RFID 技术综述
摘要
本文介绍了无线射频识别技术(RFID)的历史和发展现状，涉及应用领域、技术研究和标准化等问题。在技术研究方面，详细介绍了编码调制、天线技术、标签识别、中间件、防冲突算法以及安全隐私方面的新进展，并指出了未来RFID 的应用前景及研究方向。 关键词：RFID ；防冲突；ALOHA ；二进制树搜索。
一、 RFID 系统简介
无线射频识别技术(Radio Frequency Identification，RFID) 的基本原理是利用空间电磁波的耦合或传播进行通信，以达到自动识别被标识对象，获取标识对象相关信息的目的。与条形码比较，RFID 具有很多优势：不需要视距传输，很容易被重新编程，可以应用于harsh 认证，能够快速存储和读取更多数据，具有防水、防磁、耐高温等特性。
RFID 的应用历史最早可以溯源到二战期间，那时RFID 就已被用于敌我军用飞行目标的识别。在20世纪60年代，第一个电子物品监视反盗窃系统开始投入商业运营，今天RHD 已被广泛应用在各种领域，从无钥匙的汽车开启、动物跟踪、高速公路收费到商业供应链的管理，随处可见RHD 的身影。以下对RFID 技术及应用做个概述。
1.1 R FID 系统组成及分类
RHD 系统通常由标签(Tag or Transponder)、阅读器(Interrogatoror Reader)和数据管理系统组成。标签一般包含天线、调制器、编码器以及储存器等单元，阅读器由天线、射频收发模块和控制单元组成，其中控制模块通常包含放大器、解码和纠错电路、微处理器、时钟电路、标准接口以及电源电路等。
按照不同的分类标准，电子标签大致分为如下几类：
a) 根据标签是否含有电源，分为无源和有源标签。
b) 根据标签存储器的可读写性，分为只读式和读写式两种类型。
c) 根据标签发送射频信号的调制方式不同，分为主动式、被动式和半主动式三类。 主动式标签由电池供电，它利用自身射频能量主动向阅读器发送数据，读写距离较远，但工作时间短。被动式标签不带电池，又称为无源标签，它依靠外界的电磁感应提供能量才能工作，通常读写距离较近，但使用时间长、成本低。半主动式标签自身带有电池，但只对标签内部数字电路供电，标签并不通过自身能量主动发送数据，只有被阅读器激活时，才通过反向散射调制方式传送数据。
d) 限据标签与阅读器谁先发言，分为RTF 和TTF 两种类型。
如果是阅读器先发言，则为RTF(ReaderTalk First) 类型，这是目前大多数RFID 标签的工作类型，反之，如果标签主动询问，则为TTF(Tag Talk First) 类型，TTF 通信协议简单，防冲突能力强，适用于高速移动和工业环境下的应用场合。
e) 根据阅读器的发射频率，分为低频(135kHz以下) 、高频(13.56MHz)、超高频
(860MHz~960MHz)和微波(2.45GHz或5.8CHz) 频段。不同频率标签的特性比较见表1所示。
1.2RHD 设备的主要供应商简介
目前全球标签市场主要被几大厂商垄断，TI 、EM 、Philips 是全球三个最大的RFID 芯片供应商，产品覆盖LF 、HF 、UHF 频段。EM 产品主要有EM 系列芯片，TI 产品主要有T ag —it HF-1和TI EPC Gen2等，Philips 产品主要有Mifarel S50/S70、ICODE 、HITAG 、UCODE EPC G2芯片等，其中TI 和Philips 是目前能提供EPC(电子产品代码) 第二代标签的领先厂商。此外，Temic 、ATMEL 、ST 、Alien 、AWIP 、Intermee 、iPico Identification、Samsys 、Symbol 和Hitachi 也是RFID 芯片的重要供应商。
近年来，我国企业在低频和高频RFID 研制方面也取得了不俗的业绩，如清华同方的THR1032、华虹的SHC1102、上海贝岭的BL75R02和上海复旦微电子的FM11RF005A 均占有一定市场份额。但在UHF 频段的研发方面还有待于突破。
不同厂家不同批次的RFID 产品性能在不同场合下表现的性能有所差异，对不同RFID 产品的标准测试问题是一个迫切解决的问题。
1.3 RFID国际标准
目前世界上存在众多的RFID 标准组织，其中具有重要影响的有：EPCglobal(美国) 、ISO 、Ubiquitous ID Center(日本) 和ETSI(欧洲) 组织。另外，还有AIM 、IP-X 和中国RFID 标准组织。EPC 是由1999年MIT 建立的Auto —ID 中心发展而来，EPC 标准受到美国政府和众多世界500强企业的支持，在供应链物流方面处于主导地位。该组织已开发出EPC 第一代系列标准，其中Class1(860MHz~960MHz)是可读写的基本类型标签，Class0(900MHz)为只读类型、Class2为高级类型、Class3为半主动类型、Class4为主动类型标签。当前最新二代标准EPC Class1 GeIl2已逐渐成为物流管理方面的主流标准，同时还被采纳为IS018000—C 标准。
ISO 是一个重要的RFID 国际标准化组织，提出的系列标准包括：用于动物识别的
ISO
11784/IS011785/IS014223标准，用于集装箱识别的IS010374标准，用于非接触式智能卡的 ISO10536/ISO15693/ISO14443标准以及用于项目管理的ISO/LEC18000系列标准。
UID 是日本的标准化组织，UID 的RFID 标准能支持13.56MHz 和2.45GHz 频率的电子标签。UID 标准能够与3G 、PHS 、802.11等众多网络接入方式互联。
ETSI 推出的欧洲RFID 标准为ETSI EN 302 208，工作频率在865MHz~868MHz，采用载波信道侦听的方式防冲突，与EPC 有差异。
在中国，RFID 标准的制定过程有些曲折，早在2003年就成立了电子标签标准工作组，但随后又停止运作。2005年12月2日由信息产业部牵头，正式成立中国电子标签标准工作组，现有华虹、清华同方、大唐、普天等70多家会员。中国RFID 标准强调自主创新、确保信息安全，同时坚持对外开放，参考和借鉴IS018000标准，并考虑兼容与互联互通。该组织于2006年6月推出《中国RFID 技术政策白皮书》，在工作组的第二次代表大会上，共收到20多份标准草案，不久将能够推出中国的RFID 系列标准。
1.4 RFID芯片
RFlD 芯片在RFID 系统中有着举足轻重的地位，其成本占到总体的三分之一左右芯片的性价比不提高，RFID 很难在市场上有所作为。在签片的技术实现手段上，我们与国外还存大着相当大的差距。尽管在低频(LF)和高频(HF)频段上，我闻攻克了很多技术难关，可以完全和国外的产品相抗衡，但在超高频(UHF)和微波段上，由于功耗限制、片上天线技术、后续封装及与天线适配技术等方面的困难，情况则不怎么好。在这个频段上的：卷片，基本上为国外公司所垄断。国外比较有名的如飞利蒲公司，目前投放市场的：卷片不仅支持EPC GEN2标准，而且还支持Iso18000．6c 编码结构，芯片涵盖几乎所有基本指令，内建防冲突运算法则，扫描范围可扩展到30英尺。此外，ST 公司和TI 公司也分别推出符合EPC 规范和lsO 规范的、各具特色的IuID 芯片。在国内，复旦微电子和上海华虹等公司都在进行UHF 频段芯片的研发，据有消息称，估计今年会产出合格样片。
二、 RFID 的应用现状及新进展
RFID 被广泛应用于加工与制造业的生产自动化(如工具跟踪与资产管理、装配流水线自动化等) 、安全认证、商品防伪、图书档案管理、医疗卫生、商业自动化和交通运输控制管理众多领域：火车、汽车等交通监督；高速公路自动收费系统；停车场管理系统；物品管理(女Ⅱ邮包及航空行李的跟踪) ；仓储管理和动物识别管理等。在交通管理方面，采用RFID 技术实时跟踪车辆，然后由交通指挥中心进行督导，能有效地减少交通堵塞。在铁路系统运营中，采用RFID 对车厢进行监控，可以防止遗漏在轨道上的车厢发生撞车事故，还能及时了解货车内装的物品信息，提高铁路运输安全。
此外，RFID 在电子物品监视系统、车辆防盗和汽车点火系统等新兴领域也得到应用。目前沃尔玛、吉列和德国零售企业Metro 在全部物流管理中，已开始试用RFID 标签。 另外，电子标签也被用于一些有创意的地方。如2006年厦门中国移动使用内置RFID 手机芯片实现电子支付业务；2004年罗伯特一博世电动工具公司开始提供内置RFID 芯片的电动工具，虽然会增加2％~5％左右的成本，但对建筑业来说，如果能避免电动工具的丢失，全球每年就可以节省10亿美元以上的成本。
RFID 的一个特殊应用领域是军事物流管理。在伊拉克战争期间，联军在军用物品的管理，医院伤病员、战俘和平民的管理都采用过RFID 技术，取得了较好效果，美军宣称未来要全部采用RFID 进行管理。
三、 RFID 技术的研究现状
RFID 技术是一门多学科综合性技术，涉及无线射频、天线技术、芯片技术、无线数字传输技术和电磁波传播特性等。下面对其中的关键技术做个简要介绍。
3.1编码调制
RFID 系统的基带数字编码部分通常采用非归零码、单极性归零码、曼彻斯特码、密勒码、改进型密勒码、差分码和脉冲间隔编码(PIE)。载波调制部分常采用幅度键控(ASK)、频移键控(FSK)和相移键控(PSK)方式，其中ASK 分为SSB —ASK(单边带幅度键控) 、DSB —ASK(双边带幅度键控) 和PR —ASK(反相幅度键控) 。
3.2天线技术
RFID 天线主要有双极天线、八木阵子天线(用于阅读器) 、微带天线和时隙天线。RFID 天线按照频率分为低频、短波、超短波和微波天线；按方向性分为全向天线、定向天线等；按外形可分为线状天线、面状天线等。目前RFID 天线的研究方向集中在以下部分： a) 减少电磁干扰和电磁屏蔽的设计方法；
b) 能够覆盖各种频率的复合天线设计；
c) 低剖面、小尺寸、低成本的电子标签天线的设计；
d) 智能波束扫描天线阵设计。
3.3防冲突的多址接入技术
RFID 的多址接入方式主要有以下三类：
a) 空分多址(SDMA)
空分多址通过采用智能天线阵技术降低了对单个阅读器识别距离的要求，空分多址对于UHF 和微波频率更有实用价值。目前RFID 空分多址技术已被成功应用在马拉松赛事，通过给每个运动员配置—个电子标签，用标签检测运动员的到达时间。
b) 濒分多址(FDMA)
通过给阅读器分配不同佶道，降低阅读器之间发生冲突的榻率。
c) 时分多址(TDMA)
基于TDMA 方式的防冲突协议已被大多数国际标准采纳，其中ALOHA 协议和二进制树协议就采用TDMA 方式。
3.4 RFID防冲突算法的新进展
防冲突算法是RFID 解决多目标识别的关键技术，具体可分为标签防冲突和阅读器防冲突两大类型。当阅读器信号范围内存在多个标签，同一时刻有两个或以上的标签向阅读器发送信息时，就会产生标签冲突，解决途径是使用Aloha 或二进制树搜索防冲突算法。 Aloha 防冲突算法由于延迟时间和检测时间是随机分布的，是一种不确定性算法，可分
为非时隙、时隙以及自适应Aloha 防冲突算法，其中自适应Aloha 方法的信道利用率最高，它首先对标签的数量进行动态估计，然后根据一定的优化准则，自适应选取延迟时间和帧长，它的优点是能显著提高识别速率，缺点是复杂度明显提高。基于Aloha 协议的防冲突算法并不能完全解决冲突，因此可能存在“标签饥饿”问题，即某特定标签在很长时间都没有被识别出来，这也是今后研究需要解决的问题。
二进制树搜索属于确定性算法，它的优点是防冲突能力较强、数据结构和指令简单，缺点是支持的存储容量较小。如果采用自适应二进制搜索方法能进一步减少搜索时间。
下面介绍阅读器防冲突问题。当相邻的多个阅读器同标签进行通信时，可能引起阅读器间的相互干扰。RFID 阅读器间的冲突主要来源于频率干扰和标签干扰，解决途径是采用阅读器防冲突算法。目前已提出Colorwave 算法和分层Q 学习算法。Colorwave 算法提供一个实时、分布式、局部化的MAC 协议为阅读器分配频率、时隙来减少阅读器问的干扰，属于局部优化。分层Q 学习算法采用网络信息，在整个时间段动态分配频率资源，保证临近的阅读器之间不发生冲突，属于全局优化。
在实际ETSI 标准中，阅读器在同标签通信前每隔100ms 探测数据信道的状态，采用载波侦听方式解决阅读器冲突。在EPC 标准中，在频率谱上将阅读器传输和标签传输分离开，这样阅读器与阅读器之间发生冲突，标签与标签之间发生冲突，使问题得到简化。
目前的防冲突算法还存在某些不足：正确识别率以及识别速率还不够高，算法还不能适应高速识别的需求，另外数据、指令和识别过程比较复杂。如何克服上述不足是RFID 未来研究的一个重要方向。
3.5 安全与隐私问题
随着RFID 的大面积应用，安全与隐私方面暴露出的问题越发引起人们的关注，主要表现在以下几个方面：数据安全威胁、个人隐私威胁和克隆威胁。
数据安全威胁之一是可能出现竞争对手非法搜集企业的RFID 数据，严重危及商业机密。威胁之二是RFID 本身具有脆弱性，容易受到一系列安全攻击，如重写标签信息、欺骗攻击、窃听攻击和拒绝服务等。防止数据安全威胁的主要方法有：物理隔离、读取访问控制、主动干扰、kill 标签服务、双标签联合验证、智能标签、阻止标签、Hash 锁加密、设置伪随机序列口令等。
对个人隐私的威胁：一方面，对标签信息未经授权的访问可能会泄露个人的私人信息，另一方面，RFID 的位置追踪能力，可能会危及到个人的“位置隐私”。
同时，电子标签在技术上也能克隆，仅使用电子标签单一手段进行网上银行的交易可能存在风险。总之，安全的RFID 系统应跨越保密性、信息泄露和可追踪性三大门槛，如何设计安全、高效、低成本的RFID 安全协议具有很大的挑战性。
四、 应用前景展望及未来研究方向
下面对RFID 行业的发展趋势做个展望。首先，RFID 的几个国际标准将会日益融合，最终可能出现统一的国际标准，从EPC ClasslGen2即将成为IS018000-C 标准的过程看，这种融 合趋势将会进一步加快。其次，RFID 将会很好地解决安全与隐私问题。最后电子标签成本会越来越低廉，RFID 应用将会日益普及。以下是未来RFID 几个值得研究的技术方向： a) 基于RFID 物流网络的阅读器管理与配置
如何集成不同标准的阅读器，如何在密集信道下对阅读器进行管理和配置，如何对各阅读器进行监测，是当前RFID 物流网络研究的一个热点。
b) RFID 高效、快速的识别算法
EPC 第二代标签识别速率在美国达到1600个/秒，但标签识别率不高是RFID 的一个技术难点，Auto —Id 的试验测试显示：标签的识别率仅为78．41％，贴有标签的托盘识别率也仅为96．75％。影响标签识别率的因素主要有：标签所处环境、标签粘附物体的形状与性质以及防冲突算法的性能。
c) RFID 中间件技术
中间件技术用于RFID 数据采集，使用户通过应用程序能够进行RFID 系统的远程配置与管理，RFID 中间件屏蔽了RFID 设备的多样性和复杂性，能够为后台业务系统提供强大的支撑服务，其未来市场每年可达数十亿美元，Microsoft 、gun 、IBM 等大公司已先后进军该领域。主要研究内容包括：并发访问技术、目录服务及定位技术、数据及设备监控技术、远程数据访问、安全和集成技术、进程及会话管理技术等。
目前市面上的中间件大致有三类，一类是比较初级的中间件，它主要解决RFID 系统中阅读器硬件问题，帮助实现多个阅读器之问的连接。随着RFID 技术应用的深入，出现了第二类中间件，即基于基础软件架构的中间件。这种中间件可以把阅读器读出的数据进行路由、汇集、过滤、筛选，与后台的企业信息系统进行更好的集成。第三类是面向应用层面的中问件。它主要为企业某些专用领域提供解决方案，它只有在RFID 技术发展到较为成熟时才会出现。目前Sun 、lBM 、omcle 、Micros 硪等几大IT 巨头均已开发出基于自身产品架构的中间件，从某种程度上满足了市场需求。但这些基于架构的中问件，仍然有这样那样的不足。如Sun 公司的中间件虽然基于EPC 网络基本构架，支持EPC global软件标准，但其功能单薄、过滤规则简单，缺少复杂事件的定义和处理能力。而其它IT 厂商的中间件与自身产品绑得太紧，主要针对自身平台，缺少扩展性。我国虽然有很多大学、研究机构对中问件进行研究，但大都还处于探索阶段。
从长远看，标准的不统一、价格高以及安全与隐私问题仍然是制约RFID 技术推广的主要障碍。目前二代EPC 标签价格已降到8美分，但还需要在技术上进一步突破。由于价格因素，RFID 虽未成当前的主流供应链应用，但其前景相当乐观。可以预见：未来RFID 的市场将会出现一个蓬勃发展的阶段。
五、 RFID 技术应用面临的问题
RFID 技术可广泛应用于生产、零售、物流、交通、医疗、国防等各个行业，在我国比较典型的有：如第二代身份证就内镶有射频识别芯片；此外还有高速公路自动收费系统等。但是RFID 技术要想大规模应用，还必须要解决以下几个方面问题：
a) 成本问题。目前RFID 识别系统成本价远高于条码系统，这种高价格影响了RFID 的拓展速度。改善制造流程和提高市场规模是RFID 降价的关键。
b) 标准问题。目前RFID 还未有统一的标准，不同的标准互不兼容。另外各国开放的频段也不尽相同。这两种不同，直接导致RFID 阅读器与应答器的互通性降低，影响阅读精度。
c) 信号干扰问题。RFID 是基于无线电波传送原理的，当无线电波遇到金属或液体时，信号会受到干扰，进而影响读取的准确度。
d) 安全性问题。当前的RFID 系统还没有很可靠的安全机制，无法对数据进行很好的保密，因而芯片在读或写数据时容易受到黑客的攻击。
无线射频识别RFID 技术是一项新兴的自动识别技术，被公认为是2l tH=纪最有发展前途的信息技术之一，在生产、交通、物流、安全、医疗、国防等领域有着广阔的应用前景。据ABI 估计，RFID 技术市场在未来5年内将有数万亿美元的市。场空间，目前很多IT 巨头(如Sun 、Microsoft 、IBM 、0racle 等) 都已经或正在投入到RFID 的硬件和软件研发中。
参考文献
[1]游战清, 刘克胜, 张义强, 吴谷. 无线射频识别技术(RFID)规划与实施[M].北京:电子工业出版社,2005.
[2]S.L.Garfinkel, A.Juels, R.Pappu.RFIDPrivacy: Anoverviewof problems and proposed solutions[J]. IEEE Security&PrivacyMagazine v01.3,pp.34—44.
[3]KlansFinkenzeUer. RFID Handbook: Radio-frequency identificationfundamentals and applications in contactless smartcardsandidentification[M]. in: 2th Edition, 2003．
[4]RFID标签天线及读写器设计制造.
http://www.rfidworld.com.cn/teeh/[**************]9.htm
[5]JihoonMyung, Wonjun Lee and?Srivastava J.?Adaptive binary
splitting for efficient RFID taganti-collision[J].IEEE communica-tion letters, v01. 10, pp. 144-146, March 2006.
[6]Junius Ho, Engels D. W. and Sarma, S.E.,HiQ：A hierarchicalQ-learning algorithm to solve the reader collision problem[c].inApplications and the Interact Workshops 2006, PP. 88-91, Jan, 23—27.2006.
[7]http://www. gdeii. tom. cn/Technique/Technique7. jsp
[8]余雷. 基于RFID 电子标签的物联网物流管理系统[J]微计算机信息, 2006, 22(2): 232-235.
RFID 技术综述
摘要
本文介绍了无线射频识别技术(RFID)的历史和发展现状，涉及应用领域、技术研究和标准化等问题。在技术研究方面，详细介绍了编码调制、天线技术、标签识别、中间件、防冲突算法以及安全隐私方面的新进展，并指出了未来RFID 的应用前景及研究方向。 关键词：RFID ；防冲突；ALOHA ；二进制树搜索。
一、 RFID 系统简介
无线射频识别技术(Radio Frequency Identification，RFID) 的基本原理是利用空间电磁波的耦合或传播进行通信，以达到自动识别被标识对象，获取标识对象相关信息的目的。与条形码比较，RFID 具有很多优势：不需要视距传输，很容易被重新编程，可以应用于harsh 认证，能够快速存储和读取更多数据，具有防水、防磁、耐高温等特性。
RFID 的应用历史最早可以溯源到二战期间，那时RFID 就已被用于敌我军用飞行目标的识别。在20世纪60年代，第一个电子物品监视反盗窃系统开始投入商业运营，今天RHD 已被广泛应用在各种领域，从无钥匙的汽车开启、动物跟踪、高速公路收费到商业供应链的管理，随处可见RHD 的身影。以下对RFID 技术及应用做个概述。
1.1 R FID 系统组成及分类
RHD 系统通常由标签(Tag or Transponder)、阅读器(Interrogatoror Reader)和数据管理系统组成。标签一般包含天线、调制器、编码器以及储存器等单元，阅读器由天线、射频收发模块和控制单元组成，其中控制模块通常包含放大器、解码和纠错电路、微处理器、时钟电路、标准接口以及电源电路等。
按照不同的分类标准，电子标签大致分为如下几类：
a) 根据标签是否含有电源，分为无源和有源标签。
b) 根据标签存储器的可读写性，分为只读式和读写式两种类型。
c) 根据标签发送射频信号的调制方式不同，分为主动式、被动式和半主动式三类。 主动式标签由电池供电，它利用自身射频能量主动向阅读器发送数据，读写距离较远，但工作时间短。被动式标签不带电池，又称为无源标签，它依靠外界的电磁感应提供能量才能工作，通常读写距离较近，但使用时间长、成本低。半主动式标签自身带有电池，但只对标签内部数字电路供电，标签并不通过自身能量主动发送数据，只有被阅读器激活时，才通过反向散射调制方式传送数据。
d) 限据标签与阅读器谁先发言，分为RTF 和TTF 两种类型。
如果是阅读器先发言，则为RTF(ReaderTalk First) 类型，这是目前大多数RFID 标签的工作类型，反之，如果标签主动询问，则为TTF(Tag Talk First) 类型，TTF 通信协议简单，防冲突能力强，适用于高速移动和工业环境下的应用场合。
e) 根据阅读器的发射频率，分为低频(135kHz以下) 、高频(13.56MHz)、超高频
(860MHz~960MHz)和微波(2.45GHz或5.8CHz) 频段。不同频率标签的特性比较见表1所示。
1.2RHD 设备的主要供应商简介
目前全球标签市场主要被几大厂商垄断，TI 、EM 、Philips 是全球三个最大的RFID 芯片供应商，产品覆盖LF 、HF 、UHF 频段。EM 产品主要有EM 系列芯片，TI 产品主要有T ag —it HF-1和TI EPC Gen2等，Philips 产品主要有Mifarel S50/S70、ICODE 、HITAG 、UCODE EPC G2芯片等，其中TI 和Philips 是目前能提供EPC(电子产品代码) 第二代标签的领先厂商。此外，Temic 、ATMEL 、ST 、Alien 、AWIP 、Intermee 、iPico Identification、Samsys 、Symbol 和Hitachi 也是RFID 芯片的重要供应商。
近年来，我国企业在低频和高频RFID 研制方面也取得了不俗的业绩，如清华同方的THR1032、华虹的SHC1102、上海贝岭的BL75R02和上海复旦微电子的FM11RF005A 均占有一定市场份额。但在UHF 频段的研发方面还有待于突破。
不同厂家不同批次的RFID 产品性能在不同场合下表现的性能有所差异，对不同RFID 产品的标准测试问题是一个迫切解决的问题。
1.3 RFID国际标准
目前世界上存在众多的RFID 标准组织，其中具有重要影响的有：EPCglobal(美国) 、ISO 、Ubiquitous ID Center(日本) 和ETSI(欧洲) 组织。另外，还有AIM 、IP-X 和中国RFID 标准组织。EPC 是由1999年MIT 建立的Auto —ID 中心发展而来，EPC 标准受到美国政府和众多世界500强企业的支持，在供应链物流方面处于主导地位。该组织已开发出EPC 第一代系列标准，其中Class1(860MHz~960MHz)是可读写的基本类型标签，Class0(900MHz)为只读类型、Class2为高级类型、Class3为半主动类型、Class4为主动类型标签。当前最新二代标准EPC Class1 GeIl2已逐渐成为物流管理方面的主流标准，同时还被采纳为IS018000—C 标准。
ISO 是一个重要的RFID 国际标准化组织，提出的系列标准包括：用于动物识别的
ISO
11784/IS011785/IS014223标准，用于集装箱识别的IS010374标准，用于非接触式智能卡的 ISO10536/ISO15693/ISO14443标准以及用于项目管理的ISO/LEC18000系列标准。
UID 是日本的标准化组织，UID 的RFID 标准能支持13.56MHz 和2.45GHz 频率的电子标签。UID 标准能够与3G 、PHS 、802.11等众多网络接入方式互联。
ETSI 推出的欧洲RFID 标准为ETSI EN 302 208，工作频率在865MHz~868MHz，采用载波信道侦听的方式防冲突，与EPC 有差异。
在中国，RFID 标准的制定过程有些曲折，早在2003年就成立了电子标签标准工作组，但随后又停止运作。2005年12月2日由信息产业部牵头，正式成立中国电子标签标准工作组，现有华虹、清华同方、大唐、普天等70多家会员。中国RFID 标准强调自主创新、确保信息安全，同时坚持对外开放，参考和借鉴IS018000标准，并考虑兼容与互联互通。该组织于2006年6月推出《中国RFID 技术政策白皮书》，在工作组的第二次代表大会上，共收到20多份标准草案，不久将能够推出中国的RFID 系列标准。
1.4 RFID芯片
RFlD 芯片在RFID 系统中有着举足轻重的地位，其成本占到总体的三分之一左右芯片的性价比不提高，RFID 很难在市场上有所作为。在签片的技术实现手段上，我们与国外还存大着相当大的差距。尽管在低频(LF)和高频(HF)频段上，我闻攻克了很多技术难关，可以完全和国外的产品相抗衡，但在超高频(UHF)和微波段上，由于功耗限制、片上天线技术、后续封装及与天线适配技术等方面的困难，情况则不怎么好。在这个频段上的：卷片，基本上为国外公司所垄断。国外比较有名的如飞利蒲公司，目前投放市场的：卷片不仅支持EPC GEN2标准，而且还支持Iso18000．6c 编码结构，芯片涵盖几乎所有基本指令，内建防冲突运算法则，扫描范围可扩展到30英尺。此外，ST 公司和TI 公司也分别推出符合EPC 规范和lsO 规范的、各具特色的IuID 芯片。在国内，复旦微电子和上海华虹等公司都在进行UHF 频段芯片的研发，据有消息称，估计今年会产出合格样片。
二、 RFID 的应用现状及新进展
RFID 被广泛应用于加工与制造业的生产自动化(如工具跟踪与资产管理、装配流水线自动化等) 、安全认证、商品防伪、图书档案管理、医疗卫生、商业自动化和交通运输控制管理众多领域：火车、汽车等交通监督；高速公路自动收费系统；停车场管理系统；物品管理(女Ⅱ邮包及航空行李的跟踪) ；仓储管理和动物识别管理等。在交通管理方面，采用RFID 技术实时跟踪车辆，然后由交通指挥中心进行督导，能有效地减少交通堵塞。在铁路系统运营中，采用RFID 对车厢进行监控，可以防止遗漏在轨道上的车厢发生撞车事故，还能及时了解货车内装的物品信息，提高铁路运输安全。
此外，RFID 在电子物品监视系统、车辆防盗和汽车点火系统等新兴领域也得到应用。目前沃尔玛、吉列和德国零售企业Metro 在全部物流管理中，已开始试用RFID 标签。 另外，电子标签也被用于一些有创意的地方。如2006年厦门中国移动使用内置RFID 手机芯片实现电子支付业务；2004年罗伯特一博世电动工具公司开始提供内置RFID 芯片的电动工具，虽然会增加2％~5％左右的成本，但对建筑业来说，如果能避免电动工具的丢失，全球每年就可以节省10亿美元以上的成本。
RFID 的一个特殊应用领域是军事物流管理。在伊拉克战争期间，联军在军用物品的管理，医院伤病员、战俘和平民的管理都采用过RFID 技术，取得了较好效果，美军宣称未来要全部采用RFID 进行管理。
三、 RFID 技术的研究现状
RFID 技术是一门多学科综合性技术，涉及无线射频、天线技术、芯片技术、无线数字传输技术和电磁波传播特性等。下面对其中的关键技术做个简要介绍。
3.1编码调制
RFID 系统的基带数字编码部分通常采用非归零码、单极性归零码、曼彻斯特码、密勒码、改进型密勒码、差分码和脉冲间隔编码(PIE)。载波调制部分常采用幅度键控(ASK)、频移键控(FSK)和相移键控(PSK)方式，其中ASK 分为SSB —ASK(单边带幅度键控) 、DSB —ASK(双边带幅度键控) 和PR —ASK(反相幅度键控) 。
3.2天线技术
RFID 天线主要有双极天线、八木阵子天线(用于阅读器) 、微带天线和时隙天线。RFID 天线按照频率分为低频、短波、超短波和微波天线；按方向性分为全向天线、定向天线等；按外形可分为线状天线、面状天线等。目前RFID 天线的研究方向集中在以下部分： a) 减少电磁干扰和电磁屏蔽的设计方法；
b) 能够覆盖各种频率的复合天线设计；
c) 低剖面、小尺寸、低成本的电子标签天线的设计；
d) 智能波束扫描天线阵设计。
3.3防冲突的多址接入技术
RFID 的多址接入方式主要有以下三类：
a) 空分多址(SDMA)
空分多址通过采用智能天线阵技术降低了对单个阅读器识别距离的要求，空分多址对于UHF 和微波频率更有实用价值。目前RFID 空分多址技术已被成功应用在马拉松赛事，通过给每个运动员配置—个电子标签，用标签检测运动员的到达时间。
b) 濒分多址(FDMA)
通过给阅读器分配不同佶道，降低阅读器之间发生冲突的榻率。
c) 时分多址(TDMA)
基于TDMA 方式的防冲突协议已被大多数国际标准采纳，其中ALOHA 协议和二进制树协议就采用TDMA 方式。
3.4 RFID防冲突算法的新进展
防冲突算法是RFID 解决多目标识别的关键技术，具体可分为标签防冲突和阅读器防冲突两大类型。当阅读器信号范围内存在多个标签，同一时刻有两个或以上的标签向阅读器发送信息时，就会产生标签冲突，解决途径是使用Aloha 或二进制树搜索防冲突算法。 Aloha 防冲突算法由于延迟时间和检测时间是随机分布的，是一种不确定性算法，可分
为非时隙、时隙以及自适应Aloha 防冲突算法，其中自适应Aloha 方法的信道利用率最高，它首先对标签的数量进行动态估计，然后根据一定的优化准则，自适应选取延迟时间和帧长，它的优点是能显著提高识别速率，缺点是复杂度明显提高。基于Aloha 协议的防冲突算法并不能完全解决冲突，因此可能存在“标签饥饿”问题，即某特定标签在很长时间都没有被识别出来，这也是今后研究需要解决的问题。
二进制树搜索属于确定性算法，它的优点是防冲突能力较强、数据结构和指令简单，缺点是支持的存储容量较小。如果采用自适应二进制搜索方法能进一步减少搜索时间。
下面介绍阅读器防冲突问题。当相邻的多个阅读器同标签进行通信时，可能引起阅读器间的相互干扰。RFID 阅读器间的冲突主要来源于频率干扰和标签干扰，解决途径是采用阅读器防冲突算法。目前已提出Colorwave 算法和分层Q 学习算法。Colorwave 算法提供一个实时、分布式、局部化的MAC 协议为阅读器分配频率、时隙来减少阅读器问的干扰，属于局部优化。分层Q 学习算法采用网络信息，在整个时间段动态分配频率资源，保证临近的阅读器之间不发生冲突，属于全局优化。
在实际ETSI 标准中，阅读器在同标签通信前每隔100ms 探测数据信道的状态，采用载波侦听方式解决阅读器冲突。在EPC 标准中，在频率谱上将阅读器传输和标签传输分离开，这样阅读器与阅读器之间发生冲突，标签与标签之间发生冲突，使问题得到简化。
目前的防冲突算法还存在某些不足：正确识别率以及识别速率还不够高，算法还不能适应高速识别的需求，另外数据、指令和识别过程比较复杂。如何克服上述不足是RFID 未来研究的一个重要方向。
3.5 安全与隐私问题
随着RFID 的大面积应用，安全与隐私方面暴露出的问题越发引起人们的关注，主要表现在以下几个方面：数据安全威胁、个人隐私威胁和克隆威胁。
数据安全威胁之一是可能出现竞争对手非法搜集企业的RFID 数据，严重危及商业机密。威胁之二是RFID 本身具有脆弱性，容易受到一系列安全攻击，如重写标签信息、欺骗攻击、窃听攻击和拒绝服务等。防止数据安全威胁的主要方法有：物理隔离、读取访问控制、主动干扰、kill 标签服务、双标签联合验证、智能标签、阻止标签、Hash 锁加密、设置伪随机序列口令等。
对个人隐私的威胁：一方面，对标签信息未经授权的访问可能会泄露个人的私人信息，另一方面，RFID 的位置追踪能力，可能会危及到个人的“位置隐私”。
同时，电子标签在技术上也能克隆，仅使用电子标签单一手段进行网上银行的交易可能存在风险。总之，安全的RFID 系统应跨越保密性、信息泄露和可追踪性三大门槛，如何设计安全、高效、低成本的RFID 安全协议具有很大的挑战性。
四、 应用前景展望及未来研究方向
下面对RFID 行业的发展趋势做个展望。首先，RFID 的几个国际标准将会日益融合，最终可能出现统一的国际标准，从EPC ClasslGen2即将成为IS018000-C 标准的过程看，这种融 合趋势将会进一步加快。其次，RFID 将会很好地解决安全与隐私问题。最后电子标签成本会越来越低廉，RFID 应用将会日益普及。以下是未来RFID 几个值得研究的技术方向： a) 基于RFID 物流网络的阅读器管理与配置
如何集成不同标准的阅读器，如何在密集信道下对阅读器进行管理和配置，如何对各阅读器进行监测，是当前RFID 物流网络研究的一个热点。
b) RFID 高效、快速的识别算法
EPC 第二代标签识别速率在美国达到1600个/秒，但标签识别率不高是RFID 的一个技术难点，Auto —Id 的试验测试显示：标签的识别率仅为78．41％，贴有标签的托盘识别率也仅为96．75％。影响标签识别率的因素主要有：标签所处环境、标签粘附物体的形状与性质以及防冲突算法的性能。
c) RFID 中间件技术
中间件技术用于RFID 数据采集，使用户通过应用程序能够进行RFID 系统的远程配置与管理，RFID 中间件屏蔽了RFID 设备的多样性和复杂性，能够为后台业务系统提供强大的支撑服务，其未来市场每年可达数十亿美元，Microsoft 、gun 、IBM 等大公司已先后进军该领域。主要研究内容包括：并发访问技术、目录服务及定位技术、数据及设备监控技术、远程数据访问、安全和集成技术、进程及会话管理技术等。
目前市面上的中间件大致有三类，一类是比较初级的中间件，它主要解决RFID 系统中阅读器硬件问题，帮助实现多个阅读器之问的连接。随着RFID 技术应用的深入，出现了第二类中间件，即基于基础软件架构的中间件。这种中间件可以把阅读器读出的数据进行路由、汇集、过滤、筛选，与后台的企业信息系统进行更好的集成。第三类是面向应用层面的中问件。它主要为企业某些专用领域提供解决方案，它只有在RFID 技术发展到较为成熟时才会出现。目前Sun 、lBM 、omcle 、Micros 硪等几大IT 巨头均已开发出基于自身产品架构的中间件，从某种程度上满足了市场需求。但这些基于架构的中问件，仍然有这样那样的不足。如Sun 公司的中间件虽然基于EPC 网络基本构架，支持EPC global软件标准，但其功能单薄、过滤规则简单，缺少复杂事件的定义和处理能力。而其它IT 厂商的中间件与自身产品绑得太紧，主要针对自身平台，缺少扩展性。我国虽然有很多大学、研究机构对中问件进行研究，但大都还处于探索阶段。
从长远看，标准的不统一、价格高以及安全与隐私问题仍然是制约RFID 技术推广的主要障碍。目前二代EPC 标签价格已降到8美分，但还需要在技术上进一步突破。由于价格因素，RFID 虽未成当前的主流供应链应用，但其前景相当乐观。可以预见：未来RFID 的市场将会出现一个蓬勃发展的阶段。
五、 RFID 技术应用面临的问题
RFID 技术可广泛应用于生产、零售、物流、交通、医疗、国防等各个行业，在我国比较典型的有：如第二代身份证就内镶有射频识别芯片；此外还有高速公路自动收费系统等。但是RFID 技术要想大规模应用，还必须要解决以下几个方面问题：
a) 成本问题。目前RFID 识别系统成本价远高于条码系统，这种高价格影响了RFID 的拓展速度。改善制造流程和提高市场规模是RFID 降价的关键。
b) 标准问题。目前RFID 还未有统一的标准，不同的标准互不兼容。另外各国开放的频段也不尽相同。这两种不同，直接导致RFID 阅读器与应答器的互通性降低，影响阅读精度。
c) 信号干扰问题。RFID 是基于无线电波传送原理的，当无线电波遇到金属或液体时，信号会受到干扰，进而影响读取的准确度。
d) 安全性问题。当前的RFID 系统还没有很可靠的安全机制，无法对数据进行很好的保密，因而芯片在读或写数据时容易受到黑客的攻击。
无线射频识别RFID 技术是一项新兴的自动识别技术，被公认为是2l tH=纪最有发展前途的信息技术之一，在生产、交通、物流、安全、医疗、国防等领域有着广阔的应用前景。据ABI 估计，RFID 技术市场在未来5年内将有数万亿美元的市。场空间，目前很多IT 巨头(如Sun 、Microsoft 、IBM 、0racle 等) 都已经或正在投入到RFID 的硬件和软件研发中。
参考文献
[1]游战清, 刘克胜, 张义强, 吴谷. 无线射频识别技术(RFID)规划与实施[M].北京:电子工业出版社,2005.
[2]S.L.Garfinkel, A.Juels, R.Pappu.RFIDPrivacy: Anoverviewof problems and proposed solutions[J]. IEEE Security&PrivacyMagazine v01.3,pp.34—44.
[3]KlansFinkenzeUer. RFID Handbook: Radio-frequency identificationfundamentals and applications in contactless smartcardsandidentification[M]. in: 2th Edition, 2003．
[4]RFID标签天线及读写器设计制造.
http://www.rfidworld.com.cn/teeh/[**************]9.htm
[5]JihoonMyung, Wonjun Lee and?Srivastava J.?Adaptive binary
splitting for efficient RFID taganti-collision[J].IEEE communica-tion letters, v01. 10, pp. 144-146, March 2006.
[6]Junius Ho, Engels D. W. and Sarma, S.E.,HiQ：A hierarchicalQ-learning algorithm to solve the reader collision problem[c].inApplications and the Interact Workshops 2006, PP. 88-91, Jan, 23—27.2006.
[7]http://www. gdeii. tom. cn/Technique/Technique7. jsp
[8]余雷. 基于RFID 电子标签的物联网物流管理系统[J]微计算机信息, 2006, 22(2): 232-235.