高頻與超高頻RFID之爭

文章出處：http://m.dipdnbxp.cn 作者：RFID射頻快 費伊   人氣： 發(fā)表時間：2011年09月23日

     圍繞高頻與超高頻RFID技術之間的爭論聲從來就沒有停歇過，焦點無非是要爭出個孰優(yōu)孰劣——究竟是HF還是UHF最能滿足應用需求。不過，RFID 技術正在與時俱進，日新月異。所以，用傳統(tǒng)思維去分析高頻和超高頻RFID技術也就沒有了實際意義。特別是隨著超高頻RFID技術的進一步發(fā)展，引發(fā)這場大辯論的三個長期的假定也需要重新審視。

    傳統(tǒng)的三大假定條件 

    1．UHF無法適用于液體和金屬材料；
    2．短距離讀取只能使用13.56 MHz；
    3．13.56 MHz最適合單品層級貼標需求；

    比如說，13.56 MHz技術以前就有人主張用于液體和金屬，但直到今天這項技術才用到這些領域。而且，UHF標簽借助金屬提高了射頻性能。與此同時，HF目前也被用于供應鏈，而在以前只有UHF才可能實現(xiàn)。

    實際上，無所謂“最好的”RFID技術，就像不存在適用于所有情況的單一條碼符號一樣。某種RFID頻率和產(chǎn)品最適合某種特定的環(huán)境。我們可以改變業(yè)務流程以適應不同的技術，但是要改變技術適應流程通常是行不通的。如果用戶很好地理解了RFID在特定環(huán)境下是如何運作的，以及RFID如何提高了他們的業(yè)務流程，那就很少出現(xiàn)到底應該使用什么技術的爭論。

    闡述為什么考慮改變業(yè)務流程是選擇合適的頻率，并從RFID應用中獲利最大的關鍵。

    回顧：什么是UHF和HF技術

    UHF和HF都是一般的技術分類，不過每一類都有獨立的支持協(xié)議。HF在13.56MHz頻段更具有一致性，雖然國際業(yè)內行業(yè)標準很多。UHF RFID在858-960MHz頻段已商業(yè)化。同時也有多種國際標準支持，包括EPC global Gen 2。

    標簽與讀寫器通過無線鏈接交換數(shù)據(jù)。鏈接可以通過適合任何頻段的、具有不同讀取范圍和抗干擾性的EMF或RF場實現(xiàn)。HF RFID技術主要通過電磁場傳送信息，而多數(shù)UHF系統(tǒng)則是通過無線電波。除非特別說明，這里所談的UHF技術是指通常情況下使用的射頻傳播技術。

    RFID標簽所能達到的讀取范圍主要取決于其波長及頻率，因為每一種無線頻率都有其特定的波長特征。天線型號和輸出功率是影響RFID讀取范圍的其他主導變量。

    除了頻率不同外，HF和UHF RFID技術的主要不同點就是讀寫范圍。兩者的頻率不同，其讀寫范圍就有很大的不同。13.56MHz技術的最大讀取范圍大約是3英尺，而UHF技術最大讀取范圍是30英尺（合30米）。制作一些規(guī)則的圖表更能說明此問題，不過這些圖表只供作精確、有用的參考。表一提供了HF和UHF技術的簡要對比及兩者的通常用法。

    表：HF和UHF RFID技術一覽表 

    典型用途 
 
    電子出票與收費；非接觸式支付；門禁管理；商業(yè)洗衣與服裝跟蹤；樣品跟蹤
    標簽及其它包裝箱和托盤ID號；可退集裝箱跟蹤；業(yè)務流程跟蹤；資產(chǎn)管理；行李標簽；WiFi實時定位系統(tǒng)

    高頻RFID技術

    HF13.56 MHz技術已經(jīng)相當成熟，并且在門禁控制和非接觸式支付應用中，是被成功商業(yè)化的RFID最初形式之一。在13.56 MHz 系統(tǒng)中的標簽與讀寫器通過在電磁場中耦合，傳送信息。HF和電磁通信可以非常完美地抵制工商業(yè)環(huán)境中存在的普通干擾來源。我們知道比較多的有關13.56 MHz技術的缺點，是其有限的讀寫范圍，大約最長1米。相對UHF技術來講，13.56 MHz標簽的讀取速度也是很慢的。

    13.56 MHz技術中存在幾個廣泛使用的通訊協(xié)議與標準。我們最熟悉的就是ISO 15693，經(jīng)常用來代表13.56 MHz技術特點和同UHF技術進行對照的基礎。ISO 15693過去是被用作非接觸式智能卡標準?，F(xiàn)在許多彼此協(xié)作的ISO 15693標簽和讀寫產(chǎn)品，也被用于其它用途，包括商業(yè)洗衣跟蹤、圖書管理、檔案追蹤及樣品識別。

    另一個主要的13.56 MHz標準是ISO 14443。過去主要用于非接觸式收費及其它電子支付，現(xiàn)在大規(guī)模地用于公共交通系統(tǒng)。而用于單品級別管理的ISO 18000標準系列中，包括一種稱為ISO 18000-3的13.56 MHz 標準。這一標準先于ISO 18000-6 UHF系列（注：內含EPC Gen 2，相當于ISO 18000-6 Part C）。

    因為13.56 MHz是第一批被標準化的RFID技術之一，同時得到供應商的大力支持，所以被大量的使用。一些能預見非接觸式識別及高速讀寫會帶來巨大利益的商家，就嘗試著將13.56 MHz技術用于配送及其它供應鏈管理。不過，由于受讀取范圍的限制，13.56 MHz技術并不能支持有效的包裝及托盤管理操作，也不利于推行EPC Gen 2和其它UHF供應鏈標準。這些早期的應用也阻礙了RFID技術的研發(fā)與采用。13.56 MHz技術存在的這些缺點，會使某些人得出這樣的結論：總起來看，RFID技術并不是一項可靠、有效的技術。這一誤解雖然被數(shù)不清的UHF成功案例所否定，但目前依然存在。

    超高頻RFID技術

    多數(shù)UHF RFID系統(tǒng)都是在858-930 MHz頻段運行，并通過射頻傳播傳送數(shù)據(jù)，其最大讀取范圍在20-30英尺之間。其中一種較少見、商業(yè)化的是近距離UHF系統(tǒng)，在電磁場中傳送數(shù)據(jù)，并且適合短距識讀。UHF標準非常多，但多數(shù)是Gen 2—最受支持的RFID標準。

    UHF在供應鏈管理中是主導技術，—比如在包裝箱和托盤跟蹤、可退回集裝箱識別中，也被廣泛應用于工業(yè)自動化、業(yè)務流程跟蹤、資產(chǎn)管理、庫存監(jiān)控、搬運監(jiān)控、身份識別、車廠管理及文件安全等領域。

    在UHF系統(tǒng)早期應用中，有很多人認為：不能將此項技術用于液體或金屬材料。不過今天，此項技術已經(jīng)突破這一瓶頸。一些UHF標簽已經(jīng)用于金屬材料，并利用金屬的導電性能提高了射頻性能。此外，天線設計、讀寫器調頻方面的進步也在逐步克服傳統(tǒng)的限制。

    需要新的思維去看待高頻與超高頻

    技術上的成熟是傳統(tǒng)爭論HF與UHF不再適用的原因之一。傳統(tǒng)觀點認為：UHF最適合長距讀取，而HF則最適合短距的單品級別識別，或用于液體或金屬材料。這種觀點過度簡化了如何選擇最合適的業(yè)務流程及技術的過程，可能會限制某些技術被選用的機會。

    舉例來說，讀取范圍并不能決定到底應該使用UHF還是HF技術。UHF系統(tǒng)沒必要一定是近距讀取技術—讀取范圍在30英尺的標簽也可用于范圍為1英寸的。UHF系統(tǒng)可以通過調整讀寫器的位置和配置，達到各種流程與讀距下的最優(yōu)化利用。正因為UHF可以提供用戶所需要的讀距范圍，所以經(jīng)常被用作業(yè)務流程跟蹤、包裝箱和托盤識別、門禁管理、庫存監(jiān)控與安全管理。另外，沒有物理及技術原因證明此技術不可用于短距讀取。

    終端用戶能夠真正明白自己的需求是解決這場爭議的關鍵

    如果是長距讀取，13.56 MHz技術就不適用，因為它不適用UHF技術的讀取范圍。所以在部署此系統(tǒng)時，應該考慮RFID技術的延伸。比如，如果RFID標簽最初用于低容量的單品識別，且是用手持讀寫器讀取，那么13.56 MHz的技術就會非常適用。但如果是用于無人監(jiān)管、高速的業(yè)務流程—如讀取傳送帶上的單品標簽，則長距技術就顯得比較有優(yōu)勢。可以不去考慮選取哪一個頻率，商家應該選擇單一的頻率以避免重復貼標。

    很久以來，13.56 MHz技術一直被用作單品級別的貼標，但是近來人們發(fā)現(xiàn)，UHF技術同樣可以用于單品識別。我們可以思考下面的例子：

    泛歐零售商METRO集團將Gen 2 UHF 標簽用于高速系統(tǒng)中的衣物單品庫，每小時可以完成8000件衣物的貼標。英國頭號零售商Marks and Spencer已將UHF單品級貼標用于3500萬件產(chǎn)品。波音宣稱將使用永久性UHF標簽用于夢幻787飛機里面大約1700-2000枚零部件的貼標?？ǖ丶{健康公司也宣布采用單品級別的UHF標簽以滿足電子譜系要求。美國壽司餐館Blue C Sushi也在使用UHF標簽跟蹤菜盤單品，讀距小于1英尺。UHF也被用于文檔、卡片識別，這在以前都是采用13.56 MHz技術。美國務院也采用Gen 2作為護照項目的標準。UHF也被用于NEXUS系統(tǒng)，以識別規(guī)范美國出入境人員。

    這些企業(yè)中有很多已經(jīng)采用Gen 2 UHF系統(tǒng)，用于包裝箱及托盤級別的業(yè)務。通過使用單品級別的UHF技術，這些廠家可以充分利用他們的系統(tǒng)，而不需要額外的設施。

    靜止的觀念已經(jīng)過時

    那種認為HF技術就是用于金屬和液體材料的看法不是很現(xiàn)實了。在供應鏈管理中，UHF經(jīng)常用來識別內裝液體或金屬的包裝箱及托盤識別。

    香港國際機場為我們提供了很好的例子——這是世界上僅有的幾家采用Gen 2 RFID識別、管理行李的飛機場之一。這一管理系統(tǒng)內含金屬材料—要求讀寫器近距離接觸貼標的行李包。

    東南亞最新也是最大的機場——泰國曼谷機場也使用UHF RFID標簽識別進出關口的行李箱。行李箱本身就有很多金屬，但超高頻RFID標簽依然可以讀取。

    UHF在這些材料中的可靠性能延伸至單品級別—在醫(yī)藥行業(yè)，UHF標簽用于箔紙包裝內的液體藥物識別。單品級別的UHF標簽用于包裝確認、產(chǎn)品認證等，其中許多用途都要求成千上萬個單品同時讀取。

    另外一個例子同樣說明上述問題，在測驗了HF和UHF技術之后，波音公司選擇UHF標簽識別飛機零件，偵查起飛前的狀況。這些飛機零件通常在近距范圍內被讀取，其間會存在金屬或其它干擾性因素。波音公司使用金屬UHF標簽識別金屬物體—這在以前，很少有人會想過。

    上面的這些例子都證明了RFID技術及其應用是如何演化的，也證明了為什么以前對該技術局限性的觀點不再適用。如果僅僅把眼光全都放在技術的局限性上，就會抹煞研發(fā)過程的重要性，從而也不利于商業(yè)價值的實現(xiàn)。RFID技術會根據(jù)需求不斷演化進步。

    RFID的核心價值在于為流程服務

    如果直接將RFID技術作為條碼技術的替換或嚴格地滿足匹配指令，那么RFID技術在成本上不見的劃算。就像我們前面提到的，由于13.56 MHz 技術的使用，RFID最初被認為不能用于供應鏈管理。商家只能在他們條碼系統(tǒng)掃描的距離范圍內，成功讀取13.56 MHz的標簽。因此，新的流程并沒有研發(fā)。

    今天，許多條碼流程包括使用讀寫器讀取傳送帶、搬運機及手工搬運的貼條碼物體，同時會調整條碼位置以利于讀取。RFID技術，因為其能非直線式地讀取標簽，且能同時識別多個物體，因而也減少了勞動力投入。RFID技術讀取的范圍越廣，對物體位置的要求也就越低—因而也會越有可能創(chuàng)造節(jié)省勞力的業(yè)務流程。這也是RFID技術優(yōu)于條碼技術的地方。例如，條形碼ID經(jīng)常會限制傳送機系統(tǒng)的性能，因為傳送機一般會以低于最高的速度運轉以便使條碼讀寫器讀取傳送中的物體。

    如果用戶在沒有仔細計劃可帶來商業(yè)價值的業(yè)務流程的情況下，就選擇了一種技術，那結果可能會令人失望。而且考慮將來的需要，以便一種RFID技術可用作多種用途，也是非常重要的。 比如，早期用于WIP跟蹤的RFID項目就可推廣到庫存和貨運跟蹤。而且，細化UHF技術，也可滿足集運地短距讀取，及存儲、運輸和收貨流程的長距讀取。

    因此，圍繞HF和UHF技術，爭論技術是否成熟、是否已標準化，或者爭論它們在正確使用的情況下能否發(fā)揮可靠的優(yōu)良性能，這些都沒有太大意義。我們要爭論的是，對于每一種技術而言，最好的使用效果是什么；切實理解和滿足商業(yè)需求以及深度挖掘RFID投資回報才最重要。如果終端用戶能夠真正明白自己的需求，就無需爭論到底應該采用何種技術了。