RFID 技术应用领域分析及展望

近一两年来由于受到以沃尔玛为代表的大型零售商的推动， RFID 技术在全球掀起阵阵热潮，吸引了众多厂商参与相关技术及芯片的研究和开发。目前 RFID 技术处于迅速上升的时期，该技术被业界公认为是本世纪最有前途应用技术之一，同时也引起了许多国家的重视，欲将其培育成国家的一项重要产业。

一、 RFID 技术及其发展历史

射频识别技术 RFID （ Radio Frequency Identification ）是自动识别技术的一种，即通过无线射频方式进行非接触双向数据通信对目标加以识别。一个典型的 RFID 系统一般由 RFID 标签、读写器以及计算机系统等部分组成。其中 RFID 标签中一般保存有约定格式的编码数据，用以唯一标识标签所附着的物体。与传统的识别方式相比， RFID 技术无需直接接触、无需光学可视、无需人工干预即可完成信息输入和处理，且操作方便快捷。能够广泛应用于生产、物流、交通、运输、医疗、防伪、跟踪、设备和资产管理等需要收集和处理数据的应用领域，并被认为是条形码标签的未来替代品。

RFID 系统的工作原理：读写器通过天线发送出一定频率的射频信号；当 RFID 标签进入读写器工作场时，其天线产生感应电流，从而 RFID 标签获得能量被激活并向读写器发送出自身编码等信息；读写器接收到来自标签的载波信号，对接收的信号进行解调和解码后送至计算机主机进行处理；计算机系统根据逻辑运算判断该标签的合法性，针对不同的设定做出相应的处理和控制，发出指令信号； RFID 标签的数据解调部分从接收到的射频脉冲中解调出数据并送到控制逻辑，控制逻辑接收指令完成存储、发送数据或其他操作。

RFID 技术的发展最早可以追溯至第二次世界大战时期，那时它被用来在空中作战行动中进行敌我识别。从历史上看， RFID 技术的发展基本可按 10 年期划分为几个阶段（参见表 1 ）。因此 RFID 并不是一个崭新的技术。从分类上看，因为经过多年的发展， 13.56MHz 以下的 RFID 技术已相对成熟，目前业界最关注的是位于中高频段的 RFID 技术，特别是 860MHz~960MHz （ UHF 频段）的远距离 RFID 技术发展最快；而 2.45GHz 和 5.8GHz 频段由于产品拥挤，易受干扰，技术相对复杂，其相关的研究和应用仍处于探索的阶段。

表 1 RFID 技术发展的历程表

时间

RFID技术发展

1941～1950年

雷达的改进和应用催生了 RFID技术，1948年奠定了RFID技术的理论基础。

1951—1960年

早期 RFID技术的探索阶段，主要处于实验室实验研究。

1961—1970年

RFID技术的理论得到了发展，开始了一些应用尝试。

1971—1980年

RFID技术与产品研发处于一个大发展时期，各种RFID技术测试得到加速。出现了一些最早的RFID应用。

1981～1990年

RFID技术及产品进入商业应用阶段，各种封闭系统应用开始出现。

1991～2000年

RFID技术标准化问题日趋得到重视，RFID产品得到广泛采用。

2001—今

标准化问题日趋为人们所重视， RFID产品种类更加丰富，有源电子标签、

无源电子标签及半无源电子标签均得到发展，电子标签成本不断降低。

二、 RFID技术标准现状

目前， RFID 还未形成统一的全球化标准，市场为多种标准并存的局面，但随着全球物流行业 RFID 大规模应用的开始， RFID 标准的统一已经得到业界的广泛认同。 RFID 系统主要由数据采集和后台数据库网络应用系统两大部分组成。目前已经发布或者是正在制定中的标准主要是与数据采集相关的，其中包括电子标签与读写器之间的空气接口、读写器与计算机之间的数据交换协议、 RFID 标签与读写器的性能和一致性测试规范、以及 RFID 标签的数据内容编码标准等。后台数据库网络应用系统目前并没有形成正式的国际标准，只有少数产业联盟制定了一些规范，现阶段还在不断演变中。

RFID 标准争夺的核心主要在 RFID 标签的数据内容编码标准这一领域。目前，形成了五大标准组织，分别代表了国际上不同团体或者国家的利益。 EPC Global 是由北美 UCC 产品统一编码组织和欧洲 EAN 产品标准组织联合成立，在全球拥有上百家成员，得到了零售巨头沃尔玛，制造业巨头强生、宝洁等跨国公司的支持。而 AIM 、 ISO 、 UID 则代表了欧美国家和日本； IP-X 的成员则以非洲、大洋洲、亚洲等国家为主。比较而言， EPC Global 由于综合了美国和欧洲厂商，实力相对占上风。

1.EPC Global

EPC Global 是由 UCC 和 EAN 联合发起的非盈利性机构，全球最大的零售商沃尔玛连锁集团、英国 Tesco 等 100 多家美国和欧洲的流通企业都是 EPC 的成员，同时由美国 IBM 公司、微软、 Auto-ID Lab 等进行技术研究支持。此组织除发布工业标准外，还负责 EPCgobal 号码注册管理。 EPC Global 系统是一种基于 EAN ? UCC 编码的系统。作为产品与服务流通过程信息的代码化表示， EAN ? UCC 编码具有一整套涵盖了贸易流通过程各种有形或无形的产品所需的全球唯一的标识代码，包括贸易项目、物流单元、位置、资产、服务关系等标识代码。 EAN ? UCC 标识代码随着产品或服务的产生在流通源头建立，并伴随着该产品或服务的流动贯穿全过程。 EAN ? UCC 标识代码是固定结构、无含义、全球唯一的全数字型代码。在 EPC 标签信息规范 1.1 中采用 64-96 位的电子产品编码；在 EPC 标签 2.0 规范中采用 96-256 位的电子产品编码。

2. 日本 UID

主导日本 RFID 标准研究与应用的组织是 T －引擎论坛（ T-Engine Forum ），该论坛已经拥有成员 475 家成员。值得注意的是成员绝大多数都是日本的厂商，如 NEC 、日立、东芝等，但是少部分来自国外的著名厂商也有参与，如微软、三星、 LG 和 SKT 。 T －引擎论坛下属的泛在识别中心（ Ubiquitous ID Center--UID ）成立于 2002 年 12 月，具体负责研究和推广自动识别的核心技术，即在所有的物品上植入微型芯片，组建网络进行通信。 UID 的核心是赋予现实世界中任何物理对象唯一的泛在识别号（ Ucode ）。它具备了 128 位（ 128-bit ）的充裕容量，提供了 340 x 1036 编码空间，更可以用 128 位为单元进一步扩展至 256 、 384 或 512 位。 Ucode 的最大优势是能包容现有编码体系的元编码设计，可以兼容多种编码，包括 JAN 、 UPC 、 ISBN 、 IPv6 地址、甚至电话号码。 Ucode 标签具有多种形式，包括条码、射频标签、智能卡、有源芯片等。泛在识别中心把标签进行分类，并设立了多个不同的认证标准。

三、全球 RFID 产业发展分析

从全球的范围来看，美国已经在 RFID 标准的建立、相关软硬件技术的开发、应用领域走在世界的前列。欧洲 RFID 标准追随美国主导的 EPC global 标准。在封闭系统应用方面，欧洲与美国基本处在同一阶段。日本虽然已经提出 UID 标准，但主要得到的是本国厂商的支持，如要成为国际标准还有很长的路要走。 RFID 在韩国的重要性得到了加强，政府给予了高度重视，但至今韩国在 RFID 标准上仍模糊不清。

1. 美国

在产业方面， TI 、 Intel 等美国集成电路厂商目前都在 RFID 领域投入巨资进行芯片开发。 Symbol 等已经研发出同时可以阅读条形码和 RFID 的扫描器。 IBM 、 Microsoft 和 HP 等也在积极开发相应的软件及系统来支持 RFID 的应用。目前美国的交通、车辆管理、身份识别、生产线自动化控制、仓储管理及物资跟踪等领域已经开始逐步应用 RFID 技术。在物流方面，美国已有 100 多家企业承诺支持 RFID 应用，这其中包括：零售商沃尔玛；制造商吉列、强生、宝洁；物流行业的联合包裹服务公司以及政府方面国防部的物流应用。

另外，值得注意的是美国政府是 RFID 应用的积极推动者。按照美国防部的合同规定， 2004 年 10 月 1 日或者 2005 年 1 月 1 日以后，所有军需物资都要使用 RFID 标签；美国食品及药物管理局 (FDA) 建议制药商从 2006 年起利用 RFID 跟踪最常造假的药品；美国社会福利局（ SSA ）于 2005 年年初正式使用 RFID 技术追踪 SSA 各种表格和手册。

2. 欧洲

在产业方面，欧洲的 Philips 、 STMicroelectronics 在积极开发廉价 RFID 芯片； Checkpoint 在开发支持多系统的 RFID 识别系统；诺基亚在开发能够基于 RFID 的移动电话购物系统； SAP 则在积极开发支持 RFID 的企业应用管理软件。在应用方面，欧洲在诸如交通、身份识别、生产线自动化控制、物资跟踪等封闭系统与美国基本处在同一阶段。目前，欧洲许多大型企业都纷纷进行 RFID 的应用实验。例如，英国的零售企业 Tesco 最早于 2003 年 9 月结束了第一阶段试验。试验由该公司的物流中心和英国的两家商店进行，试验是对物流中心和两家商店之间的包装盒及货盘的流通路径进行追踪，使用的 915MHz 频带。

3. 日本

日本是一个制造业强国，它在电子标签研究领域起步较早，政府也将 RFID 作为一项关键的技术来发展。 MPHPT 在 2004 年 3 月发布了针对 RFID 的“关于在传感网络时代运用先进的 RFID 技术的最终研究草案报告”，报告称 MPHPT 将继续支持测试在 UHF 频段的被动及主动的电子标签技术，并在此基础上进一步讨论管制的问题； 2004 年 7 月，日本经济产业省 METI 选择了七大产业做 RFID 的应用试验，包括消费电子、书籍、服装、音乐 CD 、建筑机械、制药和物流。从近来日本 RFID 领域的动态来看，与行业应用相结合的基于 RFID 技术的产品和解决方案开始集中出现，这为 2005 年 RFID 在日本应用的推广，特别是在物流等非制造领域，奠定了坚实的基础。（ 2004 年中至 2005 年初日本 RFID 发展历程参见表 2 ）。

表 2 2004 年中至 2005 年初日本 RFID 发展大事记

时间

事件

2005年2月

日本 Personal Media开始销售配备无线标签（RFID标签）读取器和条形码读取器的PHS“UC-Phone”及其评测工具组。

2004年12月

日本 SGI从12月15日开始供应使用无线IC标签来收集、分析物品及环境信息的微型传感器系统。

2004年12月

由日立 ULSI Systems研制的两款RFID标签芯片通过了Ubiquitous ID Center关于ucode标签标准的认证。

2004年11月

三菱成功地开发出了避免 RFID读写器之间干扰的新技术。主要面向设想在物流过程中进行批量读取时使用的UHF频带无线标签。

2004年10月

NEC宣布，生产笔记本个人电脑的NEC个人产品公司已在米泽工厂中引进了使用RFID标签的生产管理系统。

2004年7月

富士通 Prime Software Technologies将销售基于RFID标签的位置检测系统“Local Positioning System（LPS）”。

2004年6月

日立的 WirelessInfo Venture Company开发出遵循IEEE802.11规格、面向位置检测系统的无线标签“AirLocation Tag”。

4. 韩国

韩国主要通过国家的发展计划，再联合企业的力量来推动 RFID 的发展，即主要是由产业资源部和情报通信部来推动 RFID 的发展计划。特别值得注意的是在 2004 年 3 月韩国提出 IT839 计划以来， RFID 重要性得到了进一步的加强。虽然目前韩国在 RFID 的开发和应用领域乏善可陈，但值得引起关注的是在韩国政府的高度重视下，韩国关于 RFID 的技术开发和应用试验正在加速展开。同日本类似，韩国也出现了将 RFID 引入开放系统的趋势。 2005 年 3 月，韩国政府将耗资 7.84 亿美元在仁川新建技术中心，主要从事电子标签技术包括 RFID 研发以及生产，以帮助韩国企业快速确立在全球 RFID 市场的主流地位。该中心的建设将在 2007 年前完成， RFID 标签和传感器将在 2008 年批量出货。

四、 RFID 的应用及展望

尽管 RFID 技术已经应用于多个领域，但是其应用是局限在某一封闭市场内，因此其市场规模受到了极大的限制。但是随着 RFID 技术的发展演进以及成本的降低，未来几年内 RFID 技术主要以供应链的应用为赢利的主体，全球开放的市场将为 RFID 带来巨大的商机。简单来讲，从采购、仓储、生产、包装、卸载、流通加工、配送、销售到服务，这些是供应链上的业务流程和环节。在供应链运转时，企业必须随时实地、精确的掌握供应链上的商流、物流、信息和资金的流向，才能够使企业发挥出最大的效率和效益。但实际上，物体在流动的过程中各种环节处于松散的状况，商流、物流、信息和资金常常随着时间和位置的变化而变化，使企业对这四种流的控制能力大大下降，从而产生失误造成不必要的损失。 RFID 技术正是有效解决供应链上各项业务运作资料的输入与输出、业务过程的控制与跟踪，以及减少出错率等难题的一种技术。例如，最近香港工业工程师学会及香港生产力促进局就开展了一项名为“提升制造及工业工程师应用无线标签来实施供应链管理”的项目。该项目主要是为香港制造及工业工程师设计，项目包括一系列的工业及技术专题研讨会、工作坊等。港府正是借助 RFID 技术在产品供应链上的每个环节发挥的效用，实现物料供应、生产、贮存、包装，以及物流、货运出境、船务运输，存货控制及零售等各个环节的管理，帮助企业加快物流速度，改善生产效率，促进贸易活动。

据 Deloitte 研究中心的分析和预测，从 2006 年开始，供应链将成为推动 RFID 的主要产业，而且每年都在高速成长，推动 RFID 产业前进。至 2009 年，约 70% 的 RFID 应用都在供应链产业中。事实上，供应链的每一个环节加入 RFID 之后，就会变得更加顺畅，相对的其他产业所占的比例也只有 30% 而已。

当然， RFID 的发展也面临一些障碍，其中最主要的是 RFID 标签的价格。一般认为价格在 5 美元以上的芯片，主要为应用于军事、生物科技和医疗方面的有源器件， 10 美分～ 1 美元左右的常为用于运输、仓储、包装、文件等的无源器件，消费应用如零售的标签在 5 ～ 10 美分，医药、各种票证 ( 车票、入场券等 ) 、货币等应用的标签则在 5 美分以下，标签价格将直接影响 RFID 的市场规模。其次是隐私权的问题难于解决，由于在非接触的条件下，可以对标签中的数据进行读取，这引发了人们对 RFID 技术侵犯个人隐私权的争议。尽管如此，笔者还是坚信标签价格将随着技术的发展及生产规模的扩大而得以解决，隐私问题则需要各个国家通过立法对用户的隐私权加以保护来逐步解决。 RFID 技术所独有的优势，最终将在全球形成一个巨大的产业，值得各个领域加以关注。