RFID技術(shù)詳解

電子產(chǎn)品碼

Auto-ID中心已經(jīng)提出了一種新的電子產(chǎn)品碼，作為識別產(chǎn)品的下一代標(biāo)準(zhǔn)。我們的目標(biāo)不是要取代現(xiàn)有的條形碼標(biāo)準(zhǔn)，我們是要為公司建立一條遷移的通路，幫助他們從現(xiàn)有的條形碼標(biāo)準(zhǔn)過渡到新型的電子產(chǎn)品碼，為了鼓勵這種發(fā)展，我們已經(jīng)采用了全球貿(mào)易編碼(GTIN)的基本構(gòu)架。我們不能保證電子產(chǎn)品碼將來會在世界范圍內(nèi)廣泛應(yīng)用，但我們的提議已經(jīng)獲得了監(jiān)管國際條形碼標(biāo)準(zhǔn)的兩大機(jī)構(gòu)的支持，它們是統(tǒng)一編碼委員會和國際EAN組織。另外，我們還同其他國家和國際貿(mào)易團(tuán)體和標(biāo)準(zhǔn)化組織有合作關(guān)系。

電子產(chǎn)品碼如何是工作的?

電子產(chǎn)品碼是一個由頭編碼和三個數(shù)據(jù)集組成的一個數(shù)字，如上圖所示。頭編碼用以識別電子產(chǎn)品碼的版本號，這使得以后可擴(kuò)展電子產(chǎn)品碼為不同長度或不同的類型。第二部分是標(biāo)識電子產(chǎn)品碼的管理者，最有可能是電子產(chǎn)品碼代表的產(chǎn)品的生產(chǎn)商，例如，可口可樂公司。第三部分，物品類別，指的是產(chǎn)品確切的類別，通常是存貨單位，如330毫升罐裝健怡可口可樂，美國。第四部分是序列號，每個商品都不相同，具體表示了我們指的是哪一罐健怡可口可樂。這使得迅速找出快要過期的產(chǎn)品成為可能。

電子產(chǎn)品碼的類別

Auto-ID中心提出了64位和96位兩種電子產(chǎn)品碼，最終可能還會更多。其中96位的電子產(chǎn)品碼是我們認(rèn)為最常用的一種。我們是在確保所有產(chǎn)品具有獨(dú)一無二的編碼和降低標(biāo)簽成本兩者之間作了權(quán)衡，從而選擇了96位。96位的電子產(chǎn)品碼可以為2.68億家生產(chǎn)商提供標(biāo)識碼，每個生產(chǎn)商可以有1600萬個產(chǎn)品類別，每類可以有680億個產(chǎn)品序列號，足夠未來幾年世界范圍內(nèi)所生產(chǎn)的所有產(chǎn)品使用。因?yàn)槟壳斑€沒有必要有那么多的序列號，所以我們提出了64位編碼作為過渡時期。較小位數(shù)的編碼在保證提供足夠的獨(dú)一無二的電子產(chǎn)品碼的同時，還可以保持RFID芯片的價格較低。

RFID標(biāo)簽基本原理

一個RFID標(biāo)簽由一個附在天線上的微芯片構(gòu)成。在不同的應(yīng)用場合，有不同種類的標(biāo)簽，這一節(jié)我們將向大家介紹這方面的內(nèi)容。使RFID能在追蹤單個商品中發(fā)揮作用的關(guān)鍵之一就是大大降低標(biāo)簽的成本。本節(jié)下面部分將介紹我們?nèi)绾斡?jì)劃實(shí)施。

主動與被動

主動RFID標(biāo)簽有一個電池，這個電池用來為微芯片的電路運(yùn)轉(zhuǎn)提供電量，并向解讀器發(fā)送信號(同蜂窩電話傳送信號到基站原理相同)。被動標(biāo)簽沒有電池，相反，它從解讀器獲得電能。解讀器發(fā)送電磁波，在標(biāo)簽的天線中形成了電流。半主動標(biāo)簽用一個電池為微芯片的運(yùn)轉(zhuǎn)提供電能，但是發(fā)送信號和接受信號時卻是從解讀器處獲得能量。主動和半主動標(biāo)簽在追蹤高價值商品時非常有用，因?yàn)樗麄冃枰h(yuǎn)距離的掃描，比如在軌道上的列車，但這種標(biāo)簽要耗費(fèi)1美元或更多，這使得他不適合應(yīng)用于低成本的商品上。Auto-ID中心正集中精力于被動標(biāo)簽上，目前它的成本已經(jīng)降至1美元以內(nèi)。它們的掃描距離不像主動標(biāo)簽?zāi)敲催h(yuǎn)，通常少于10英尺，而主動標(biāo)簽可以達(dá)到100英尺，但它們比主動標(biāo)簽便宜得多，而且不需要維護(hù)。另外，我們還研究開發(fā)出其他種類的標(biāo)簽類型，在我們的系統(tǒng)中也可能采用它們。

讀寫與只讀

在RFID標(biāo)簽中的芯片可以是讀寫或只讀的。使用讀寫芯片的話，當(dāng)標(biāo)簽在解讀器或查詢器的讀寫范圍內(nèi)時，您可以給標(biāo)簽添加信息或者覆蓋掉原有信息。讀寫標(biāo)簽在一些特殊應(yīng)用場合非常有用，但是因?yàn)樗戎蛔x芯片貴得多，所以將它用于追蹤價格低廉的商品是不實(shí)際的。一些只讀微芯片包含著在生產(chǎn)過程中存儲的信息，在這樣的芯片上的信息永遠(yuǎn)不能被改變。另一種方法是采用電可擦寫編程只讀存儲器，或稱EEPROM，運(yùn)用特殊的電子過程，數(shù)據(jù)可以被覆蓋重寫。

Auto-ID中心說明

我們不是要創(chuàng)造RFID標(biāo)簽，我們甚至不是要告訴供應(yīng)商應(yīng)生產(chǎn)哪種標(biāo)簽。我們唯一關(guān)心的是這種標(biāo)簽上包含著電子產(chǎn)品碼的信息，以一種開放式，標(biāo)準(zhǔn)化的方式交流信息，并且滿足一些最小的性能要求，這樣它可以在任何地點(diǎn)由解讀器讀取信息。然而，因?yàn)榈统杀緲?biāo)簽是我們系統(tǒng)的一個關(guān)鍵組成部分，我們已經(jīng)在致力于芯片的設(shè)計(jì)，目的是設(shè)計(jì)出大批生產(chǎn)后成本約為5美分、并能在至少4英尺的范圍內(nèi)讀取信息的芯片。我們開發(fā)的第一種標(biāo)簽是超高頻率的，它以915MHZ的頻率工作，用的是EEPROM。這樣公司可以在商品生產(chǎn)和包裝時在標(biāo)簽中寫入電子產(chǎn)品碼，但也可以利用其他存儲技術(shù)。

降低標(biāo)簽的成本

RFID標(biāo)簽的高成本已經(jīng)成為這一技術(shù)大規(guī)模推廣的一個最大的障礙。目前，最便宜的RFID標(biāo)簽大批量生產(chǎn)也要花費(fèi)50美分。在Auto-ID中心，我們立志將每個標(biāo)簽的成本降至5美分，為達(dá)到這一目標(biāo)已經(jīng)設(shè)計(jì)出多個策略。

簡單即最佳

在Auto-ID中心的計(jì)劃下，一個96位或者64位電子產(chǎn)品碼將是存儲在RFID標(biāo)簽中的唯一信息。這是因?yàn)榇鎯α啃〉男酒杀镜汀Ｏ胂笠幌拢粋€單個的硅電路門——微芯片的基本組成結(jié)構(gòu)，成本大約千分之一美分。Auto-ID中心成員一年生產(chǎn)超過5000億單位的產(chǎn)品，因此在標(biāo)簽上每增加一個電門就要多耗費(fèi)他們超過500萬美元的成本。

縮小芯片

降低被動和只讀標(biāo)簽成本的一個關(guān)鍵就是所用微芯片的大小。8英寸的硅晶片的價格相對穩(wěn)定，但把晶片割成小片，每一小片價格都會較低。目前，大部分晶片是用金剛石鋸切開的，這個方法可以產(chǎn)生最多15000塊微芯片，大小為1平放毫米。另有一種方法叫做蝕割，它能產(chǎn)生最多25萬塊芯片，大概每塊芯片150平方微米，或大概是人的頭發(fā)寬度的三倍。這個過程是將酸性液體倒在晶片上，然后腐蝕割開晶片。

較小的芯片比起傳統(tǒng)的微芯片便宜得多，但用這些芯片往往會有問題。即使使用機(jī)械機(jī)器人來處理大部分硅芯片，它也不能應(yīng)付如此小的芯片。Auto-ID中心的支持者Alien科技，已經(jīng)開發(fā)出一種制造工藝流程，名叫流體自組裝，將芯片裝在一個底座上，然后天線可以添加上去。因?yàn)樗嵝砸后w腐蝕硅晶片的原因，芯片有傾斜的邊。Alien構(gòu)建了一種底座，有一些洞，看上去像是這些芯片的模具，然后成千上萬的微小芯片在上面流過。Alien將他們稱作”nanoblocks”，在底座上面的特殊液體中流動，有些會自動掉入相應(yīng)的小洞中，剩余的會被收集并重新加以利用。底座用金屬薄片割成帶狀，以使天線可以裝配在芯片上，制成一個標(biāo)簽。天線和芯片被兩個夾層夾著制成一個完整的標(biāo)簽。當(dāng)Alien的新的生產(chǎn)設(shè)備全面運(yùn)轉(zhuǎn)時，它每年將生產(chǎn)800億芯片。其他組裝小型芯片的方法也在發(fā)展中，它們也是現(xiàn)有方法的改進(jìn)。一種很有希望的方法是震動組裝，它是由MIT和Auto-ID中心的支持者PHILIPS半導(dǎo)體研究設(shè)計(jì)出來的。

新型天線

另一個構(gòu)造低成本標(biāo)簽的關(guān)鍵是降低天線成本。Auto-ID中心的一個支持者Rafsec，正在開發(fā)一種新型的天線，它將被用來加在Alien芯片上制作標(biāo)簽，這種標(biāo)簽在大批量生產(chǎn)下，可能耗費(fèi)在5美分左右。目前，大多數(shù)RFID天線是利用酸去除銅和鋁這樣的導(dǎo)體金屬中的元素，再鍛造成型制成的。Rafsec是全球最大的打印紙生產(chǎn)商之一的芬蘭UPM-Kymmenc公司的附屬公司，它已經(jīng)開創(chuàng)了高速電鍍技術(shù)，天線使用導(dǎo)體墨水繪制，然后將一層金屬印在它的頂部。利用這項(xiàng)技術(shù)，Rafsec在大批量生產(chǎn)天線的情況下，可以將天線成本控制在1美分左右，與用現(xiàn)有技術(shù)生產(chǎn)的普通天線的5到15美分的成本形成鮮明對比。另外，還有其他生產(chǎn)低成本天線的創(chuàng)新性方法正由Auto-ID中心的其他支持者開發(fā)。

硅的替代品

有幾家公司正獨(dú)立于Auto-ID中心來研究利用硅的廉價替代品生產(chǎn)RFID標(biāo)簽的技術(shù)，甚至是純粹利用磁性的“無芯片標(biāo)簽”。這種努力很可能成功，Auto-ID中心也非常支持它們。我們正在發(fā)展的這套系統(tǒng)不會排除這些技術(shù)或其他任何技術(shù)。我們憧憬的是這樣一個包羅萬象的世界，在這里，任何標(biāo)簽，只要使用正確的語言，滿足基本的性能要求，無論硅或其他材料制作的，都能夠與任何解讀器交流信息。

利用人工聚合物或特殊晶片制作的芯片可能會比硅芯片便宜，并且它們可能有一些其它的應(yīng)用方面，例如監(jiān)測溫度和震動的傳感器。通過建立一個全球性的網(wǎng)絡(luò)，公司能夠利用它識別產(chǎn)品，我們也可以創(chuàng)造一個新的市場，在這里，這樣的革新技術(shù)將會繁榮發(fā)展起來。

對無線電波的理解

標(biāo)簽利用無線電波與解讀器進(jìn)行交流，在我們開始介紹解讀器工作原理之前，有必要介紹一點(diǎn)無線電波及其屬性的知識。無線電波是電磁波譜的一部分，而電磁波譜是一個很寬泛的定義，科學(xué)家用它來表示以波的形式發(fā)散的所有頻率的能量。在波譜的一端是低頻波，如AM收音機(jī)和海上船只通訊系統(tǒng)所用的無線電波。在頻率高端是X射線和伽馬射線。

政府規(guī)定

世界各國政府規(guī)定了許多電磁波譜的用途。例如，在美國，F(xiàn)M電臺無線電波頻率必須在88到108MHZ之間(如果您收聽91.5FM，意味著您的收音機(jī)已調(diào)頻至接受每秒重復(fù)9.15千萬次的無線電波)。利用RFID的一個問題就在于世界上各個國家已將不同的波段分作不同的用途了，ISM波段保留為工業(yè)，科學(xué)，醫(yī)療用途，除了這一特殊波段，世界上每個地方幾乎都已經(jīng)沒有未經(jīng)利用的波段了。這就意味著一個在某國家以915MHZ工作的標(biāo)簽在另一個國家也許就不能被讀取，因?yàn)樵谶@個國家，這個波段已被用作其他用途了。

單一頻率不能適應(yīng)全部應(yīng)用

即使在波譜中有一個波段在世界上任何一個國家都未被利用，通過限制RFID標(biāo)簽只用這個波段，似乎能達(dá)到要求，但它仍可能產(chǎn)生不好的效果。因?yàn)椴煌l率有不同的特征，使得他們是用于不同的應(yīng)用。例如，低頻標(biāo)簽比超高頻標(biāo)簽貴，用的能量少而且能更好地穿越非金屬物質(zhì)。它們在近距離掃描富含水分的物質(zhì)是比較理想，如水果。UHF頻率通常范圍更廣，且數(shù)據(jù)傳輸率較快，不過他們耗用更多電能而且不太可能穿透物體。由于UHF頻率更具方向性，因此它們需要在標(biāo)簽和解讀器間有一條清楚的通道。UHF標(biāo)簽可能在掃描通過卸貨門到倉庫的貨物時效果較好。

水與金屬

許多人都知道無線電波能被水吸收，被金屬扭曲，這使得RFID在追蹤富含水分和金屬容器包裝的產(chǎn)品時顯得無用武之地。這一情況確實(shí)使得追蹤金屬產(chǎn)品或富含水分的產(chǎn)品成為一個大問題，但我們已經(jīng)找到良好的系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法和工程來克服RFID的這些缺點(diǎn)。這就是為什么我們的方法不限制供應(yīng)商或用戶使用僅有一個頻率的系統(tǒng)的原因之一。我們的目標(biāo)就是建立一個系統(tǒng)，在這個系統(tǒng)當(dāng)中，任何標(biāo)簽只要其中包含電子產(chǎn)品碼，用我們已經(jīng)建立的基本的交流標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行交流，它就能用來識別一個產(chǎn)品。

解讀器

RFID解讀器利用許多方式與標(biāo)簽交互信息，近距離讀取被動標(biāo)簽中信息最常用的方法就是電感式耦合。只要貼近，解讀器的盤繞的天線與標(biāo)簽的盤繞的天線之間就形成了一個磁場。標(biāo)簽就是利用這個磁場的能量發(fā)送返回的電磁波給解讀器。這些返回的電磁波被轉(zhuǎn)換為數(shù)據(jù)信息，就是標(biāo)簽的電子產(chǎn)品碼。

價格合理的靈敏解讀器

目前，一個解讀器成本大約為1000美元甚至更多，而且大多數(shù)只能讀取單一頻率芯片中的信息。Auto-ID中心已經(jīng)設(shè)計(jì)了靈敏解讀器的參考詳細(xì)規(guī)格說明，這種解讀器能夠讀取不同頻率芯片中的信息。通過這種途徑，公司能夠在不同的情況下利用不同種類的標(biāo)簽，且不必為每一種頻率的標(biāo)簽都購買一個解讀器。因?yàn)楣緦⑿枰徺I許多解讀器以覆蓋他們運(yùn)營的各個領(lǐng)域，所以解讀器價錢一定要能夠?yàn)樗麄兯邮堋Ｎ覀兊囊?guī)格說明將使得生產(chǎn)商在大批量生產(chǎn)的情況下生產(chǎn)出成本大約100美元的靈敏解讀器。

避免解讀器沖突

利用RFID解讀器遇到的一個問題就是，從一個解讀器發(fā)出的信號可能與另一個覆蓋范圍重疊的解讀器發(fā)出的信號互相干擾。這種現(xiàn)象叫做解讀器沖突，Auto-ID中心利用一種叫做時分多路訪問(TDMA)的機(jī)制來避免沖突。簡而言之，就是解讀器被指示在不同時段讀取信息，而不是在同一時刻都試圖讀取信息，這保證了他們不會互相干擾。但是這意味著處于兩個解讀器重疊區(qū)域的任何一個RFID標(biāo)簽都將被讀取兩次信息，因此我們已經(jīng)開發(fā)出了一套刪除冗余信息的系統(tǒng)。

避免標(biāo)簽沖突

另一個解讀器遇到的問題就是在同一范圍內(nèi)要讀取許多芯片的信息，當(dāng)在同一時刻超過一個芯片向解讀器返回信號，這樣標(biāo)簽沖突就發(fā)生了，它使解讀器不能清晰判斷信息。Auto-ID中心已經(jīng)采用了一個標(biāo)準(zhǔn)化的方法來解決這個問題。解讀器只要求第一位數(shù)符合它所要求的數(shù)字的標(biāo)簽回應(yīng)解讀器。從本質(zhì)上來講，就是，解讀器提出要求:“電子產(chǎn)品碼以0開頭的標(biāo)簽回應(yīng)解讀器。”如果超過一個標(biāo)簽回應(yīng)，則解讀器繼續(xù)要求:“電子產(chǎn)品碼以00開頭的標(biāo)簽回應(yīng)解讀器。”

這樣操作直到僅有一個標(biāo)簽回應(yīng)為止。這一過程非常迅速，一個解讀器在1秒之內(nèi)可以讀取50個標(biāo)簽的信息。

讀取距離

讀取信息的距離取決于解讀器的能量和解讀器與標(biāo)簽用來交流的頻率。通常來講，高頻率的標(biāo)簽有更大的讀取距離，但是他們需要解讀器輸出的電磁波的能量更大。一個典型的低頻標(biāo)簽必須在一英尺內(nèi)讀取，而一個UHF標(biāo)簽可以在10到20英尺的距離內(nèi)被讀取。

在某些應(yīng)用情況下，讀取距離是一個需要考慮的關(guān)鍵問題，例如當(dāng)列車車廂下軌道時辨別他們就需要較長的讀取距離。但是較長的讀取距離并不一定就是優(yōu)點(diǎn)，如果你在一個足球場那么大的倉庫里有兩個解讀器，你也許知道有哪些存貨，但是解讀器不能幫你確定某一個產(chǎn)品的具體位置。對于供應(yīng)鏈來講，最好有一個網(wǎng)絡(luò)型的許多解讀器在倉庫中，它們能夠準(zhǔn)確地查明一個標(biāo)簽的確切所在地點(diǎn)。Auto-ID中心的設(shè)計(jì)是一種在4英尺距離內(nèi)可讀取標(biāo)簽的靈敏解讀器。

SAVANT

如果世界上每個物品都有一個RFID標(biāo)簽，那么解讀器會收集到連續(xù)不斷的電子產(chǎn)品碼的信息，如何管理和傳送所有這些數(shù)據(jù)是一個難題，并且為了使全球性的RFID網(wǎng)絡(luò)更有用，這個困難必須被克服。Auto-ID中心已經(jīng)設(shè)計(jì)了一個軟件技術(shù)，名為Savant, 它將作為整個網(wǎng)絡(luò)的神經(jīng)系統(tǒng)。

分布式結(jié)構(gòu)

Savant不同于大多數(shù)的企業(yè)管理軟件，它不是一個拱形結(jié)構(gòu)的應(yīng)用程序。他是利用了一個分布式的結(jié)構(gòu)，以層次化進(jìn)行組織，管理數(shù)據(jù)流。Savant將被利用在商店，分銷中心，地區(qū)辦公室，工廠，甚至有可能在卡車或貨運(yùn)飛機(jī)上應(yīng)用。每一個層次上的Savant系統(tǒng)將收集、存儲和處理信息，并與其他的Savant系統(tǒng)進(jìn)行交流。例如，一個在商店運(yùn)行的Savant系統(tǒng)可能要通知分銷中心需要更多的產(chǎn)品，在分銷中心運(yùn)行的Savant系統(tǒng)可能會通知商店的Savant系統(tǒng)一批貨物已于一個具體的時間出貨了。下面是Savant系統(tǒng)需要完成的一些任務(wù)。

數(shù)據(jù)校平

處在網(wǎng)絡(luò)邊緣的Savant系統(tǒng)，直接與解讀器進(jìn)行信息交流，它們會進(jìn)行數(shù)據(jù)校平。并非每個標(biāo)簽每次都會被讀到，而且有時一個標(biāo)簽的信息可能被讀取錯誤，利用算法，Savant系統(tǒng)能夠校正這些錯誤。

解讀器協(xié)調(diào)

如果從兩個有重疊區(qū)域的解讀器或的信號，它們可能讀取了同一個標(biāo)簽的信息，產(chǎn)生了相同且多余的電子產(chǎn)品碼。Savant的一個任務(wù)就是分析讀取的信息并且刪掉這些冗余的產(chǎn)品編碼。

數(shù)據(jù)傳送

在每一層次上，Savant系統(tǒng)必須要決定什么樣的信息需要在供應(yīng)鏈上上傳或向下傳遞。例如，在冷藏工廠的Savant系統(tǒng)可能只需要傳送它所儲存的商品的溫度信息就可以了。

數(shù)據(jù)存儲

現(xiàn)有的數(shù)據(jù)庫不能在一秒鐘內(nèi)處理超過幾百條事務(wù)，因此Savant系統(tǒng)的另一個任務(wù)就是維護(hù)實(shí)時存儲事件數(shù)據(jù)庫(RIED)。本質(zhì)上來講，系統(tǒng)將取得實(shí)時產(chǎn)生的電子產(chǎn)品碼并且智能地將數(shù)據(jù)存儲，以便其他企業(yè)管理應(yīng)用程序有權(quán)限訪問這些信息，并且保證數(shù)據(jù)庫不會超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)。

任務(wù)管理

無論Savant系統(tǒng)在層次結(jié)構(gòu)中所處的等級是什么，所有的Savant系統(tǒng)都有一套獨(dú)具特色的任務(wù)管理系統(tǒng)(TMS)，這個系統(tǒng)使得他們可以實(shí)現(xiàn)用戶自定義的任務(wù)進(jìn)行數(shù)據(jù)管理和數(shù)據(jù)監(jiān)控。例如，一個商店中的Savant系統(tǒng)可能通過編寫程序?qū)崿F(xiàn)一些功能，當(dāng)貨架上的產(chǎn)品降低到一定水平時，會給儲藏室管理員發(fā)出警報(bào)。

對象名稱服務(wù)

Auto-ID中心對于一個開放式的，全球性的追蹤物品的網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)想需要一些特殊的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。因?yàn)橹粚㈦娮赢a(chǎn)品碼存儲在了標(biāo)簽中，計(jì)算機(jī)還需要一些將電子產(chǎn)品碼匹配到相應(yīng)商品信息的方法。這個角色就由對象名稱服務(wù)(ONS)擔(dān)當(dāng)，它是一個自動的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)系統(tǒng)，有點(diǎn)類似于域名解析服務(wù)(DNS),DNS是將一臺計(jì)算機(jī)定位到萬維網(wǎng)上的某一具體地點(diǎn)。

當(dāng)一個解讀器讀取一個RFID標(biāo)簽的信息時，電子產(chǎn)品碼就傳遞給了Savant系統(tǒng)(參看前文)。Savant系統(tǒng)然后再在局域網(wǎng)或因特網(wǎng)上利用對象名稱服務(wù)找到這個產(chǎn)品信息所存儲的位置。對象名稱服務(wù)給Savant系統(tǒng)指明了一個服務(wù)器、關(guān)于這個產(chǎn)品的文件存儲在這臺服務(wù)器上。接著這個文件就能夠在Savant系統(tǒng)中找到，并且在這個文件中關(guān)于這個產(chǎn)品的信息將會被傳遞給公司的庫存和供應(yīng)鏈的應(yīng)用。

特殊要求

對象名稱服務(wù)將處理比萬維網(wǎng)上的域名解析服務(wù)更多的請求，因此，公司需要在局域網(wǎng)中有一臺ONS服務(wù)器，它存取信息速度比較快。因此一個計(jì)算機(jī)生產(chǎn)商可能將他現(xiàn)在的供應(yīng)商的ONS數(shù)據(jù)存儲在自己的局域網(wǎng)中，而不是每次一批貨物到達(dá)組裝工廠，都需要到萬維網(wǎng)上去尋找這個產(chǎn)品的信息。這個系統(tǒng)也會有內(nèi)在的冗余。例如，當(dāng)一個包含某種產(chǎn)品信息的服務(wù)器崩潰了，ONS將能夠引導(dǎo)Savant系統(tǒng)找到另一臺服務(wù)器，同樣存儲著這種產(chǎn)品的信息。

物理標(biāo)示語言

電子產(chǎn)品碼識別單個的產(chǎn)品，但是所有關(guān)于產(chǎn)品有用的信息都用一種新型的標(biāo)準(zhǔn)的計(jì)算機(jī)語言物理標(biāo)示語言(PML)所書寫，PML是基于為人們廣為接受的可擴(kuò)展標(biāo)注語言(XML)發(fā)展而來的。因?yàn)樗鼘蔀槊枋鏊凶匀晃矬w、過程和環(huán)境的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，PML的應(yīng)用將會非常廣泛，并且進(jìn)入到所有行業(yè)。我們的目標(biāo)就是以一種簡單的語言開始，鼓勵采用新技術(shù)。PML隨著時間還會發(fā)展演變，就像互聯(lián)網(wǎng)的基本語言HTML一樣，它現(xiàn)在已經(jīng)演變?yōu)楸葎傄霑r復(fù)雜得多的一種語言了。

描述物品的標(biāo)準(zhǔn)

PML將提供一種通用的方法來描述自然物體，它將是一個廣泛的層次結(jié)構(gòu)。例如，一罐可口可樂可以被描述為碳酸飲料，它屬于軟飲料的一個子類，而軟飲料又在食品大類下面。并不是所有的分類都如此的簡單，為了確保PML受到廣泛的接受，我們大量依賴于標(biāo)準(zhǔn)化組織已經(jīng)做的一些工作，比如國際重量度量局，和美國國家標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)協(xié)會。

PML數(shù)據(jù)的種類

除了那些不會改變的產(chǎn)品信息(如物質(zhì)成分)之外，PML將包括經(jīng)常性變動的數(shù)據(jù)(動態(tài)數(shù)據(jù))和隨時間變動的數(shù)據(jù)(時序數(shù)據(jù))。在PML文件中的動態(tài)數(shù)據(jù)包括船運(yùn)的水果的溫度，或者一個機(jī)器震動的級別。時序數(shù)據(jù)在整個物品的生命周期中，離散且間歇地變化，一個典型的例子就是物品所處的地點(diǎn)。通過使所有這些信息統(tǒng)過PML文件都可得到，公司將能夠以新的革新型的方法利用這些數(shù)據(jù)。例如，公司可以設(shè)置一個觸發(fā)器，以便當(dāng)有效期將要結(jié)束時，降低產(chǎn)品的價格。第三方物流提供者有可能提供服務(wù)水平合同，表示貨物在運(yùn)輸過程中始終保持一個恒定的溫度。

PML服務(wù)器

PML文件將被存儲在一個PML服務(wù)器上，一個專用的計(jì)算機(jī)將被配置，為其它計(jì)算機(jī)提供他們需要的文件。PML服務(wù)器將由制造商維護(hù)，并且儲存有這個制造商生產(chǎn)的所有商品的信息文件。

控制

一旦Auto-ID數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)與相應(yīng)的PML信息連接起來，下一步最重要的問題就是在這些信息基礎(chǔ)上，決定下一步應(yīng)該做什么，和推進(jìn)運(yùn)行的行動可能被影響的程度。它是否在生產(chǎn)階段，分銷階段，零售階段或者家庭使用階段?調(diào)節(jié)運(yùn)營條件以滿足希望達(dá)到的要求就叫做控制。例如，在生產(chǎn)中，這可能指的就是機(jī)器人采用最優(yōu)的方法，為包裝線取得最優(yōu)的包裝順序。

Auto-ID中心的構(gòu)想是這樣的一個世界，智能型的產(chǎn)品在沒有人工參與的情況下能夠和機(jī)器進(jìn)行交流，因此能夠影響它被生產(chǎn)，移動，出售和使用的方式。例如，未來的智能型洗衣機(jī)可以讀取縫在襯衫衣領(lǐng)中的標(biāo)簽里的信息，然后從網(wǎng)上得到信息，了解到這件襯衫是由精細(xì)的織物做成，因此洗衣機(jī)會調(diào)整水流的循環(huán)和決定相應(yīng)肥皂的類別和用量。Auto-ID 將會促成一個新的高度分布式的智能的控制系統(tǒng)的產(chǎn)生。然而，為了達(dá)到這一天，必須要有正式的過程。

決策

當(dāng)然，第一步是計(jì)算機(jī)和其他機(jī)器識別出這個物品。我們的核心技術(shù)，包括電子產(chǎn)品碼，對象名稱服務(wù)，物質(zhì)標(biāo)注語言文件等，使這成為可能。PML文件也可能包含一些關(guān)于如何洗滌這件襯衫的用法說明，或規(guī)則。但是必須有一系列的協(xié)議要遵循，以便襯衫和機(jī)器能夠有效的“交談”。例如，洗衣機(jī)有可能不能執(zhí)行某一項(xiàng)指令，因?yàn)樗鼪]有這種特殊的功能，或者同時有其他衣服正在洗滌。協(xié)議能夠提供一系列的步驟以得到一個決策，甚至在必要時在襯衫和機(jī)器之間提供一種“協(xié)商”。

執(zhí)行

這指的是機(jī)器以適當(dāng)?shù)姆绞綀?zhí)行一系列用戶自定義的指令的能力。回憶前文，機(jī)器可能在此時要洗的不僅是一件襯衫。這里有兩種基本要素影響著控制執(zhí)行的有效性，它們是物理控制和物理操作。物理控制是指在現(xiàn)實(shí)世界中，計(jì)算機(jī)控制硬件和執(zhí)行決策所需的軟件，物理操作是指將數(shù)據(jù)指令變?yōu)檎鎸?shí)世界的動作的部分。物理操作可以包括倉庫運(yùn)輸車，工廠機(jī)器人和智能型設(shè)備。

神圣的使命

Auto-ID中心在劍橋大學(xué)的控制研究組正致力于關(guān)于控制的基本問題的研究，并且正考慮在庫存管理，生產(chǎn)控制，家庭使用，產(chǎn)品分銷等方面加入各種新穎的應(yīng)用。為決策的產(chǎn)生和執(zhí)行創(chuàng)建一些標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)則、協(xié)議和指導(dǎo)方針，這將使軟件工程師開發(fā)出一種新型的企業(yè)管理軟件，這一軟件允許管理者設(shè)置一些基本的參數(shù)，并且使機(jī)器能夠在這些參數(shù)的基礎(chǔ)上自動運(yùn)行。

系統(tǒng)組成和工作原理

最基本的RFID系統(tǒng)由三部分組成：

1. 標(biāo)簽(Tag，即射頻卡)：由耦合元件及芯片組成，標(biāo)簽含有內(nèi)置天線，用于和射頻天線間進(jìn)行通信。
2. 閱讀器：讀取(在讀寫卡中還可以寫入)標(biāo)簽信息的設(shè)備。
3. 天線：在標(biāo)簽和讀取器間傳遞射頻信號。

有些系統(tǒng)還通過閱讀器的RS232或RS485接口與外部計(jì)算機(jī)(上位機(jī)主系統(tǒng))連接，進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。

系統(tǒng)的基本工作流程是：閱讀器通過發(fā)射天線發(fā)送一定頻率的射頻信號，當(dāng)射頻卡進(jìn)入發(fā)射天線工作區(qū)域時產(chǎn)生感應(yīng)電流，射頻卡獲得能量被激活；射頻卡將自身編碼等信息通過卡內(nèi)置發(fā)送天線發(fā)送出去；系統(tǒng)接收天線接收到從射頻卡發(fā)送來的載波信號，經(jīng)天線調(diào)節(jié)器傳送到閱讀器，閱讀器對接收的信號進(jìn)行解調(diào)和解碼然后送到后臺主系統(tǒng)進(jìn)行相關(guān)處理；主系統(tǒng)根據(jù)邏輯運(yùn)算判斷該卡的合法性，針對不同的設(shè)定做出相應(yīng)的處理和控制，發(fā)出指令信號控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)動作。

在耦合方式(電感-電磁)、通信流程(FDX、HDX、SEQ)、從射頻卡到閱讀器的數(shù)據(jù)傳輸方法(負(fù)載調(diào)制、反向散射、高次諧波)以及頻率范圍等方面，不同的非接觸傳輸方法有根本的區(qū)別，但所有的閱讀器在功能原理上，以及由此決定的設(shè)計(jì)構(gòu)造上都很相似，所有閱讀器均可簡化為高頻接口和控制單元兩個基本模塊。高頻接口包含發(fā)送器和接收器，其功能包括：產(chǎn)生高頻發(fā)射功率以啟動射頻卡并提供能量；對發(fā)射信號進(jìn)行調(diào)制，用于將數(shù)據(jù)傳送給射頻卡；接收并解調(diào)來自射頻卡的高頻信號。不同射頻識別系統(tǒng)的高頻接口設(shè)計(jì)具有一些差異，電感耦合系統(tǒng)的高頻接口原理圖如圖1所示。

閱讀器的控制單元的功能包括：與應(yīng)用系統(tǒng)軟件進(jìn)行通信，并執(zhí)行應(yīng)用系統(tǒng)軟件發(fā)來的命令；控制與射頻卡的通信過程(主-從原則)；信號的編解碼。對一些特殊的系統(tǒng)還有執(zhí)行反碰撞算法，對射頻卡與閱讀器間要傳送的數(shù)據(jù)進(jìn)行加密和解密，以及進(jìn)行射頻卡和閱讀器間的身份驗(yàn)證等附加功能。

射頻識別系統(tǒng)的讀寫距離是一個很關(guān)鍵的參數(shù)。目前，長距離射頻識別系統(tǒng)的價格還很貴，因此尋找提高其讀寫距離的方法很重要。影響射頻卡讀寫距離的因素包括天線工作頻率、閱讀器的RF輸出功率、閱讀器的接收靈敏度、射頻卡的功耗、天線及諧振電路的Q值、天線方向、閱讀器和射頻卡的耦合度，以及射頻卡本身獲得的能量及發(fā)送信息的能量等。大多數(shù)系統(tǒng)的讀取距離和寫入距離是不同的，寫入距離大約是讀取距離的40%～80%。

射頻卡的標(biāo)準(zhǔn)及分類

目前生產(chǎn)RFID產(chǎn)品的很多公司都采用自己的標(biāo)準(zhǔn)，國際上還沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。目前，可供射頻卡使用的幾種標(biāo)準(zhǔn)有ISO10536、ISO14443、ISO15693和ISO18OOO。應(yīng)用最多的是ISO14443和ISO15693，這兩個標(biāo)準(zhǔn)都由物理特性、射頻功率和信號接口、初始化和反碰撞以及傳輸協(xié)議四部分組成。

按照不同得方式，射頻卡有以下幾種分類：

1. 按供電方式分為有源卡和無源卡。有源是指卡內(nèi)有電池提供電源，其作用距離較遠(yuǎn)，但壽命有限、體積較大、成本高，且不適合在惡劣環(huán)境下工作；無源卡內(nèi)無電池，它利用波束供電技術(shù)將接收到的射頻能量轉(zhuǎn)化為直流電源為卡內(nèi)電路供電，其作用距離相對有源卡短，但壽命長且對工作環(huán)境要求不高。

2. 按載波頻率分為低頻射頻卡、中頻射頻卡和高頻射頻卡。低頻射頻卡主要有125kHz和134.2kHz兩種，中頻射頻卡頻率主要為13.56MHz，高頻射頻卡主要為433MHz、915MHz、2.45GHz、5.8GHz等。低頻系統(tǒng)主要用于短距離、低成本的應(yīng)用中，如多數(shù)的門禁控制、校園卡、動物監(jiān)管、貨物跟蹤等。中頻系統(tǒng)用于門禁控制和需傳送大量數(shù)據(jù)的應(yīng)用系統(tǒng)；高頻系統(tǒng)應(yīng)用于需要較長的讀寫距離和高讀寫速度的場合，其天線波束方向較窄且價格較高，在火車監(jiān)控、高速公路收費(fèi)等系統(tǒng)中應(yīng)用。

3. 按調(diào)制方式的不同可分為主動式和被動式。主動式射頻卡用自身的射頻能量主動地發(fā)送數(shù)據(jù)給讀寫器；被動式射頻卡使用調(diào)制散射方式發(fā)射數(shù)據(jù)，它必須利用讀寫器的載波來調(diào)制自己的信號，該類技術(shù)適合用在門禁或交通應(yīng)用中，因?yàn)樽x寫器可以確保只激活一定范圍之內(nèi)的射頻卡。在有障礙物的情況下，用調(diào)制散射方式，讀寫器的能量必須來去穿過障礙物兩次。而主動方式的射頻卡發(fā)射的信號僅穿過障礙物一次，因此主動方式工作的射頻卡主要用于有障礙物的應(yīng)用中，距離更遠(yuǎn)(可達(dá)30米)。

4. 按作用距離可分為密耦合卡(作用距離小于1厘米)、近耦合卡(作用距離小于15厘米)、疏耦合卡(作用距離約1米)和遠(yuǎn)距離卡(作用距離從1米到10米，甚至更遠(yuǎn))。

5. 按芯片分為只讀卡、讀寫卡和CPU卡。