高頻與超高頻RFID之爭

文章出處：http://xianjuhong.com 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(shù)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(shù)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(shù)也就沒有了實際意義。特別是隨著超高頻RFID技術(shù)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(shù)以前就有人主張用于液體和金屬，但直到今天這項技術(shù)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(shù)，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(shù)，但是要改變技術(shù)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(shù)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(guān)鍵。

    回顧：什么是UHF和HF技術(shù)

    UHF和HF都是一般的技術(shù)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(nèi)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(shù)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(shù)是指通常情況下使用的射頻傳播技術(shù)。

    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(shù)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(shù)的最大讀取范圍大約是3英尺，而UHF技術(shù)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(shù)的簡要對比及兩者的通常用法。

    表：HF和UHF RFID技術(shù)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(shù)

    HF13.56 MHz技術(shù)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(guān)13.56 MHz技術(shù)的缺點，是其有限的讀寫范圍，大約最長1米。相對UHF技術(shù)來講，13.56 MHz標簽的讀取速度也是很慢的。

    13.56 MHz技術(shù)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(shù)特點和同UHF技術(shù)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(nèi)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(shù)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(shù)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(shù)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(shù)的研發(fā)與采用。13.56 MHz技術(shù)存在的這些缺點，會使某些人得出這樣的結(jié)論：總起來看，RFID技術(shù)并不是一項可靠、有效的技術(shù)。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(shù)

    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(shù)，—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(shù)用于液體或金屬材料。不過今天，此項技術(shù)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(diào)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(shù)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(shù)的過程，可能會限制某些技術(shù)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(shù)。UHF系統(tǒng)沒必要一定是近距讀取技術(shù)—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(diào)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(shù)原因證明此技術(shù)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(guān)鍵

    如果是長距讀取，13.56 MHz技術(shù)就不適用，因為它不適用UHF技術(shù)的讀取范圍。所以在部署此系統(tǒng)時，應該考慮RFID技術(shù)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(shù)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(shù)就顯得比較有優(yōu)勢?？梢圆蝗タ紤]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(shù)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(shù)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(shù)。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(shù)，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(shù)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(nèi)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(nèi)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(guān)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(nèi)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(shù)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(nèi)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(shù)及其應用是如何演化的，也證明了為什么以前對該技術(shù)局限性的觀點不再適用。如果僅僅把眼光全都放在技術(shù)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(shù)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(shù)作為條碼技術(shù)的替換或嚴格地滿足匹配指令，那么RFID技術(shù)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(shù)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(nèi)，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(diào)整條碼位置以利于讀取。RFID技術(shù)，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(shù)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(shù)優(yōu)于條碼技術(shù)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(zhuǎn)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(shù)，那結(jié)果可能會令人失望。而且考慮將來的需要，以便一種RFID技術(shù)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(shù)，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(shù)，爭論技術(shù)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(shù)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(shù)了。