得到了统一。超高频的标准就不那么统一,不同国家使用的频率也不尽相同。欧盟指定的超高频是865?868MHz,美国则是902?928MHz,印度是865?867MHz,澳大利亚是920?926MHz,日本是952?954MHz,而中国等国家则还没有给超高频一个合适的频段范围,处于标准缺失状态。超高频频段的不统一造成的直接后果就是使试图建立全球供应链无缝链接的企业供应链链条断开。

从全球RFID功率要求上看,欧洲电信标准协会(ETSI)的EN300-220规范有两个主要的条款对超高频不太有利。其一是关于功率的限制,规定有效辐射功率为500毫瓦;其二是关于带宽的限制,结果是无法使读写器跳频,也限制了标签的反冲突仲裁速度。欧洲规范限制了超高频标签和读取器之间的信号调制,导致美国和欧洲系统的不一致性。

从实际应用的支持方看,高频技术获得了大部分终端用户的好评。例如,半成零售供应商(主要是欧洲的大零售商)、大部分医药行业企业(如辉瑞和葛兰素史克)、几乎所有的图书馆以及大部分的洗衣店都钟情于高频标签。除了在供应链托盘级和货箱级的广泛应用之外,高频技术也在单品级应用方面大显身手。单品级标签有自身特别需求,当然这也是其独特的优势所在。例如,标签的体积必须足够小;标签之间不相互干扰;抗液体、金属干扰的能力强;要保持较高的阅读准确率;识读距离短相对带来的隐私安全性好等,高频标签很好的迎合了这些要求。超高频标签也有自己的用武之地,美国国防部以及美欧大型零售商(如沃尔玛)就将超高频无源RFID标签作为食品和其他产品的包装箱及货盘标准化的RFID标签。沃尔玛还发布强制命令,要求其单品药品要全部采用超高频标签。虽然超高频技术在单品识别方面同样具有独特优势,不过其高价位还是让一些用户裹足不前,对它“爱不起来”。

医药与快速消费品对RFID频段类型的不同需求

在美国食品药品管理局(FDA)的推动下,美国医药行业应用RFID技术的热情水涨船高。从供应商、分销商、零售商,到医院、保健机构,从药品、医用服装,到手术器械设备、血液和组织标本等。除了沃尔玛想解决的物流中的问题外,医药业要解决的另一个重大问题就是防伪和打假,在经历各种解决方案和多次RFID试验之后,美国医药行业更加倾向于应用高频技术。相对于超高频而言,高频技术的读取范围、构成要素、成熟度、全球标准和全球实用性更加适合于医药行业,它可以用最低的成本和最低的业务风险实现最高的效能,能够在医药和保健方面的应用中达到单品级别的自动识别和谱系跟踪,进而实现防伪打假并预防拿错药而引发的医疗事故。

在快速消费品领域,物流应用还是首要问题,在单品应用还面临着消费者隐私、配套设施的阻力。有专家认为,国防部和沃尔玛热衷于超高频并且公开反对药品行业使用高频技术的原因只不过是因为目前二者的供应链上只有超高频设备,而没有识读单品标签的高频设备罢了。就全球范围看,很多国家采用的是高频解决方案,原因不外乎这两条:许多国家没有开放使用超高频频段和超高频解决方案不足以满足其需求。

近距离超高频尚待检验

看到单品时代超高频的商机,SmartCode推出一种“近距离超高频RFID标签”,他们认为这种标签结合了超高频和高频的优点,还举出许多案例来证明近距离超高频标签在防止金属、液体的干扰方面已经达到了和高频标签同样的水平。

从技术方面讲,近距离超高频标签采用了超高频Gen2芯片,使用一种特殊天线,可以在磁场H域内工作,功能类似于高频标签;也可以在电场E域内工作,功能跟超高频标签一样。近距离超高频标签只有一个超高频波长(约30厘米至1米)的阅读距离。从理论上讲,近距离超高频标签真的整合了高频和超高频的技术优势,既可以用于货箱追踪,也可以用于单品识别,但由于尚无应用案例,我们无法确知走出实验室的近距离超高频标签的实际性能。

寻找全球最佳实践

事实是检验真理的惟一标准,EPCglobal正在研究并实际测试RFID单品标签应用的七种不同典型情况,再决定低频、高频、超高频哪项技术更加实用,或者决定哪个频率段更加适合这七类情况,得到结果后,他们将考虑研究制定单品标签的相关标准。EPCglobal还在考虑是否需要一个新的高频空中接口标准。还有专家提出在超高频和高频之间找到平衡点,将高频和超高频较好结合起来,切实根据应用需求选择和发展二者,即便两个行业的流程差不多,可是这绝不代表会采用一样的技术。例如,在药品行业高频就非常合适;轮胎行业则比较适宜使用超高频RFID技术。

总体来看,高频在多个行业的单品识别中占有优势。随着技术的演进和应用的增多,人们将会在超高频和高频中找到单品识别的最佳方案。

关键字:超高频  射频标签  电磁发射  射频识别系统  RFID技术  应用比较  应用案例  应用

编辑:孙树宾 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/afdz/2008/0710/article_844.html
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