RFID技術在通信領域中的應用潛力分析

文章出處：http://hz-huyue.com 作者：泰爾網　趙慶   人氣： 發表時間：2011年10月27日

　　近一段時期RFID在全球掀起陣陣熱潮，特別是在全球強力零售商如沃爾瑪，制造商如吉列、強生、寶潔的大力推動下，RFID技術及其應用正處于迅速上升的時期，并被業界公認為是本世紀最有前途的重要產業和應用技術之一。值得注意的是，RFID不僅僅受到全球IT行業和制造業的普遍關注，而當前一些具備前瞻視野的通信設備制造商和電信運營商已著手研究如何將RFID技術與現有或未來的通信系統相結合，開發新的業務和應用，進一步豐富電信業務的種類及功能，推動電信行業的健康可持續發展。從這一角度來看，RFID技術在通信領域中的潛力是值得研究和進一步探討的。

1、RFID技術及現狀

　　射頻識別技術RFID(Radio Frequency Identification)是自動識別技術的一種，即通過無線射頻方式進行非接觸雙向數據通信對目標加以識別(見表1)，具有快速、準確、可靠的特點。一個典型的RFID系統一般由RFID標簽、讀寫器以及計算機系統等部分組成。其中RFID標簽中一般保存有約定格式的編碼數據，用以唯一標識標簽所附著的物體。與傳統的識別方式相比，RFID技術無需直接接觸、無需光學可視、無需人工干預即可完成信息輸入和處理，且操作方便快捷，因而能夠廣泛應用于生產、物流、交通、運輸、醫療、防偽、跟蹤、設備和資產管理等需要收集和處理數據的應用領域。

表1　識別系統分類

　　來源：電信研究院通信信息研究所

　　RFID技術可以從多種角度進行劃分，包括按頻率劃分、按使用范圍劃分、按可讀寫劃分、按特性劃分和按載碼體劃分。但業界一般按頻率來劃分RFID技術(見表2)，這與RFID目前所處的發展階段有很大的關系。因為經過多年的發展，13.56MHz以下的RFID技術已相對成熟，目前大家更關注位于中高頻段的RFID技術，特別是860MHz～960MHz的遠距離RFID技術發展最快；而2.45GHz和5.8GHz頻段由于產品擁擠，易受干擾，技術相對復雜，其相關的研究和應用仍處于探索的階段。

表2　RFID系統分類

　　來源：電信研究院通信信息研究所

　　RFID的應用最早可以追溯到第二次世界大戰時期，那時它被用來在空中作戰行動中進行敵我識別。隨著全球有影響的大企業計劃未來幾年里在零售商店和貨棧開始使用RFID系統，該技術在今天迅速成為全球矚目的焦點。RFID技術的發展可按10年期劃分，如表3所示。值得注意的是目前RFID已經發展到一個非常關鍵的階段，即形成全球統一標準的階段，大規模應用雖然還未形成，很多相關系統也還是試驗或帶有驗證性質的，但是RFID的走向大規模應用的發展趨勢已經明朗化。

表3　RFID技術發展的歷程表

　　來源：電信研究院通信信息研究所

　　目前，RFID正處于國際化標準形成的關鍵階段，RFID技術領先的各個國家和地區出于自身安全和利益的考慮，都在積極制定自己的標準，主要的RFID相關規范有歐美的EPC規范、日本的UID(Ubiquitous ID)規范和ISO 18000系列標準。呼聲最高的是由美國主導的EPC global標準，歐洲方面也主要追隨EPC global標準；日本的UID標準由日本泛在ID中心提出，該中心成員絕大多數都是日本的廠商如NEC、日立、東芝等，影響范圍有限。國際主流標準的爭奪主要是在EPC global和ISO之間展開，國際化的標準即將形成將為RFID技術與通信技術的結合奠定了基礎。

2、RFID與通信系統結合的典型事件

　　隨著RFID受到全球的普遍關注，如何將RFID與現有的通信系統乃至未來的通信系統相結合以產生新的業務和應用，引起了包括運營商和設備商在內的通信業者的廣泛關注。從本質上看，RFID技術的獨特作用是能夠在網絡的虛擬世界中標記現實世界的任何物或人，具有“標記”、“地址號碼”和“傳感功能”三大功能。“標記”指RFID技術能夠識別真實世界中的物體和人，RFID標簽可以與真實世界中的任何物體相捆綁，同時通過信息的寫入提示系統該物品的屬性和特征；“地址號碼”指RFID標簽可以區別網絡中獨特的實體位置，實現網絡中兩個或兩個以上的實體能夠利用ID互相通信。ID使物體在網絡的世界中擁有自己的虛擬地址，這涉及到ID的定義、ID的管理、安全及隱私的多方面考慮；“傳感功能”的實現主要是通過在RFID標簽中植入傳感器來實現的，通過傳感器RFID標簽能夠對周圍特定環境信息有所反應，如溫度、濕度、人體血壓等，從具備感應傳遞的功能，進一步擴展人類對外界環境感知的功能。

　　在眾多RFID與通信業務結合的案例中，只有NTT DoCoMo的Felica業務是實際已得到商用的。2004年12月13日至2004年12月30日，日本調查公司INFO PLANT對9424名移動用戶進行“i-mode FeliCa的業務調查”的隨機調查發現：盡管只有1.1%的被調查者表示擁有i-mode FeliCa手機并正在使用i-mode FeliCa業務，但55.2%的稱沒有i-mode FeliCa手機的被調查者表示愿意進行嘗試，特別以年輕用戶居多，顯示了該業務的潛在發展實力。

　　*NTT DoCoMo與FeliCa業務

　　NTT DoCoMo于2004年中期開始在日本推出Felica業務(由索尼開發)就屬于將RFID技術與其PDC和FOMA相融合而產生的業務。支持Felica業務的手機(含2代手機和3代FOMA手機)采用內置RFID芯片，將手機變成了移動錢包。除支付功能外，商家還能通過使用可讀取存儲卡和手機上FeliCa芯片上的信息以及根據需要更換信息的讀寫器，向Felica用戶提供電子貨幣和顧客積分點發行等FeliCa特別服務。

　　為了推動支持非接觸式IC卡“FeliCa”的手機的普及，2004年7月NTT DoCoMo開展了FeliCa讀寫器的設置業務。具體內容為：對于希望推出FeliCa支持服務的店鋪，NTT DoCoMo將代其承擔讀寫器等的設置費用。因為要提供電子貨幣以及顧客積分點發行等FeliCa業務的話，就必須使用可以讀取存儲卡和手機上配備的FeliCa芯片上的信息以及根據需要更換信息的讀寫器。NTT DoCoMo經過調查發現，不少規模較小的服務提供商雖然有引進FeliCa業務的意向，但實際引進時還是猶豫不決，因此決定向他們提供援助資金，推動其積極引進。NTT DoCoMo為此準備了100億日元，約合7.7億元人民幣。除讀寫器外，實現服務所需的軟件開發費用等也在援助對象之列。作為援助的回報，NTT DoCoMo根據一定比例，按FeliCa手機所帶來的營業額收取部分手續費。

　　*日本電信演示追蹤電話

　　2004年8月，在日本會議中心開幕的“NetWorld+Interop2004 Tokyo(N+I)”上，日本電信披露了使用RFID、通過IPv6安裝的用1個電話號碼即可在任何地方拔打電話的服務。在該服務中，首先要擁有一部安裝有IC標簽讀取裝置的筆記本電腦。在自己使用的每部電話機上都要預備有IC標簽。當攜帶筆記本電腦出行時，要讓讀取裝置能夠識別出行地點電話機的IC標簽。這樣就能讓本人的電話與這部電話機結合到一起。使用過程是：在讀取IC標簽后，向定位服務器發出信息，通知本人的電話轉移到哪部電話機上。以這一信息為基礎，變更ENUM服務器上的電話機登錄地址。當有電話撥打本人的專用號碼時，參照ENUM服務器轉移到本人當前的電話機上。通過這一地址與SIP服務器聯接后就可以通話了。

　　該服務的好處是即使沒有加入SIP服務器，通過追加定位服務器、ENUM服務器也可以實現電話追蹤。與此次使用的方式不同，曾考慮讓用戶攜帶個人認證IC標簽、在出行地點讀取IC標簽的方式。但如果利用這種方式的話，在哪里設置讀取設備來檢測個人出行地點就不好說了。因此，通過在電話機上預備IC標簽避免了這種擔心。

　　*SKT與u-SCM業務

　　SKT曾宣布計劃2005年第三季度推出基于蜂窩網絡在手機中嵌入RFID的應用，涉及物流、家庭網絡、購物、醫療等多個領域。

　　*諾基亞開發RFID手機

　　2004年10月，諾基亞宣布正在開發一款使用RFID芯片的手機。諾基亞表示，向使用RFID芯片的手機傳輸產品信息能夠擴展該技術的使用范圍。使之進入供應鏈、客戶服務、營銷、品牌管理之外的其它領域。諾基亞考慮例如零售商可以在貨架上設置內置有RFID芯片的“使手機接近這里”標簽，向手機上發送贈券，或者在收銀臺邊貼上相同的標簽，迅速地交換存儲在手機上的個人資料，完成質保手續。在“CTIA無線IT和娛樂”展會上，諾基亞公司展示了與VeriSign公司聯合開發的早期原型產品。該原型產品基于諾基亞公司的5140手機，RFID閱讀裝置安裝在手機殼體中。在被問到RFID手機何時會實現商業化時，諾基亞方面表示，它還只是處于早期開發階段。

　　*u-Japan和u-Korea

　　正是基于RFID的“標記”、“地址號碼”和“傳感功能”這三大基本特征能夠極大地擴展通信網絡“監測”與“控制”功能，從而催生出許多新的應用，日本和韓國也正是基于這一點，將RFID技術提升到國家信息化的高度，由這兩個國家分別提出了泛在網絡和傳感網絡的概念，并制訂了名為u-Japan和u-Korea的傳感網絡發展計劃。實際上，它們都可以視為RFID技術的延伸。

　　日本對于泛在網絡的定義是允許用戶自由在任意時間、任意地點，使用任意工具，通過寬帶及無線網絡接入并交換信息。實際上這是由一系列在我們周圍的計算設備、平臺和網絡，以及互聯互通、獲取信息的用戶終端構成的系統。泛在網絡已經成為日本繼寬帶和移動互聯網之后的另一發展重點。韓國對于傳感網絡的定義與日本泛在網絡類似，突出強調在任意時間、任意地點、任意設備、任何事和任意網絡幾大要素。在韓國的IT839計劃中，傳感網絡位列三大基礎設施之一，是實現以「anytime，anywhere，any devise」為目標的“Ubiquitous Society”構想的重要一環。

3、RFID與通信系統結合的契機

　　從通信產業發展的角度來看，對RFID應用需求的產生直接源于通信技術的發展，屬于設備與設備之間的通信市場的開拓。通信技術發展的直接結果是一個結構更加復雜和功能更加強大的通信系統，因此從根本上看，RFID與通信系統的結合存在三大契機：NGN、IPv6和個域網。

　　*契機1　RFID與NGN

　　目前已經有設備商在NGN中考慮RFID的位置，例如西門子正在研究的TISPAN NGN解決方案。該研究項目的主要合作者還包括法國電信、英國電信、德國電信、阿爾卡特、北電、Intel、NTT等。在NGN的物理層所涉及的問題包括root server、DNS、IP和E.164地址、MAC和RFID。在韓國的NGN計劃中所強調的BcN(Broadband convergence Network，即寬帶匯聚網絡)也有RFID的位置，在其實現中涵蓋了一系列技術，包括FTTHHPi、WLAN、DMB、HDTV、RFID和泛在接入(Ubiquitous access)。ITU-T組也已在未來的考慮中涵蓋了RFID標簽和傳感器以產生新的業務。

　　*契機2　RFID與IPv6

　　IPv6論壇指出：RFID是一種對移動網絡非常重要補充型技術，IPv6的發展需要與一些技術的混合來推動，包括游戲、GRID、WLAN、Hpi、xDSL和RFID。從本質上看，IPv6提供了巨大的地址資源，如果與RFID的編碼對應使每一件被標記物品都具有一個IP地址，從而通過虛擬的網絡就能夠實現對現實中具體物品的監控和管理，就能夠大大激發IPv6應用的發展，帶來一個龐大的市場，從而促進IPv6的商業化進程。

　　*契機3　RFID與個域網

　　隨著個域網應用的興起，一些個域網技術開始獲得人們的重視，其中NFC(Near Field Communication)是最近最受關注的一個。事實上這是由RFID衍生出的一個個域網短距離通信的技術，其目標是將近距離通信技術用于手機、手表、PDA、數碼相機、電腦等電子消費品上，通過ID的認證使雙方產品能夠以收費方式進行信息和服務的交換。在此領域目前處于領先位置的是飛利浦，其Mifare技術是世界上幾個大型交通系統的核心，此外還為銀行業者提供VISA等各種服務。NFC的特征包括：

　　——位于13.56MHz，有效距離20厘米；

　　——信息傳輸速率可選擇106kbit/s、212kbit/s或者424kbit/s；

　　——已通過成為ISO/IEC IS 18092國際標準、EMCA-340標準和ETSI TS 102 190標準；

　　——有主動模式和被動模式。

4、RFID與通信業相結合的三個階段

　　RFID與通信的結合除涉及到RFID本身的發展，另一方面也與通信技術的下一步發展密切相關，因此我們可以從技術發展水平和應用領域對這兩種技術或系統的結合劃分為三個互為銜接的階段，分別為低耦合階段、中度耦合階段和高度耦合階段。

　　*低耦合階段

　　低耦合階段是RFID與通信系統相結合的第一階段。在這一階段里，RFID技術還不十分成熟，其應用還停留在封閉市場內，還未涉及數據大規模流轉和處理，以低頻RFID系統為主，因此在此階段RFID與通信產業的耦合度較低。目前，全球仍處于這種低耦合的階段。

　　*中度耦合階段

　　第二階段是中度耦合階段，即RFID全球統一標準的形成促進RFID進入開放的物流領域，因為RFID具有讀取距離大、標簽上數據可以加密、存儲數據容量更大、存儲信息更改自如等優點，會逐步替代商品條形碼。在此階段，RFID與通信技術關鍵的結合點在于其“標記”和“地址號碼”的功能，因為這時RFID的應用是在一個開放的全球環境下的應用，將涉及到海量數據的流動和處理，因此通信系統和RFID的結合將有效解決物品在流通領域的控制問題。

　　但是值得注意的是在中度耦合階段，通信系統必須具有足夠的能力來支持RFID在全球物流及其他行業的大規模應用。這里NGN和IPv6將扮演更加關鍵的角色，IP將與RFID的編碼一一對應起來，使每一件被標記物品都具有一個IP地址，從而通過虛擬的網絡就能夠實現對現實中具體物品的監控和管理。從這個角度上看，RFID技術的發展和應用能夠為NGN和IPv6帶來一個巨大的市場，從而推進NGN和IPv6的發展。

　　*高度耦合階段

　　第三階段是高度耦合階段，隨著RFID技術的進一步發展，標簽具有環境的感知能力，標簽間可能實現相互通信，從而使設備間的通信成為可能，一系列相關應用被創造出來，這是構成日韓所構想的泛在網絡(Ubiquitous Network)或傳感網絡(Ubiquitous Sensor Network)的重要組成部分，RFID技術已與通信系統融合在一起，因此具有高度的耦合度。

5、RFID的啟示

　　面對RFID產業的迅速崛起，我國通信企業，包括制造業和運營業應該保持敏銳的嗅覺，積極尋找與RFID即將帶來的商機，做好預研工作，為RFID的引入作積極的準備。2005年是RFID國際及國內標準成型的重要階段，如果要大規模擴展RFID應用，標準問題是不得不加以關注的，這直接涉及到RFID產品的性能、價格等諸多要素。運營商和設備商如果要開發并推廣RFID應用，必須首先關注標準，才能夠將未來的產品和全球市場緊密結合，從而獲得最高的投資回報。

　　其次，即使在目前RFID國際標準尚未建立的階段，運營商和設備商也可以開始進行開發基于RFID新應用的嘗試。通過這些活動可以積累RFID業務開展的特點，積累經驗，如果早一些進入該市場，能夠掌握先機。

　　最后，由于在非接觸的條件下，可以對標簽中的數據進行讀取，這引發了人們對RFID技術對個人隱私權和安全問題的種種爭議，這種擔心是普遍存在的，已經成為RFID應用推廣的一大障礙。特別是在目前日本NTT DoCoMo的RFID應用還與移動金融服務結合起來，涉及到資金和交易的安全，這些是運營商和設備商在相關業務開發時需要關注的，只有首先解除用戶關于隱私和安全的種種戒心，RFID技術及應用才能夠得以很好的推廣。