【導讀】射頻識別是一種將數(shù)據(jù)存儲在電子數(shù)據(jù)載體上，并通過磁場或電磁場以無線方式進行應答器/標簽和詢問器/讀寫器之間雙向通信，從而達到識別目的并交換數(shù)據(jù)的新興技術該技術能實現(xiàn)多目標識別和運動目標識別。
射頻識別（以下簡稱RFID）是一種將數(shù)據(jù)存儲在電子數(shù)據(jù)載體（如集成電路）上，并通過磁場或電磁場以無線方式進行應答器/標簽和詢問器/讀寫器之間雙向通信，從而達到識別目的并交換數(shù)據(jù)的新興技術該技術能實現(xiàn)多目標識別和運動目標識別;具有抗惡劣環(huán)境、高準確性、安全性、靈活性和可擴展性等諸多優(yōu)點;便于通過互聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)物品跟蹤和物流管理，因而受到廣泛的關注。因此，RFID 被公認為本世紀最有發(fā)展前途的10項技術之一。
RFID 系統(tǒng)事實上已經(jīng)存在和發(fā)展了幾十年，從供電狀態(tài)來看可以分為“有源”和“無源”兩大類;從工作頻率來看，可以分為低頻（125KHz~135KHz），高頻（13.56MHz），超高頻，微波（2.45GHz，5.8GHz）等幾大類。不同的射頻識別系統(tǒng)的硬件價格差別是巨大的，而系統(tǒng)本身的特性也各不相同，系統(tǒng)的成熟度也有所不同。
1 不同頻段 RFID 技術特性簡述
1.1 低頻 ：
使用的頻段范圍為 1 0 K H z ~ 1 M H z ，常見的主要規(guī)格有125KHz、135KHz 等。一般這個頻段的電子標簽都是被動式的，通過電感耦合方式進行能量供應和數(shù)據(jù)傳輸。低頻的最大的優(yōu)點在于其標簽靠近金屬或液體的物品上時標簽受到的影響較小，同時低頻系統(tǒng)非常成熟，讀寫設備的價格低廉。但缺點是讀取距離短、無法同時進行多標簽讀取（抗沖突） 以及信息量較低，一般的存儲容量在 128 位到 512 位。主要應用于門禁系統(tǒng)、動物芯片、汽車防盜器和玩具等。雖然低頻系統(tǒng)成熟，讀寫設備價格低廉，但是由于其諧振頻率低，標簽需要制作電感值很大的繞線電感，并常常需要封裝片外諧振電容，其標簽的成本反而比其他頻段高。
1.2 高頻：
使用的頻段范圍為 1MHz~400MHz，常見的主要規(guī)格為 13.156MHz這個 ISM 頻段。這個頻段的標簽還是以被動式為主，也是通過電感耦合方式進行能量供應和數(shù)據(jù)傳輸。這個頻段中最大的應用就是我們所熟知的非接觸式智能卡。和低頻相較，其傳輸速度較快，通常在100kbps 以上，且可進行多標簽辨識（各個國際標準都有成熟的抗沖突機制）。 該頻段的系統(tǒng)得益于非接觸式智能卡的應用和普及，系統(tǒng)也比較成熟，讀寫設備的價格較低。產(chǎn)品最豐富，存儲容量從 128 位到8K 以上字節(jié)都有，而且可以支持很高的安全特性，從最簡單的寫鎖定，到流加密，甚至是加密協(xié)處理器都有集成。一般應用于身份識別、圖書館管理、產(chǎn)品管理等。安全性要求較高的RFID 應用，目前該頻段是唯一選擇。
1.3 超高頻：
使用的頻段范圍為 400MHz~1GHz，常見的主要規(guī)格有 433MHz、868~950MHz。這個頻段通過電磁波方式進行能量和信息的傳輸。主動式和被動式的應用在這個頻段都很常見，被動式標簽讀取距離約3 ~ 1 0 m 傳輸速率較快，一般也可以達到100kbps 左右，而且因為天線可采用蝕刻或印刷的方式制造，因此成本相對較低。由于讀取距離較遠、信息傳輸速率較快，而且可以同時進行大數(shù)量標簽的讀取與辨識，因此特別適用于物流和供應鏈管理等領域。但是，這個頻段的缺點是在金屬與液體的物品上的應用較不理想同時系統(tǒng)還不成熟，讀寫設備的價格非常昂貴，應用和維護的成本也很高。此外，該頻段的安全性特性一般，不適合安全性要求高的應用領域。
1.4 微波：
使用的頻段范圍為 1GHz 以上，常見的規(guī)格有 2.45GHz、5.8GHz。微波頻段的特性與應用和超高頻段相似，讀取距離約為 2 公尺，但是對于環(huán)境的敏感性較高。由于其頻率高于超高頻，標簽的尺寸可以做得比超高頻更小，但水對該頻段信號的衰減較超高頻更高，同時工作距離也比超高頻更小。一般應用于行李追蹤、物品管理、供應鏈管理等。
2.根據(jù)應用選擇合適頻段的射頻識別技術
第一，一個射頻識別系統(tǒng)的成本，包含硬件成本、軟件成本和集成成本等。而硬件成本不僅僅包括讀寫器和標簽的成本，還包括安裝成本。很多時候，應用和數(shù)據(jù)管理軟件和集成是整個應用的主要成本。如果從成本出發(fā)考慮，一定要根據(jù)系統(tǒng)的整體成本進行，而不僅僅局限于硬件，如標簽的價格。
第二，從技術層面來看，如何選擇合適的頻段。我們知道，即使是在同一個頻段內(nèi)的射頻識別系統(tǒng)，其通信距離也是差異很大的。因為通信距離通常依賴于天線設計、讀寫器輸出功率、標簽芯片功耗和讀寫器接收靈敏度等等。我們不能夠簡單地認為某一個頻段的射頻識別系統(tǒng)的工作距離大于另一個頻段的射頻識別系統(tǒng)。
第三，雖然理想的射頻識別系統(tǒng)是長工作距離，高傳輸速率和低功耗的。然而，現(xiàn)實的情況下這種理想的射頻系統(tǒng)是不存在的，高的數(shù)據(jù)傳輸率只能在相對較近的距離下實現(xiàn)。反之，如果要提高通信距離，就需要降低數(shù)據(jù)傳輸率。所以我們?nèi)绻x用通信距離遠的射頻識別技術，就必須犧牲通信速率。選擇頻段的過程常常是一種折中的過程。
第四，除了考慮通信距離以外，在我們選擇一個射頻系統(tǒng)時，通常還要考慮存儲器容量、安全特性等因素。根據(jù)這些應用需求，才能夠確定適合的射頻識別頻段和解決方案。從現(xiàn)有的解決方案來看，超高頻和微波射頻識別系統(tǒng)的操作距離最大（可以達到 3 到 1 0 米），并具有較快的通信速率，但是為了降低標簽芯片的功耗和復雜度，并不實現(xiàn)復雜的安全機制，僅限于寫鎖定和密碼保護等簡單安全機制。
而且，該頻段的電磁波能量在水中衰減嚴重，所以對于跟蹤動物（體內(nèi)含超過 50% 的水）、含有液體的藥品等是不合適的。低頻和高頻系統(tǒng)的讀寫距離較小，通常不超過一米。高頻頻段為技術成熟的非接觸式智能卡采用，非接觸式智能卡能夠支持大的存儲器容量和復雜的安全算法。如前所述，囿于通信速率和安全性需求，非接觸式智能卡的工作距離一般在10cm 左右。高頻頻段中的 ISO15693 規(guī)范通過降低通信速率使通信距離加大，通過大尺寸天線和大功率讀寫器，工作距離可以達到 1 米以上。低頻頻段由于載波頻率低，比高頻13.56MHz 低 100 倍以上，因此通信速率最低，而且通常不支持多標簽的讀取。
3.總結
綜上所述，各個頻段的RFID 技術各有自身的特點。即使是在同一個頻段內(nèi)的射頻識別系統(tǒng)，其通信距離也是差異很大的。我們不能夠簡單地認為某一個頻段的射頻識別系統(tǒng)的工作距離大于另一個頻段的射頻識別系統(tǒng)。而在實際選擇射頻系統(tǒng)時，需要考慮一個RFID 系統(tǒng)的整體成本，以及存儲器容量、安全特性等因素，根據(jù)這些來綜合選擇合適的RFID 頻段。
