RFID技术在通信领域中的应用潜力分析

文章出处：http://www.singbon.com 作者：泰尔网　赵庆   人气： 发表时间：2011年10月27日

　　近一段时期RFID在全球掀起阵阵热潮，特别是在全球强力零售商如沃尔玛，制造商如吉列、强生、宝洁的大力推动下，RFID技术及其应用正处于迅速上升的时期，并被业界公认为是本世纪最有前途的重要产业和应用技术之一。值得注意的是，RFID不仅仅受到全球IT行业和制造业的普遍关注，而当前一些具备前瞻视野的通信设备制造商和电信运营商已着手研究如何将RFID技术与现有或未来的通信系统相结合，开发新的业务和应用，进一步丰富电信业务的种类及功能，推动电信行业的健康可持续发展。从这一角度来看，RFID技术在通信领域中的潜力是值得研究和进一步探讨的。

1、RFID技术及现状

　　射频识别技术RFID(Radio Frequency Identification)是自动识别技术的一种，即通过无线射频方式进行非接触双向数据通信对目标加以识别(见表1)，具有快速、准确、可靠的特点。一个典型的RFID系统一般由RFID标签、读写器以及计算机系统等部分组成。其中RFID标签中一般保存有约定格式的编码数据，用以唯一标识标签所附着的物体。与传统的识别方式相比，RFID技术无需直接接触、无需光学可视、无需人工干预即可完成信息输入和处理，且操作方便快捷，因而能够广泛应用于生产、物流、交通、运输、医疗、防伪、跟踪、设备和资产管理等需要收集和处理数据的应用领域。

表1　识别系统分类

　　来源：电信研究院通信信息研究所

　　RFID技术可以从多种角度进行划分，包括按频率划分、按使用范围划分、按可读写划分、按特性划分和按载码体划分。但业界一般按频率来划分RFID技术(见表2)，这与RFID目前所处的发展阶段有很大的关系。因为经过多年的发展，13.56MHz以下的RFID技术已相对成熟，目前大家更关注位于中高频段的RFID技术，特别是860MHz～960MHz的远距离RFID技术发展最快；而2.45GHz和5.8GHz频段由于产品拥挤，易受干扰，技术相对复杂，其相关的研究和应用仍处于探索的阶段。

表2　RFID系统分类

　　来源：电信研究院通信信息研究所

　　RFID的应用最早可以追溯到第二次世界大战时期，那时它被用来在空中作战行动中进行敌我识别。随着全球有影响的大企业计划未来几年里在零售商店和货栈开始使用RFID系统，该技术在今天迅速成为全球瞩目的焦点。RFID技术的发展可按10年期划分，如表3所示。值得注意的是目前RFID已经发展到一个非常关键的阶段，即形成全球统一标准的阶段，大规模应用虽然还未形成，很多相关系统也还是试验或带有验证性质的，但是RFID的走向大规模应用的发展趋势已经明朗化。

表3　RFID技术发展的历程表

　　来源：电信研究院通信信息研究所

　　目前，RFID正处于国际化标准形成的关键阶段，RFID技术领先的各个国家和地区出于自身安全和利益的考虑，都在积极制定自己的标准，主要的RFID相关规范有欧美的EPC规范、日本的UID(Ubiquitous ID)规范和ISO 18000系列标准。呼声最高的是由美国主导的EPC global标准，欧洲方面也主要追随EPC global标准；日本的UID标准由日本泛在ID中心提出，该中心成员绝大多数都是日本的厂商如NEC、日立、东芝等，影响范围有限。国际主流标准的争夺主要是在EPC global和ISO之间展开，国际化的标准即将形成将为RFID技术与通信技术的结合奠定了基础。

2、RFID与通信系统结合的典型事件

　　随着RFID受到全球的普遍关注，如何将RFID与现有的通信系统乃至未来的通信系统相结合以产生新的业务和应用，引起了包括运营商和设备商在内的通信业者的广泛关注。从本质上看，RFID技术的独特作用是能够在网络的虚拟世界中标记现实世界的任何物或人，具有“标记”、“地址号码”和“传感功能”三大功能。“标记”指RFID技术能够识别真实世界中的物体和人，RFID标签可以与真实世界中的任何物体相捆绑，同时通过信息的写入提示系统该物品的属性和特征；“地址号码”指RFID标签可以区别网络中独特的实体位置，实现网络中两个或两个以上的实体能够利用ID互相通信。ID使物体在网络的世界中拥有自己的虚拟地址，这涉及到ID的定义、ID的管理、安全及隐私的多方面考虑；“传感功能”的实现主要是通过在RFID标签中植入传感器来实现的，通过传感器RFID标签能够对周围特定环境信息有所反应，如温度、湿度、人体血压等，从具备感应传递的功能，进一步扩展人类对外界环境感知的功能。

　　在众多RFID与通信业务结合的案例中，只有NTT DoCoMo的Felica业务是实际已得到商用的。2004年12月13日至2004年12月30日，日本调查公司INFO PLANT对9424名移动用户进行“i-mode FeliCa的业务调查”的随机调查发现：尽管只有1.1%的被调查者表示拥有i-mode FeliCa手机并正在使用i-mode FeliCa业务，但55.2%的称没有i-mode FeliCa手机的被调查者表示愿意进行尝试，特别以年轻用户居多，显示了该业务的潜在发展实力。

　　*NTT DoCoMo与FeliCa业务

　　NTT DoCoMo于2004年中期开始在日本推出Felica业务(由索尼开发)就属于将RFID技术与其PDC和FOMA相融合而产生的业务。支持Felica业务的手机(含2代手机和3代FOMA手机)采用内置RFID芯片，将手机变成了移动钱包。除支付功能外，商家还能通过使用可读取存储卡和手机上FeliCa芯片上的信息以及根据需要更换信息的读写器，向Felica用户提供电子货币和顾客积分点发行等FeliCa特别服务。

　　为了推动支持非接触式IC卡“FeliCa”的手机的普及，2004年7月NTT DoCoMo开展了FeliCa读写器的设置业务。具体内容为：对于希望推出FeliCa支持服务的店铺，NTT DoCoMo将代其承担读写器等的设置费用。因为要提供电子货币以及顾客积分点发行等FeliCa业务的话，就必须使用可以读取存储卡和手机上配备的FeliCa芯片上的信息以及根据需要更换信息的读写器。NTT DoCoMo经过调查发现，不少规模较小的服务提供商虽然有引进FeliCa业务的意向，但实际引进时还是犹豫不决，因此决定向他们提供援助资金，推动其积极引进。NTT DoCoMo为此准备了100亿日元，约合7.7亿元人民币。除读写器外，实现服务所需的软件开发费用等也在援助对象之列。作为援助的回报，NTT DoCoMo根据一定比例，按FeliCa手机所带来的营业额收取部分手续费。

　　*日本电信演示追踪电话

　　2004年8月，在日本会议中心开幕的“NetWorld+Interop2004 Tokyo(N+I)”上，日本电信披露了使用RFID、通过IPv6安装的用1个电话号码即可在任何地方拔打电话的服务。在该服务中，首先要拥有一部安装有IC标签读取装置的笔记本电脑。在自己使用的每部电话机上都要预备有IC标签。当携带笔记本电脑出行时，要让读取装置能够识别出行地点电话机的IC标签。这样就能让本人的电话与这部电话机结合到一起。使用过程是：在读取IC标签后，向定位服务器发出信息，通知本人的电话转移到哪部电话机上。以这一信息为基础，变更ENUM服务器上的电话机登录地址。当有电话拨打本人的专用号码时，参照ENUM服务器转移到本人当前的电话机上。通过这一地址与SIP服务器联接后就可以通话了。

　　该服务的好处是即使没有加入SIP服务器，通过追加定位服务器、ENUM服务器也可以实现电话追踪。与此次使用的方式不同，曾考虑让用户携带个人认证IC标签、在出行地点读取IC标签的方式。但如果利用这种方式的话，在哪里设置读取设备来检测个人出行地点就不好说了。因此，通过在电话机上预备IC标签避免了这种担心。

　　*SKT与u-SCM业务

　　SKT曾宣布计划2005年第三季度推出基于蜂窝网络在手机中嵌入RFID的应用，涉及物流、家庭网络、购物、医疗等多个领域。

　　*诺基亚开发RFID手机

　　2004年10月，诺基亚宣布正在开发一款使用RFID芯片的手机。诺基亚表示，向使用RFID芯片的手机传输产品信息能够扩展该技术的使用范围。使之进入供应链、客户服务、营销、品牌管理之外的其它领域。诺基亚考虑例如零售商可以在货架上设置内置有RFID芯片的“使手机接近这里”标签，向手机上发送赠券，或者在收银台边贴上相同的标签，迅速地交换存储在手机上的个人资料，完成质保手续。在“CTIA无线IT和娱乐”展会上，诺基亚公司展示了与VeriSign公司联合开发的早期原型产品。该原型产品基于诺基亚公司的5140手机，RFID阅读装置安装在手机壳体中。在被问到RFID手机何时会实现商业化时，诺基亚方面表示，它还只是处于早期开发阶段。

　　*u-Japan和u-Korea

　　正是基于RFID的“标记”、“地址号码”和“传感功能”这三大基本特征能够极大地扩展通信网络“监测”与“控制”功能，从而催生出许多新的应用，日本和韩国也正是基于这一点，将RFID技术提升到国家信息化的高度，由这两个国家分别提出了泛在网络和传感网络的概念，并制订了名为u-Japan和u-Korea的传感网络发展计划。实际上，它们都可以视为RFID技术的延伸。

　　日本对于泛在网络的定义是允许用户自由在任意时间、任意地点，使用任意工具，通过宽带及无线网络接入并交换信息。实际上这是由一系列在我们周围的计算设备、平台和网络，以及互联互通、获取信息的用户终端构成的系统。泛在网络已经成为日本继宽带和移动互联网之后的另一发展重点。韩国对于传感网络的定义与日本泛在网络类似，突出强调在任意时间、任意地点、任意设备、任何事和任意网络几大要素。在韩国的IT839计划中，传感网络位列三大基础设施之一，是实现以「anytime，anywhere，any devise」为目标的“Ubiquitous Society”构想的重要一环。

3、RFID与通信系统结合的契机

　　从通信产业发展的角度来看，对RFID应用需求的产生直接源于通信技术的发展，属于设备与设备之间的通信市场的开拓。通信技术发展的直接结果是一个结构更加复杂和功能更加强大的通信系统，因此从根本上看，RFID与通信系统的结合存在三大契机：NGN、IPv6和个域网。

　　*契机1　RFID与NGN

　　目前已经有设备商在NGN中考虑RFID的位置，例如西门子正在研究的TISPAN NGN解决方案。该研究项目的主要合作者还包括法国电信、英国电信、德国电信、阿尔卡特、北电、Intel、NTT等。在NGN的物理层所涉及的问题包括root server、DNS、IP和E.164地址、MAC和RFID。在韩国的NGN计划中所强调的BcN(Broadband convergence Network，即宽带汇聚网络)也有RFID的位置，在其实现中涵盖了一系列技术，包括FTTHHPi、WLAN、DMB、HDTV、RFID和泛在接入(Ubiquitous access)。ITU-T组也已在未来的考虑中涵盖了RFID标签和传感器以产生新的业务。

　　*契机2　RFID与IPv6

　　IPv6论坛指出：RFID是一种对移动网络非常重要补充型技术，IPv6的发展需要与一些技术的混合来推动，包括游戏、GRID、WLAN、Hpi、xDSL和RFID。从本质上看，IPv6提供了巨大的地址资源，如果与RFID的编码对应使每一件被标记物品都具有一个IP地址，从而通过虚拟的网络就能够实现对现实中具体物品的监控和管理，就能够大大激发IPv6应用的发展，带来一个庞大的市场，从而促进IPv6的商业化进程。

　　*契机3　RFID与个域网

　　随着个域网应用的兴起，一些个域网技术开始获得人们的重视，其中NFC(Near Field Communication)是最近最受关注的一个。事实上这是由RFID衍生出的一个个域网短距离通信的技术，其目标是将近距离通信技术用于手机、手表、PDA、数码相机、电脑等电子消费品上，通过ID的认证使双方产品能够以收费方式进行信息和服务的交换。在此领域目前处于领先位置的是飞利浦，其Mifare技术是世界上几个大型交通系统的核心，此外还为银行业者提供VISA等各种服务。NFC的特征包括：

　　——位于13.56MHz，有效距离20厘米；

　　——信息传输速率可选择106kbit/s、212kbit/s或者424kbit/s；

　　——已通过成为ISO/IEC IS 18092国际标准、EMCA-340标准和ETSI TS 102 190标准；

　　——有主动模式和被动模式。

4、RFID与通信业相结合的三个阶段

　　RFID与通信的结合除涉及到RFID本身的发展，另一方面也与通信技术的下一步发展密切相关，因此我们可以从技术发展水平和应用领域对这两种技术或系统的结合划分为三个互为衔接的阶段，分别为低耦合阶段、中度耦合阶段和高度耦合阶段。

　　*低耦合阶段

　　低耦合阶段是RFID与通信系统相结合的第一阶段。在这一阶段里，RFID技术还不十分成熟，其应用还停留在封闭市场内，还未涉及数据大规模流转和处理，以低频RFID系统为主，因此在此阶段RFID与通信产业的耦合度较低。目前，全球仍处于这种低耦合的阶段。

　　*中度耦合阶段

　　第二阶段是中度耦合阶段，即RFID全球统一标准的形成促进RFID进入开放的物流领域，因为RFID具有读取距离大、标签上数据可以加密、存储数据容量更大、存储信息更改自如等优点，会逐步替代商品条形码。在此阶段，RFID与通信技术关键的结合点在于其“标记”和“地址号码”的功能，因为这时RFID的应用是在一个开放的全球环境下的应用，将涉及到海量数据的流动和处理，因此通信系统和RFID的结合将有效解决物品在流通领域的控制问题。

　　但是值得注意的是在中度耦合阶段，通信系统必须具有足够的能力来支持RFID在全球物流及其他行业的大规模应用。这里NGN和IPv6将扮演更加关键的角色，IP将与RFID的编码一一对应起来，使每一件被标记物品都具有一个IP地址，从而通过虚拟的网络就能够实现对现实中具体物品的监控和管理。从这个角度上看，RFID技术的发展和应用能够为NGN和IPv6带来一个巨大的市场，从而推进NGN和IPv6的发展。

　　*高度耦合阶段

　　第三阶段是高度耦合阶段，随着RFID技术的进一步发展，标签具有环境的感知能力，标签间可能实现相互通信，从而使设备间的通信成为可能，一系列相关应用被创造出来，这是构成日韩所构想的泛在网络(Ubiquitous Network)或传感网络(Ubiquitous Sensor Network)的重要组成部分，RFID技术已与通信系统融合在一起，因此具有高度的耦合度。

5、RFID的启示

　　面对RFID产业的迅速崛起，我国通信企业，包括制造业和运营业应该保持敏锐的嗅觉，积极寻找与RFID即将带来的商机，做好预研工作，为RFID的引入作积极的准备。2005年是RFID国际及国内标准成型的重要阶段，如果要大规模扩展RFID应用，标准问题是不得不加以关注的，这直接涉及到RFID产品的性能、价格等诸多要素。运营商和设备商如果要开发并推广RFID应用，必须首先关注标准，才能够将未来的产品和全球市场紧密结合，从而获得最高的投资回报。

　　其次，即使在目前RFID国际标准尚未建立的阶段，运营商和设备商也可以开始进行开发基于RFID新应用的尝试。通过这些活动可以积累RFID业务开展的特点，积累经验，如果早一些进入该市场，能够掌握先机。

　　最后，由于在非接触的条件下，可以对标签中的数据进行读取，这引发了人们对RFID技术对个人隐私权和安全问题的种种争议，这种担心是普遍存在的，已经成为RFID应用推广的一大障碍。特别是在目前日本NTT DoCoMo的RFID应用还与移动金融服务结合起来，涉及到资金和交易的安全，这些是运营商和设备商在相关业务开发时需要关注的，只有首先解除用户关于隐私和安全的种种戒心，RFID技术及应用才能够得以很好的推广。