新一代自动识别数据收集技术白皮书

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执行概要射频识别（RFID）是当今信息技术产业和自动识别与数据收集（AIDC）行业内发展最快的板块之一。

众多机构正在利用射频识别技术的优势，即完善可靠、无人看管方式的无线数据交换能力，以及“智能标签”和电子产品代码（EPC）开发方面的技术创新，补充现有条形码系统的不足，并用来改善多种业务程序；射频识别系统已被公认为改变商业程序的催化剂。

由于主要零售商和美国国防部指令要求在其支持性供应链运作中实施EPC 射频识别方案，因而使射频识别技术最近的知名度大幅提高。

然而，射频识别技术的成长不单局限于这些计划，而是延伸至制造控制与材料管理、货品物流、药物安全、资产管理、顾客与患者跟踪以及许多其它领域。

某些评估资料显示，基于智能标签的EPC（电子产品代码）技术，其成长动力与广泛采纳正驱使供应链射频识别技术呈十倍的增长。

根据市场研究机构Venture Development Corp. 的调查，所有射频识别系统的总体全球市场将在三年内规模近乎翻番，从2003 年的11 亿美元增长到2005 年的21 亿美元。

尽管各个市场研究与行业分析机构在数量和百分率方面的调查结果略有不同，但是几乎每个机构都对射频识别技术的使用普遍表达了一种前景趋强的观点。

对大多数行业来说，智能标签将是在现有运作中结合射频识别技术的最可行方式。

智能标签中包含一个内嵌在标签材料中的签条，外部标签材料可印刷人工阅读的文字、图形和条形码。

印刷数据可以对签条内编入的信息形成补充与备份。

智能标签是提供射频识别价值的重要媒介。

它们不仅是许多射频识别应用中经济实惠的选择，而且还由于它们可以补充并利用旧有条形码系统，因而能够有效地被引入运作当中。

射频识别技术是许多高效而具有竞争性的商业实务的基础。

本白皮书将通过以下各方面介绍使您了解该技术如何推进您的业务：* 提供射频识别技术、性能和局限的概述；* 阐明智能标签的功能与制作选择；以及* 描述主要的射频识别应用及其优越性。

标准规范计划和大型项目都很引人注目，然而使射频识别技术呈爆炸式成长的真正驱动力在于商业价值。

根据Yankee Group 研究机构的调查，结合射频识别技术来改善数据同步性之后，消费包装产品与零售业可以削减20 亿至40 亿美元的成本。

根据Accenture 的调查结果，制造商可以将营运资本要求减少百分之二至百分之四，并可采用具有射频识别功能的工作程序使库存水平进一步降低。

射频识别技术是一种无线数据收集和通讯技术，它可以提供无人看管的自动监视与报告作业。

这些功能可以使运作呈现前所未有的直观性，在配合商业程序改造时，还能够使资产需求减少、库存降低、生产与运输量减少，而且所有运作中的人为要求都更低。

利用射频识别的功能优势来创建新的商业程序，这是从该技术获益的关键。

1射频识别技术的介绍射频识别技术使用低功率射频信号在芯片与读取器/编码器之间交换无线数据。

签条与读写装置之间不需要形成直视线，因而消除了其他形式自动数据收集技术中的许多人工与商品方面的要求。

射频识别读取器可以同时识别和处理在读取范围内的数百张签条。

射频识别条由集成电路（IC）和连接天线组成，天线通常为塑料薄片上的印刷导体或刻蚀导体。

存储在集成电路里的数据可以通过天线来发送。

签条可以比米粒还小，或者像砖块一样大。

射频识别条可以是被动式（无电池）或主动式（由电池实现自我供电）。

数据发送速度和范围将根据使用的射频频率、天线尺寸、功率输出和干扰而不同。

签条可以是只读式、读写式或者综合式，其中某些数据可以永久储存（比如序列号），同时有剩余存储空间用于随后使用期间的编码和更新。

在被动式系统中，即最通用的系统，射频识别读取器发送能量场来“催醒”签条，并向芯片提供能量来发送或存储数据。

加密演算法可以对签条与读取器之间传递的数据提供保障，以保护发送内容的安全与完整性。

在主动式系统中，电池通常用于提高签条的有效范围。

主动式签条还可以定期发送信号，如同灯塔信号一样，这样数据就可以由分布在设施内部的读取器来采集。

读取器可以集成在手持终端内部，固定和放置在战略要点，比如设施入口、货栈门或装配线；另外还可以集成在叉车和其他设备内部。

读取器包含用于标签来回收发信号的天线以及用于对接收信号和数据进行解码的处理器。

收集的数据会随后通过常用界面传递（比如电缆或者无线局域网）给主机计算机系统。

基于签条内的存储器容量和设计方式，读取器还可以在签条内编入新的数据。

读取器将按照当地（国家）射频释放规定来操作；签条与读取器必须符合特殊的技术规范与标准，以便使它们能够以明确定义的方式来通讯。

“频率捷变”读取器能够识别多种频率，并且在签条必须处理多种不同频率的环境下具有高度的优势。

另一种方法就是安装多种读取器，以支持每个读取点的不同频率，确保所有签条都得到处理。

应用要求决定着备选签条在频率、存储器和性能方面的要求。

其他考虑事项包括是否签条将作全球性使用，以及签条必须满足何种互用性标准（如果有）。

以下是普通类型的被动式射频识别条以及它们的性能特性：• 低频射频识别系统在125 kHz 频率下操作，典型的最大读取范围达20 英寸（508毫米）。

• 高频射频识别系统在13.56 kHz 频率下操作，典型的最大读取范围达3 英尺（1 米）。

• 超高频射频识别系统在多种频率下操作，包括868 MHz（欧洲），以915 MHz 和2.45 GHz 为中心的频带（微波）。

典型的读取范围通常为3-10 英尺（1-3米），但是系统在915 MHz频带下操作时可能会达到20 英尺（6 米）或更高的读取范围。

签条和读写装置的共享频率范围必须超出相同频率才能进行通讯。

加密与解码算法、数据内容和格式、接口协议与其他技术规格都必须与系统兼容才能工作。

有许多标准化工作与行业措施正待出台，以推进可互用系统的开发。

以下简要说明一些尤为重要的内容。

Zebra 积极参与此类以及其他标准化方面的活动，并致力于提供可支持主要国际标准的射频识别产品。

2E P C（电子产品代码）EPC（电子产品代码）系统规定了管理信息编码与通讯方式的技术协议，并创建了定义信息内容的数据结构。

在各种消费产品制造商、零售商、物流提供商、其他潜在的射频识别技术用户团体以及首要技术开发者—包括Zebra 技术公司的赞助下，EPC（电子产品代码）系统在麻省理工学院（MIT）Auto-ID 中心得到研究和开发。

EPC（电子产品代码）系统在商业化和管理方面的责任在2003 年11 月1 日被移交至EPC 环球有限公司，该公司是统一代码委员会（UCC）和国际物品编码协会（EAN）的附属机构；统一代码委员会和国际物品编码协会创建并维护EAN.UCC 系统，其中包括环球电子商务通讯标准、编号方案、唯一性管理以及条形码符号标准，包括用于全球消费产品方面的U.P.C和EAN条形码符号。

每个EPC 芯片将包含通常为96 位的识别编号，以提供唯一的、明确的、独立于环境的、无法复制的终身识别。

EPC 编号与U.P.C./EAN 全球贸易产品编号（GTIN）不同，GTIN 编号只能识别制造商和产品类型（比如XYZ 公司的12 盎司罐装可乐），而不能区分同种类型的产品；EPC 号码可以识别每件物品，类似于社会安全号。

识别方案可支持物品等级的跟踪操作，可用来提供更高的运作直观性。

EPC 规范按照它们的等级和版本划分出多种规范。

销售商规范遵守计划要求商家使用具体的等级和版本。

这里是已经完成商业开发的EPC 规范简介：• 等级0签条为只读性质，它们有64 位或96 位存储器，并在UHF 超高频频带868 与930 MHz 之间操作。

（由Matrics™, 提供的“等级0+”签条为读写性质，但是它们与等级0 共享同样的技术协议。

)• 等级1UHF签条为一次性可编程（OTP表示它们可以在制造厂编入EPC 编号之后被更新一次）性质，在868-930 MHz 频带内操作，并有多达96 位的存储器。

• UHF第二代（Gen2）规范的开发目的主要是解决原始协议中有关接口和全球频率供应性方面的顾虑。

Gen2 规定了签条上存储器可用容量为96 至256 位。

许多主要的供应商标签计划，包括那些来自美国国防部和Wal-Mart超市的计划，都要求使用Gen2 EPC 技术。

UHF Gen2 系统的操作频带被规定为860-960MHz，符合ISO 18000-6 标准。

• 从全球来看，读取器将按照当地（国家）释放规定来进行操作，例如，在美国为902-928MHz，新的ETSI（Europe +）规定：865.6-857.1MHz，日本：950-956MHz。

（两者不久后将被批准。

）签条将对860-960MHz 频带之间经过适当编码的信号做出应答。

• 等级1 HF（高频）规定了在13.56 MHz 频率下操作的96 位一次性编程签条的要求。

EPC 系统还规定了等级3、4 和5 的签条，可配合传感器用于其他更专业的应用。

软件开发者还认为，为数百万件商品分配唯一性识别编号将产生新的数据管理难题。

为了帮助解决这些难题，EPC 开发者创建了一种管理数据库和网络的系统。

其主要组件包括Savant（专家）（处理事件汇整、过滤和传播）、目标命名服务（ONS）以及实体标记语言（PML）。

3Savant软件可帮助读取器对数据的收集和流动进行管理，以及对ONS（目标命名服务）的互动进行管理。

目标命名服务是一种数据库结构，它可作为EPC 编号的目录。

实体标记语言保存的数据可通过参照由制造商分配的EPC 编号来帮助描述产品。

各个组织可以制作和阅读EPC 认证规范，无需实施完整的系统基础设施。

Savant 和目标命名服务在EPC 技术的实际应用中不要求使用。

I S O（国际标准化组织）ISO（国际标准化组织）总部位于日内瓦，它是首要的全球性标准机构。

由ISO批准的所有标准都基于开放的技术。

ISO 17363至17368是一系列物流容器识别的规范，它们还未被认定为标准。

该系列内的每种规范都用于不同的包装等级，比如货盘、货箱、纸盒与个别物品。

可以支持多种频率。

在货物密封、税费收取、动物识别和其他应用方面还有其他的ISO射频识别提案与标准。

在ISO 18000系列（比如18000-2、18000-3、18000-6）中有许多部分是物品识别与管理的标准，其中使用的系统在不同频率下操作。

ISO 18000-6 已经被批准作为用868-956 MHz 范围的频率进行物品管理的国际标准。

EPC 的UHF Gen2 规范与18000-6 制定的内容非常类似。