RFID的技術(shù)發(fā)展與ISO/IEC RFID國際標(biāo)準(zhǔn)化狀況分析

無線射頻識別（RFID）技術(shù)是一種識別技術(shù)，與之對應(yīng)的識別技術(shù)還有一維條碼、二維條碼、光學(xué)識別技術(shù)等。

一套典型的RFID系統(tǒng)由電子標(biāo)簽、讀寫器和信息處理系統(tǒng)如圖1所示。當(dāng)帶有射頻識別標(biāo)簽（以下簡稱標(biāo)簽）的物品經(jīng)過特定的信息讀取裝置（以下簡稱讀寫器）時，標(biāo)簽被讀寫器激活并通過無線電波開始將標(biāo)簽中攜帶的信息傳送到讀寫器以及計算機系統(tǒng)完成信息的自動采集工作。電子標(biāo)簽可以如身份證大小，由人攜帶并當(dāng)作信用卡使用，也可以像商品包裝上的條型碼似地貼附在商品等物品上。RFID計算機系統(tǒng)則根據(jù)需求承擔(dān)相應(yīng)的信息控制和處理工作。

1 RFID的技術(shù)發(fā)展

RFID技術(shù)并不是全新的技術(shù)，其應(yīng)用最早可以追溯到第二次世界大戰(zhàn)時期英國空軍基地的軍事設(shè)施上。近年來隨著微電子、計算機和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，RFID技術(shù)的應(yīng)用范圍和深度都得到了迅速地發(fā)展。美國在伊拉克戰(zhàn)爭中對RFID技術(shù)的成功應(yīng)用，以及全球有影響的大企業(yè)計劃未來幾年里在零售商店和貨棧開始使用RFID系統(tǒng)，使得該技術(shù)現(xiàn)在迅速成為全球矚目的焦點，并被列為21世紀(jì)最有前途的重要產(chǎn)業(yè)和應(yīng)用技術(shù)之一。

表1給出了RFID技術(shù)發(fā)展情況一覽。值得注意的是目前RFID已經(jīng)發(fā)展到一個非常關(guān)鍵的階段，就是形成全球統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的階段，大規(guī)模應(yīng)用雖然還未形成，很多相關(guān)系統(tǒng)也還是試驗或帶有驗證性質(zhì)的，但是RFID走向大規(guī)模應(yīng)用的發(fā)展趨勢已經(jīng)明朗。

從技術(shù)上看，RFID最本質(zhì)的特性就是無線通信技術(shù)和識別技術(shù)，有很多種技術(shù)實現(xiàn)方法，也有很多種應(yīng)用形態(tài)。但從技術(shù)發(fā)展趨勢來看，目前所采用的RFID技術(shù)主要從兩個技術(shù)領(lǐng)域演變而來：自動識別技術(shù)和非接觸型智能卡技術(shù)。

以RFID技術(shù)為基礎(chǔ)，添加不同的技術(shù)特征，會出現(xiàn)多種不同名稱的擴展應(yīng)用領(lǐng)域，如圖2所示。

圖2中的智能化程度主要包含：芯片的可重復(fù)讀寫技術(shù)、芯片和識讀器之間的安全技術(shù)、高速率數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)、在無源或低功耗情況下傳輸其他動態(tài)信息的技術(shù)等。而價格低主要取決于芯片的大小尺寸、天線封裝成本等因素。

可以看到，價格低廉的標(biāo)簽是RFID廣泛應(yīng)用于物流管理關(guān)鍵，而用于電子支付的RFID技術(shù)則需要考慮鑒權(quán)和重復(fù)記錄存儲，對價格則不是很敏感；標(biāo)簽的識別和無線傳輸同時也是傳輸環(huán)境參數(shù)的較好載體，這也是RFID延伸到是未來傳感網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)基礎(chǔ)；此外，RFID技術(shù)也可以應(yīng)用于短距離無線通信領(lǐng)域，與藍(lán)牙等技術(shù)一樣成為家庭網(wǎng)絡(luò)的候選技術(shù)。

就現(xiàn)階段而言，價格低廉、傳輸距離適當(dāng)、可廣泛應(yīng)用于物流管理的RFID技術(shù)是目前標(biāo)準(zhǔn)化組織和產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟的研究重點，也是國際標(biāo)準(zhǔn)化組織和產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟互相競爭的焦點。

2 RFID標(biāo)準(zhǔn)化情況

與RFID技術(shù)和應(yīng)用相關(guān)的國際標(biāo)準(zhǔn)化機構(gòu)主要有：國際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）、國際電工委員會（IEC）、國際電信聯(lián)盟（ITU）、世界郵聯(lián)（UPU）。此外還有其他的區(qū)域性標(biāo)準(zhǔn)化機構(gòu)，如CEN；國家標(biāo)準(zhǔn)化機構(gòu)，如BSI、ANSI、DIN；產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟，如ATA、AIAG、EIA等；這些機構(gòu)均在制訂與RFID相關(guān)的區(qū)域、國家或產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟標(biāo)準(zhǔn)，并希望通過不同的渠道提升為國際標(biāo)準(zhǔn)。

與RFID技術(shù)有關(guān)的產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟主要是EPCglobal和泛在ID中心（Ubiquitous ID Center）。其中EPCglobal是由美國統(tǒng)一代碼委員會（UCC）和歐洲物品編碼（EAN）組織聯(lián)合發(fā)起成立的一個獨立的非盈利性機構(gòu)，UCC和EAN分別是推廣北美和歐洲條形編碼的組織。EPCglobal目前以推廣RFID電子標(biāo)簽的網(wǎng)絡(luò)化應(yīng)用為宗旨，繼承了AutoIDcenter組織的統(tǒng)一行業(yè)內(nèi)企業(yè)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)制訂工作，并成立公司（即EPCglobal Inc）統(tǒng)一研究標(biāo)準(zhǔn)并推動商業(yè)應(yīng)用，此外還負(fù)責(zé)EPCgobal號碼注冊管理組織。

RFID系統(tǒng)主要由數(shù)據(jù)采集和后臺數(shù)據(jù)庫網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用系統(tǒng)兩大部分組成。目前已經(jīng)發(fā)布或者是正在制訂中的標(biāo)準(zhǔn)主要是與數(shù)據(jù)采集相關(guān)的，主要有電子標(biāo)簽與讀寫器之間的空中接口、讀寫器與計算機之間的數(shù)據(jù)交換協(xié)議、RFID電子標(biāo)簽與讀寫器的性能和一致性測試規(guī)范以及RFID電子標(biāo)簽的數(shù)據(jù)內(nèi)容編碼標(biāo)準(zhǔn)等。

國際標(biāo)準(zhǔn)化組織ISO和EPCglobal在RFID的空中接口方面形成了多個標(biāo)準(zhǔn)，如圖3所示?，F(xiàn)有的RFID技術(shù)工作在多個無線頻率范圍內(nèi)，常見的工作頻率有：低頻125 kHz與134.2 kHz；高頻13.56 MHz；超高頻433 MHz、860 MHz～930 MHz、2.45 GHz等。在相同的頻率下也有多種RFID技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)共存，比如13.56 MHz就有ISO14443 TypeA、TypeB、ISO15693、ISO18000-3等標(biāo)準(zhǔn)存在，不同的標(biāo)準(zhǔn)采用的無線調(diào)制方式、基帶編碼格式、傳輸協(xié)議和傳輸距離各有差異，不同標(biāo)準(zhǔn)的RFID電子標(biāo)簽和識讀器無法互通。

2.1 ISO/IEC RFID國際標(biāo)準(zhǔn)化狀況

在ISO/IEC JTC31組的工作范圍內(nèi)，在ISO 18000系列標(biāo)準(zhǔn)的范疇下，對RFID技術(shù)及應(yīng)用的研究相對比較完整［1-6］。目前很多RFID技術(shù)及應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)仍在制訂之中，尚未發(fā)布。此外，ISO/IEC SC17、TC122等工作組也已經(jīng)發(fā)布了一些標(biāo)準(zhǔn)，這些標(biāo)準(zhǔn)相對比較成熟，在部分行業(yè)內(nèi)已經(jīng)開始使用。

根據(jù)ISO/IEC JTC31 RFID技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化工作計劃，ISO將RFID的國際標(biāo)準(zhǔn)分為空中接口標(biāo)準(zhǔn)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)、一致性測試標(biāo)準(zhǔn)和應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)4個方面。一致性測試標(biāo)準(zhǔn)主要針對的是電子標(biāo)簽和卡之間的空中接口和數(shù)據(jù)傳輸測試標(biāo)準(zhǔn)。此外，其他3類標(biāo)準(zhǔn)對應(yīng)的邏輯架構(gòu)結(jié)構(gòu)如圖4所示。

圖5給出了ISO/IEC在RFID技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化領(lǐng)域的工作內(nèi)容。

在ISO發(fā)布的RFID空中接口標(biāo)準(zhǔn)中涉及到較多的基本專利，在ISO/IEC 18000系列標(biāo)準(zhǔn)的文本中已經(jīng)有一些公司的專利聲明。ISO組織對知識產(chǎn)權(quán)的基本政策是專利持有者將按照公平、合理、無歧視的原則進行許可。

2.2 EPC標(biāo)準(zhǔn)體系

EPCglobal是一個產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟，以推廣RFID電子標(biāo)簽的網(wǎng)絡(luò)化應(yīng)用為宗旨，不但發(fā)布了EPC電子標(biāo)簽和讀寫器方面的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，還推廣RFID在物流管理領(lǐng)域的網(wǎng)絡(luò)化管理和應(yīng)用，此外還負(fù)責(zé)EPCgobal號碼注冊管理組織?？梢院唵蔚貙PCglobal的研究范圍總結(jié)為：電子標(biāo)簽（含電子標(biāo)簽和識讀器的技術(shù)特性）、EPC、目標(biāo)命名業(yè)務(wù)（ONS）（類似于因特網(wǎng)的域名服務(wù)器（NDS）系統(tǒng)，使物流環(huán)節(jié)能夠共享EPC產(chǎn)品的產(chǎn)地信息等）、描述物品信息的標(biāo)準(zhǔn)化語言（PML）。

EPCglobal的標(biāo)準(zhǔn)化結(jié)構(gòu)框架如圖6所示。

可以看到，EPCglobal體系的標(biāo)準(zhǔn)化工作為4個方面：

電子標(biāo)簽和讀寫器的物品編碼信息承載的技術(shù)要求；

EPC電子標(biāo)簽信息規(guī)范，即物品編碼的規(guī)則；

EPCglobal提供業(yè)務(wù)方面，分為物品編碼分配管理和目標(biāo)命名業(yè)務(wù)；

軟件方面的標(biāo)準(zhǔn)，分為應(yīng)用層事件（與物流管理相關(guān)的數(shù)據(jù)采集和刷新等）和EPC信息業(yè)務(wù)層面（與物品信息對應(yīng)的信息描述）。

與ISO相比，EPCglobal標(biāo)準(zhǔn)在電子標(biāo)簽和讀寫器的空中接口技術(shù)要求上略有差異；在EPC電子標(biāo)簽信息規(guī)范方面要求只能接受EPCglobal承認(rèn)的代碼，在軟件標(biāo)準(zhǔn)化方面進展比ISO快一些；同時制訂了EPC物品編碼分配管理規(guī)則以及目標(biāo)命名業(yè)務(wù)的措施推廣EPCglobal業(yè)務(wù)。

此外，EPC定義了電子標(biāo)簽的種類，按照電子標(biāo)簽實現(xiàn)的功能分為只讀式、帶附加功能的被動式、半主動式、寬帶點到點通信主動式以及在可以和不同級別電子標(biāo)簽進行通信的無源標(biāo)簽等5類，如圖7所示。

目前階段在EPC聯(lián)盟中重點推廣的是只讀的等級0（Class0）和Class1類電子標(biāo)簽或者是擁有少量附加功能的電子標(biāo)簽。到ClassIV和ClassV階段可以看到，電子標(biāo)簽會朝著點到點的寬帶通信以及電子標(biāo)簽之間的通信發(fā)展。

2.3 RFID中國標(biāo)準(zhǔn)化情況

中國在RFID技術(shù)與應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)化研究工作上有一定的基礎(chǔ)，目前已從多個方面開展了相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的研究制訂工作。制訂了《集成電路卡模塊技術(shù)規(guī)范》、《建設(shè)事業(yè)IC卡應(yīng)用技術(shù)》等應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)，并得到了廣泛應(yīng)用。在技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)方面，依據(jù)ISO/IEC15693系列標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)完成國家標(biāo)準(zhǔn)的起早工作，參照ISO/IEC18000系列標(biāo)準(zhǔn)制訂國家標(biāo)準(zhǔn)的工作正在進行中。此外，中國RFID標(biāo)準(zhǔn)體系框架的研究工作也已基本完成。另外2007年4月底，信產(chǎn)部發(fā)布了《關(guān)于發(fā)布800/900 MHz頻段射頻識別（RFID）技術(shù)應(yīng)用試行規(guī)定的通知》，根據(jù)信產(chǎn)部《800/900 MHz頻段射頻識別（RFID）技術(shù)應(yīng)用規(guī)定（試行）》的規(guī)定，中國800/900 MHz RFID技術(shù)的試用頻率為840～845 MHz和920～925 MHz，發(fā)射功率為2 W。

3 結(jié)束語

20世紀(jì)90年代以來，RFID技術(shù)得到了快速發(fā)展。經(jīng)濟發(fā)達國家和地區(qū)已經(jīng)將其應(yīng)用于很多領(lǐng)域，并積極推動相關(guān)技術(shù)與應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)的國際化。近年來，中國已初步開展了RFID相關(guān)技術(shù)的研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化工作，并在部分領(lǐng)域開始應(yīng)用。當(dāng)前RFID技術(shù)發(fā)展迅速，但尚未成熟，中國有必要抓住這一時機，集中開展RFID核心技術(shù)研發(fā)，制訂符合中國國情的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，促進具有競爭力的產(chǎn)業(yè)鏈形成，使中國在該領(lǐng)域占有一席之地。