RFID 的出現可追溯至上世紀30年代,當然其基本技術無線電射頻技術還可以追溯至1897年Guglielmo Marconi 發明無線電的時候。RFID 采用與無線電廣播相同的物理原理來發射和接收數據。
RFID的基本前端系統一般由3個部分組成:
標簽(tag)或者雷達收發器(transponder);
接收器(receiver)或者閱讀器(reader);
天線。
而這些部件則有許多變體,基于不同的功率、發射范圍和距離、天線設計、工作頻率、數據容量、管理和操作軟件、數據編碼格式、空中接口和通信協議等等。這樣,便出現了許多不同類型的系統,具有不同的特點和針對的應用范疇。
這些應用中涉及和影響到當今社會、生活、經濟、軍事、法律和文化的方方面面。而目前最熱烈和最受關注的莫過于廉價標簽在商品(貨物)流通生命周期過程中的識別應用。
發展和趨勢
早期
RFID技術很早就和軍事聯系在一起。在上世紀30年代,美國陸軍和海軍都面臨著在陸地、海上和空中對目標的識別的問題。1937年,美國海軍研究試驗室(U.S. Naval Research Laboratory (NRL))開發了敵我識別系統(Identification Friend-or-Foe (IFF) system),來將盟軍的飛機和敵方的飛機區別開來。這種技術后來在50年代成為現代空中交通管制的基礎。并且是早期RFID技術的萌芽,而優先地應用在軍事、實驗室等。
早期系統組件昂貴而龐大,但隨著集成電路、可編程存儲器、微處理器、以及軟件技術和編程語言的發展,創造了RFID技術推廣和部署的基礎。
60年代后期和70年代早期,有些公司(如Sensormatic 和Checkpoint Systems)開始推廣稍微不那么復雜的RFID系統的商用,主要用于電子物品監控(electronic article surveillance (EAS)),即保證倉庫、圖書館等等的物品安全和監視。這種早期的商業RFID 系統,稱為1-bit 標簽系統,相對容易構建、部署和維護。但是這種1比特系統只能檢測被表示的目標是否在場,不能有更大的數據容量,甚至不能區分被標識目標之間的差別。
從檢測到唯一性識別
因此早期的1bit系統只能作為簡單的檢測用途。
在70年代,制造、運輸、倉儲等行業都試圖研究和開發基于IC的RFID 系統的應用。比如、工業自動化、動物識別、車輛跟蹤等等。在此期間,基于IC的標簽體現出了可讀寫存儲器、更快的速度、更遠的距離等優點。但這些早期的系統仍然是專有的設計、沒有相關標準、也沒有功率和頻率的管理。
在80年代早期,更加完善的RFID 技術和應用出現,比如鐵路車輛的識別、農場動物和農產品的跟蹤。
90年代,道路電子收費系統在大西洋沿岸得到廣泛應用,從意大利、法國、西班牙、葡萄牙、挪威,到美國的達拉斯、紐約和新澤西。這些系統提供了更完善的訪問控制特征,因為它們集成了支付功能,也成為綜合性的集成RFID應用的開始。
從90年代開始,多個區域和公司開始注意這些系統之間的互操作性,即運行頻率和通信協議的標準化問題。只有標準化,才能將RFID的自動識別技術得到更廣泛的應用。比如,這時期美國出現的E-ZPass 系統。
同時,作為訪問控制和物理安全的手段, RFID 卡鑰匙開始流行起來,試圖取代傳統的訪問控制機制。這種稱為非接觸式的IC智能卡具有較強的數據存儲和處理能力,能夠針對持有人進行個性化處理,也能夠更靈活地實現訪問控制策略。
RFID的熱潮和整合性應用
在上世紀末期,大量的RFID 應用指數般地試圖擴展到全球范圍。
在美國,Texas Instruments 則是這方面的推動先鋒。TI從1991年開始建立德州儀器注冊和識別系統(Texas Instruments Registration and Identification Systems (TIRIS))。該系統如今叫TI-RFid (Texas Instruments Radio Frequency Identification System),已經是一個主要的RFID應用開發平臺。
在歐洲,EM Microelectronic-Marin 從1971年開始研究超低功率的集成電路。1982年,Mikron Integrated Microelectronics 開始了ASIC技術,并在1987年由其奧地利分公司開始開發識別和智能卡芯片。1995年,Philips Semiconductors 收購了Mikron Graz。如今EM Microelectronic 和Philips Semiconductors 是歐洲的主要RFID 廠商。
從技術上看,數年前,所部署的RFID應用基本上都是低頻(LF) 和高頻 (HF) 的被動式RFID技術。LF 和HF 系統都具有優先的數據傳輸速度和有效距離。因此,有效距離限制了可部署性。數據傳輸速度則限制了其可伸縮性。因此,90年代后期,開始出現甚高頻(UHF)的主動式標簽技術,提供更遠的傳輸距離,更快的傳輸速度。基于此,重載的企業應用才開始使用這種技術,比如供應鏈管理中的托盤和包裝跟蹤、存貨和倉庫管理、集裝箱管理、物流管理等等。并且逐漸試圖成為合成的企業應用(包括ERP、SCM、CRM、EAM、B2B等等)的數據和語義基礎。
從90年代末期到現在,零售巨頭如Wal-Mart,Target,Metro Group 以及一些政府機構,如美國國防部 (DoD),都開始推進RFID應用,并要求他們的供應商也采用此技術。同時,標準化的紛爭出現了多個全球性的RFID標準和技術聯盟,主要有EPCglobal、AIM Global、ISO/IEC、UID、IP-X 等。這些組織主要在標簽技術、頻率、數據標準、傳輸和接口協議、網絡運營和管理、行業應用等方面試圖達成全球統一的平臺。
RFID系統的組成
一個RFID 系統 通常有兩個組件組成: (Figure 1.7):
收發器(transponder), 位于被識別的對象;
訊問器(interrogator)或者閱讀器(reader),取決于設計和所采用的技術,可以是閱讀或者讀寫設備。
閱讀器通常包含一個射頻模塊(發射器和接收器),一個控制單元和一個與收發器的耦合單元。另外,某些閱讀器還包含其他數據接口系統(RS 232, RS 485,TCP/IP等),以便將數據轉發到其他系統I (PC, 機器人控制系統等)。
雷達收發器,表示RFID系統的實際數據載體,通常有一個耦合單元和一個電子芯片組成。(Figure 1.9)。雷達收發器通常不具備自身電源供應,當它不在質詢器的質詢范圍時,整體呈被動狀態。它只有在質詢器的質詢范圍之內才被激活。激活雷達收發器的電力通過耦合單元傳輸給收發器,所需的數據和時鐘脈沖也是如此。