這個系列會陸續編寫有關RFID的基礎知識和產業及應用分析。
1.1 RFID領域和市場概述
近年來，自動識別系統 (Auto-ID) 在很多服務領域、商務和分銷、物流、工業和制造以及材料流等領域變得越老越流行。在這些領域中，自動識別過程提供關于人員、動物、貨物、材料和產品等在傳輸過程中的信息。
普遍使用的條形碼標簽在很久前出發了一場識別系統的革命，但是現在隨著急劇增長的編號數量已經發現越來越不適用了。條形碼可以十分便宜，但是其致命缺陷是其低存儲容量和不能重新編程的特點。
技術上講，更好的方案是在硅芯片之上存儲數據。我們日常生活中在用的最常見的電子數據設備是接觸式IC卡(電話卡，銀行卡等)。然是機械接觸的IC卡卻限制了其適用性。在數據承載設備和閱讀器之間的非接觸式數據傳輸可以帶來更大的靈活性。在理想情況下，用于操作數據承載設備所需的電力也可以通過非接觸方式從閱讀器進行傳輸。因為用于傳輸數據和電力的方式，非接觸ID 系統也稱為是RFID系統(射頻識別)。
活躍在RFID系統領域中進行開發和銷售的公司的數量說明了這是一個應該認真對待的市場。在2000年，RFID系統在美國的銷售額大約是9億美元，并可望在2005年達到26.5億美元，在2008年達到42億美元左右。RFID 市場因此成為射頻技術領域 （還包括移動電話和無繩電話）增長最快的領域。
圖表 1?1 RFID的應用市場細分及增長
并且，近年來，非接觸識別已經發展成一本獨立的交叉學科，它整合了多種完全不同的領域：高頻技術和EMC，半導體技術，數據保護和加密，通信，制造科學和其他相關領域的技術。
標準方面，目前RFID尚未形成統一的全球化標準，市場呈現多種標準并存的局面。從全球范圍來看，美國已經在RFID標準建立、軟硬件技術開發、應用等方 面走在世界前列。歐洲RFID標準追隨美國主導的EPC global標準，在封閉系統應用方面與美國基本處于同一階段。日本提出了UID標準，但支持者主要是本國廠商。韓國政府對RFID給予了高度重視，但至今韓國在RFID標準上仍模糊不清。在我國，科技部、信息產業部正聯合14個部委制訂《中國RFID發展策略白皮書》，預計2006年上半年可以發布。但 使用頻率沒有完全開放、產業整體發展水平滯后和實際應用匱乏，仍在很大程度上制約著我國RFID標準的制訂與實施。
市場規模方面，截至到2005年底，全世界已經安裝了約5000個RFID系統，實際年銷售額約9.64億美元。在零售巨頭沃爾瑪、麥德龍的推動下， RFID在零售業也取得了一定進展，但整體規模仍十分有限。隨著Gen2標準的完善和實施成本的逐漸下降，我們預計，2006年全球RFID產業將取得實 質性突破。2007年，全球RFID將全面啟動，進入快速增長階段，增長率超過50%。這一過程將至少持續到2009年，之后會保持平穩增長態勢。在我 國，2005年RFID市場規模達到了16億元人民幣，與2004年同比增長25%。詳細情況如下圖所示:
圖表 1?2 2004-2009中國RFID市場規模
應用領域方面，我國RFID主要應用于物流、醫療、貨物和危險品追蹤管理監控、民航行李和包裹管理、強制性檢驗產品、證件防偽、不停車收費、電子門票等領域。另外，在汽車防盜物品跟蹤等各方面也在不斷開拓新的應用。詳細分布如下圖所示:
圖表 1?3 中國RFID主要應用領域
從產業鏈的角度來看，RFID產業鏈包括:芯片、標簽、天線、讀寫器、中間件、系統集成以及實施咨詢等環節。其中RFID芯片全球范圍內仍然由飛利浦、西門子、ST、德儀等傳統半導體廠商所壟斷。荷蘭皇家飛利浦電子是該領域的龍頭老大，其RFID標簽累計出貨量已經超過了10億只。國內的復旦微電子、大唐微電子等半導體廠商雖然也已進軍這一領域，但目前僅局限于第二代身份證、智能卡等業務。標簽、天線、讀寫器等環節，總體而言也是Alien、 Intermec、Symbol等國外廠商的天下，國內只有為數不多的幾家廠商在進行相關研究。中間件、系統集成方面，IBM、HP、微軟、SAP、 Sybase、Sun等國際巨頭已經搶占了有利位置，國內像用友之類的ERP企業也開始涉足這一領域，但研發進程和投資力度顯然與上述幾家國外廠商無法同 日而語。總之，中國RFID目前還沒有形成完善的產業鏈，市場上絕大部分產品都是代理國外的。雖然目前開展RFID業務的企業已經超過了100家，但總體 而言仍受核心技術缺失的困擾，真正具有較強自主研發實力的企業并不多，而且大都集中于低端產品，同質競爭比較嚴重，擁有政府背景的企業更易占據有利競爭位置。
2006年，中國RFID市場仍會以產業鏈壯大與市場培育為主。標準的出臺會對中國RFID產業產生積極的促進，預計會有越來越多的企業加入到這個行 業的競爭中，但只有像深圳遠望谷、實華開這樣有深厚背景和技術積累的企業才具有利用本地化優勢與國外廠商一決高下的實力。不過，中國未來巨大的潛在市場規 模，無疑為國內各類RFID廠商提供了廣闊的生存空間。
1.2 自動識別系統（Automatic Identification Systems）
圖表 1?4 主要的自動識別技術
條形碼系統（Bar Code System）在過去20年歷牢牢的統治著識別系統領域。 據專家估計，在上世界90年代早期，條形碼系統在西歐的總容量曾達到30億德國馬克。
條形碼是由平行排列的線條和間隔所組成的二進制編碼。它們根據預定的模式進行排列并且表達相應記號系統的數據項。寬窄不同的線條和間隔的排列次序可以解釋成數字或者字母。它可以進行光學掃描閱讀，即根據黑色線條和白色間隔對激光的不同反射來識別。但是盡管其物理原理相似，目前在用的大約有10數種不同的編碼和布局方案。
最流行的條形碼方案是EAN 編碼 (歐洲物品編碼)，它在1976年設計，本來針對雜貨店。EAN 編碼是美國UPC (通用產品編碼)的發展。今天， UPC表達為EAN 編碼的子集，并且可以兼容之。
EAN 編碼由13位數字組成：國家標識符，公司標識符，制造商的物品標識符和校驗位。如圖3：
圖表 1?5 EAN編碼的條形碼實例
除了EAN 之外，下列條形碼在各種領域也很流行：
n Code Codabar: 醫學和臨床應用，以及高安全需求的領域
n Code 2/5 interleaved: 自動化工業，?貨物存儲，貨盤，集裝箱和重工業。
n Code 39: 流程工業，物流，大學和圖書館。
圖表 1?6 ISBN統一書號代碼
由于一維條碼的信息容量很小，如商品上的條碼僅能容納幾位或者幾十位阿拉伯數字或字母，商品的詳細描述只能依賴數據庫提供，離開了預先建立的數據庫，一維條碼的使用就受到了局限。基于這個原因，人們迫切希望發明一種新的碼制，除具備一維條碼的優點外，同時還有信息容量大、可靠性高、保密防偽性強等優點。為了滿足人們的這種需求，美國Symbol公司經過幾年的努力，于1991年正式推出名為PDF417的二維條碼，簡稱為PDF417條碼（見下圖1），即 “便攜式數據文件”。
圖表 1?7 二維條碼PDF417
PDF417條碼是一種高密度、高信息含量的便攜式數據文件，是實現證件及卡片等大容量、高可靠性信息自動存儲、攜帶并可用機器自動識讀的理想手段。PDF417條碼具有如下特點：
n 信息容量大
根據不同的條空比例每平方英寸可以容納250到1100個字符。在國際標準的證卡有效面積上(相當于信用卡面積的2/3，約為76mm＊25mm), PDF417條碼可以容納1848個字母字符或2729個數字字符，約500個漢字信息。這種二維條碼比普通條碼信息容量高幾十倍。
n 編碼范圍廣
PDF417條碼可以將照片、指紋、掌紋、簽字、聲音、文字等凡可數字化的信息進行編碼。
n 保密、防偽性能較好
PDF417條碼具有多重防偽特性，它可以采用密碼防偽、軟件加密及利用所包含的信息如指紋、照片等進行防偽，因此具有極強的保密防偽性能。
n 譯碼可靠性高
普通條碼的譯碼錯誤率約為百萬分之二左右，而PDF417條碼的誤碼率不超過千萬分之一，譯碼可靠性極高。
n 修正錯誤能力強
PDF417條碼采用了世界上最先進的數學糾錯理論，如果破損面積不超過50％，條碼由于沾污、破損等所丟失的信息，可以照常破譯出丟失的信息。
n 容易制作且成本低
利用現有的點陣、激光、噴墨、熱敏/熱轉印、制卡機等打印技術，即可在紙張、卡片、PVC、甚至金屬表面上印出PDF417二維條碼。由此所增加的費用僅是油墨的成本，因此人們又稱PDF417是“零成本”技術。
n 條碼符號的形狀可變
同樣的信息量，PDF417條碼的形狀可以根據載體面積及美工設計等進行自我調整。
在我國，中國物品編碼中心介紹了二維條碼國家標準《四一七條碼》，即GB／T17172－1997。
光學字符識別（Optical character recognition (OCR)）最早在上世紀60年代開始應用。人們開發了一些特殊的字體，以便能夠使人和機器都能夠閱讀。OCR 系統最大的優點是信息的高密度性以及在緊急情況下人可以介入進行可視閱讀。
今天， OCR已經被用在生產，服務和管理領域，并且在銀行用作支票的注冊。
但是， OCR系統沒有成為通用手段的原因是其高昂的價格和與其他識別方式相比更加復雜的閱讀器。
生物特征識別（Biometrics） 是基于人類人體自身所帶的某種身體或者行為特征進行模版化后對個體進行識別。因此，該方式具有其他方式所不具備的特征，即識別特征是天然的不可重復的（理論上）。對于方式來說，主要有指紋、掌紋、聲音、語音、虹膜、視網膜、步態、面容等等。其中指紋方式是最流行和普遍的。
關于生物特征識別的詳細內容，請參見公司編寫的《生物特征識別系統》和《生物特征識別和信息安全》兩篇白皮書。
智能卡（smart card）是一個數據存儲系統，也可以提供附加的計算能力，并且對數據存儲提供內置的防篡改支持。第一個智能卡是1984年發行的預付費電話卡。智能卡被放入閱讀器中，這樣，就與只能卡的觸角之間形成了電流通路。閱讀器向智能卡提供電源和和時鐘脈沖。兩者之間的數據傳輸使用雙向串行接口的(I/O port)的方式。基于內部功能的不同，智能卡的基本類型分為兩種：內存卡和處理器卡。
智能卡的一個主要優勢是存儲在其上的數據可以防止非授權的訪問和修改。因此，智能卡克易失得與這些信息相關的服務完成簡單、便宜和安全的服務事務。因此在安全訪問，認證、金融和電信領域使之成為微電子領域增站最快的一塊。
RFID 和上述的智能卡系統非常緊密相關。和智能卡類似，數據被存儲在一個電子數據承載設備——收發器（transponder）之上。但是，和智能卡不同，數據承載設備和閱讀器之間的電源供應和數據傳輸不是基于接觸的電流方式，而是基于磁場或電磁場的方式。其基本的依賴技術包括射頻和雷達工程技術。RFID 的縮寫代表radio frequency identification,即是說，信息是通過無線電波承載的。因為RFID 系統和其他識別系統相比有很多優點，RFID 系統開始大規模的占領市場。一個主要的應用領域就是非接觸式智能卡在短程公共交通中的應用。
上述各種不同的識別系統之間的比較如表 1.1)所示。并且在接觸式智能卡和RFID 系統之間有著緊密地聯系。從某一方面說，后者彌補了前者的幾乎所有缺點。
圖表 1?8 不同識別技術的比較