RFID系统分类与电子标签分类分析研究

1、引言

RFID是英文Radio Frequency Identification的缩写，译成中文是“射频识别”的意思。射频识别（RFID）是一种无接触的利用射频无线通信技术实现的自动识别技术，可应用于各类自动识别需求之中，例如：人员识别，物品识别、动植物识别等等。

射频识别（RFID）系统中一般都包含有两个基本部分：电子标签和读写器。电子标签是物品标识信息的载体，可附着在标识物品的表面或者嵌入标识物品中（有一定的条件要求）。读写器用于和电子标签进行数据通信，即可以向电子标签中注入数据也可以读取电子标签中的数据。

在互联网流行的今天，射频识别（RFID）是网络上的一个热点关键词，在热门搜索引擎中以“RFID”作为关键词搜索一下的话可以得到数千万个匹配的结果。（例如：本文写作时对Yahoo的顺手一搜得到的结果是38，500，000，对Google的一搜是36，900，000，对Baidu的一搜是2，460，000）。

要使人们比较方便地认识和了解射频识别（RFID），与其相关的分类研究显然是非常重要的。循着分类研究的指引，人们不但可以了解射频识别（RFID）是什么？射频识别（RFID）系统工作的基本原理，并能较快地把握RFID技术的全貌。在此基础上，可以为选择产品或进行相关的技术研究带来便捷，这也是本文研究的目的和意义所在。

2、分析研究的基础

2.1、几个基本概念

与射频识别（RFID）密切相关的基本概念涉及到“RFID技术”、“RFID产品”、“RFID系统”和“RFID应用”等。上述四个基本概念从排列的顺序上有一定的内在关系，下面给予初步的分析研究。

（1）“RFID技术”。RFID技术是最基础的，也是最零散的、跨学科领域，以应用为目的、以电子信息技术为特色的跨学科技术的一个集合。例如，RFID技术涉及到通信技术中的解制解调技术与编解码技术、无线收发的天线技术、集成电路设计技术等等。

（2）“RFID产品”。RFID产品则是在RFID技术基础上针对RFID系统的工作原理设计、构建的单元功能件。列如，RFID产品包括电子标签、读写器，展开来也可包括标签天线、标签芯片等等。

（3）“RFID系统”。RFID系统是由RFID产品单元构成的具有无接触识别功能（特点）的产品单元的基本组合。比如，RFID系统包含有若干个电子标签和若干个读写器，由单个电子标签和单个读写器也可以构造一个最小的RFID系统。

（4）“RFID应用”。RFID应用则是将RFID系统应用于解决某个具有无接触识别需求的实际需要。例如，将RFID系统应用于解决不停车收费的需求，将RFID系统应用于证照防伪的需求，将RFID系统应用于物品标识，等等。

综上所述，从概念的层级来说，由“RFID技术”、“RFID产品”、“RFID系统”到“RFID应用”是逐渐扩展的关系，如图1所示。

其中，“RFID技术”与“RFID产品”位于扩展关系的内层，具有散、杂的特点；“RFID系统”与“RFID应用”位于扩展关系的外层，具有集成、统一的特点。从概念相应的角度来看，“RFID技术”与“RFID系统”相应，侧重于理论、概念，具有理、虚的特点；“RFID产品”和“RFID应用”相应，侧重于实物、实现，具有物、实的特点。

图1 RFID技术、产品、系统、应用的关系

2.2、RFID分类研究的预处理

由图1可见，“RFID技术”与“RFID产品”位于图1所示关系图的内层，具有散、杂的特点。因而，把握好“RFID技术”与“RFID产品”的分类也就抓住了RFID分类研究问题的主要矛盾。

下面进一步疏理RFID技术分类与RFID产品分类之间的关系，以及RFID系统分类与电子标签分类之间的关系。

2.2.1、RFID技术分类与RFID产品分类之间的关系

在研究RFID技术与产品的分类时，遵循以技术分类为主、产品分类为辅的原则具有更为深层次的内在原因。也就是从比较分析的角度来说，RFID技术具有相对的稳定性，而RFID产品则具有较快与较大的易变性。因而，把握RFID技术的分类比把握RFID产品的分类具有更为深刻的意义。

2.2.2、RFID系统分类与电子标签分类之间的关系

从RFID系统的角度来看，RFID最小系统包括电子标签和读写器两部分。比较电子标签和读写器的从属关系，显然电子标签是处于主导地位的。这是因为，电子标签是识别信息的载体，电子标签附着在被识别的物品上并保持与其标识物的绑定关系，因而电子标签的特点包括：一是数量多，二是与人们接触的距离近且频度高。相比较而言，读写器的作用在于采集电子标签的信息或向电子标签中注入新的信息，其特点包括：仅在必要的信息采集点设置，数量相对较少，人们直接见到读写器的频度低。此外，从技术层面分析，电子标签通常要求具有较低的价格（数量多，有些应用定位于一次性使用）而读写器则可承受较高的价格，因而，在RFID系统设计时自然优先考虑如何将电子标签做的既满足功能要求，同时也要考虑到生产制造简单、应用方便和价格低廉。由此决定了电子标签在RFID技术与RFID系统中的主导地位。

基于以上分析，鉴于电子标签在RFID技术与RFID系统中的主导地位，有关电子标签技术的分类在一定程度上也等同着RFID技术的分类。从简化问题分析与抓住主要矛盾的角度出发，一般情况下可以认可将电子标签技术与RFID技术相等同观点，因而也就认可了有关电子标签技术的分类与RFID技术的分类相等同的观点。

2.2.3、分类依据的提取

考查电子标签的工作原理和技术参数指标集，其中最重要的参数包括：电子标签送出内置的标识信息时所采用的射频工作频率以及电子标签工作的电源供给方式。因而，电子标签的工作频率及电源即成为RFID技术分类的最基本的依据。

相对来说，读写器的设计具有跟随电子标签设计并与电子标签的工作相匹配的特点。当然，读写器的设计中涉及到的无线收发、信号处理、信息的编码解码、智能环境适应性检测、与后端应用的自适应接口等。

在后续的“RFID技术分类研究”和“RFID产品分类研究”详细讨论中，将循着以RFID系统为依托，着重讨论RFID技术的分类；在RFID技术分类的基础上，循着以RFID应用为目的，着重讨论RFID产品的分类（包括电子标签产品的分类和读写器产品的分类）。从RFID整体与分类总论的观点有看，有关RFID分类研究所涵盖的内容范围和内容侧重如图2所示。

鉴于EPC概念对RFID技术的强力拉动与推动，本文最后就RFID系统与EPC体系之间的关系进行简洁而清晰地说明。

图2 有关RFID技术分类与RFID产品分类涵盖的范围

通过对RFID技术与产品分类的概念层级的分析研究，可以预期获得从整体上对RFID技术与产品有一个准确、宏观上的把握。至于对各分类项所涉及到的单元对应的专门技术的分析研究及相关产品的开发则不在本文的讨论范围之内。

3、RFID系统与EPC体系之间的关系

人们对RFID技术应用的最大期待莫过于在物流与供应链领域发挥其预期的作用，与此相关的另一个热门词汇是“EPC”。EPC的中文含义是“产品电子代码”，英文原文是“EPC - Electronic Product Code”，与EPC密切相关的概念是“物联网”。

目前来说，EPC+物联网的概念已形成了一个体系，可将其称为EPC体系。本文不打算详细讨论EPC体系的问题，而仅花费一点篇幅说明RFID与EPC的基本关系。

从RFID系统与EPC体系的整体概念而言，可分别构建起各自的空间。从两者之间的关系来说，两个空间存在着一个交集，如图3所示。

从RFID空间的角度来看，EPC空间中RFID技术应用的一个方面，但并不是RFID应用空间的全部。从EPC空间的角度来看，EPC空间将RFID技术作为一项重要的信息采集手段来利用。

从产品应用的视角来说，RFID标签包含了应用于EPC用途的EPC标签，目前尚无采用其他标签形式作为EPC标签的具体实现；反过来说，采用RFID技术的EPC标签仅只是RFID电子标签的一部分。

读写器的情况也相似，EPC读写器归属于RFID读写器的范畴，RFID读写器满足EPC应用的基本要求（标准）之后即成为EPC读写器。

图3 RFID与EPC的关系图

4、小结

本文详细分析研究了RFID分类的相关问题，本文的内容与后续“RFID技术分类研究”和“RFID产品分类研究”的内容，就RFID分类的体系进行了详细的分析研究。主要的内容与观点汇总如下：

（1）提出了区分RFID技术分类与RFID产品分类的新概念。与以往将RFID技术分类与产品分类混为一谈的认识和观点相比，新的分类概念更加清晰地体现出了技术、产品、系统与应用的四层关系。新的分类方法突出了技术具有稳定的发展性，产品具有与应用相适应的局限性以及产品生命周期性的特点。

（2）确认并认同了从技术分类角度出发，可以直接将RFID技术与电子标签技术分类相等同的基本观点。

（3）通过对RFID技术的整体研究，将RFID技术的分类依据疏理为：依电子标签供电方式的分类，依电子标签工作频率的分类，依电子标签内部状态的分类三大依据。略去了其他非重要因素的分类。

（4）通过对RFID产品的整体研究，提出了电子标签产品分类的四层：频率、标准、封装与应用的体系分级分类法，并结合无源电子标签技术分类的结果，对无源电子标签产品的分级分类进行了示例分析。所得结果对电子标签产品型号命名与疏理具有重要参考作用。

（5）在对RFID产品整体研究的基础上，通过与电子标签产品分类依据的对比分析，结合读写器产品应用的特点，提出了读写器产品分类的四要素：频率、外装、功率与应用的平面关联分类法，并详细分析了具有贯通作用的“标准”因素的地位与作用。针对无源UHF频段读写器产品的分类示例的分析及其结果对平面关联分类法在读写器产品分类中的应用具体重要的示范作用，对读写器产品型号命名的疏理具有重要的参考作用。