??xml version="1.0" encoding="utf-8" standalone="yes"?> 被动标签必须在某个地Ҏ无线电发器来对其进行供电,而它自己则必L接收q些发射的接收器。甚臛_q主动标{一般还是需要与q接到网l的某种形式的发器q络。在 RFID 领域中,q一发射? |络端点通常被称为阅dQReaderQ。阅d通常位于一?RFID pȝ的标{֒事gqo器之间。知道如何与标签通信Q如何从d动作中创建底层事Ӟ以及如何发送这些事件给一个事件过滤器Q这是阅读器的职责? 我们可以从二个视角来描述阅读器。首先是阅读器的物理lg: 你可以在电\板上扑ֈ的东ѝ其ơ则是阅d的逻辑部䆾? 我们q会l箋说明RFID 打印机和用具? |因ؓ阅读器与标签使用频q行通信Q所以Q?RFID 都必L一个或多个天线。ƈ且因为阅d必须要与某些其他的设备或者服务器通信Q所以它必须有某U类型的|络接口。通常的网l接口的例子?10 BaseT ?100 BaseT 以太|接口,或?RS 232 ?RS 485 串行接口。一些阅d甚至?Bluetooth 或无U以太网接口。最后,Z实现通信协议和控制发器Q每个阅d必须有微控制器或者微型处理器。下囑ֱCZRFID 阅读器的实际成䆾? 图表 5? READER的物理组? 虽然天线自己在概念上很简单,但是工程师一直在努力使其能够在低能量的情况下获得更好的接收性能Q以及天线工作在一些特D的环境中。一些阅d只有一个或者二个天U,q且和阅d自己装在一P其他一些阅d则可能在q程位置安装许多外接天线。阅d所能控制的天线的数量的主要限制在于q接阅读器的发射器和接收器与天线之间的电~的信号损失?大多数安装都把天U安装在阅d2c_右的距离Q当然更q些也是可以的? 一些阅d使用一个天U来传输和另一个用来接收。在q种配置l构中,标签针对阅读器的场的q动方向特别重要。如果发天U位于接收天U的“靠前些”,接收天线会花更长的旉来接收来自标{信号。如果天U布|与此相反,标签会花更的事g来激励,q且位于接收天线的范围之内。下图表CZ两个h标签的包装盒在一条传送带上依ơ经q第一个传?(TX) 天线和一个接?(RX) 天线? 头指出了传送带上的q动方向。当它经q?TX 天线的时候,每个盒子上的标签便被Ȁ励,然后它们开始广播响应。因为RX要稍微远M送带一些,因此RX 天线要比其应该的时间更长些来接收到响应Q如果二个天UK倒,则意谓有标签会有更多的被读取的Z? 图表 5? 接收和发天U的最佛_|? 控制一个阅d的计装|的复杂E度可能从单芯片的处理器到能够运行网l操作系l和允许存储大量数据在硬盘上的完整的微型计算机。前者可以嵌入到一些移动设备之中。控制器负责控制阅读器一端的标签协议Q以及构成一个事件的标签d信息何时被传送到|络中。阅d控制器也负责理阅读器协议中的阅d一侧的相关处理? 图表 5? Symbol的X480阅读器,h以太|、USB以及串行接口。左Ҏ天线接口 ?RFID 阅读器的控制器中Q我们可以想像有四个处理不同职责的单独的子系l。下囑ְ展示了阅d的逻辑lg图,供参考? 图表 5? READER的逻辑lg 每个阅读器都会呈C个允许其他应用来h标签数据、监控阅d状态或者控制诸如电源水q_当前之徏讑֮之类的应用编E接口。这个组件最兛_的是创徏发送到RFID中间件的消息以及解析来自于RFID中间件的消息。API可以是同步的Q也可以是非同步的? 通信子系l主要处理阅d可以用来与中间g通信的传输协议之上的通信l节。这也是具体实现诸如Bluetooth、Ethernet、或者专用鞋以来传输l成API的消息的lg? 当一个阅d感知C个标{时候,我们U其Z个“发现”。一个不同于先前发现的另一ơ发现被UCؓ一个“事件”。将q些事gq行清理UCؓ是“事件过滤”。事件管理子pȝ是定义什么类型的发现被视ZӞ而哪些事件被认ؓ_有意义而必ȝx告到在网l上的外部应用。随着阅读器越来越Q它们将会能够在q一U应用更复杂的处理,以减网l流量? 天线子系l由?RFID 阅读器能够质?RFID 标签且控制实际的天线的接口和逻辑所l成?q些lg要实现标{֍议中的一些部分,q且与阅d中的某些电\一起实C标签的空中接口协议? 大多数常用的应用场合都用智能标{(LabelQ。我们前面说q,标签是在纸质标{夹层中插入RFID 电子标签。这个种标签的主要好处是Q对于用P除了~码RFID 标签的n份之外,q能在纸张标{上面打印条形码?或h可读的本文? RFID 打印机就是能够打印可M息同时也能够~码RFID标签的设备。记住,一个阅d也能?“写”一个可写的标签Q因此一?RFID 阅读器和一?RFID 打印Z间的主要不同与对~码标签的能力无养I不同之处在于后者同时还是一台激光或者喷墨打印机? 对于规模的应用Q一个操作员可以手动应用标签Q但是大规模的应用需要所谓的“打?使用”的自动装置。这些特D的装置包含一个RFID 阅读器,一台打印机Q以及一个能够将标签自动_脓到经q的物品( 通常是盒?的自动化pȝ?Ҏ可能是用一U空气臂打印和~码好的标签_脓到盒子上。因为编码标{֏能会p|必须被丢弃然后重新更换,因此q些装置通常都会成对或者更多地在一起安装。目前,一般这L讑֤或者系l可以在一分钟~码和粘?0 ?60个标{。然而,在第2代(Gen2Q标{ּ始用的时候,q个速度可成倍上升? 图表 5? PRINT-AND-APPLY 讑֤的部? 图表 5? Zebra公司的RFID标签打印? RFID x卌讑֤的厂商几乎都不是RFID Reader的厂商,因此一般来_它们都会和通常的ReaderZq行合作。即打即贴设备通常Reader API装到自qAPI中,然后提供一U方式来讉KReader API? 虽然x卌 RFID 讑֤上的打印Z其他条Ş码打印机q无什么本质不同,但和办公室用的打印机相比q是不同的。这些打印机通常都是用成L标签Q以便能够打C个面Q然后将另一面用作粘贴之用。所有的q些打印机都能够按照描述适当的标{ָ局的型板来打印标签?比如Q某个模板会让整个两英寸宽的条Ş码占据标{下部Q而顶部则打印一个公司标记。它也可能设定h可读的零配gLQ序列号和公司名字字D늚位置? x即用讑֤通常包含一个RFID验证步骤和一个条形码验证步骤?典型圎ͼ RFID 校验是通过~码该标{同一个Readerq行Q而条形码校验则是通过打印机旁边的光学扫描器运行? q类讑֤一般用某U方式将打印和编码好的,q且l过较严的标{贴到被标记的物品之上。但q程中需要注意静电防护的问题?/a> 阅读器,像标{一P也有不同的方式,q且没有一个Reader能够适合和满x有的场合。Reader可能h许多不同的Ş状和大小Q支持不同的协议Qƈ且通常必须늅制的要求,x谓着一个特定的Reader可能是用于某个地区,而不适合于另一个地区? Readers 的大从一个英寸到一台老式台式计算机那么大都有。Reader也可以嵌入到一些手持设备甚至移动电话之中。它们也可以被固定到一个防爆机架上Q固定式Q。通过与天U布|的设计和安排方案,可以形成不同的Readerpȝ? Reader通常遵@与他们所d的标{同的标准和规范。但是有些reader支持不止一U协议。有些则只针对专门厂商的标签? 每个地区都有不同的无U电制规定Q包括发功率、频率范围等{。比如, EPC UHF reader在美国是阅读915 MHz 的标{,在欧z则?69 MHz 。因此,必须仔细了解该地区的频率制的详l规定,以选择或者配|可用的Reader? 阅读器和天线必须被安装好之后才能使用。因为通过RFIDQ我们试图感应现实物理世U的特质Q特定物品在物理世界中的出现或者缺席全在于安装的实际情c因一个原因,每个感应器的安装是不同的。可能的变化是无ILQ但是讨论RFID 的一些原型应用则能帮助你理解各种安装情Ş。这些种cd能包括门Ll,隧道Q手持式Q堆高机阅读器和货架? q里Q词语“Portal”意味着门口或者入口,?RFID 门闸则是天线的一U安排方式。通过q种设计Q阅d能够识别通过Q进入或者离开Q一个门闸的被标记的物品。这是仓库的一U通常的装备,一般安装在物品q入或者离开的装卸台的地斏V它也用来识别物品在一个工厂的不同区域之间的移动。门闸系l也可以是能够移动的装置Q在q种应用环境下,阅读器和天线被内|到一个具有轮子的框架上,可以被推着沿轨道或者通道Ud。这一般用作装卸识别,或者材料跟t。下图是一个典型的门闸pȝ? 图表 5? RFID PORTAL 隧道是一个包围型的装|,通常围着一条传送带Q天U?( 有时甚至阅读?都可能被安装在其中。隧道类g型的门闸,但其好处是能够Ş成RF的屏蔽效应,不至于干扰附q的阅读器和天线的运作。这可以用在集配U或者包装传送带上,阅读器识别每个通过该隧道的被标识物品。下图是一个传送装|上的典型隧道示意? 图表 5? TUNNEL 整合了天Uѝ控制器和通信lg的手持式阅读器能够允许操作员以方便与被标识物品的场合或者位|对其进行扫描识别。手持式 RFID 阅读器的使用与手持式条Ş码阅d的用非常相似的。ƈ不o人惊Ӟ大部份这?RFID 手持式阅d的厂商同时也生条Ş码扫描器。它们可能通过无线以太|络、射频调制解调器沟通与|络q行沟通。实际上大多数手持设备,是一个具有够处理能力的计算机。下图是Symbol提供的一个手持式阅读讑֤? 图表 5? 带阅d的手持设?/p> 叉RQ堆高机Q也可以携带 RFID 阅读器,p一个携带一个手持式阅读器的相同情Ş。叉车制造商开始提?RFID 阅读器作Z们品的可选择部gQ正如他们过dl提供的条Ş码阅d或者操作员l端什么的。在叉R上添加这U阅d讑֤的缺Ҏ可靠性,以及在此c设备上加装阅读器的制。下?展示了一个叉车如何加装一个阅d? 图表 5?0 带阅d的叉车示意图5.1 RFID阅读器的物理lg
5.1.1 天线子系l?/a>
5.1.2 控制?/a>
5.1.3 |络接口
5.2 RFID Reader的逻辑lg
5.2.1 Reader API
5.2.2 通信
5.2.3 事g理?/a>
5.2.4 天线子系l?/a>
5.3 RFID 打印机、编码器和其他工?/h4>
5.3.1 Reader
5.3.2 打印?/a>
5.3.3 校验?/a>
5.3.4 _脓工具
5.4 Reader的类?/h4>
5.4.1 形状和尺?/a>
5.4.2 标准和协?/h5>
5.4.3 区域差别
5.5 阅读?/a>、天U和阅读器系l?/h4>
5.5.1 门闸
5.5.2 隧道
5.5.3 手持讑֤
]]>
如果我们Ҏtransponder 提供的信息和数据处理范围Q以及数据内存的大小对RFID pȝq行分类Q则又可以的得到另一个分cMpR这U方式的端点分别UCؓ低端和高端系l?
图表 4?2 RFID pȝ分ؓ中端、低端和高端pȝ
4.3.1 低端pȝQ?/b>Low-end systemQ?/b>
EAS pȝ(Electronic Article Surveillance systems) 使用了最低端的low-end pȝ?/i>q些pȝ仅仅使用最单的物理效应通过单元的reader来检查transponder 的可能出现?
带芯片的只读transponder 也归入低端系l。这些transponder都常h一个永久编码的表示多个字节l成的唯一序列L数据。如果一个只读transponder被放入一个reader的HF ZQ?transponder ׃q箋的广播其自n的序列号。对reader 来说是不能够d只读transponder??q里只有从transponder 到reader的单向数据流。在实际q行的只ȝl中Q也有必要确保仅有一个transponder 处在reader的质询区Q否则如果有多个transponders 同时发射其数据,造成冲突。reader 不能够监测到transponder。尽有此限Ӟ只读transponders 非常适合于那些只需要读取一个唯一~号的应用场合。因为只读transponder的功能简单,芯片面积可以最化Q因此可以达C功耗和低成本?
只读pȝ可以q行于所有适用于RFIDpȝ的频率。由于芯片的低功耗有效范围通常可以辑ֈ很远的距R?
只读pȝ通常可以用于之需要很的数据d或者替代条形码pȝ的场合。例如,生程的控Ӟ货盘的标识,容器和气瓶的标识(ISO 18000)Q以及动物的标识 (ISO 11785)?
4.3.2 中端pȝ
中端pȝ是各U具有科协数据存储体的系l,q意味着q个区域h最多的变体。内存容量从几bytes 到超q?00 Kbyte 的EEPROM (被动transponder) ?SRAM (dtransponder)。这些transponder能够处理单的reader 命o来在怹~码的状态机中有选择的读取或者写入数据。通常Q?transponders 也支持防冲突手段Q?i>anticollision procedureQ,以便 多个位于reader质询区的transponders 可以同时存在而不会干扰对方,q且reader也可以对他们q行有选择的寻址?
密码学过E,比如transponder 和reader之间的认证,以及数据加密也常用在这些系l中。这些系l也通常可以工作在所有RFID 频段?
4.3.3 高端pȝ
高端pȝQ?i>high-end systemQ由h微处理器和职能卡操作pȝ的系l组成。微处理器的使用使得q些pȝ可以采用比固化的状态机的复杂逻辑更加高的加密和认证法。这个领域之高端的就是现代双接口卡(dual interface smart cards Q,它还h一个专门用作安全的密码学协处理器。协处理器的使用减少了大量的计算旉Q得其可以使用在对数据传输加密h高安全要求的场合Q比如电子钱包,公交务{?
高端pȝ几乎都运行在13.56 MHz频率。transponder 和reader之间的数据传输描q在ISO 14443?
q年来RFID的应用高潮P玎ͼ从公交卡中的非接触式IC卡的大规模用到零售pȝ使用的低端系l和物流pȝ中用的l端pȝ。ƈ且各U可能的应用领域q在不断的开发?
市场上有各种不同的RFID pȝ。各U不同的pȝQ其技术参数可能根据不同的应用需要进行优化。但是这些应用领域的技术要求会出现交叠Q这样选择适合的系lƈ不是一件简单的事情。但是根据不同的应用要求Q需要考虑?个主要因素和要求是Q?
最常见的构成Ş式称为是disk (coin), 即transponder位于一个圆形的ABS注塑的腔中,至今从几毫米?0 cm 左右。中间通常有一个紧钉孔。材料上除了ABS注塑之外Q还包括polystyrol 或者环氧树脂等已达到更大的温度适应范围?
图表 4? 盘状transponder的不同构造?
ȝtransponders 可用于将其植入动物皮下一边进行识别和定位{?
图表 4? ȝ体glass 的transponderQ用于动物识别等?
长度大约?2-32 mm 的玻璃管包含一个安装在PCB载体上的微芯片和一个^滑电源电的芯片电容。而transponder 则围l在一个铁酸盐芯棒之上Q厚度大Uؓ0.03 mm 。这些内部见嵌在一个Y的粘合剂上以辑ֈ较强的机械稳定性?/p>
图表 4? ȝ体transponder 的结?
塑料包装主要用于那些特别需要高度机械需要的场合。这U容器可以很Ҏ的集成到其他产品中,比如 汽R防盗pȝ的R钥匙之中?(?-5)
图表 4? 塑料装的Transponder
对于安装到金属表面的transponder 需要特D构造。transponder coil 被绕在一个铁酸盐芯棒之上。transponder 芯片则安装在芯棒的反面ƈ和transponder coil相接处?
Z取得充的机械强度,抗震动和耐热性, transponder 芯片和芯都要用环氧树脂铸入一个PPS 外壳中。用于工Ltransponder 的外部尺寸和装配面积?i>ISO 69873 q行标准化。而用于气瓶的transponder 则需要不同的设计。展CZ一个安装在金属表面的transponder 的机械轮廓?
图表 4? 采用ISO 69873标准格式的TransponderQ用于工业自动化场合?
图表 4? 安装与金属表面的Transponder的机械轮廓图
Transponder 也可以集成到车辆防盗或者高安全门禁所需的机械钥匙之中。它们通常Z塑料装的transponderq注入一个钥匙体中?
钥匙化的transponder设计被证明是一U门和物理安全讉K的流行做法?
图表 4? 钥匙状的RFID讉K控制pȝ
ID-1 格式在信用卡和电话卡中最为常?(85.72 mm x 54.03 mm x 0.76 mm u tolerances)Q也逐渐成ؓRFIDpȝ中的非接触智能卡的常见Ş式?Figure 2.11)。这U格式的主要优点是比较大的线圈区域,q样也增大了卡的适用范围?
图表 4? 非接触IC卡的轮廓
非接触智能卡在transponder 上叠片覆盖了四层PVC膜。每一层膜都?00C度以上的高温和高压进行烘烤以产生怹的结合。ID-1 格式的非接触卡还适合于进行广告传播和艺术装饰?
但是q不L一定能够保证ISO 7810中ؓID-1卡所规定?.8 mm 的厚度。特D需要的微Ltransponders p求更厚一些的设计Q因U设计通常transponder 插入两个PVC 外壳之中或者用ABS注塑的方式进行封装?
图表 4? 塑料套内的微Ltransponder
术语smart label 指的是象U张一张薄的transponder 格式。在q种格式的transponder中, transponder coil 被用于用丝|印h者蚀ȝ?.1 mm 厚的塑料薄膜上。这?foil通常被层压在U张上ƈ且表面涂上一层粘合剂。transponders 通常以卷状的不干胶的形式提供Q以便可以适用于行李、包Ҏ者其他货物的形式?Figures 2.14, 2.15)。因Zq胶标签可以很容易的重印Q因此还可以很简单的所存储的数据和标签表面的条形码联pR?
图表 4?0 标签QSmart LabelQ?
前面所q的构成格式中, transponder都是׃个充当天U的transponder coil 和一个transponder 芯片所l成。而transponder coil 则通过常规的方式绑定到transponder chip?
图表 4?1 一U由安装在很薄的塑料薄片上的transponderU圈和transponder 芯片构成的智能标{?
除了q些主要的设计,q存在一些应用特定的设计形式。比如用作比赛计时的“比赛信鸽transponder”。Transponder q可以根据客L需要进行定制。最好的形式可能是玻璃或者PP transponder?/p>
RFID pȝ的最重要的区分准则就是reader的工作频率,物理的耦合Ҏ和系l范围。RFID pȝ工作与很宽的不同的频D,?35 kHz 的长波到5.8 GHz 的微波。ƈ使用c磁以及늣Z为物理耦合Ҏ。最后,有效范围则从几mm?5 m?
对于很小的有效范_通常于1 cm的RFIDpȝQ一般称为紧密耦合pȝ。ؓ了运行, transponder 必须要插入reader 中或者接触其表面。紧密耦合pȝ一般用电和磁行耦合Q理Z可以工作于Q何需要的频段Q从DC ?0 MHzQ因为transponder 的工作不依赖于场的辐。紧密耦合可以得到充的电源供应,所以即使微波和没有l过功耗优化的微处理器也可以工作。紧密耦合pȝ主要用于那些有严格安全需求,但是不需要太大范围的场合。比如电子门系l和非接触智能卡支付pȝ。紧密耦合pȝ采用ID-1 格式的非接触卡体p?ISO 10536)。但是,在市ZQ其重要性正逐渐降低?
pȝd范围辑ֈ1 m 的RFIDpȝUCؓ是远耦合pȝ。几乎所有远耦合pȝ都是Z感应耦合方式?q些pȝ也被UCؓ是inductive radio systems?另外也有一些远耦合pȝ采用的是电容耦合方式。如今销售的RFID中至?0% 的是感应耦合pȝ。因此,市场中也有非常多U的q种pȝ存在。因此,也有一pd标准来规定用于各U应用的transponder 和reader 的技术参敎ͼ比如非接触smart card, 动物识别和工业自动化领域。它们还包括接近耦合Qproximity coupling Q?ISO 14443, contactless smart card) 和邻q耦合 Qvicinity coupling systemQ?(ISO 15693, smart label ?contactless smart cards)。大多用低?135 kHz 或?13.56 MHz 的频率作为发频率。一些特D的应用 (?Eurobalise) 也运行在27.125 MHz上?
有效范围q大?m的RFIDpȝUCؓq距ȝl(long-range systemQ。所有远距离pȝ都在UHF ?微L波段使用늣波。绝大多数这U系l由于其物理原理都用后向散系l。也有一些在微L波段使用表面声Ltransponders 。所有这些系l都工作在UHF 频段?868 MHz (Europe) ?15 MHz (USA) 以及微L频段2.5 GHz ?.8 GHz。通常3 m 的范围可以用被动(无电池)的后向散式QbackscatterQ?transponder辑ֈQ?5 m 或者更大的范围则可以用主?内置甉|)的后向散式transponder辑ֈ。但是,dtransponder的电池ƈ不用来作为在transponder和reader之间的数据传输提供电力,而是为微芯片和所存储的数据的保持提供甉|。至于两者之间的数据传输所需的电力则主要是由从reader 接受的电场的能源提供?/p>
RFID pȝ存在着无数的变体,也存在许多开发和刉商。如果想要对RFIDpȝ有一个整体的了解Q必首先知道如何区分这些不同类型的RFID pȝ?
?.1是一个RFID体系分类的示意图?
图表 3? 各种不同的RFIDpȝ
RFIDpȝ的运行基于两U模式:全双?FDX)/半双?HDX)模式和顺序模?(SEQ)?
在全双工和半双工模式下,收发器的响应在阅d的RF域打开的时候是按广播方式运作的。因Z收发器到阅读器天U的信号和阅d自n信号相比是非常微qQ所以必采取适当的传输方式来收发器的信号和来自于其他阅d的信L区分。实践中Q从收发器到阅读器的数据传输采用负蝲调制Qload modulationQ的方式Q它使用副蝲波,以及阅读器传输频率的分谐波?
Ҏ对应Q顺序方式用在阅读器RF域按规则的间隔关闭的场合。这个间隔将被收发器识别Q然后被用来从收发器向阅d传输数据。这U方式的~点是,如果传输l端则收发器失ȝ力,所以必不采取其他备用供甉|式或者电池以保证收发器的供电的^滑性?
RFID 收发器的数据定w通常从数byte 到数K byte。所?-bit 收发器则是这U规则的例外。实际只?-bit的数据量已经_用来向阅d标识两种状态了: 即“收发器在域中”或者“收发器不在域中”。当Ӟq对于满简单的监控或者信号发送功能已l够。因?-bit transponder 不需要电子芯片,q些transponders 便可以非怾宜的刉,甚至几分之一分的h根{基于此原因Q所以在Electronic Article Surveillance (EAS)pȝ中用了大规模的1-bit transponder以保护货物在商店和交易中的状c?如果某h试图ؓ付款的商品带d店,那么装蝲出口的阅d识别到'transponder in the field'的状态,q取必要的反应。而在正常收费后,1-bit transponder 被去除或者予以禁止?
能否数据写到transponder 中向我们提供了另一U分cRFID pȝ的方式。在单系l中Q?transponder的数据记录通常是简单的序列~码Qƈ且可以是在芯片制造时写入的,而且在随后不能修攏V用来存储数据的主要的方式是Q在感应耦合的RFID pȝ中,EEPROM占了l治C。但是其~点是在写操作时功耗很高,以及有限的写入周期寿命限?(通常?00 000 ? 000 000)。FRAM最q也被用在隔ȝ场所。FRAM的读取功耗是EEPROM?00 分之1Q而写入功耗则比后者低1000 倍。但是其刉比较困难,因此限制了市场的q泛使用?
特别是在微Lpȝ中,则普遍?SRAM来作为数据存储媒介。其优点是极快的数据d速度Q而缺点则是必要使用辅助电力供应以便保持数据的持久性?
在可~程pȝ中,对存储器的读写访问和其他d授权必须由数据蝲体的内部逻辑q行控制。在最单的场合中,q些功能可以通过状态机来实现。状态机也可以是下复杂的逻辑序。但是状态机方式则不够灵z,因ؓ以编E状态的变更必须要随之进行芯片电路的变更。实际应用中导致芯片重新布局Qƈ产生额外的费用?
微处理器的用可以改善这U状c在处理器制造时Q将使用掩模的方式采用一个操作系l来理数据。因此变更可以更加便宜的实现Qƈ且Y件可以重新编E以适应不同的应用?
对于非接触式卡来_使用状态机的数据蝲体一般存储卡Qmemory cardQ,而与之对应的则是处理器卡Qprocessor cardQ?
q里q应该提及那些用物理效应来存储数据的transponder。包括只读表面声波transponder 和通常可以止Q设|ؓ0Q但是不能重新激z(讄?Q的1-bit transponder?
RFID pȝ的一个重要特征是transponder的供c被?i>transponder 自n没有甉|Q因此操作被?transponder 所需的所有电力必L自于reader的电/场。相反,dtransponders 自己有辅助供甉|施,如电池,可提供其自nq行所需的部分或者全部电力?
RFID pȝ的主要特征之一是系l的q行频率和有效范围。RFID pȝ的运行频率是reader 所发射的频率。而transponder 的发频率则不重要。在大多数情况下Q它和reader的发频率是相等。但是, transponder的发功率通常讄为比reader的发功率还要低10的几ơ方?
不同的发射频率分ؓ3个主要频D:LF (低频, 30?00 kHz), HF (高频)/RF 频 (3?0 MHz) 和UHF (甚高? 300 MHz? GHz)/微L(>3 GHz)?Ҏ有效范围的进一步区分还可以RFID pȝ区分为紧密耦合(0? cm), q耦合(0? m), 和长距离耦合(>1 m) pȝ?
从transponder 发送数据到reader的方式可分ؓ3c:
标{N加到被标识的物品有多U方法。通常手工方式是最明显和最有效的方法。在条Ş码的使用场合Q经怋用一U打印机来打印好标签然后通过某种方式在物品通过装配U上的某点的时候粘贴到物品上,对于Smart Labelcd的RFID标签Q也有类似的方式。这些Smart Labelcd的设备同时编码RFID标签和在U张上打印条形码以及人可ȝ其它标记?
另外Q对于不同的形状、尺寸和本nҎ的物体Q标{位置和附加方式需要考虑的问题和原则不尽相同Q才能得到最大的可靠性和可读取性。详l信息参见DoD的标{N加注意事V?
附加了标{物品被运输时Q对于发送放和接受方来说都是有益的,因ؓ他们都可以跟t该物品的移动。对于整个业务流E来_参与供应铄各方都应该能够跟t其UdQ或者共享相关的跟踪信息。以使得M业务都能够对整个供应铑־C个实时的“数据快照”Q从而驱动更加有效的业务程处理?
对被标签物品的跟t是通过该物品出现在各种关键控制点而得到的数据Q这些控制点可能ҎQ?
在写入的时候,RFIDpȝ所作的大部分工作主要集中在标签和阅d的物理部分。因此确保选择正确的标{、阅d和天U,q且对其q行正确的配|和讄以达到要求的d率是非常重要的。但是,只有在将RFID各组件的跟踪信息集成C的业务应用系l之中才能意识到RFID技术的真正好处。很有可能,使用RFID信息需要将光成到你的现有业务应用之中Q或者还需要对其进行某些修攏V将RFID信息与企业业务系l进行集成与集成其它数据源没什么不同。因此,企业集成所需的架构方法、技术和产品也可以用在RFID信息的集成场合?
一旦公司在内部集成了RFID数据Qƈ且其业务过E利用这些数据,便会逐渐发现RFID数据在逻辑上可以促q业务数据的׃n从而改善B2B的业务集成。比如在使用了RFID技术的药品行业。某个药剂师甚至可以某个配|了RFID标签的药品包装靠qRFID阅读器终端,可以马上获得有兌药物的信息,比如政府药品理部门的警告或其它用药信息。药房的POSpȝ可以Ҏ该标{代码请求由药品供应商或者政府卫生管理部门提供的Web Services服务。药品公怹可以或者跟t其所生的具体每一件品的信息Q包括分销、运输以及用等{?
所有这些应用情形都假定q些相关的各个公怼׃n其信息。当Ӟ驱动q样的B2Bh“一ơ?#8221;的解x案,但是长期来说Q这q不使最节省成本的、最有效率的、最灉|的、以及最快捷的共享信息的方式。跨企业边界共享信息和工作ƈ非新的概c对于整个业界来_需要某U标准化的共享信息的方式?
目前最明显的趋势是来多的设备连接到InternetQ如何提供、配|、监控和理他们发成ؓ最大的挑战。一个连锁零售机构可能有数十台服务器q接着其数百个POSl端。但是,当该机构ȝ了具有RFID能力的智能货架或者POSl端的时候,又会有成百上千的天线和阅dq接Cq基设施架构中。RFID 中间件标准,比如应用层事件将会有助于企业应用和阅读器或者天U之cȝ边缘讑֤分隔开来,但是要正配|这些边~品将是一个非常消耗时间的工作。诸如Jini和网状网l(mesh networksQ之cȝ技术,以及老些的SMTP技术都提供了动态配|和自愈特征QRFID中间件可以用它们来改变阅读器和其它感应器的物理配置?
下图展示了一个RFIDpȝ的主要部件。我们以一个零售系lؓ例来说明。图的左下方是代表了被标记的商品的一pd标签。商店也有一pd的阅d布置在货架和l̎通道上。这些阅d每分钟可以读取数百个甚至数千个标{。阅d必须要仔l配|和q行理Q以便知道如何一些协同工作以覆盖到某个阅d失效时出现的盲区。RFID中间件就代表着一个或者多个负责处理这些问题的软g模块。边~应用代表着Mq行在商店之内的企业应用Q比如POSpȝ。而RFID信息服务则代表着存储在边~发生的RFID事g和相x据的机制。同P在企业数据中心或者其业务伙伴的数据中心也可以有相似的信息服务。这是因为RFID 信息是被存储在基架构中的各个地方Q比如边~、数据中心之内或者业务伙伴处?
企业数据中心中的两个主要部分是企业应用和企业服务ȝ。企业服务ȝ是一U基于分布式消息机制和SOA的集成基架构。已l有很多q些Z标准的品。而企业应用则是解决企业实际业务问题的各种应用Q将要集成ƈ且消费RFID数据?
企业数据中心中的两个主要部分是企业应用和企业服务ȝ。企业服务ȝ是一U基于分布式消息机制和SOA的集成基架构。已l有很多q些Z标准的品。而企业应用则是解决企业实际业务问题的各种应用Q将要集成ƈ且消费RFID数据?
RFIDpȝ的本质能力是基站Q阅dQ能够通过无线的通信机制Q包括微波,但不包括U外和可见光Q来识别另一个电子设备(标签Q。因为阅d能够识别某个特定的标{,因此pȝ便可以声U能够识别该标签所附着的对象。标{֏以被装在一些诸如塑料钮扣、玻璃腔体、纸质标{、甚至金属盒之内。它们可以被_脓到包装上、嵌入到Z或者动物体内、夹在服上、或者隐藏在钥匙的头部?
对RFID标签的识别是通过RFID相应阅读器的询问Q像阅读器通知其到场,q且标明他自qw䆾Q编码)。如下图所C,RFID 阅读器首先以一定的旉间隔Q通常每秒数百ơ)发射一个预定频率的无线电信受Q何处于月底v的发范围的标签都可以收到该发射信号Q因为每一个标{N有一个能够在某个预定频率上监听这U信L天线。标{用接收自阅读器的能领来向阅读器响应相应的信号。标{֏以在q些信号上调制信息,比如发送ID~号?
不同U类的标{֒阅读器用与不同的应用需要和环境。要军_使用哪种标签或阅d涉及到许多因素。其中主要的因素之一是成本原因,因ؓ标签的成本决定整个系l和q行的成本。阅d本n也有许多需哟考虑的h格因素和特征?/p>
RFID标签的重要特征包括:
标签可以装在PVC、玻璃、纸张、金属甚臛_料卡片之中。也可以镶嵌在珠宝上、悬挂在钥匙链上、或者嵌入到钥匙体之中。DIN/ISO 69873 标准定义了一中可以插入到构造在机床工具的孔中的一U标{。有些用于汽车组装线的标{ֿ要承受Ҏ烘干室的高热环境。总而言之,装标签的方式由多种多样的。比如,下图中就包含了两U不同的标签Q一U在卡中Q一U在钥匙中?
耦合意思是阅读器和标签之间通信的手Dc不同的耦合方式各有优缺炏V选择耦合方式的主要因素包括通信的有效范围、标{h、以及可能造成q扰的条件?
大部分的标签都用被动系l,从阅d发射的电场或者无U电波中获取能量。也有一部分d标签Q由内置甉|供应片和其它感应器以电力。然而,d标签一般还是用来自阅d的能量进行通信。还有一U标{是“双向标签”Q不通过阅读器就可以在两个标{之间进行通信?
标签都提供一定容量的信息存储能力。只L{是在工厂预设了特定的倹{还有一ơ读入和可多ơ写入的标签。有些标{还可以攉新的信息Q比如温度和压力的感应倹{标{存储能力可能?-bit 标签到数K字节?
不同的国家、地区和l织各种不同的RFID标准Q有些是通用标准Q有些则针对不同的应用场合。这些标准可能涉及到标签乃至pȝ的物理、电气、系l、Y件、协议、运行、维护管理等{方面?
d标签一般长于被动标{?
不同的材料具有不同的频Ҏ。液体可能会完全L无线甉|L?
Ҏ不同的应用需要选择不同的Ş状尺寸。某些Ş式可能是标准界定的?
选择不同的标准意味着军_整个RFIDpȝ的工作环境,从数据编码、工作频率到阅读器等{?
单个RFID标签的成本对于整个系l和目设施h非常重大的作用?
RFID 阅读器,也称质询器(interrogatorsQ,用来识别它附q到场的RFID标签。RFID通过一个或者多个天U发RF能量Qƈ且Ş成一个质询区。质询区内的标签通过其天U的感应其转换成能量,然后供应它的工作甚至它与阅读器之间的通信。标{后通过变换天线的阻抗来以类D斯代码的方式向阅读器发送器w䆾~码。这仅是其中一U方式,不同的标{֏能工作方式不同?
阅读器也可以由多U方式,由固定的、移动的、也有手持的。阅dq接到网l中的方式也有多U,q取决于其所持的|络q接的能力。下图所C是阅读器的l成?
一个阅d通常典型地由四个子系l构成:
Reader API 是阅d的应用编E接口,允许E序员注册和捕获RFID阅读事g。它也提供配|、监控和其它理阅读器的能力?
阅读器是边缘讑֤Q和其他RFID讑֤一P需要连接到整个边缘|络和企业主q之中。通信lg是处理|络q接功能Q可能支持以太网、工业ȝ、高速串行接口、无U网l等{,也支持多U不同的|络协议?
当阅ddC个标{时Q我们称之ؓ一ơ发现。一ơ不同于上一ơ发现的发现成Zơ事件。对发现的分析也UC件过滤。事件管理就是定义那些类型的发现可以被视ZӞ那些事g_h价值和兴趣Q值得马上送到|络中的外部应用之中?
天线子系l又一个或者多个天U组成。它支持佉Kd能够质询标签的接口和逻辑Qƈ且完成无U电波的发射和接收?
选择了正的标签和阅dQ以及决定怎样布置天线只是构造RFIDpȝ的第一步,因ؓ识别到物品只是管理它们的W一个步骤。物品在供应q上Ud旉L以百万的标签Q以及将标签~码和有意义的信息联pd一起会产生的大量的h复杂怺关系的数据。用RFID中间件的好处之一是提供一U标准化的方式来处理小的标{所产生的大量的数据。除了事件过滤之外,你还需要有一U方式来装应用接口Q以便它们不必知道整个基础架构Q比如物理层面的阅读器以及其它设备。理x冉|Q你需要一个RFID基础设施的基于标准的、应用层的接口,以便你的应用可以用来h有意义的RFID发现?
下图所C是RFID中间件的主要部g?
使用RFID中间件的主要动机是:
市场上有多种不同的RFID readersQ每一U都有其专有的接口。要使得开发h员都能够了解不同的reader接口是不现实的。Reader接口、以及数据的讉K和管理能力是各不相同的,所以应该用中间g来屏蔽具体的Reader接口。reader adapter层就是将专有的reader 接口装成通用的抽象接口提供给应用开发h员?
对于一个完整的、具有RFID能力的大型企业的供应铄l中Q可能具有成百上千个阅读器,或者每分钟同时有数百个阅读器在q行扫描。大部分发现都太q于l粒度,从而对应用来说没多大实际意义,所以需要对阅读器接口进行封装以隔离大部分原始数据的z流。企业所以需要在其IT基础设施的边~部|一些特D目的的RFID中间件?
Readers Ҏq它们的标签的读取准率q不?00%的准。假?00个物品出现在阅读器附q,该阅d被设|ؓ每分钟读取数百次。那么阅d每次扫描到这些物品的Z?0%?9%。例如,对于2#物品来说Q在多个扫描周期内有80%的机会被阅读器感应到则认为其到场。但是,q种RFID阅读方式产生的数据被认ؓ?#8220;原始数据”Q需要进一步处理成为有意义的业务事件?
RFID 事g理器(event managerQ汇聚来自不同数据源Q比如阅dQ的d数据Qƈ且基于预先配|的应用层时间过滤器q行调整和过滤。然后将l过qo的数据送到后端pȝ?
我们来看事g理器处理智能货架的情Ş。假定对于一个特定的应用Q每个阅d都会每分钟扫描货?0ơ。每ơ扫描都会返回一l发玎ͼ每个发现都会cM于下面的格式Q包含这些信息)Q?
Reader Observation
timestamp,
reader code,
antenna code,
RF tag id,
signal strength
假定一个电子零售商ABC公司要实C个智能货架系l。^均每个货架四层,每层货架q_攄25个货物,则^均每行货?00个货物。该公司共有10个店铺,每个店铺q_?0个货架岛Q每个岛q_20个货Ӟ每侧?0个)。则整个公司共有400 个货Ӟ因ؓq^均存zMؓ40,000 个商品。下表是一个总计Q?
在此基础上生的RFID数据量ؓQ?
l 每次扫描会生包含目标货架上所有能够识别的商品的相关信息的发现
l 25 个商??x 4 ?货架x 10 ơ扫?分钟= 1,000 个发?分钟.货架
l 1,000 个商?分钟x 400 货架 = 400,000 发现/分钟
l 400,000 商品/分钟 x 60 分钟/时= 2,400,000 发现/时
l 假设商店每日营业10 时?0 时 x 2,400,000 i商品/时 = 24,000,000 发现/?店铺
l 10 店铺 = 240,000,000 发现?
所以数据量ȝ于下表:
q是多么巨大的数据量Q这q不包括来自于收银台的RFID数据。处理这些数据需要严格的规划。如果将q些数据直接交给后端业务应用来处理,不但会加重后端系l的负担Q而且会严重堵塞网l传输,消耗大量的带宽。ƈ且,下游应用却认为绝大部分发C是它们所感兴的。例如,一个客户取了一张DVDqQ然后由在一D|间后其攑ֈ货架上这L事g。对于订单管理系l来_q样的事件没什么意义,因ؓ存货q没有改变。实施上Q即佉K客买了那张DVDQ对订单理pȝ也没关系Q只要存货还在安全范围上Q这Ӟ存货理pȝ有关系了?
所以需要有一U机制来汇聚各个阅读器不断生的发现数据。以及对q些数据q行qo、调整、和变换。这U机制就是位于边~和企业数据中心之间的RFID中间件的职能。通过中间Ӟ只有对应用具有重要意义的数据才传送给它,否则被中间gqo掉?
那么Q什么样的数据必要被过滤掉Q首先,因ؓ天线之间是十分接q的(每个架两?Q则它们的都围会有所重叠。因此,来自于它们的发现数据便会需要被qo来消除数据重复。另外,因ؓ每一ơ单独的扫描都不?00%准确Q所以这些发现将会被载多个读取周期之上汇聚在一起一Ҏ数据更加qx。(不准的原因有多个因素,包括频发射的因素、RFID标签布置的因素、障、以及环境因素等? 也许一个顾客从走道上经q,也许他的手中或者购物R中就有某些商品,那么邻近的读写器也可能会dq些商品。我们肯定应该过滤到q些虚假的发C防止向存货系l发送大量的不准的数据z流。下囑ְ表示了一个针寚w售商店典型场景的数据qo和^滑系l?
上图中的每个程解释如下Q?
阅读器将获得原始事g数据(发现)?
当前的读写器在单ơ扫描的时候基本上都不可能辑ֈ100%的准,所以我们将Ҏ分析多次扫描的发现数据的q_来得到实际的发现数据。例如,如果Q如?0%的发现都告诉我们某个商品在某个地方,我们便会接受q个数据。当然这个阀值是可以调整的?
重复数据是因Z止一个天U读取到了同一个物品,因此q种数据应该被删除重复部分?
来自于从走道上经q的商品的发现通常h较低的信号强度ƈ且是暂时的。它们也应该被过滤掉?
l过了必要的qo之后Q我们的数据才可以提交给下游客户使用?
RFID 阅读器已l提供了一些过滤能力,q且随着reader 来聪明,它们自己承担更q的qod。那么还需要在中间间进行进一步的qo吗?我们可以惛_Q一些过滤要求对来自多个阅读器、其他感应器、或者甚臛_他系l(比如存货pȝQ在比较库存U别的情况下Q的信息。这些更高阶的过滤需要发生在高于阅读器之上的事g层面的系l中q行?
应用层接口在RFID中间件栈的顶层。其主要目的在于提供一个标准机制来使应用注册和接受来自于一l阅d的经q过滤的事g。除此之外,ALIq提供标准的API来配|、监控和理RFID 中间件以及它所控制的阅d和感应器。许多RFID中间件供应商提供针对q些目的设计的专用接口。最q,EPCglobal 发布了一个应用层事g(ALE)规范来标准化RFID功能的事件管理部分?
最后,RFID 中间件具有不同的形态和规模。我们所q的仅仅是中间g的一个逻辑分解。实践中Q你d以找到能够针对特定应用类型部|在特定阅读器类型上的模块?
对于RFID中间件来_应该有一些相关的标准。比如,对于EPCglobal 标准来说Q就包括两种Q?
对于象标{Nd或者打印机、编码器之类的边~RFID讑֤Q由于有不同的厂商提供这些品,因此需要有一U标准来对其q行界定。比如,EPCglobal制定了相关的阅d标准Q包括Reader协议{等。这样FID middleware 产商才能据此兼容不同的Reader?
ALE 是事件处于应用领域而非边缘领域Q提供业务层面的标准接口来对l过边缘qo的数据再q行处理。ALE 标准一般支持同步的h响应模式或者异步的发布订阅模式Q这主要取决于下层的通信基础Q比如MOM或者服务户操作性框Ӟ比如ESB?
企业服务ȝQESBQ是一个针对解军_用连接性、数据变换、有保证的事务、以及消息传递的分布式集成^台。而RFID 服务ȝ则是一个典型的用于集成使用RFID数据的集成中间g软g。一般来_ESB产品典型C提供web services、消息传递、业务流E编排、数据变换等功能。不同的厂商可能E微有些不同。但是,同的来说Q?ESB能够通过可靠的消息机制来l承跨越企业边界的业务流E,而这些业务流E用抽象端点表C的Web ServicesQ必要时通过数据变换数据统一到规范的数据标准之上?
RFIDpȝ在企业架构中不能单独存在Q因此它L要和其它应用发生联系才能使数据具有真正的业务含义。比如企业仓库管理系l?(WMS)Q企业资源计?(ERP) pȝQ企业资产管理系l(EAMQ、或者POSpȝ。这些系l的数据l统都可以升U到能够驱动RFID数据的可能,然后RFID的所有有点带入到企业业务程之中。因此扩展现有应用来支持RFID是非常重要的事情?
现在的集成领域,来多地采用ESB 架构的集成,使得在分布式的环境下实现l一的集成和写作Q促q整个企业的数据交换和共享。最低限度,它可以集成各U采用不同技术开发的分散应用。它提供适配器来解析从其他系l的数据输入Q然后将其{换ؓ一U规范的通用格式 (通常是XML)Q然后提供给同样h适配器的数据消费者。一般来_ESB服务q有业务程~排的能力,通过定义的业务流E,q接不同的服务和数据Q可以在一个引擎中执行。在RFID中间件系l中Q一般通过事g理h提供cM的能力或者用标准服务中间件提供?
RFID 服务ȝ的主要目的在于将事g服务器捕L应用层事仉成到企业边缘发生的工作流中。不同的厂商可能不同Q但是RFID 服务ȝ基本上是一个运行边~工作流q且提供与边q模块比如、POS、WMS集成能力的一U服务器。RFID服务ȝ也要集成C业ESB中,以提供可配置的特定事件和发现来将RFID数据最l集成到企业应用中。因为典型的ESB产品可能很复杂,如果业务和应用简单,也可以用基于应用服务器的定制实现来完成q部分功能?
一般来_不管是EPCq是其他什么标准化l织或者特定的pȝQ都只是提供一U物品识别系l的唯一性表C机Ӟ而不是有兛_体品的。EPCglobal 设想了一U野心勃勃的业务和服务,讄一个EPC 信息服务(EPCIS)|络Q来提供与EPC~码相关的信息的存储库和相关服务。EPCIS 服务器提供的信息可能包括携带EPC标签的物品的最后发现的位置 (ZRF reader 发现)Q以及hg息、品手册、警告和参考信息等{。当然实现这个网l好需要很多的努力Q包括技术和政策以及l济环境、N易环境等因素Q但是可以表现实C个中介数据库来将RFID数据映射C业务相关的信息上面?
EPCglobal 实际上是可以用现有的数据pȝ和数据源来进行RFID信息服务。例如,序列化全球N易商品编?(SGTIN) pEPC 用作消费产品和零售行业的标识W编码?
因ؓRFID标签标记的品可以在整个供应q中UdQ那么该链条中的所有参与者都需要一U标准化的方式来供向它们的跟t信息,q且ZEPC ID相关的来获得相关的参考信息。EPCglobal 设想的网状网的B2B EPCIS pȝ旨在提供一个与EPC相关的综合信息服务。EPCglobal Network 是想要通过不断推出的一pd标准来提供品数据和信息交换的标准化|络和机制。通过l合RFID 技术和现有的Internet基础架构和Y仉成技术,EPCglobal Network 提供更好的产品在整个供应链中的跟踪的准性和效率?a>
首先是选择唯一跟踪所需识别的物品的w䆾识别Ҏ。其ơ是这个n份识别附加到RFID标签之上?
w䆾识别是一个鉴别某个对象或者物品的w䆾的动作过E。但是什么是w䆾QidentityQ? ?RFID中,w䆾是一串附加到物品你上的字母或者数字编码,允许人工或者自动化讑֤能够识别到该物品的类型甚臛_唯一性。这正如你在图书馆查询图书时Q书c是使用杜威十进制分cL或者通用十进制分cL来标识的?a>但是目前的图书分cL只能标识Cc的cd而不能标识到
考虑到有时候需要进行实体的唯一性识别,比如产品、集装箱、物理资产、动物甚至hcLw。对一个大型企业来_在企供应链上同时可能有数以百万的物品在流动。可以用某U编Ll来对这些物品进行标识,但是如果在公怹外没有hQ或者系l能够理解它们,其h值就大打折扣。所以需要行业的或者通用的标准方案?
1999q_国的MIT、英国的剑桥、澳大利亚的Adelaide 、日本的Keio、中国的复旦以及新西兰的St. Gallen大学与行业伙伴如Sun Microsystems ?Gillettel成了Auto-ID 中心。它们希望能够开发一个通用标准来减单个标{成本。因成本也是采用RFID应用的一个主要组成部分,而标准可以促q业务伙伴之间的信息׃nE度从而减单位成本?003q?月, EPCglobal公司接管了该标准的管理,而该研究中心l箋q行单独的研I工作。EPCglobal是欧z物品编码国际组l(European Article Number InternationalQ即EAN InternationalQ现在是GS1)Q统一代码协会QUniform Code CouncilQ即UCCQ现在是GS1 US)Q以及想要在RFID领域重塑条Ş码的EAN.UCC标准的成功的一些业界伙伴的合资企业。EPCglobal正在开发的标准的各个组件将构成一个所谓的“EPCglobal Network”。其理念是这个网l将兼容构徏在整个供应链之上的标{、阅d、以及信息系l,刉商、分销商、物商以及零售商。EPCglobal 的编码方案被UC为电子品代码(Electronic Product Code QEPC)?
在现今的物品跟踪领域Q主要用的是EAN.UCC 条Ş码,Z么还要在RFIDpȝ中用同LcMpȝ呢?事实上,我们可以在RFID标签中用现有的成熟的条形码~码Ҏ。但q些pȝ基本上是设计来跟t物品的分类而不是单个物品的Q但是如果加上序列号Q光学代码和二维条码也可以用来跟t到个体。那么物品别的跟踪和RFID本n是于一致的。比如,EPCglobal的版?.1的标{数据标准,定义了一个通用的n份类型:通用标识W?General Identifier:GID)。同时还定义了衍生自EAN.UCC 产品代码的五U特定的w䆾cd。这些特定的w䆾cd是在现有的EAN.UCC标识W,诸如q箋全球贸易物品~号QSGTINQ或者连l运输集装箱代码QSSCCQ之上添加一个额外的资引用~号或者序列号而得来?
比如使用l一资源标识W(URIQ可以标识一个GID为:
urn:epc:id:gid:GeneralManagerNumber.ObjectClass.SerialNumber
那么Q一个具体的GID可能会是q样Q?
urn:epc:id:gid:00012345.054322.4208
GID中的urn:epc:id:gid 部分是静态的Q作为标识符的一个头部(headerQ,指出标识W的cdQ以及基于EPC规范q会出现哪些字段域。该header后跟值字D域Q其长度和编h由header军_的。这三个D分别表CZGID的通用理者编PGeneral Manager NumberQ?/em>、对象类Q?em>Object ClassQ, 以及序列PSerial Number Q?
General Manager Number 标识了负责分配接下来的两个字D域的编Ll织Q通常Z个公司或者N易集? 。Object Class 标识了品的cd或者族。最后, Serial Number 被标{标识的对象cȝ一个特定实例。这U将一个特定范围的~号委托l某个通用理者的方式Q在允许l织理其自w的产品~号而不用提交到中心当局Q同时又保了不与其他组l的产品相淆,q就提供了一U灵zL?
选定~码Ҏ或者方法之后,必须考虑到如何将q个w䆾标识~码Q物理的Q到RFID标签之中。所谓编码(EncodingQ是认可度的消息{换ؓ机器可读的代码所必须遵@的规则。每U识别标{cdQ从条Ş码到光学散射代码到磁条再到RFID标签Q都各自有一zhogbiaoshi期n份的特定的编码规则?
理论上讲Q一旦对某个物品建立了一个n份标识,我们只需要将其简单地写到标签QLabelQƈ其贴到物品上即可。其它h可以毫无困隑֜识别出它。但是,一个自动化的系l却要困隑־多。以某种特定的字体打C来可能对机器识别来说要容易得多,但是如果该n份之需要能够被自动pȝ阅读Qؓ什么还要花费精力来研究如何更好地打印?
今天到处使用的条形码是q种推理的结果。在条Ş码中Q特定宽度的U条代表了特定的字母或者数字。条形码有不同的cdQ每一U都有其特定的规则来描述其如何Ş成一个特定类型的w䆾。决定我们如何将数字和字母{换成特定的线条,以及我们可以d什么特定的数字和字母来构成有效的标{规则UCؓ是标{码规则,或者简U编码。因此,条Ş码可能会包含物品的n份,即一个指C所用的是何U条形码的编P以及在许多情况下的一个标识分配该w䆾的组l的~号。下图是一个ISBM的条形码~号?
在上图中Q标注A, B, ?C 分别指示了条形码的不同部分。A部分包含数字636Q即一个指C图书行业的~码。B 部分指示ISBN ~号本n。C部分是一个校验码Q用于阅d验证是否误读了该~码。中间的ISBM~码部分是根据ISBM规则的n份,而A和C则是Ҏ条Ş码的要求所加?
Z选择适当的编码将w䆾写入到RFID标签中,你必ȝ道你要写入的n份的cd和所用的标签的类型和存储定w。在EPC规范中,GID是一个纯_n份(pure identityQ,它不能在没有通过某种形式的编码的情况下写入到Mcd的标{中。例如,假入我们惌其写入C?6-bit Class I EPC标签中,即一个可以保?6bit的IDQƈ且符合EPC标准的可写入标签。首先,我们需要将GID的各部分按照标签的要求正排序,留下那些不是标签~码的部分。幸q的是,仅包含相兛_D늚GID对EPC来说已经是正的序了。接下来可以d必要的附加信息已产生一个阅d和事件器都能够理解的URN 表示。对于一个GID?bit标签中的URN表示是:
urn:epc:tag:gid-96:FilterValue.GeneralManagerNumber.ObjectClass.SerialNumber
那么一个具体的例子可能是:
urn:epc:tag:gid-96:0.00012345.054322.4208
如果应用直接和阅d通信Q你可能需要生这些标{定的URN。如果你的应用是通过某种形式的RFID中间仉信Q或者某U具有数据管理能力的阅读器通信Q你便可以用某U纯_的URN w䆾表示。反之亦Ӟ阅读器可以给你一个标{定的URNQ而中间g则可以给你一个独立于标签的纯_n份?/p>
一版来_架构是指系l分解ؓ各个单独的组Ӟ以表C它们之间如何一起协同工作来满整个pȝ的需求和目的。随着技术的融合QRFIDpȝ提供的一些主要功能已l对使用它的pȝ架构带来明显的媄响。我们本部分研IRFID加入到系l架构中的组Ӟ以及q些lg如何影响pȝ的相关特性,比如Q系l的非功能性需求,如性能、安全、可伸羃性、可理性等{。ƈ且对使用RFID的系l提出架构指南?
RFID 可能在跟t技术和传感器网l技术方面具有很强的相关性和可融和性,在很多领域的技术发展和q步也体Cq一征兆?
Ҏ摩尔定律QRFID 会越来越便宜Qƈ且可能会集成更高的存储和处理能力Qƈ且在市场可以接受大规模用的场景?
半导体技术的q步q不仅仅是得RFID的成本变得越来越便宜Q而且也随着|络和痛惜年技术的发展出现了许多智能设备,比如Ud电话、PDA、数字媒体设备等Q也包括RFID阅读器的传感器。智能设备和无处不在的网l连接和带宽会导致许多基于移动和边缘的应用。RFID 是物联|(Network of ThingsQ之随处q接以提供超Z业和l织数据中心和内部网l边界的自动化的理念的一U实现。智能家居、智能汽车、甚x能服和消费品都是需要这些边~处理能力的应用。比如当前的家居概念和实现就利用了大量各U具有IP能力的家用设备连接到住宅|关Q然后由它在q接C联网l。下囑ְ描述了一个连接到Internet的智能设备的概念C意图,可称为网l化生活Q?
图表 3? |络化智能生z?
来普遍的宽带数据|络和超连U和物理限制的无UK信Q以及更加能够接受的强大的服务器Q得应用的架构来偏向于分布Q即业务的处理Ud业务发生的地方,凡是保证中心的管理和l一的安全。这意味着在一个整体框架之下,可以部属各种企业应用lg到边~位|,比如仓库和店面?
所谓边~处理能力就是企业系l中׃强大但低廉的个h计算机、以及企业部属在边缘的服务器、以及到企业数据中心安全和可靠的宽带q接l企业带来的在边~处理业务的计算能力。RFID pȝ将大量的计、数据管理和带宽需求放到这些边~。这q不是偶然的单独现象而是一个M势。所谓边~,是分布于企业数据中心或者总部之外的地点,而大都是实际业务发生的所在地Q比如仓库、店面、生产线甚至物流q输途中?
企业中成功采用RFID技术的关键在于如何RFID数据集成C业业务应用骨q中。RFID阅读器会产生大量的数据。如果它们不加过滤地传递到下游应用Q可能会使其崩溃。ؓ了避免后端关键业务应用遭受数据洪_以及重复、无效或者无用的数据隔离在物理设备,如阅d和天U之外,可以使用专门的RFID中间Ӟ比如事g理器。SOA允许我们开发和部v松散耦合的应用组Ӟq些lg件用简单但强大的服务接口来q行通信。目前许多RFID 中间仉ZWeb Services标准QRFID中间件的M架构也符合在企业业务pȝ中日益被接受和采用的SOA架构?
图表 3? 企业边缘
RFIDpȝh多重可能的不同用法,q自然会影响到其架构的差别。例如,通常由制造商实现的用于标{֒物流跟踪的应用的实现通常x于品的自动化标{以及在物流q程中的特定的阅d能够以一U高于最可接受准确率来d。总而言之,q些pȝ都主要集中于实现的物理方面,而不是生诸如提前装舚w知之类的简单报表。这L话,它们向于具有最的数据理和交换要求。但另一斚wQ一家药品公司可能会惌Ҏ其药品从工厂到分销商再到零售药店,q就需要具有实时的信息Q包括某件在程的某个点上某件商品位于何处之cȝ详细信息Q以及它们是被如何以及在何处生的,以及到过什么地斏V很多可能,零售商和刉商都需要这些跟t信息的某些部分。因此,q种pȝ要求不但具有单个物品的跟t能力,q需要具有某U程度的B2B信息交换能力?
下图所C是RFID?U基本能力和相关不同应用对这些能力的需求映?
可以惌Q?RFID pȝ不断演q以满更广的应用需要,因此也要求不同的架构方式。但是我们可以定义通用的,失和于所有RFID用法的RFID pȝ架构或者实现。但是,几乎Ҏ个RFIDpȝ来说可能都需要某些特定的能力?
图表 3? 不同的RFID应用pȝ需要的能力
ȝ来说Q一个RFID pȝ必须能够提供下述特征或者能力中的全部或者部分::
频识别标签QRFIDQ技术是一U综合了自动识别技术(Auto-IDQ和无线电射频通信技术的新技术。它可望在网l、生zR经、文化、道德和伦理、法律、军事等{诸多方面带来彻底的变革Q成为Internet和无U和Ud通信之后又一个决定性的C会变革力量。ƈ最l可能和Internet(IPV6)、移动通信|络、无U传感器|络、生物识别技术、GPS技术等融合?
RFID 的出现可q溯至上世纪30q代Q当然其基本技术无U电频技术还可以q溯?897qGuglielmo Marconi 发明无线늚时候。RFID 采用与无U电q播相同的物理原理来发射和接收数据?
RFID的基本前端系l一般由3个部分组成:
而这些部件则有许多变体,Z不同的功率、发范围和距离、天U设计、工作频率、数据容量、管理和操作软g、数据编码格式、空中接口和通信协议{等。这P便出C许多不同cd的系l,h不同的特点和针对的应用范畴?
q些应用中涉及和影响到当今社会、生zR经、军事、法律和文化的方斚w面。而目前最热烈和最受关注的莫过于廉h{֜商品Q货物)通生命周期过E中的识别应用?
RFID技术很早就和军事联pd一赗在上世U?0q代Q美国陆军和军都面临着在陆地、v上和IZ对目标的识别的问题?937q_国军研究试验室(U.S. Naval Research Laboratory (NRL)Q开发了敌我识别pȝQIdentification Friend-or-Foe (IFF) systemQ,来将盟军的飞机和敌方的飞机区别开来。这U技术后来在50q代成ؓCIZ交通管制的基础。ƈ且是早期RFID技术的萌芽Q而优先地应用在军事、实验室{?
早期pȝlg昂贵而庞大,但随着集成电\、可~程存储器、微处理器、以及Y件技术和~程语言的发展,创造了RFID技术推q和部v的基?
60q代后期?0q代早期Q有些公司(如Sensormatic 和Checkpoint SystemsQ开始推q稍微不那么复杂的RFIDpȝ的商用,主要用于电子物品监控Qelectronic article surveillance (EAS)Q,即保证仓库、图书馆{等的物品安全和监视。这U早期的商业RFID pȝQ称?-bit 标签pȝQ相对容易构建、部|和l护。但是这U?比特pȝ只能被表示的目标是否在场,不能有更大的数据定wQ甚至不能区分被标识目标之间的差别?/p>
图表 2? 早期的RFID发展里程?/p>
因此早期?bitpȝ只能作ؓ单的用途?
?0q代Q制造、运输、仓储等行业都试囄I和开发基于IC的RFID pȝ的应用。比如、工业自动化、动物识别、R辆跟t等{。在此期_ZIC的标{体现出了可d存储器、更快的速度、更q的距离{优炏V但q些早期的系l仍然是专有的设计、没有相x准、也没有功率和频率的理?
?0q代早期Q更加完善的RFID 技术和应用出现Q比如铁路R辆的识别、农场动物和农品的跟踪?
90q代Q道路电子收费系l在大西z沿岸得到广泛应用,从意大利、法国、西班牙、葡萄牙、挪威,到美国的达拉斯、纽U和新泽ѝ这些系l提供了更完善的讉K控制特征Q因为它们集成了支付功能Q也成ؓl合性的集成RFID应用的开始?
?0q代开始,多个区域和公司开始注意这些系l之间的互操作性,卌行频率和通信协议的标准化问题。只有标准化Q才能将RFID的自动识别技术得到更q泛的应用。比如,q时期美国出现的E-ZPass pȝ?
同时Q作问控制和物理安全的手D, RFID 卡钥匙开始流行v来,试图取代传统的访问控制机制。这U称为非接触式的IC卡具有较强的数据存储和处理能力,能够针对持有行个性化处理Q也能够更灵zd实现讉K控制{略?
图表 2? 唯一性识别的应用
在上世纪末期Q大量的RFID 应用指数般地试图扩展到全球范围?a>
在美国,Texas Instruments 则是q方面的推动先锋。TI?991q开始徏立d州A器注册和识别pȝQTexas Instruments Registration and Identification Systems (TIRIS)Q。该pȝ如今叫TI-RFid (Texas Instruments Radio Frequency Identification System)Q已l是一个主要的RFID应用开发^台?
在欧zԌEM Microelectronic-Marin ?971q开始研I超低功率的集成电\?982q_Mikron Integrated Microelectronics 开始了ASIC技术,q在1987q由其奥地利分公司开始开发识别和卡芯片?995q_Philips Semiconductors 收购了Mikron Graz。如今EM Microelectronic 和Philips Semiconductors 是欧z的主要RFID 厂商?
从技术上看,数年前,所部v的RFID应用基本上都是低?LF) 和高?a> (HF) 的被动式RFID技术。LF 和HF pȝ都具有优先的数据传输速度和有效距R因此,有效距离限制了可部v性。数据传输速度则限制了其可伸羃性。因此,90q代后期Q开始出现甚高频(UHF)的主动式标签技术,提供更远的传输距,更快的传输速度。基于此Q重载的企业应用才开始用这U技术,比如供应铄理中的托盘和包装跟踪、存货和仓库理、集装箱理、物管理等{。ƈ且逐渐试图成ؓ合成的企业应用(包括ERP、SCM、CRM、EAM、B2B{等Q的数据和语义基?
?0q代末期到现在,零售巨头如Wal-MartQTargetQMetro Group 以及一些政府机构,如美国国防部 (DoD)Q都开始推qRFID应用Qƈ要求他们的供应商也采用此技术。同Ӟ标准化的U争出现了多个全球性的RFID标准和技术联盟,主要有EPCglobal、AIM Global、ISO/IEC、UID、IP-X {。这些组l主要在标签技术、频率、数据标准、传输和接口协议、网l运营和理、行业应用等斚w试图达成全球l一的^台?
图表 2? 整合应用开?
一?/i>RFID pȝ 通常有两个组件组成: (Figure 1.7):
图表 2? RFIDpȝ的主要构?
阅读器通常包含一个射频模?发射器和接收?Q一个控制单元和一个与收发器的耦合单元。另外,某些阅读器还包含其他数据接口pȝ(RS 232, RS 485,TCP/IP{?Q以便将数据转发到其他系l?(PC, 机器人控制系l等)?
雯收发器,表示RFIDpȝ的实际数据蝲体,通常有一个耦合单元和一个电子芯片组成?Figure 1.9)。雷达收发器通常不具备自w电源供应,当它不在质询器的质询范围Ӟ整体呈被动状态。它只有在质询器的质询范围之内才被激zR激z雷达收发器的电力通过耦合单元传输l收发器Q所需的数据和旉脉冲也是如此?
图表 2? RFID 数据承蝲讑֤的主要布局。上面是一个UHF标签Q下面是一个HF标签?/p>
q年来,自动识别pȝ (Auto-ID) 在很多服务领域、商务和分销、物、工业和刉以及材料流{领域变得越老越行。在q些领域中,自动识别q程提供关于人员、动物、货物、材料和产品{在传输q程中的信息?
普遍使用的条形码标签在很久前出发了一别系l的革命Q但是现在随着急剧增长的编h量已l发现越来越不适用了。条形码可以十分便宜Q但是其致命~陷是其低存储容量和不能重新~程的特炏V?
技术上Ԍ更好的方案是在硅芯片之上存储数据。我们日常生zM在用的最常见的电子数据设备是接触式IC?电话卡,银行卡等)。然是机械接触的IC卡却限制了其适用性。在数据承蝲讑֤和阅d之间的非接触式数据传输可以带来更大的灉|性。在理想情况下,用于操作数据承蝲讑֤所需的电力也可以通过非接触方式从阅读器进行传输。因为用于传输数据和电力的方式,非接触ID pȝ也称为是RFIDpȝ(频识别)?
z跃在RFIDpȝ领域中进行开发和销售的公司的数量说明了q是一个应该认真对待的市场。在2000q_RFIDpȝ在美国的销售额大约?亿美元,q可望在2005q达?6.5亿美元,?008q达?2亿美元左叟뀂RFID 市场因此成ؓ频技术领?Q还包括Ud电话和无l电话)增长最快的领域?
图表 1? RFID的应用市场细分及增长
q且Q近q来Q非接触识别已经发展成一本独立的交叉学科Q它整合了多U完全不同的领域Q高频技术和EMCQ半g技术,数据保护和加密,通信Q制造科学和其他相关领域的技术?
标准斚wQ目前RFID未形成l一的全球化标准Q市场呈现多U标准ƈ存的局面。从全球范围来看Q美国已l在RFID标准建立、Yg技术开发、应用等?面走在世界前列。欧zRFID标准q随国d的EPC global标准Q在闭pȝ应用斚w与美国基本处于同一阶段。日本提ZUID标准Q但支持者主要是本国厂商。韩国政府对RFIDl予了高度重视,但至今韩国在RFID标准上仍模糊不清。在我国Q科技部、信息业部正联?4个部委制订《中国RFID发展{略白皮书》,预计2006q上半年可以发布。但 使用频率没有完全开放、业整体发展水qx后和实际应用匮乏Q仍在很大程度上制约着我国RFID标准的制订与实施?
市场规模斚wQ截臛_2005q底Q全世界已经安装了约5000个RFIDpȝQ实际年销售额U?.64亿美元。在零售巨头沃尔玛、麦德龙的推动下Q?RFID在零售业也取得了一定进展,但整体规模仍十分有限。随着Gen2标准的完善和实施成本的逐渐下降Q我们预计,2006q全球RFID产业取得实 质性突破?007q_全球RFID全面启动,q入快速增镉KD,增长率超q?0%。这一q程至持l到2009q_之后会保持^E_长态势。在?国,2005qRFID市场规模辑ֈ?6亿元人民币,?004q同比增?5%。详l情况如下图所C?
图表 1? 2004-2009中国RFID市场规模
应用领域斚wQ我国RFID主要应用于物、医疗、货物和危险品追t管理监控、民航行李和包裹理、强制性检验品、证仉伪、不停R收费、电子门等领域。另外,在汽车防盗物品跟t等各方面也在不断开拓新的应用。详l分布如下图所C?
图表 1? 中国RFID主要应用领域
从业链的角度来看,RFID产业铑?芯片、标{、天Uѝ读写器、中间g、系l集成以及实施咨询等环节。其中RFID芯片全球范围内仍然由飞利、西门子、ST、d仪等传统半导体厂商所垄断。荷兰皇安利电子是该领域的龙头老大Q其RFID标签累计量已l超q了10亿只。国内的复旦微电子、大唐微电子{半g厂商虽然也已q军q一领域Q但目前仅局限于W二代n份证、智能卡{业务。标{、天Uѝ读写器{环节,M而言也是Alien?Intermec、Symbol{国外厂商的天下Q国内只有ؓC多的几家厂商在进行相关研I。中间g、系l集成方面,IBM、HP、微软、SAP?Sybase、Sun{国际巨头已l抢占了有利位置Q国内像用友之类的ERP企业也开始涉一领域Q但研发q程和投资力度显然与上述几家国外厂商无法?日而语。MQ中国RFID目前q没有Ş成完善的产业链,市场上绝大部分品都是代理国外的。虽然目前开展RFID业务的企业已l超q了100Ӟ但M 而言仍受核心技术缺q困扰Q真正具有较ȝ发实力的企业q不多,而且大都集中于低端品,同质竞争比较严重Q拥有政府背景的企业更易占据有利竞争位置?
2006q_中国RFID市场仍会以业链壮大与市场培育ؓ丅R标准的出台会对中国RFID产业产生U极的促q,预计会有来多的企业加入到q个?业的竞争中,但只有像深圳q望谗实华开q样有深厚背景和技术积累的企业才具有利用本地化优势与国外厂商一决高下的实力。不q,中国未来巨大的潜在市 模,无疑为国内各cRFID厂商提供了广阔的生存I间?
图表 1? 主要的自动识别技?
条Ş码系l(Bar Code SystemQ在q去20q历牢牢的统ȝ识别pȝ领域?据专家估计,在上世界90q代早期Q条形码pȝ在西Ƨ的d量曾辑ֈ30亿d国马克?
条Ş码是由^行排列的U条和间隔所l成的二q制~码。它们根据预定的模式q行排列q且表达相应记号pȝ的数据项。宽H不同的U条和间隔的排列ơ序可以解释成数字或者字母。它可以q行光学扫描阅读Q即Ҏ黑色U条和白色间隔对Ȁ光的不同反射来识别。但是尽其物理原理怼Q目前在用的大约?0数种不同的编码和布局Ҏ?
最行的条形码Ҏ是EAN ~码 (Ƨ洲物品~码)Q它?976q设计,本来针对杂货店。EAN ~码是美国UPC (通用产品~码)的发展。今天, UPC表达为EAN ~码的子集,q且可以兼容之?
EAN ~码?3位数字组成:国家标识W,公司标识W,刉商的物品标识符和校验位。如?Q?
图表 1? EAN~码的条形码实例
除了EAN 之外Q下列条形码在各U领域也很流行:
n Code Codabar: d和床应用,以及高安全需求的领域
n Code 2/5 interleaved: 自动化工业,物存储,货盘Q集装箱和重工业?
n Code 39: 程工业Q物,大学和图书馆?
图表 1? ISBNl一书号代码
׃一l条码的信息定w很小Q如商品上的条码仅能容纳几位或者几十位阿拉伯数字或字母Q商品的详细描述只能依赖数据库提供,d了预先徏立的数据库,一l条码的使用受C局限。基于这个原因,Zq切希望发明一U新的码Ӟ除具备一l条码的优点外,同时q有信息定w大、可靠性高、保密防伪性强{优炏Vؓ了满h们的q种需求,国Symbol公司l过几年的努力,?991q正式推出名为PDF417的二l条码,UCؓPDF417条码Q见下图1Q,?“便携式数据文?#8221;?
图表 1? 二维条码PDF417
PDF417条码是一U高密度、高信息含量的便携式数据文gQ是实现证g及卡片等大容量、高可靠性信息自动存储、携带ƈ可用机器自动识读的理xDcPDF417条码h如下特点Q?
n 信息定w?
Ҏ不同的条I比例每qx英寸可以容纳250?/strong>1100个字W。在国际标准的证卡有效面U上(相当于信用卡面积?/3Q约?6mmQ?5mm), PDF417条码可以容纳1848个字母字W或2729个数字字W,U?00个汉字信息。这U二l条码比普通条码信息容量高几十倍?
n ~码范围q?
PDF417条码可以照片、指UV掌UV签字、声韟뀁文字等凡可数字化的信息q行~码?
n 保密、防伪性能较好
PDF417条码h多重防伪Ҏ,它可以采用密码防伪、Y件加密及利用所包含的信息如指纹、照片等q行防伪Q因此具有极强的保密防伪性能?
n 译码可靠性高
普通条码的译码错误率约为百万分之二左右Q而PDF417条码的误码率不超q千万分之一Q译码可靠性极高?
n 修正错误能力?
PDF417条码采用了世界上最先进的数学纠错理论,如果破损面积不超q?0Q,条码׃沾污、破损等所丢失的信息,可以照常破译Zq信息?
n Ҏ制作且成本低
利用现有的点c激光、喷墨、热?热{印、制卡机{打印技术,卛_在纸张、卡片、PVC、甚至金属表面上印出PDF417二维条码。由此所增加的费用仅是a墨的成本Q因此h们又UPDF417?#8220;零成?#8221;技术?
n 条码W号的Ş状可?
同样的信息量QPDF417条码的Ş状可以根据蝲体面U及工设计{进行自我调整?
在我国,中国物品~码中心介绍了二l条码国家标准《四一七条码》,即GBQT17172Q?997?
光学字符识别Q?/strong>Optical character recognition (OCR)Q?/strong>最早在上世U?0q代开始应用。h们开发了一些特D的字体Q以便能够人和机器都能够阅诅ROCR pȝ最大的优点是信息的高密度性以及在紧急情况下人可以介入进行可视阅诅R?
今天Q?OCR已经被用在生产,服务和管理领域,q且在银行用作支的注册?
但是Q?OCRpȝ没有成ؓ通用手段的原因是光昂的h和与其他识别方式相比更加复杂的阅d?
生物特征识别Q?/strong>BiometricsQ?/strong> 是基于hcMh体自w所带的某种w体或者行为特征进行模版化后对个体q行识别。因此,该方式具有其他方式所不具备的特征Q即识别特征是天然的不可重复的(理论上)。对于方式来_主要有指UV掌UV声韟뀁语韟뀁虹膜、视|膜、步态、面容等{。其中指UҎ式是最行和普遍的?
关于生物特征识别的详l内容,请参见公司编写的《生物特征识别系l》和《生物特征识别和信息安全》两白皮书?
卡(smart cardQ?/strong>是一个数据存储系l,也可以提供附加的计算能力Qƈ且对数据存储提供内置的防改支持?/em>W一个智能卡?984q发行的预付费电话卡。智能卡被放入阅d中,q样Q就与只能卡的触角之间Ş成了甉|通\。阅d向智能卡提供甉|和和旉脉冲。两者之间的数据传输使用双向串行接口?I/O port)的方式。基于内部功能的不同Q智能卡的基本类型分ZU:内存卡和处理器卡?
卡的一个主要优势是存储在其上的数据可以防止非授权的讉K和修攏V因此,卡克易失得与q些信息相关的服务完成简单、便宜和安全的服务事务。因此在安全讉KQ认证、金融和电信领域使之成ؓ微电子领域增站最快的一块?
RFID 和上q的卡系l非常紧密相兟뀂和卡类|数据被存储在一个电子数据承载设备——收发器QtransponderQ之上。但是,和智能卡不同Q数据承载设备和阅读器之间的甉|供应和数据传输不是基于接触的甉|方式Q而是Z场或电场的方式。其基本的依赖技术包括射频和雯工程技术。RFID 的羃写代表radio frequency identification,x_信息是通过无线甉|L承蝲的。因为RFID pȝ和其他识别系l相比有很多优点QRFID pȝ开始大规模的占领市场。一个主要的应用领域是非接触式卡在短程公共交通中的应用?
上述各种不同的识别系l之间的比较如表 1.1)所C。ƈ且在接触式智能卡和RFID pȝ之间有着紧密地联pR从某一斚w_后者I补了前者的几乎所有缺炏V?
图表 1? 不同识别技术的比较 1.2.2 光学字符识别
1.2.3 生物特征识别
1.2.4 ?/a>
1.2.5 RFIDpȝ
1.3 不同识别pȝ的比?/a>
]]>
目前所定义 RFID 产品的工作频率有低频Q?/span> LF Q、高?/span> (HF) 和甚高频 (UHF) 的频率范围内的,q且W合不同标准的不同的产品。不同频D늚 RFID 产品和系l会有不同的Ҏ。所以基于本应用我们对各频段q行分析?/span>
RFID 技术首先是在低频得到广泛的应用和推qѝ该频率主要是通过甉|耦合的方式进行工?/span> , 也就是在d器线圈和感应器线圈间存在着变压器耦合作用。通过d器交变场的作用在感应器天U中感应的电压被整流 , 可作供电甉|供标{用。磁场区域能够很好的被定义,但是场强下降得太快?/span> 所以读写距d到媄响?/span>
低频 RFID 的特性有Q?/span>
1.
工作在低频的感应器的一般工作频率从
120KHz
?/span>
134KHz
。该频段的L长大Uؓ
2. 除了金属材料影响外,一般低频能够穿qQ意材料的物品而不降低它的d距离?/span> 因此传输Ҏ较好?/span>
3. 工作在低频的d器在全球没有MҎ的无U电许可限制?/span>
4. 低频产品有不同的装形式。好的封装Ş式虽然h格昂贵,但是h 10 q以上的使用寿命或者能够工作在恶劣的环境中?/span>
5. 虽然该频率的场区域下降很快Q但是能够生相对均匀的读写区域?/span>
6. 相对于其他频D늚 RFID 产品Q该频段数据传输速率比较慢?/span>
7. 低频感应器的h相对与其他频D|说要c?/span>
Z以上特点Q?/span> LF RFID 的主要应用领域是Q?/span>
1Q?span style="font-family: "Times New Roman"; font-style: normal; font-variant: normal; font-weight: normal; font-size: 7pt; line-height: normal; font-size-adjust: none; font-stretch: normal;"> 畜牧业的理和动物标识系l?/span>
2Q?span style="font-family: "Times New Roman"; font-style: normal; font-variant: normal; font-weight: normal; font-size: 7pt; line-height: normal; font-size-adjust: none; font-stretch: normal;"> 汽R防盗和无钥匙开门系l的应用
3Q?span style="font-family: "Times New Roman"; font-style: normal; font-variant: normal; font-weight: normal; font-size: 7pt; line-height: normal; font-size-adjust: none; font-stretch: normal;"> 体育比赛计时pȝ的应?/span>
4Q?span style="font-family: "Times New Roman"; font-style: normal; font-variant: normal; font-weight: normal; font-size: 7pt; line-height: normal; font-size-adjust: none; font-stretch: normal;"> 自动停R场收费和车辆理pȝ
5Q?span style="font-family: "Times New Roman"; font-style: normal; font-variant: normal; font-weight: normal; font-size: 7pt; line-height: normal; font-size-adjust: none; font-stretch: normal;"> 自动加apȝ的应?/span>
6Q?span style="font-family: "Times New Roman"; font-style: normal; font-variant: normal; font-weight: normal; font-size: 7pt; line-height: normal; font-size-adjust: none; font-stretch: normal;"> 酒店门锁pȝ的应?/span>
7Q?span style="font-family: "Times New Roman"; font-style: normal; font-variant: normal; font-weight: normal; font-size: 7pt; line-height: normal; font-size-adjust: none; font-stretch: normal;"> 门禁和安全管理系l?/span>
主要W合的国际标准有Q?/span>
在该频率工作的感应器不再需要线圈进行绕Ӟ可以通过腐蚀印刷的方式制作天Uѝ感应器一般通过负蝲调制的方?/span> 的方式进行工作。也是通过感应器上的负载电ȝ接通和断开促d器天U上的电压发生变化,实现用远距离感应器对天线电压q行振幅调制。如果h们通过数据控制负蝲电压的接通和断开Q那么这些数据就能够从感应器传输到读写器?/span>
高频 RFID 的主要特性:
1.
工作频率?/span>
13.56MHz
Q该频率的L长大概ؓ
2. 除了金属材料外,该频率的波长可以I过大多数的材料Q但是往往会降低读取距R感应器需要离开金属一D距R?/span>
3. 该频D在全球都得到认可ƈ没有Ҏ的许可限制?/span>
4. 感应器一般以电子标签的Ş式存在,方便使用?/span>
5. 虽然该频率的场区域下降很快Q但是能够生相对均匀的读写区域?/span>
6. 该系l具有防冲撞Ҏ,可以同时d多个电子标签?/span>
7. 可以把某些数据信息写入标{中?/span>
8. 数据传输速率比低频要快,h不是很贵?/span>
Z以上Ҏ,高频主要应用有:
1 Q?/span> 图书理pȝ的应?/span>
2 Q?/span> 瓦斯钢瓶的管理应?/span>
3 Q?/span> 服装生U和物流pȝ的管理和应用
4 Q?/span> 三表预收费系l?/span>
5 Q?/span> 酒店门锁的管理和应用
6 Q?/span> 大型会议人员通道pȝ
7 Q?/span> 固定资的管理系l?/span>
8 Q?/span> 医药物流pȝ的管理和应用
9 Q?/span> 货架的管?/span>
W合的国际标准:
甚高频系l通过电场来传输能量。电场的能量下降的不是很快,但是d的区域不是很好进行定义。该频段d距离比较q,无源可达
因此该频D늚 RFID h以下Ҏ:
1Q?span style="font-family: "Times New Roman"; font-style: normal; font-variant: normal; font-weight: normal; font-size: 7pt; line-height: normal; font-size-adjust: none; font-stretch: normal;">
在该频段Q全球的定义不是很相同-Ƨ洲和部分亚z定义的频率?/span>
868MHz
Q北定义的频段?/span>
902
?/span>
905MHz
之间Q在日本的频Dؓ
950
?/span>
956
之间。该频段的L长大概ؓ
2Q?span style="font-family: "Times New Roman"; font-style: normal; font-variant: normal; font-weight: normal; font-size: 7pt; line-height: normal; font-size-adjust: none; font-stretch: normal;"> 甚高频频D늚甉|L不能通过许多材料Q特别是_灰尘Q雾{悬颗_物资。相对于高频的电子标{来_该频D늚电子标签不需要和金属分开来?/span>
3Q?span style="font-family: "Times New Roman"; font-style: normal; font-variant: normal; font-weight: normal; font-size: 7pt; line-height: normal; font-size-adjust: none; font-stretch: normal;"> 电子标签的天U一般是长条和标{。天U有U性和圆极化两U设计,满不同应用的需求?/span>
5 Q?/span> 该频D|好的d距离Q但是对d区域很难q行定义?/span> 需要对天线布置q行配合?/span>
6 Q?/span> 有很高的数据传输速率Q在很短的时间可以读取大量的电子标签?/span>
Z以上Ҏ,本频D늚主要应用有:
W合的国际标准:
a) ISO/IEC 18000-6 定义了甚高频的物理层和通讯协议Q空气接口定义了 Type A ?/span> Type B 两部分;支持可读和可写操作?/span>
b) EPCglobal 定义了电子物品编码的l构和甚高频的空气接口以及通讯的协议。例如: Class 0, Class 1, UHF Gen2 ?/span>
c) Ubiquitous ID 日本的组l,定义?/span> UID ~码l构和通信理协议?/span>
׃集成的RFIDpȝ实际上是一个计机|络应用pȝQ因此安全问题类似病相关于网l和计算机安全。而安全的主要目的则是保证存储数据和在各子p? l?模块之间传输的数据的安全。但? RFIDpȝ的安全仍然有两个Ҏ的特点:首先QRFDI标签和后端系l之间的通信是非接触和无U的Q它们很易受到H听Q其ơ,标签本n的计能力和? ~程性,直接受到成本要求的限制。更准确地说Q标{越便宜Q则其计能力越弱,而更难以实现对安全威胁的防护?br> 我们分析RFIDpȝ的主要脆弱性,以及相关的安全风险评估和的解x案?/p>
在RFIDpȝ中,受到非授权攻ȝ数据可能保存在标{中、阅d中、或者后端计机中,或者当数据在各个组件之间传输的时候。我们将分别说明Q?/p>
通常每个标签包含一个ICQ本质上说是一个具有存储器的微芯片。在其中的数据受到的威胁cM于计机中保存的数据。非授权地通过阅读器或者其他手D读取标{中的数据将使其丧失安全性;在可d的标{情况下Q甚臛_能非授权地改写或者也删除标签中的数据?/p>
当标{传输数据给阅读器,或者阅d质询标签的时候,数据通过无线甉|Lq行传输。在q种交换中,数据安全是脆q。利用这U脆弱性的d手段包括Q?/p>
当数据从标签出收集到阅读器中之后Q在发送到后端pȝ之前Q阅d一般要q行一些初步处理。在q种处理中,数据则受到和其他M计算机安全脆弱性相 似的问题。而且Q有两点特别需要注意,一些移动式阅读器需要特别关注;其次Q阅d多是专有的设备,很难h公共接口q行安全加固?/p>
数据q入后端pȝ之后Q则属于传统的网l安全、应用安全的范畴。在q一领域h比较强的安全基础Q有很多手段来保证这一范畴的安全?br> 值得注意的是Q基于应用层的安全(XML消息一U)正在不断发展和完善中Q而基于RFID的中间g基础大量采用基于XML的技术?/p>
不同cd的系l由于其特点可能面不同的安全风险。我们将RFID应用pȝ分ؓ两种cdQ消费者RFID应用和企业RFID应用?/p>
消费者RFID应用主要是指攉和管理有x费者数据的应用。主要包括访问控制、电子收费系l、或者零售POSpȝ{等。这些系l由于将消费者数据和RFID数据发生了关联,其安全风险也包括两个斚wQ?/p>
企业RFID应用时企业内部相关的业务pȝ使用RFID技术驱动。典型地包含企业供应铄理,以及相关的集成,如ERP、工业自动化{等。企业应? 的风险主要体现在Ҏ构的直接和间接经损宻I以及对该机构的品、服务设计到的客L损害。而且q还体现在由于集成化E度和数据共享程度越高,受到的安 全风险越大、损害的范围大Q比如可能损宛_企业的伙_?br> 另一斚wQ如果系l与消费者相兌Q则存在于上q消费者应用类似的风险?br> 国防和军事领域的RFID应用的安全风险类g企业应用Q但是它则完全涉及到国家的安全?/p>
׃保存于阅d或者后端系l中的数据属于传l信息安全的范畴Q我们主要提及标{中的数据安全和标签与阅d通信安全的解x案。如下表Q?/p>
1 保护RFID数据安全的解x?/p>
|
错弱?/strong> |
|
Ҏ |
标签数据讉K |
标签和阅d通信 |
安全许可 |
?/strong> |
|
使用只读标签 |
?/strong> |
|
限制通信范围 |
|
?/strong> |
实现专有协议 |
?/strong> |
?/strong> |
屏蔽 |
?/strong> |
?/strong> |
Using the Kill Command Feature |
?/strong> |
|
物理损坏标签 |
?/strong> |
|
认证和加? |
?/strong> |
?/strong> |
选择性锁? |
?/strong> |
?/strong> |
对于某些不需要经常移动的被标{标,可以通过常规的物理安全手D限制对标签的访问。不q的是,被标{目标一般都需要移动?/p>
q种方式消除了数据被改和删除的风险Q但是仍然具有被非法阅读的风险?/p>
采用不同的工作频率、天U设计、标{技术和阅读器技术可以限制两者之间的通信距离Q降低非法接q和阅读标签的风险,但是q仍然不能解x据传输的风险q以损害可部|性ؓ代h?/p>
在高度安全敏感和互操作性不高的情况下,实现专有通信协议是有效的。它涉及到实C套非公有的通信协议和加解密Ҏ。基于完善的通信协议和编码方 案,可实现较高等U的安全。但是这样便丧失了与采用工业标准的系l之间的RFID数据׃n能力。当Ӟq可以通过专用的数据网xq行处理?
当然Q屏蔽掉标签之后Q也同时丧失了RF特征。但是在不需要阅d通信的时候,q也是一个主要的保护手段。特别是包含有金融h值和敏感数据的标{(高端标签Q如卡)的场合。可以在需要通信的时候接触屏蔽?/p>
Kill命o是用来在需要的时候是标签失效的命令。接收到q个命o之后Q标{便l止其功能,无法再发和接收数据。屏蔽和杀死都可以使标{֤效,但后者是怹的?br> 特别是在零售场合Q基于保护消费者隐U的目的Q必dd卖场的时候杀L{?br> q种方式的最大缺Ҏ影响到反向跟t,比如退货、维修和服务。因为标{ַl无效,相应的信息系l将不能再识别该数据?/p>
物理损坏是指使用物理手段d销毁标{,q且不必象杀d令一h心是否标{失效。但是对一些嵌入的Q难以接触的标签则难以做到?/p>
可用各U认证和加密手段来确保标{֒阅读器之间的数据安全。比如,直至阅读器发送一个密码来解锁数据之前Q标{数据一直处于锁定状态。更严格? q可能同时包括认证和加密Ҏ。但是标{成本直接影响到其计算能力以及采用的算法的强度。因此,一般来_在高端RFIDpȝQ智能卡Q和高h值的被标 {品场合,可以采用q种方式?/p>
q种Ҏ使用一个特D的UCؓ锁定者(BlockerQ的RFID标签来模拟无IL标签的一个子集。这一Ҏ可以把阻止非授权的阅dd某个标签的子集?br> q一Ҏ克复或者^衡了以上Ҏ的缺点,也消除了加密和认证方案带来的高成本性。这一Ҏ在安全性和成本之间取得了较好的q。需要的时候,Blocker标签可以防止其他阅读器读取和跟踪光q的标签Q而在需要的时候,则可以取消这U阻止,使标{־以重新生效?/p>
没有M一个单一的手D可以彻底保证RFID应用的安全。在很多时候,都需要采用综合性的解决Ҏ。对于采用某些标准的RFID应用Q比如ISO 或者EPCglobalQ标准体pd安全有其自己的考虑和解冟?br> 不管如何Q在实施和部|RFID应用pȝ之前Q必进行充分的业务安全评估和风险分析,考虑l合的解x案、考虑成本和收益之间的关系?br> 很多时候需要专门的安全机构q行咨询和服务?
因ؓRFID要生和辐射늣波,所以法律上其归ؓ无线通信pȝQ?EM>radio systemsQ?/EM> 无线甉|务必d不被RFID pȝ所q扰和媄响的前提之下。ؓ了确保RFID pȝ不会q扰邻近的广播和电视Q移动无U服?警用Q安全,工业)Q航和L无线通信服务和移动电话服务,q一点很重要?
所以必Ml的规划适用于RFIDpȝ所用的频率范围?Z此,通常只可能用保留工业、科学和ȝ用途的频段。这些频D늧为是ISM 频段Q可以用作RFID 应用?
图表 1 RFID pȝ使用的频D?
除了ISM 频率Q整个低?35 kHz (在北、南和日本?lt;400 kHz)也是可以使用的,因ؓq些频率可以工作于高场强度Q特别是针对感应耦合式RFID pȝ?
因此Q?RFID 最重要的频D|0?35 kHz, 以及ISM频段中围l?.78M(在d国已l不适合)Q?3.56 MHzQ?7.125 MHzQ?0.68 MHzQ?33.92 MHzQ?69.0 MHzQ?15.0 MHz (非欧z地?Q?.45 GHzQ?5.8 GHz ?4.125 GHz的频Dc?
RFID 在各个频D|M分布如下图:
图表 4? 估计的RFID在各频段的全球M分布图(百万单位Q?
低于135 kHz 的频率被各种无线服务大量使用Q因Z们没有保留作ISM 频段。这个长波频D늚传播Ҏ可以得在低技术成本下辑ֈq箋传播过1000 km 半径的范围。通常q个范围的服务服务是用作航空和航LD服务 (LORAN C, OMEGA, DECCA)Q授时服务,标准频率服务以及军方的无U电服务。因此,位于中欧Mainflingen的授时发机DCF 77 使用的就?7.5 kHz的频率。因此RFID pȝ在此频率q行可能会媄响到reader周围数百c围内的无U接收的旉失效?
Z防止q种冲突Q欧z对感应式无U电pȝ的管制法?220 ZV 122Q将定义一个从70 ?19 kHz的保护区Q这个区域将不再分配lRFID pȝ?
频率6.765?.795 MHz 属于短L频段。其传播条g可以是你能够在白天的传播辑ֈ100 km。而在夜间Q横贯大陆的传播都是可能的。这个范围主要云南关于宽范围的无U电服务Q例如广播,天气和航I无U电服务以及新闻C?
q个频段在d国还没有被通过为ISM 频段Q但是已l被ITU指定为ISM 波段Qƈ且已l在法国用作RFIDpȝ。而CEPT/ERC?ETSI 则在CEPT/ERC 70-03准则中将h定ؓ协调波段?
频段13.553?3.567 MHz 位于短L波段的中间。其传输Ҏ得其可以整天都可以达到横贯大陆的传播。这个范围一般用于范围要求非常广的无U电服务Q比如新ȝ和电信点对点服务(PTP)?
q个范围内的其他ISM 应用Q除RFID之外Q主要还有远E控制系l,q程控制模型Q试验无限设备和dpȝ?
频段26.565?7.405MHz分配l美国、加拿大和欧z的CB q播。无L册和免费的无U电pȝQ功率小? Watts 的私人无U电爱好者可以用,传输可超q?0 km?
q个频段的ISM 应用除RFID之外Q还有电疗器梎ͼȝ讑֤Q、高频焊接设备(工业应用Q、远E控制模型和dpȝ?
当安?7 MHz RFID pȝӞ必须特别注意附近的高频工业焊接设备。HF 焊接讑֤可生很高的场强Q可以干扰附q的RFID pȝ的运行。当为医院规?7 MHz RFID pȝӞ也要考虑늖讑֤的因素?
范围40.660?0.700 MHz 位于VHF 频段的低端?/EM>其传输特性仅限于地面波,所以由于徏{物和其他障所产生的衰减很明显。这个频D邻q的其他ISM 范围主要q动商业无U电pȝ(林Q高速公路管理等) 以及电视q播?VHF 频段 I)?
q个频段主要的ISM 应用包括遥感和远E控制应用。这个范围目前很用作RFID pȝ?q个频段所能达到的有效范围要远q低于更低的频段所能达到的范围Q因个频D늚7.5 m 波长不适合构造小巧和便宜的backscatter transponders?
q个频段430.000?40.000 MHz 主要分配l全球的业务无线늈好者。无U电爱好者用这个频D|q行声音和数据的传输以及通过中q播站和卫星的通信?
UHF 频段的传输特性近g光?/STRONG>当遇到徏{物和其他障时会出现衰减和反。依赖于操作Ҏ和发功率,无线늈好者用的pȝ可能辑ֈ的范围在30 ?00 km之间。用卫星也可以辑ֈ全球q接?
ISM 范围433.050?34.790 MHz 主要位于业务爱好者用频D늚中部Qƈ且被各种各样的应用所占据。包括,内部通话器,遥感发射器,无电话Q短距离对讲机,车库自动q入发射器等{。所q的是,q个频段的干扰倒是很少见?
频段868?70 MHz 在欧z主要用作短距离讑֤(SRD) Q因此在 CEPT?3个成员国中都可以用作RFIDpȝ?
亚太地区的国家也正在考虑通过q个频率为SRD频率?
q个频段在欧z未作ؓISM 应用。欧z之?国和澳z? 频段888?89 MHz ?02?28 MHz 是可用作后向散射式RFIDpȝ的?
光q频D主要由D-net 电话和CT1+ ?CT2 标准的无l电话所占据?
ISM 频段2.400?.4835 GHz 部分和业余无U电爱好者用的频率和电波探服务是用的频率盔R叠。这一D늚UHF 频率和更高的SHF 频率的传播特性几乎相当于光。徏{物和其他障将是很好的反射体,q且产生非常强的衰减?
除了backscatter RFID pȝ之外Q主要的ISM 应用包括遥感发射器和PC WLAN pȝ?
ISM 频段5.725?.875 GHz 部分和无U电爱好者用频率和甉|L探测服务的频率相重叠?
q一频段的主要服务包括运动传感器Q用作防盗等Q,非接触式卫生间干手器Q以及RFIDpȝ?
ISM 频段24.00?4.25 GHz 部分和业务爱好者用频率,甉|L探测服务和卫星地球资源服务的频率重叠?
目前q没有RFIDpȝq行于此频段?
中国国内?00-900M UHF频段Q由于中国的GSMUd通信q个全球最大的|络以及其他一些应用占用了大量的频宽,昑־非常拥挤。在11月初召开的RFID全球论坛上,国家无委会透露_他们已经Ҏ频段q行了大量的试Qƈ且有了一些调整方案。估计在960M以下。这也可能和该次会议上成立的标准工作l的q展相关?BR>
q年来,自动识别pȝ (Auto-ID) 在很多服务领域、商务和分销、物、工业和刉以及材料流{领域变得越老越行。在q些领域中,自动识别q程提供关于人员、动物、货物、材料和产品{在传输q程中的信息?
普遍使用的条形码标签在很久前出发了一别系l的革命Q但是现在随着急剧增长的编h量已l发现越来越不适用了。条形码可以十分便宜Q但是其致命~陷是其低存储容量和不能重新~程的特炏V?
技术上讲更好的Ҏ是在芯片之上存储数据。我们日常生zM在用的最常见的电子数据设备是接触式IC?电话卡,银行卡等)。然是机械接触的IC卡却限制了其适用性。在数据承蝲讑֤和阅d之间的非接触式数据传输可以带来更大的灉|性。在理想情况下,用于操作数据承蝲讑֤所需的电力也可以通过非接触方式从阅读器进行传输。因为用于传输数据和电力的方式,非接触ID pȝ也称为是RFID pȝ(频识别)?
z跃在RFIDpȝ领域中进行开发和销售的公司的数量说明了q是一个应该认真对待的市场。在2000q_RFIDpȝ在美国的销售额大约?亿美元,q可望在2005q达?6.5亿美元?EM>RFID 市场因此成ؓ频技术领?/EM> Q还包括Ud电话和无l电话)增长最快的领域?
?/A> 1 RFID的应用市场增?
q且Q近q来Q非接触识别已经发展成一本独立的交叉学科Q它整合了多U完全不同的领域Q高频技术和EMCQ半g技术,数据保护和加密,通信Q制造科学和其他相关领域的技术?
条Ş码系l(Bar Code SystemQ在q去20q历牢牢的统ȝ识别pȝ领域?据专家估计,在上世界90q代早期Q条形码pȝ在西Ƨ的d量曾辑ֈ30亿d国马克?
条Ş码是由^行排列的U条和间隔所l成的二q制~码。它们根据预定的模式q行排列q且表达相应记号pȝ的数据项。宽H不同的U条和间隔的排列ơ序可以解释成数字或者字母。它可以q行光学扫描阅读Q即Ҏ黑色U条和白色间隔对Ȁ光的不同反射来识别。但是尽其物理原理怼Q目前在用的大约?0数种不同的编码和布局Ҏ?
最行的条形码Ҏ?EM>EAN ~码 (Ƨ洲物体~码)Q它?976q设计,本来针对杂货店。EAN ~码是美国UPC (通用产品~码)的发展。今天, UPC表达为EAN ~码的子集,q且可以兼容之?
EAN ~码?3位数字组成:国家标识W,公司标识W,刉商的物品标识符和校验位。如?Q?
图表 3 EAN~码的条形码实例
除了EAN 之外Q下列条形码在各U领域也很流行:
Ҏ不同的条I比例每qx英寸可以容纳250?/STRONG>1100个字W。在国际标准的证卡有效面U上(相当于信用卡面积?/3Q约?6mmQ?5mm), PDF417条码可以容纳1848个字母字W或2729个数字字W,U?00个汉字信息。这U二l条码比普通条码信息容量高几十倍?
PDF417条码可以照片、指UV掌UV签字、声韟뀁文字等凡可数字化的信息q行~码?
PDF417条码h多重防伪Ҏ,它可以采用密码防伪、Y件加密及利用所包含的信息如指纹、照片等q行防伪Q因此具有极强的保密防伪性能?
普通条码的译码错误率约为百万分之二左右Q而PDF417条码的误码率不超q千万分之一Q译码可靠性极高?
PDF417条码采用了世界上最先进的数学纠错理论,如果破损面积不超q?0Q,条码׃沾污、破损等所丢失的信息,可以照常破译Zq信息?
利用现有的点c激光、喷墨、热?热{印、制卡机{打印技术,卛_在纸张、卡片、PVC、甚至金属表面上印出PDF417二维条码。由此所增加的费用仅是a墨的成本Q因此h们又UPDF417是“零成本”技术?
同样的信息量QPDF417条码的Ş状可以根据蝲体面U及工设计{进行自我调整?
在我国,中国物品~码中心介绍了二l条码国家标准《四一七条码》,即GBQT17172Q?997?/P>
光学字符识别Q?/STRONG>Optical character recognition (OCR)Q?/STRONG>最早在上世U?0q代开始应用。h们开发了一些特D的字体Q以便能够人和机器都能够阅诅ROCR pȝ最大的优点是信息的高密度性以及在紧急情况下人可以介入进行可视阅诅R?
今天Q?OCR已经被用在生产,服务和管理领域,q且在银行用作支的注册?
但是Q?OCRpȝ没有成ؓ通用手段的原因是光昂的h和与其他识别方式相比更加复杂的阅d?
生物特征识别Q?/STRONG>BiometricsQ?/STRONG> 是基于hcMh体自w所带的某种w体或者行为特征进行模版化后对个体q行识别。因此,该方式具有其他方式所不具备的特征Q即识别特征是天然的不可重复的(理论上)。对于方式来_主要有指UV掌UV声韟뀁语韟뀁虹膜、视|膜、步态、面容等{。其中指UҎ式是最行和普遍的?
关于生物特征识别的详l内容,请参见我~写的《生物特征识别系l》和《生物特征识别和信息安全》两白皮书?
卡(smart cardQ?/STRONG>是一个数据存储系l,也可以提供附加的计算能力Qƈ且对数据存储提供内置的防改支持?/EM>W一个智能卡?984q发行的预付费电话卡。智能卡被放入阅d中,q样Q就与只能卡的触角之间Ş成了甉|通\。阅d向智能卡提供甉|和和旉脉冲。两者之间的数据传输使用双向串行接口?I/O port)的方式。基于内部功能的不同Q智能卡的基本类型分ZU:内存卡和处理器卡?
卡的一个主要优势是存储在其上的数据可以防止非授权的讉K和修攏V因此,卡克易失得与q些信息相关的服务完成简单、便宜和安全的服务事务。因此在安全讉KQ认证、金融和电信领域使之成ؓ微电子领域增站最快的一块?
RFID 和上q的卡系l非常紧密相兟뀂和卡类|数据被存储在一个电子数据承载设备——收发器QtransponderQ之上。但是,和智能卡不同Q数据承载设备和阅读器之间的甉|供应和数据传输不是基于接触的甉|方式Q而是Z场或电场的方式。其基本的依赖技术包括射频和雯工程技术。RFID 的羃写代表radio frequency identification,x_信息是通过无线甉|L承蝲的。因为RFID pȝ和其他识别系l相比有很多优点QRFID pȝ开始大规模的占领市场。一个主要的应用领域是非接触式卡在短程公共交通中的应用?
上述各种不同的识别系l之间的比较如下表所C。ƈ且在接触式智能卡和RFID pȝ之间有着紧密地联pR从某一斚w_后者I补了前者的几乎所有缺炏V?
pȝ参数 |
条Ş?/STRONG> |
OCR |
生物识别 |
?/STRONG> |
RFID |
典型的数据量 (bytes) |
1?00 |
1?00 |
?/P> |
16?4 k |
16?4 k |
数据密度 |
? |
? |
? |
很高 |
很高 |
机器可读? |
? |
? |
昂贵 |
? |
? |
人可? |
有限 |
? |
? |
不可 |
不可 |
污渍和潮湿的影响 |
很高 |
很高 |
-Q根据具体技术) |
可能(接触? |
不媄? |
遮盖的媄? |
完全失效 |
完全失效 |
—根据具体技术) |
?/P> |
不媄? |
方向和位|的影响 |
? |
? |
?/P> |
双向 |
不媄? |
退化和损 |
有限 |
有限 |
?/P> |
有(接触Q? |
不媄? |
购买成本 |
很低 |
? |
很高 |
? |
? |
q行成本 |
? |
? |
? |
?接触? |
? |
安全 |
d |
d |
可能 |
? |
? |
阅读速度 |
? |
? |
较低 |
较低 |
很快 |
阅读器和载体之间的最大距? |
0?0 cm |
<1 cm Scanner |
0?0 cm |
直接接触 |
0?-m, microwave |
图表6 不同识别技术的比较
频识别标签QRFIDQ技术是一U综合了自动识别技术(Auto-IDQ和无线电射频通信技术的新技术。它可望在网l、生zR经、文化、道德和伦理、法律、军事等{诸多方面带来彻底的变革Q成为Internet和无U和Ud通信之后又一个决定性的C会变革力量。ƈ最l可能和Internet(IPV6)、移动通信|络、无U传感器|络、生物识别技术、GPS技术等融合?BR>RFID 的出现可q溯至上世纪30q代Q当然其基本技术无U电频技术还可以q溯?897qGuglielmo Marconi 发明无线늚时候。RFID 采用与无U电q播相同的物理原理来发射和接收数据?BR>RFID的基本前端系l一般由3个部分组成:
而这些部件则有许多变体,Z不同的功率、发范围和距离、天U设计、工作频率、数据容量、管理和操作软g、数据编码格式、空中接口和通信协议{等。这P便出C许多不同cd的系l,h不同的特点和针对的应用范畴?BR>q些应用中涉及和影响到当今社会、生zR经、军事、法律和文化的方斚w面。而目前最热烈和最受关注的莫过于廉h{֜商品Q货物)通生命周期过E中的识别应用?/P>
RFID技术很早就和军事联pd一赗在上世U?0q代Q美国陆军和军都面临着在陆地、v上和IZ对目标的识别的问题?937q_国军研究试验室(U.S. Naval Research Laboratory (NRL)Q开发了敌我识别pȝQIdentification Friend-or-Foe (IFF) systemQ,来将盟军的飞机和敌方的飞机区别开来。这U技术后来在50q代成ؓCIZ交通管制的基础。ƈ且是早期RFID技术的萌芽Q而优先地应用在军事、实验室{?BR>早期pȝlg昂贵而庞大,但随着集成电\、可~程存储器、微处理器、以及Y件技术和~程语言的发展,创造了RFID技术推q和部v的基? 因此早期?bitpȝ只能作ؓ单的用途? 在上世纪末期Q大量的RFID 应用指数般地试图扩展到全球范围?A id=ch02lev2sec1 name=ch02lev2sec1> 一?/EM>RFID pȝ 通常有两个组件组成: (Figure 1.7):
60q代后期?0q代早期Q有些公司(如Sensormatic 和Checkpoint SystemsQ开始推q稍微不那么复杂的RFIDpȝ的商用,主要用于电子物品监控Qelectronic article surveillance (EAS)Q,即保证仓库、图书馆{等的物品安全和监视。这U早期的商业RFID pȝQ称?-bit 标签pȝQ相对容易构建、部|和l护。但是这U?比特pȝ只能被表示的目标是否在场,不能有更大的数据定wQ甚至不能区分被标识目标之间的差别?
?/A>1 早期的RFID发展里程?/P>
从检到唯一性识?/A>
?0q代Q制造、运输、仓储等行业都试囄I和开发基于IC的RFID pȝ的应用。比如、工业自动化、动物识别、R辆跟t等{。在此期_ZIC的标{体现出了可d存储器、更快的速度、更q的距离{优炏V但q些早期的系l仍然是专有的设计、没有相x准、也没有功率和频率的理?
?0q代早期Q更加完善的RFID 技术和应用出现Q比如铁路R辆的识别、农场动物和农品的跟踪?
90q代Q道路电子收费系l在大西z沿岸得到广泛应用,从意大利、法国、西班牙、葡萄牙、挪威,到美国的达拉斯、纽U和新泽ѝ这些系l提供了更完善的讉K控制特征Q因为它们集成了支付功能Q也成ؓl合性的集成RFID应用的开始?
?0q代开始,多个区域和公司开始注意这些系l之间的互操作性,卌行频率和通信协议的标准化问题。只有标准化Q才能将RFID的自动识别技术得到更q泛的应用。比如,q时期美国出现的E-ZPass pȝ?
同时Q作问控制和物理安全的手D, RFID 卡钥匙开始流行v来,试图取代传统的访问控制机制。这U称为非接触式的IC卡具有较强的数据存储和处理能力,能够针对持有行个性化处理Q也能够更灵zd实现讉K控制{略?
?/A>2 唯一性识别的应用RFID的热潮和整合性应?/H3>
在美国,Texas Instruments 则是q方面的推动先锋。TI?991q开始徏立d州A器注册和识别pȝQTexas Instruments Registration and Identification Systems (TIRIS)Q。该pȝ如今叫TI-RFid (Texas Instruments Radio Frequency Identification System)Q已l是一个主要的RFID应用开发^台?BR>在欧zԌEM Microelectronic-Marin ?971q开始研I超低功率的集成电\?982q_Mikron Integrated Microelectronics 开始了ASIC技术,q在1987q由其奥地利分公司开始开发识别和卡芯片?995q_Philips Semiconductors 收购了Mikron Graz。如今EM Microelectronic 和Philips Semiconductors 是欧z的主要RFID 厂商?BR>从技术上看,数年前,所部v的RFID应用基本上都是低?LF) 和高?A id=idd1e3469 name=idd1e3469> (HF) 的被动式RFID技术。LF 和HF pȝ都具有优先的数据传输速度和有效距R因此,有效距离限制了可部v性。数据传输速度则限制了其可伸羃性。因此,90q代后期Q开始出现甚高频(UHF)的主动式标签技术,提供更远的传输距,更快的传输速度。基于此Q重载的企业应用才开始用这U技术,比如供应铄理中的托盘和包装跟踪、存货和仓库理、集装箱理、物管理等{。ƈ且逐渐试图成ؓ合成的企业应用(包括ERP、SCM、CRM、EAM、B2B{等Q的数据和语义基?BR>?0q代末期到现在,零售巨头如Wal-MartQTargetQMetro Group 以及一些政府机构,如美国国防部 (DoD)Q都开始推qRFID应用Qƈ要求他们的供应商也采用此技术。同Ӟ标准化的U争出现了多个全球性的RFID标准和技术联盟,主要有EPCglobal、AIM Global、ISO/IEC、UID、IP-X {。这些组l主要在标签技术、频率、数据标准、传输和接口协议、网l运营和理、行业应用等斚w试图达成全球l一的^台?BR>
?/A>3 整合应用开?/P>
RFIDpȝ的组?/H2>
?/A>4 RFIDpȝ的主要构?BR>阅读器通常包含一个射频模?发射器和接收?Q一个控制单元和一个与收发器的耦合单元。另外,某些阅读器还包含其他数据接口pȝ(RS 232, RS 485,TCP/IP{?Q以便将数据转发到其他系lI (PC, 机器人控制系l等)?
雯收发器,表示RFIDpȝ的实际数据蝲体,通常有一个耦合单元和一个电子芯片组成?Figure 1.9)。雷达收发器通常不具备自w电源供应,当它不在质询器的质询范围Ӟ整体呈被动状态。它只有在质询器的质询范围之内才被激zR激z雷达收发器的电力通过耦合单元传输l收发器Q所需的数据和旉脉冲也是如此?
图表 5 RFID 数据承蝲讑֤的主要布局Q左Ҏh天线U圈的感应耦合transponderQ右Ҏh偶极天线的微波Tag/transponder
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