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RFID技术在务实中演进

2008-04-11 13:11:10

    射频识别(RFID)是一种非接触的自动识别技术,它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据,并通过后台网络使得物品跟踪和信息共享可以在更大范围乃至全球范围进行。经过多年的发展,RFID技术在芯片、读写器、天线、标签封装、服务软件等环节的关键技术上都取得了扎实的进展,RFID产品进一步向小型化、实用化、低成本、规模化等方向发展。

    超高频RFID芯片集成度提高

    超高频RFID芯片集成度正在提高,在读写距离、存储容量、成本、工艺等方面均有提升,面向特殊用途的芯片、与传感器集成的芯片、读写器集成芯片已走向市场。一些国际知名芯片公司(如美国德州仪器、德国西门子等)从技术方面加大新型RFID芯片的研发力度,不断更新原有产品和技术储备,丰富了产品线,也满足了用户的多样性需求; 日本富士通推出了专门用于衣物的柔性标签,RFID印刷标签FPcode还在2007年获得UID中心认证; 三星电子研制成功手机RFID芯片,可以方便地植入到PDA或手机等移动设备里。

    新一代标签蓬勃发展

    去年EPC G2标签的大量面市,迅速地推动和占领了RFID应用市场。此外,面向特殊应用的电子标签也纷纷面世。比如大容量的UHF无源电子标签可以满足生产和流通过程中的大量信息录入,具有较大的市场前景。日本富士通基于其独有的FRAM(铁电存储器)技术在存取速度和容量上的优势,开发出世界上首枚64KByte大容量RFID电子标签,并成功应用于航空应用。通过使用该电子标签,可以对跨国家、跨企业流动的大量的飞机零部件及安装信息进行跟踪管理。

    此外,美国医疗指导协会(AMDA)也在开展一项研究,测试VeriChip公司的可植入人体的玻璃标签,完善对病人的照护。为了降低电子标签成本,RFID标签设计及制作工艺也一直在寻找新的途径,如近年来开始研究的一种有机RFID标签技术,预期有望将RFID标签成本降低10倍。2007年德国有机电子大会(OEC-07)宣布其已经成功地在其大会票证上采用了PolyIC公司的印刷式有机RFID标签。

    读写器功能增强

    2007年超高频RFID读写器向低功耗、低成本、一体化、模块化的方向发展。如基于软件无线电技术开发的支持多协议、多频率的读写器与针对我国840MHz~845MHz频段开发的中国版UHF读写器已经面世。各厂家还推出了功能进一步增强的读写器小型设备和手持设备,集成了条码扫描功能、嵌入式中间件,还增强了同其他基础设施的兼容性等。在产品性能上,无论是设备可靠性,还是有效读/写率,都有了进一步提高,一些工业级读写器已能在非常苛刻的恶劣环境中使用。最重要的也是使用者最为关心的是,随着超高频读写器集成芯片的推出,读写器价格将逐步降低到现有水平的一半甚至更低。

    Intel公司于去年3月推出了Gen2读写器芯片R1000,其高度集成化、成本低、体积小、功耗低,能同时支持从短距离的手持读写器到远距离的门禁式读写器等广泛的应用。这个芯片的问世将大幅降低读写器开发的门槛和成本。基于这款读写器芯片来开发各种超高频读写器产品,预计将对国内读写器市场产生较大影响。目前已有一些国内厂家瞄准这一商机,推出了利用该款读写器芯片开发的读写器产品,如深圳先施和绵阳九洲。
携手移动通信

    RFID技术与移动通信领域的结合更加紧密,这也将成为RFID业务应用的下一个亮点。近场通信(NFC)技术是对非接触技术与近距无线射频识别(RFID)技术的发展与创新,该技术的发展将使手机成为一种安全、便捷、快速、普适的移动支付、移动验证和票务工具。 

    2007年意法半导体宣布成功在单一的芯片上实现了近场通信的读取、处理和存储功能。该公司推出的ST21NFCA系统芯片,拥有标准的NFC读取功能,芯片可同时作为读写器和标签,可用于手机或其他设备的集成。2007年,诺基亚还推出了全球第一款全面集成NFC技术的商业手机6131iNFC,并启动了全球首例集成了公交卡的NFC手机应用。2007年11月27日,日本推出首款全球通用的NFC手机,该手机可在全球所有PayPass受理点进行手机支付。PayPass手机支付环境测试将在今年第2季度展开。

    新印制方法降低成本

    电子标签正向轻、薄、小的方向发展,对标签制作提出了更高要求,电子标签天线和标签芯片之间必须有足够好的匹配。采用印刷的方式来制作导电天线,可以降低RFID标签制作成本,成为近年来的热点技术,并已取得一定突破。包装材料制造商Pliant与RFID技术提供商PowerID合作开发了一种 RFID伸缩膜,可用于快速判断货品是否被动过手脚或损坏过。伸缩膜也称包装膜,通常被用来将一系列小货箱包裹起来,形成一个统一的、较大的装载包,如货盘。RFID伸缩膜原型于2007年1月推出,预计于2008年第二季度正式上市。在封装设备方面,提高封装设备柔性成为技术趋势,使封装生产线能更好地适应多种标签产品的封装。

    为了更广泛地推广、应用RFID标签,一些新的RFID标签印刷技术及器材被不断开发出来,如使用导电油墨(conductive-ink)来印刷RFID标签天线。印刷天线目前最有效的做法是采用丝网印刷的方式,为达到一定的印刷精度,印刷出来的导线和电路元件必须符合电路的要求,导线不能印得太宽,印刷厚度要非常均匀。近年来,除了采用丝网印刷方式,导电油墨印刷还扩展到胶印、柔性版印刷、凹印等更新的技术,这样可以大大提高标签的制作效率,有效降低制作成本。2007年韩国开发了使用喷墨打印制造工艺生产的RFID电子标签,与原先制造成本相比下降了十分之一,每个标签的价格降至4美分左右(约合0.3元人民币)。目前市场上多数使用网印电子标签和蚀刻天线,图文电镀工艺生产超高频电子标签天线是最近刚出现的生产技术,值得进一步关注。

    RFID中间件有新突破

    RFID中间件作为沟通硬件系统和软件系统的桥梁,成为RFID应用中一项极为重要的核心技术。中间件的架构设计向着以面向服务架构为基础的趋势发展,为使用者提供灵活扩展的框架,支持组件升级和快速集成新的RFID读写器。中间件的构件化、兼容性、扩展性逐步增强,适用于中小企业的RFID应用推出的轻量级、低成本中间件和可重构中间件可以根据不同的应用需求灵活地配置中间件功能,为企业提供更弹性灵活的服务。

    一些国际知名的软件厂商纷纷在其现有产品上增加RFID模块,支持RFID应用。企业只需在其原有产品基础上进行升级,就可以快速利用RFID技术来加强供应链管理的透明度。微软公司在2007年9月正式发布了新一代的BizTalk企业级产品—BizTalk Server 2006 R2。它与其他微软产品能够无缝结合,可方便地将RFID集成到企业已有的基于微软产品的应用系统中。2007年7月,西门子推出新型RFID中间件SIMATIC RF-MANAGER,可为西门子超高频RFID读写器系列产品SIMATIC RF600 提供从标签数据采集层到企业应用层(ERP 和MES)的一体化软件解决方案,使读写器的管理更加快捷简单。
信息化网络体系

    逐渐完善

    通过构建RFID信息网络体系,可以使RFID信息在信息系统内部使用,进而通过信息系统与社会的其他环节进行有效的交流与控制。国际上,EPCglobal提出了物联网架构,日本UID Center提出了泛在计算体系,我国和其他一些国家也在研究相应的RFID信息基础设施(我国称之为RFID公共服务体系)。这些基础设施的建设以及它们之间的接口标准成为目前RFID全球应用急需解决的关键问题。

    2007年EPCglobal对其技术体系进行了完善,4月正式发布了EPC信息服务(EPCIS)标准。EPCIS通过一套标准的接口,为产品和服务生命周期的每个阶段提供可靠、安全的数据交换,帮助EPC技术的用户在贸易伙伴间的信息共享。9月EPCglobal通过了其体系架构的最终版The EPCglobal Architecture Framework (Final Version 1.2)。随着RFID技术的应用普及以及与传感器网络等技术的融合应用,RFID将在人们的日常生活中扮演越来越重要的角色,将推出各种创新服务模式,构成无所不在的社会化信息服务网络。

    由于RFID系统涉及到标签、读写器、互联网、数据库系统等多个对象,其安全性问题也显得较为复杂,包括标签安全、网络安全、数据安全和保护隐私等方面。RFID后端系统所连接的大量厂商数据库可能引发的商业信息安全问题,尤其是消费者的信息隐私权,已越来越受到重视。针对RFID 的安全隐私问题,目前国内外开展了很多旨在加强RFID安全隐私保护的研究,并提出了一系列的措施,如Hash锁、“屏蔽”功能、加密算法等。美国TI公司与Certicom合作,利用其Elliptic Curve Cryptography技术,提升新一代RFID系统的安全性能,还专门为政府和安全部门最新开发了RF360智能IC平台。欧洲委员会2008年2月发布了RFID隐私保护法规草案,重点针对在RFID应用过程中如何保护数据与人身隐私安全的问题,目前正在收集RFID企业和民众的建议和意见。

    应用向纵深发展

    RFID与RTLS(实时定位系统)、GPS、传感器和其他无线技术结合,将使RFID技术具有更强大的生命力和更加广阔的应用空间。2007年RFID与其他技术的融合进一步加强,正在朝着构建一个无所不在、能被人们随时感知的社会化“传感网络”的方向迈进。如用RFID融合传感技术实时监控食品质量、追踪供应流程; 基于RFID的机器人定位技术,有效地增强了机器人的感知能力。

    当前,RFID技术的演进为应用和产业下一轮发展奠定了基础。我们期待2008年RFID技术和应用取得新的突破性进展,使这项技术向更广泛的应用领域普及,深入到人们的生产生活当中,随时随地地发挥其“使能”(enabling)作用。

    链接一:全球RFID市场平稳发展

    英国印刷电子及有机电子市场研究和咨询机构IDTechEx日前发表对2008年全球RFID市场的发展趋势报告。报告显示,2008年全球RFID市场将平稳发展。

    2008年全球 RFID市场规模将从去年的 49.3亿美元上升到 52.9亿美元,这个数字覆盖了 RFID市场的方方面面,包括标签、阅读器、其他基础设施、软件和服务等。

    RFID卡和卡相关基础设备将占今年市场的 57.3%,达30.3亿美元。来自金融、安防行业的应用,如非接触支付、门禁控制将推动 RFID卡类市场的增长。

    全球标签使用数将达到 21.6亿个,2007年为 17.4亿个,而2006年仅为 10.2亿个。

    在所有 21.6亿个标签使用量中,强制性的货盘和货箱贴标应用的标签将为 3.25亿个,即占总量的 15%。 IDTechEx也指出,除零售商强制要求应用外,零售业标签的总体应用量都呈上升趋势。英国零售商 Marks & Spencer至今已采用了 1亿个标签。

    动物贴标应用快速增长,特别是中国和澳大利亚、新西兰等国家。IDTechEx预测今年动物贴标应用将消费 900万个标签。

    智能纸质标签是最主要的标签应用形式,占标签总数的 62.4%。这个比例在接下来 10年内还会不断增长,IDTechEx预测到2018年,RFID纸质标签将占标签总数的 99.1%。

    链接二:国内RFID测试起步

    RFID测试对于RFID技术导入和应用部署非常关键,各国家和地区都在积极开展测试技术研究、测试中心建设。RFID测试包括三方面的内容: 国家强制性测试、一致性测试、性能测试。

    目前,测试工作在稳步发展,联合开展测试成为一大特点。2007年EPCglobal在全球进行单品级标签试验,包括在北美进行DVD标签的整体供应链试验,在澳大利亚进行M&E行业的RFID标签试验,通过测试研究利用RFID技术管理库存等。整个试验工作分为3个步骤: 生产制造(应用标签)、零售(读取标签)、数据分析(为行业提供有关建议)。

    我国也成立了多个检测中心、应用方案中心以推进RFID测试工作。国家“863计划”对此专门给予了支持。2008年3月1日,第一届中国无线射频识别基准测试论坛暨备忘协议签订仪式在香港科技大学召开。本次会议以“中国无线射频识别基准测试方法与标准的展望”为主题,邀请了来自内地与香港地区重要的RFID测试机构、行业组织和企业代表近百人参与讨论和交流。来自香港科技大学、中科院自动化所、北京邮电大学、中国电子标准化研究所、山东省标准化研究院、国家电子标签产品质量监督检验中心等十一家单位的代表还共同签署了谅解备忘录,希望通过建立中国RFID测试实验室和组织之间的协作和交流本领域相关的创意、技术和所拥有的能力,共同推动RFID的应用。

投稿邮箱:cio114@foxmail.com