淺談RFID在商品數(shù)據(jù)綜合應(yīng)用系統(tǒng)(GDS)中的應(yīng)用前景

華敏剛 孫 勇 劉傳斌

摘要:中國物品編碼中心作為全國商品條碼和相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的管理者和推廣者,已建立GDS條碼商品數(shù)據(jù)庫,覆蓋了全國大部分地區(qū)的商品信息。同時(shí),世界各地都在關(guān)注射頻識別標(biāo)簽(RFID)技術(shù),而且我國已將RFID產(chǎn)業(yè)定為“十一五”規(guī)劃中的重大專項(xiàng),并將投入大量資金進(jìn)行扶植,通過應(yīng)用拉動(dòng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展,而中國快速增長的經(jīng)濟(jì)和市場為RFID的發(fā)展提供了肥沃的土壤。在不久的將來,RFID必能取代傳統(tǒng)的條形碼。

關(guān)鍵詞:GDSRFID條形碼

引言

所有零售商品,例如食品、服裝、醫(yī)藥品,化妝品、洗衣粉等日用化工品,圖書,膠卷、文教體育等用品,工藝美術(shù)品及玩具,日用塑料制品,餐具,電視機(jī)、電冰箱、洗衣機(jī)等家用電器,手工工具,剪刀等日用五金制品,日用雜品等都采用條形碼。

條形碼已成為商品進(jìn)入超市的必備條件,商品條碼化是企業(yè)提高市場競爭力,擴(kuò)大外貿(mào)出口的必由之路,是實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)流通環(huán)節(jié)自動(dòng)化的前提條件,同時(shí)也是制造商適時(shí)調(diào)整產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的技術(shù)保障。

1.條碼簡介

條形碼(簡稱條碼)是將表示商品信息的數(shù)字代碼轉(zhuǎn)換成由一組規(guī)則排列的平行線條構(gòu)成的特殊符號。條碼是迄今為止最經(jīng)濟(jì)、實(shí)用的一種自動(dòng)識別技術(shù)。由于條碼技術(shù)具有輸入速度快、可靠性高、采集信息量大、靈活實(shí)用等優(yōu)點(diǎn),再加上條形碼標(biāo)簽易于制作,對設(shè)備和材料沒有特殊要求,識別設(shè)備操作容易,不需要特殊培訓(xùn),且設(shè)備也相對便宜。因此市場占有率高。

但與RFID相比,目前廣泛使用的一維條碼在性能上差得太多了。一維條碼在垂直方向上不帶任何信息,信息密度低,而且不能夠顯示漢字,容易因?yàn)槟p或皺折而被拒讀,而且只能近距離識別。盡管二維條碼在信息容量、準(zhǔn)確性等方面都有提升,但在信息容量、準(zhǔn)確性和編碼方式的靈活性上還遠(yuǎn)不如RFID。

2.RFID簡介和工作原理

射頻識別(RFID)是一種非接觸式的自動(dòng)識別技術(shù),它利用射頻信號通過電感耦合或電磁耦合來自動(dòng)識別目標(biāo)對象并獲取相關(guān)數(shù)據(jù)。該技術(shù)作為一種快速、實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確采集與處理信息的高新技術(shù)和信息標(biāo)準(zhǔn)化的基礎(chǔ),被列為本世紀(jì)十大重要技術(shù)之一。

最基本的RFID系統(tǒng)由三部分組成:標(biāo)簽、讀寫器和天線。標(biāo)簽由耦合元件及芯片組成, 每個(gè)標(biāo)簽具有惟一的電子數(shù)據(jù),附著在物體上標(biāo)識目標(biāo)對象。讀寫器也稱為閱讀器,用以產(chǎn)生發(fā)射無線電射頻信號并接收由電子標(biāo)簽反射回的無線電射頻信號,經(jīng)處理后獲取標(biāo)簽數(shù)據(jù)信息,有時(shí)還可以寫入標(biāo)簽信息的設(shè)備。讀寫器的收發(fā)距離可長可短,根據(jù)它本身的輸出功率和使用頻率的不同,從幾厘米到幾十米不等;天線在標(biāo)簽和讀寫器問傳遞射頻信號,控制數(shù)據(jù)的獲取和通訊。一般而言,天線都會與讀寫器整合在一起,可設(shè)計(jì)為手持式或固定式。

以最常見的交通卡為例:卡內(nèi)嵌有一個(gè)電子標(biāo)簽,公交車上的讀卡器內(nèi)置了一個(gè)讀寫器和一根天線,其讀寫距離為10厘米左右,屬于低頻產(chǎn)品,成本相對較低。

當(dāng)標(biāo)簽進(jìn)入磁場時(shí),接收到讀寫器通過天線發(fā)送的一定頻率的射頻信號,就能產(chǎn)生感應(yīng)電流從而獲得能量,發(fā)送出存儲在芯片中的自身編碼等信息(被動(dòng)式標(biāo)簽),或者主動(dòng)發(fā)送某一頻率的信號(主動(dòng)式標(biāo)簽),讀寫器讀取信息并解碼后,送至中央信息系統(tǒng)進(jìn)行有關(guān)數(shù)據(jù)處理。這樣,讀寫器通過天線可實(shí)現(xiàn)無接觸地讀取并識別標(biāo)簽中所保存的電子數(shù)據(jù),從而達(dá)到自動(dòng)識別物體的目的。

3.RFID的優(yōu)勢

RFID標(biāo)簽相當(dāng)于條形碼技術(shù)中的條形碼符號,用來存儲需要識別傳輸?shù)男畔?。但與條形碼相比,它有著不可比擬的優(yōu)勢:防水、防磁、耐高溫、體積小型化、形狀多樣化、使用壽命長、讀取距離大、標(biāo)簽上數(shù)據(jù)可以加密、存儲數(shù)據(jù)容量更大、存儲信息更改自如、不需要光源、可以透過外部材料讀取數(shù)據(jù)、能夠同時(shí)處理多個(gè)標(biāo)簽、可以對所附著的物體進(jìn)行追蹤定位等。和傳統(tǒng)條形碼識別技術(shù)相比,RFID具有以下幾大優(yōu)勢:

3.1.快速掃描

條形碼一次只能有一個(gè)條形碼受到掃描,RFID辨識器可同時(shí)辨識讀取數(shù)個(gè)RFID標(biāo)簽。

3.2.體積小型化、形狀多樣化

RFID在讀取上并不受尺寸大小與形狀限制,不需為了讀取精確度而配合紙張的固定尺寸和印刷品質(zhì)。此外,RFID標(biāo)簽更可往小型化與多樣形態(tài)發(fā)展,以應(yīng)用于不同產(chǎn)品。

3.3.抗污染能力和耐久性

傳統(tǒng)條形碼的載體是紙張,因此容易受到污染,但 RFID對水、油和化學(xué)藥品等物質(zhì)具有很強(qiáng)抵抗性。此外,由于條形碼是附于塑料袋或外包裝紙箱上,所以特別容易受到折損; RFID卷標(biāo)是將數(shù)據(jù)存在芯片中,因此可以免受污損。

3.4.可重復(fù)使用

現(xiàn)今的條形碼印刷上去之后就無法更改,RFID標(biāo)簽則可以重復(fù)地新增、修改、刪除RFID卷標(biāo)內(nèi)儲存的數(shù)據(jù),方便信息的更新。

3.5.穿透性和無屏障閱讀

在被覆蓋的情況下,RFID能夠穿透紙張、木材和塑料等非金屬或非透明的材質(zhì),并能夠進(jìn)行穿透性通信。而條形碼掃描機(jī)必須在近距離而且沒有物體阻擋的情況下,才可以辨讀條形碼。

3.6.數(shù)據(jù)的記憶容量大

一維條形碼的容量是50Bytes,二維條形碼最大的容量可儲存2至3000字符,RFID最大的容量則有數(shù)MegaBytes。隨著記憶載體的發(fā)展,數(shù)據(jù)容量也有不斷擴(kuò)大的趨勢。未來物品所需攜帶的資料量會越來越大,對卷標(biāo)所能擴(kuò)充容量的需求也相應(yīng)增加。

3.7.安全性

由于RFID承載的是電子式信息,其數(shù)據(jù)內(nèi)容可經(jīng)由密碼保護(hù),使其內(nèi)容不易被偽造及變造。

近年來,RFID因其所具備的遠(yuǎn)距離讀取、高儲存量等特性而備受矚目。它不僅可以幫助一個(gè)企業(yè)大幅提高貨物、信息管理的效率,還可以讓銷售企業(yè)和制造企業(yè)互聯(lián),從而更加準(zhǔn)確地接收反饋信息,控制需求信息,優(yōu)化整個(gè)供應(yīng)鏈。

4.RFID應(yīng)用前景

RFID技術(shù)在國外發(fā)展非常迅速,已被廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動(dòng)化、商業(yè)自動(dòng)化、交通運(yùn)輸控制管理等眾多領(lǐng)域。盡管我國RFID技術(shù)起步較晚,RFID技術(shù)應(yīng)用狀況還處于初級階段,但市場前景非常廣闊。

如果RFID技術(shù)能與電子供應(yīng)鏈緊密聯(lián)系,那它很有可能在幾年內(nèi)取代條形碼掃描技術(shù)。除此之外,RFID技術(shù)更可廣泛應(yīng)用于需要對物品跟蹤或分類管理的任何場合,如供應(yīng)鏈與物流管理、生產(chǎn)制造與過程控制、貨物的跟蹤與管理、身份識別與門禁系統(tǒng)、文檔追蹤與圖書館管理、交通管理與城市規(guī)劃等。

例如在生產(chǎn)制造與過程控制中,現(xiàn)代生產(chǎn)方式對各個(gè)環(huán)節(jié)的協(xié)同提出了越來越高的要求,任何一個(gè)環(huán)節(jié)的脫節(jié),都可能導(dǎo)致整條生產(chǎn)線乃至整個(gè)生產(chǎn)流程的癱瘓。如何管理并且準(zhǔn)確找到規(guī)格紛繁復(fù)雜的零部件,并將其及時(shí)運(yùn)送到生產(chǎn)線上,這不僅困擾著復(fù)雜設(shè)備的生產(chǎn)商,同時(shí)也是困擾著所有采用流水線作業(yè)的企業(yè)的一個(gè)難題。借助RFID技術(shù),就能夠?qū)崿F(xiàn)存貨管理的自動(dòng)化。不僅零部件的位置一目了然,其數(shù)量也全在掌控之中。德國BMW公司為保證汽車在流水線各位置準(zhǔn)確的完成裝配任務(wù),將RFID系統(tǒng)應(yīng)用在汽車裝配線上。

又例如在身份識別與門禁系統(tǒng)中,RFID作為一種識別技術(shù),順理成章地可以用來驗(yàn)證和檢查人群與物品的身份。其顯著的優(yōu)點(diǎn)之一,就是它的無線讀取方式大大提高了有效識別的距離,從而更加高效地處理有關(guān)數(shù)據(jù),或者為對特殊情況作出反應(yīng)贏得更多的時(shí)間。

RFID技術(shù)為智能身份證計(jì)劃的實(shí)施提供了解決方案。射頻識別系統(tǒng)可以應(yīng)用于大型停車場、軍事重地、金融系統(tǒng)等地方的人員出入管理。將與名片大小相仿的電子標(biāo)簽貼附在汽車風(fēng)擋玻璃或掛在人的身上,當(dāng)有人員或車經(jīng)過讀寫器時(shí),讀寫器即可快速、準(zhǔn)確地記錄下所通過的車輛或人員信息及通過的時(shí)間。同時(shí)還可以對是否允許通過做出判斷,自動(dòng)控制出入大門開關(guān),做到出入嚴(yán)格管理。

再例如交通管理與城市規(guī)劃,在高速公路收費(fèi)方面,香港車輛自動(dòng)識別系統(tǒng)“駕易通”采用的就是RFID技術(shù)。

裝有RFID標(biāo)簽的汽車在通過裝有讀寫器的專用隧道、停車場或高速公路路口時(shí),無須停車?yán)U費(fèi),讀出設(shè)備可快速、準(zhǔn)確地記錄通過車輛的編號或帳戶信息,實(shí)現(xiàn)高速公路通行費(fèi)的自動(dòng)征收與管理,大大提高了行車速度和效率。

5.RFID技術(shù)難關(guān)

到目前為止,設(shè)計(jì)安全、高效和低成本的安全機(jī)制仍然是一個(gè)具有挑戰(zhàn)性的課題。由于計(jì)算能力和存儲容量受限,傳統(tǒng)的密碼學(xué)安全的協(xié)議通常無法實(shí)現(xiàn)在RFID系統(tǒng)中。另外,在芯片和讀寫器之間的開放式通信渠道也容易受到竊聽,中間人攻擊等。一般地,RFID在安全缺陷方面除了與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)有相同之處外,還包括以下三種不同的安全缺陷類型:

5.1.標(biāo)簽本身的訪問缺陷

由于標(biāo)簽本身的成本所限,標(biāo)簽本身很難具備能夠足以保證安全的能力。這樣,就面臨了很大的問題。非法用戶可以利用合法的閱讀器或者自構(gòu)一個(gè)閱讀器,直接與標(biāo)簽進(jìn)行通信。這樣,就可以很容易地獲取標(biāo)簽內(nèi)所存數(shù)據(jù)。而對于讀寫式標(biāo)簽,還面臨數(shù)據(jù)被改寫的風(fēng)險(xiǎn)。

5.2.通信鏈路上的安全問題

RFID的數(shù)據(jù)通信鏈路是無線通信鏈路。與有線連接不一樣,無線傳輸?shù)男盘柋旧硎情_放的。這就給非法用戶的偵聽帶來了方便。實(shí)現(xiàn)的常用方法包括:

* 黑客非法截取通信數(shù)據(jù);

* 業(yè)務(wù)拒絕式攻擊,即非法用戶通過發(fā)射干擾信號來堵塞通信鏈路,使得閱讀器過載,無法接收正常的標(biāo)簽數(shù)據(jù);

* 利用冒名頂替標(biāo)簽來向閱讀器發(fā)送數(shù)據(jù),使得閱讀器處理的都是虛假的數(shù)據(jù),而真實(shí)的數(shù)據(jù)則被隱藏。

5.3.閱讀器內(nèi)部的安全風(fēng)險(xiǎn)。

在閱讀器中,除了中間件被用來完成數(shù)據(jù)的遴選、時(shí)間過濾和管理之外,只能提供用戶業(yè)務(wù)接口,而不能提供能夠讓用戶自行提升安全性能的接口。

由此可見,RFID所遇到的安全問題,要比通常的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)安全問題要復(fù)雜的多。

結(jié)束語

隨著芯片技術(shù)的不斷進(jìn)步,標(biāo)簽成本的降低、讀寫距離的提高、存儲容量的增大、處理時(shí)間的縮短將成為可能,RFID產(chǎn)品的種類將越來越豐富,應(yīng)用也越來越廣泛?？梢灶A(yù)計(jì),在未來的幾年中,電子標(biāo)簽與條形碼還會長期并存,但只要需求存在,RFID技術(shù)將持續(xù)保持高速發(fā)展,并將帶來一場巨大的變革。