网络化RFID关键技术浅析

1、引言
　　雷达的改进和应用催生了RFID技术，1948年奠定了RFID技术的理论基础。但由于技术和成本原因，一直没有得到广泛应用。

　　近年来，RFID技术标准化问题日趋得到重视，RFID产品得到广泛采用。与兴盛的互联网、通信等技术相结合实现全球范围内物品跟踪与信息共享的研究趋势标志着RFID技术进入商业化应用阶段。

　　ITU 2006年2月在日内瓦召开主题为“网络化RFID：系统和服务”的工作会议，表明RFID技术与网络结合的趋势。国际RFID技术三大标准体系之一的美国EPCglobal组织也发布工业标准促进RFID的网络化。

2、RFID系统的介绍

　　RFID是Radio Frequency Identification的缩写，即射频识别，俗称电子标签。RFID其主要核心部件是一个电子标签，通过相距几厘米到几米距离内传感器发射的无线电波，可以读取电子标签内储存的信息，识别电子标签代表的物品、人和器具的信息。

　　RFID射频识别是一种非接触式的自动识别技术，它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据，识别工作无须人工干预，可工作于各种恶劣环境。RFID技术可识别高速运动物体并可同时识别多个标签，操作快捷方便。此外，储存的信息量也非常大。

　　最基本的RFID系统由三部分组成，如图1所示。

图1　RFID系统基本模型

　　标签（Tag）：由耦合元件及芯片组成，每个标签具有唯一的电子编码，附着在物体上标识目标对象；
　　阅读器（Reader）：读取（有时还可以写入）标签信息的设备，可设计为手持式或固定式；
　　天线（Antenna）：在标签和读取器间传递射频信号。
　　RFID技术的基本工作原理并不复杂：标签进入磁场后，接收解读器发出的射频信号，凭借感应电流所获得的能量发送出存储在芯片中的产品信息（Passive Tag，无源标签或被动标签），或者主动发送某一频率的信号（Active Tag，有源标签或主动标签）；阅读器读取信息并解码后，送至中央信息系统进行有关数据处理。

3、网络化RFID

　　致力于自动识别技术的开发和研究的Auto-ID Center在美国统一代码委员会（UCC）的支持下，将RFID技术与Internet网结合，提出了产品电子代码（EPC）概念。EPC系统是一个非常先进的、综合性的和复杂的系统。其最终目标是为每一单品建立全球的、开放的标识标准。它由全球产品电子代码（EPC）体系、射频识别系统及信息网络系统三部分组成，主要包括六个方面，见表1。

表1　EPC系统的构成

3.1　信息网络系统

　　信息网络系统由本地网络和全球互联网组成，是实现信息管理、信息流通的功能模块。EPC系统的信息网络系统是在全球互联网的基础上，通过Middleware管理软件系统以及对象命名解析服务（ONS）和实体标记语言（PML）实现全球“实物互联”。

　　（1）Middleware系统。Middleware系统的主要任务是数据校对、识读器协调、数据传送、数据存储和任务管理。
　　（2）对象名称解析服务（ONS）。对象名称解析服务（ONS）是一个自动的网络服务系统，类似于域名解析服务（DNS），ONS给Middleware系统指明了存储产品的有关信息的服务器。

　　（3）实体标记语言（PML）。实体标记语言（PML）是基于为人们广为接受的可扩展标识语言（XML）发展而来的，用于描述有关产品信息的一种计算机语言。

　　（4）EPC-IS（Information Services）。是一种边缘器件，EPC-IS能使客户通过EPC网络实现与贸易伙伴之间的EPC数据信息交换。

3.2　网络化RFID系统工作流程

　　网络化RFID系统也既是EPCglobal组织制定的EPC网络，是由EPC标签、识读器、Middleware服务器、Internet、ONS服务器、EPC-IS以及众多数据库组成的实物互联网中，识读器读出的EPC只是一个信息参考（指针），由这个信息参考从Internet找到IP地址并获取该地址中存放的相关的物品信息，并采用分布式Middleware软件系统处理和管理由识读器读取的一连串EPC信息。由于在标签上只有一个EPC代码，计算机需要知道与该EPC匹配的其它信息，这就需要ONS来提供一种自动化的网络数据库服务，Middleware将EPC传给ONS，ONS指示Middleware到一个保存着产品文件的EPC-IS查找，该文件可由Middleware复制，因而文件中的产品信息就能传到供应链上，相对应地，EPC系统的工作流程如图2所示。

 

图2　EPC系统工作流程示意图

　　网络化RFID的用途和功能总体来说分为以下几点：
　　（1）为所有贴有EPC标签的物理对象进行连接；
　　（2）对阅读器采集的海量标签信息进行管理；
　　（3）为信息传输提供一个通用的数据格式。
　　图3是RFID和移动通信网相结合的网络实体结构。

 

图3　RFID网络实体结构

　　此网络与EPC网络有所不同，ODS代替ONS，对存储接收程序所需数据的服务器进行寻址；OTS（Object Traceability Service）实现对产品整个运送周期的跟踪；RPS（RFID Privacy management Service）处理安全管理信息和控制对产品的访问级别；OIS（Object Information Service）提供了产品的各种详细信息；WAP/Web Server应用服务器，用来提供例如新闻、音乐、影视、股票等各种信息。

　　RFID项目在实施初期，应用范围都十分有限，但是随着RFID技术的不断成熟，现有RFID网络会不断扩展以提供额外价值。如何对现有网络进行升级，通常会有以下几种方式：扩展当前功能；扩大网络覆盖范围来支持新功能；增添新设备。图4是一种扩展的网络。

 

图4　RFID网络的一种扩展网络

3、结束语

　　目前，有关专家指出WSN与RFID结合起来组成的WSID网络，应用前景不可估量，WSN是由大量传感器结点通过无线通信技术自组织构成的网络。还有RFID和NFC结合，手机作为应用NFC的载体，前景同样很广。因此，构建网络化的RIFD是技术和市场双重驱动的结果。