網絡化RFID關鍵技術淺析

1、引言
　　雷達的改進和應用催生了RFID技術，1948年奠定了RFID技術的理論基礎。但由于技術和成本原因，一直沒有得到廣泛應用。

　　近年來，RFID技術標準化問題日趨得到重視，RFID產品得到廣泛采用。與興盛的互聯網、通信等技術相結合實現全球范圍內物品跟蹤與信息共享的研究趨勢標志著RFID技術進入商業化應用階段。

　　ITU 2006年2月在日內瓦召開主題為“網絡化RFID：系統和服務”的工作會議，表明RFID技術與網絡結合的趨勢。國際RFID技術三大標準體系之一的美國EPCglobal組織也發布工業標準促進RFID的網絡化。

2、RFID系統的介紹

　　RFID是Radio Frequency Identification的縮寫，即射頻識別，俗稱電子標簽。RFID其主要核心部件是一個電子標簽，通過相距幾厘米到幾米距離內傳感器發射的無線電波，可以讀取電子標簽內儲存的信息，識別電子標簽代表的物品、人和器具的信息。

　　RFID射頻識別是一種非接觸式的自動識別技術，它通過射頻信號自動識別目標對象并獲取相關數據，識別工作無須人工干預，可工作于各種惡劣環境。RFID技術可識別高速運動物體并可同時識別多個標簽，操作快捷方便。此外，儲存的信息量也非常大。

　　最基本的RFID系統由三部分組成，如圖1所示。

圖1　RFID系統基本模型

　　標簽（Tag）：由耦合元件及芯片組成，每個標簽具有唯一的電子編碼，附著在物體上標識目標對象；
　　閱讀器（Reader）：讀取（有時還可以寫入）標簽信息的設備，可設計為手持式或固定式；
　　天線（Antenna）：在標簽和讀取器間傳遞射頻信號。
　　RFID技術的基本工作原理并不復雜：標簽進入磁場后，接收解讀器發出的射頻信號，憑借感應電流所獲得的能量發送出存儲在芯片中的產品信息（Passive Tag，無源標簽或被動標簽），或者主動發送某一頻率的信號（Active Tag，有源標簽或主動標簽）；閱讀器讀取信息并解碼后，送至中央信息系統進行有關數據處理。

3、網絡化RFID

　　致力于自動識別技術的開發和研究的Auto-ID Center在美國統一代碼委員會（UCC）的支持下，將RFID技術與Internet網結合，提出了產品電子代碼（EPC）概念。EPC系統是一個非常先進的、綜合性的和復雜的系統。其最終目標是為每一單品建立全球的、開放的標識標準。它由全球產品電子代碼（EPC）體系、射頻識別系統及信息網絡系統三部分組成，主要包括六個方面，見表1。

表1　EPC系統的構成

3.1　信息網絡系統

　　信息網絡系統由本地網絡和全球互聯網組成，是實現信息管理、信息流通的功能模塊。EPC系統的信息網絡系統是在全球互聯網的基礎上，通過Middleware管理軟件系統以及對象命名解析服務（ONS）和實體標記語言（PML）實現全球“實物互聯”。

　　（1）Middleware系統。Middleware系統的主要任務是數據校對、識讀器協調、數據傳送、數據存儲和任務管理。
　　（2）對象名稱解析服務（ONS）。對象名稱解析服務（ONS）是一個自動的網絡服務系統，類似于域名解析服務（DNS），ONS給Middleware系統指明了存儲產品的有關信息的服務器。

　　（3）實體標記語言（PML）。實體標記語言（PML）是基于為人們廣為接受的可擴展標識語言（XML）發展而來的，用于描述有關產品信息的一種計算機語言。

　　（4）EPC-IS（Information Services）。是一種邊緣器件，EPC-IS能使客戶通過EPC網絡實現與貿易伙伴之間的EPC數據信息交換。

3.2　網絡化RFID系統工作流程

　　網絡化RFID系統也既是EPCglobal組織制定的EPC網絡，是由EPC標簽、識讀器、Middleware服務器、Internet、ONS服務器、EPC-IS以及眾多數據庫組成的實物互聯網中，識讀器讀出的EPC只是一個信息參考（指針），由這個信息參考從Internet找到IP地址并獲取該地址中存放的相關的物品信息，并采用分布式Middleware軟件系統處理和管理由識讀器讀取的一連串EPC信息。由于在標簽上只有一個EPC代碼，計算機需要知道與該EPC匹配的其它信息，這就需要ONS來提供一種自動化的網絡數據庫服務，Middleware將EPC傳給ONS，ONS指示Middleware到一個保存著產品文件的EPC-IS查找，該文件可由Middleware復制，因而文件中的產品信息就能傳到供應鏈上，相對應地，EPC系統的工作流程如圖2所示。

 

圖2　EPC系統工作流程示意圖

　　網絡化RFID的用途和功能總體來說分為以下幾點：
　　（1）為所有貼有EPC標簽的物理對象進行連接；
　　（2）對閱讀器采集的海量標簽信息進行管理；
　　（3）為信息傳輸提供一個通用的數據格式。
　　圖3是RFID和移動通信網相結合的網絡實體結構。

 

圖3　RFID網絡實體結構

　　此網絡與EPC網絡有所不同，ODS代替ONS，對存儲接收程序所需數據的服務器進行尋址；OTS（Object Traceability Service）實現對產品整個運送周期的跟蹤；RPS（RFID Privacy management Service）處理安全管理信息和控制對產品的訪問級別；OIS（Object Information Service）提供了產品的各種詳細信息；WAP/Web Server應用服務器，用來提供例如新聞、音樂、影視、股票等各種信息。

　　RFID項目在實施初期，應用范圍都十分有限，但是隨著RFID技術的不斷成熟，現有RFID網絡會不斷擴展以提供額外價值。如何對現有網絡進行升級，通常會有以下幾種方式：擴展當前功能；擴大網絡覆蓋范圍來支持新功能；增添新設備。圖4是一種擴展的網絡。

 

圖4　RFID網絡的一種擴展網絡

3、結束語

　　目前，有關專家指出WSN與RFID結合起來組成的WSID網絡，應用前景不可估量，WSN是由大量傳感器結點通過無線通信技術自組織構成的網絡。還有RFID和NFC結合，手機作為應用NFC的載體，前景同樣很廣。因此，構建網絡化的RIFD是技術和市場雙重驅動的結果。