射頻識別(RFID)系統在全球某些規模應用領域逐漸得到廣泛認可，其中工業領域的應用已經成熟完善，而零售業供應鏈應用中的產品流程優化、醫藥行業中整個流程的安全保障、認證及追蹤則屬新興應用。工業應用需要使用RFID標簽，跟蹤生產設備的工作情況，并管理貨盤、酒桶和氣瓶等可重復使用的高價值資產。另一種常見的應用是在筆記本電腦的生產過程中，確保選用正確的元器件，嚴格按訂單生產特定性能的產品。
 
在零售業供應鏈應用中，企業通過監控在各配送中心和倉庫里部署的RFID讀卡器，盡可能提高庫存利用率，將缺貨的風險降至最低。2005年，全球最大的零售商沃爾瑪宣布將在其供應鏈中集成RFID技術，RFID在供應鏈管理中的應用空前繁榮。 

2004年，美國聯邦藥物局(FDA)在報告中建議全球醫藥行業廣泛采用RFID技術，RFID在醫藥界的應用也進展順利。 

某種程度上，RFID的使用激發了許多新型應用，RFID技術必須為使用這一技術的公司最大限度地提高投資回報率，因此RFID也不斷根據新標準的要求，隨著技術與設計的進步而持續發展提高。但RFID還面臨一些挑戰，包括第二代高頻標準HFGen 2、近場UHF技術，以及已經成熟并實現量產的硬件與傳感器技術。 

圖1：近場UHF技術需解決在金屬環境中應用問題、近場特性和標簽結構問題。

RFID基礎知識 

RFID技術大致可分為兩類：一類是無源標簽，它們無需電源，可從RFID讀卡器中獲取操作電源；另一類是有源標簽，它們包含了電源，如標簽自帶了電池。電池電源可以擴大通信范圍，即使沒有讀卡器也可記錄傳感器中相關的數據。 

RFID系統設計適用于各種頻率范圍，包括： 

1.低頻(LF)應用的頻率范圍從125kHz到134.2kHz，以及140kHz到148.5kHz，典型應用包括汽車的電子防盜系統、零售、動物識別以及食品供應鏈追蹤。 

2.高頻(HF)應用的頻率為13.56MHz，典型應用包括圖書或制服等出租物品的跟蹤、公交票務、藥品管理以及其他物品級電子標簽。 

3.超高頻(UHF)應用的頻率范圍從860MHz到960MHz。典型應用包括固定資產跟蹤、行李處理以及供應鏈應用。 

標準和規范機構 

目前尚無一個管理全球RFID頻率的全球性機構，因此各個國家和地區都獨立地選擇RFID頻段。幸運的是，LF和HF RFID標簽可全球通用，因為全球的電源電壓是可以互相轉換的，所以可簡化讀卡器和標簽的設計。但UHF頻段的情況就沒那么簡單了，由于頻率范圍為860MHz到960MHz，所以開發統一的解決方案將面臨不少挑戰。不過，這個問題已部分得到解決，還存在的障礙是獲得所有國家(例如中國)的許可，獲得在UHF頻段下使用RFID的許可。 

盡管RFID標準涉及到許多機構，但最重要的兩家機構，一個是代表終端用戶利益的產品電子代碼(EPC)行業集團EPCGlobal，另一個是國際標準化組織(ISO)。ISO代表技術團體，旨在促進技術的標準化，確保終端用戶在選擇不同供應商的產品時在互操作性與兼容性方面可以高枕無憂。 

多種頻率針對多種用途 

LF和HF技術已經投入使用并發展成熟，并在無源RFID系統中得到廣泛采用。標準化的LF和HF技術早在1995年就已經可以投入使用，而UHF技術直到2001年才開始投入使用。 

LF系統非常適合工業應用，此類應用通常要求RFID在非常嚴苛的條件下運行。LF不受環境中電子噪音的干擾，并在IC設計中采用加密技術，通信距離最遠可達到1.5米。LF技術也非常適用于液體、有機材料和金屬應用。LF技術的主要市場包括動物識別、賭場籌碼識別、門禁控制以及氣瓶、酒桶等高價值產品的資產管理。 

HF系統適合于需要單品跟蹤，讀寫范圍最遠達到1.5米的應用。加密算法可保護IC中的數據和EAS特性，使防盜成為可能。如今的典型應用包括圖書館藏書、CD、DVD及醫藥產品的防偽，此外還包括許多對讀寫要求非常精確的應用。 

UHF系統目前通常用于讀取范圍較大、距離達數米的應用，具體包括貨盤和貨箱識別，制造廠針對生產控制的汽車認證，以及公路收費解決方案。UHF是供應鏈和EAS中用于物品級標簽的最年輕的RFID技術解決方案，相關解決方案仍在不斷開發中。 

每個頻率范圍都有其優點，業界已經普遍了解并接受這一事實。任何新技術都會有眾多的公司去努力延伸和改善其性能，RFID也不例外。隨著新型IC設計的涌現和市場上讀卡器的日益成熟，LF的讀取范圍、性能及成本也隨之得到改善。在HF方面，目前采用的新加密算法使近場運行更加安全，同時還引入了速度更快的協議來提高讀取和抗沖突速度。此外，新的規范允許使用更大的功率，以擴展HF解決方案的讀寫距離。 

而UHF直到最近也只有遠場UHF技術可用，因此還無法識別液體和其它有機材料。目前，業界正采用NF UHF技術來識別有問題的材料或產品。NF UHF的讀取距離可達到30cm左右，可應用于一些物品級標簽。如上所述的LF、HF和UHF系統在關鍵領域的性能會有所不同(圖1)。 

下面將探討標簽結構(圖2)的問題。HF和LF標簽通常具有典型的線圈結構，標簽大小與讀取范圍直接相關。標簽對其附著的材料相對不太敏感，因而標簽設計為通用型。 

圖2：UHF標簽結構示例 

UHF標簽則需根據標簽附著的材料進行優化，進而采用許多不同的配置。這主要是因為與HF或LF相比，UHF信號更容易與附有標簽的物件或鄰近材料互相作用。在遠場模式和近場模式下使用UHF，也會存在設計差異。 

如今業界對遠場UHF已經非常了解，目前的主要任務是優化硬件和軟件以滿足特定的應用要求，如提高貨箱標簽的讀取速度，優化讀卡器工作環境，以及協調各種規范以便在全球范圍內普及UHF。過去一年來，業界已著手開始對近場UHF進行研究，分析如何使用該技術來實現物品級標簽，并與遠場UHF技術結合使用。 

行業研究 

鑒于上述情況，2006年初，Deutsche Post World Net發起DHL創新計劃，研究時裝、醫藥和電子等行業的RFID使用情況。組織的其他成員包括IBM、英特爾、恩智浦半導體(當時為飛利浦半導體)及SAP。該計劃的測試和評估目標同時包括HF和UHF系統，旨在研究出目標行業中各種應用場景下的最佳RFID解決方案。 

在典型物流環境中會應用到種類眾多、特性各異的各種材料時，需要重點考慮RFID標簽在不同應用條件下的可讀性和可寫性。由于似乎不存在某一特定頻率可以優化所有應用中的RFID解決方案的性能，因此業界決定針對各項技術分別展開研究，以確定各項應用最適用的頻率。還有其他許多公司也在進行類似的測試，例如德國的麥德龍和Kaufhof以及沃爾瑪和Target等公司。 

RFID系統部署的注意事項 

部署RFID系統需要從隱私和安全兩個方面加以考慮。隱私問題主要關注可以讀寫RF信號的范圍和安全增強技術方面，如密碼保護和加密，并在必要時滅活標簽。 

加密技術經實際驗證是切實有效的，并廣泛用于HF和某些LF解決方案，但尚沒有加密技術用于UHF解決方案。至于讀取范圍，由于HF RFID信號的功率從讀寫器天線發出后迅速衰減，所以與典型UHF RFID芯片的遠場操作相比，它具有天然的優勢。也可以通過在讀寫器天線和標簽之間使用近場耦合來實現UHF場，上述近場UHF就使用了該項技術。 

HF和近場UHF系統實例表明：在聯邦通信委員會(FCC)針對醫藥應用所要求的讀取距離范圍內，HF系統更易于激發標簽。對于銷售終端(POS)應用，HF系統具有更好的近場限制性能，因此不易出現在近場附近錯誤讀取其他標簽的現象。 

圖3顯示在300mm的范圍內，HF(虛線中的Wvz)比UHF(實線中的Wv?)的功率密度更高，因此FCC規則規定的通信區域內的信號更強。信號越強則讀取越快、越準。 

圖3：滿足FCC規范的醫藥應用中的無功功率密度與距離的關系。  

另一方面，當讀取范圍大于300mm時，近場UHF擁有比HF更高的功率密度，但與保密有關的風險也更高。由于HF信號衰減更快，所以更不易出現在近場附近錯誤讀取其他標簽或未經授權就讀寫標簽的現象。 

健康問題仍然是全球監管機構密切關注的問題，每個地區都對輻射強度有所限制(不僅針對RF，而且還包括幾乎所有電磁場)。允許的輻射強度以功率密度來表示，對于已知傳輸功率和頻率的特定系統，這意味著可以計算出最短的輻射范圍。 

規范機構還區分了允許的工作輻射強度和允許的公共場所輻射。由于在公共場所的應用或多或少都不會連續遭受輻射，因此這些應用的最短距離大于工業輻射的最短距離。由于近場UFH在RFID應用領域中屬于較新的技術，目前尚未明確該如何解決健康問題。 

本文小結 

盡管在以往部署的RFID系統中一直使用LF或HF頻率來實現物品級標簽，使用UHF來實現貨盤和貨柜標簽，但隨著近場UHF的開發，現在則可以采用近場UHF來實現物品級標簽。 

業界針對這一情況啟動了測試方案，針對不同的應用來確定能夠獲得最佳性能且最具經濟效益的頻率。這里所指的性能不僅包括技術效能，而且還包括要符合通常在各規范中都包括的隱私、健康和安全要求。 

業界也已開始協調統一第二代HF標準，目的類似于已獲EPCGlobal和ISO批準的UHF Gen 2標準。 

但許多觀察家最終分析認為不會存在一個完全通用型RFID解決方案。在可以使用HF和UHF頻率的國家，由于標簽的可重復利用性、隱私性、可靠性、可擴展性和成本等問題，可能傾向于二中選一。如果兩種頻率均可用，系統集成商可自由選擇最適合的解決方案并進行部署。 

擴大UHF和HF頻率的使用范圍將會加快行業采用RFID技術的步伐，因為這樣很多公司都可以在其供應鏈中更加輕松地利用RFID的優勢。 

盡管依然存在需要改進的方面，但實踐證明，RFID的確是一項成本經濟、使用可靠的技術。技術障礙正在被逐一克服，未來將會取得許多新的進展，以進一步增強和完善該技術的性能。 

恩智浦作為開發RFID技術的先行者，將繼續在技術開發中扮演領導角色，幫助價值鏈中的客戶和合作伙伴找到適合其應用的最佳解決方案。