RFID系統(tǒng)的“奧秘”詳解

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2016-02-18 14:38:18

摘自:中國(guó)海關(guān)雜志

物聯(lián)網(wǎng)是新一代信息技術(shù)的重要組成部分,被稱為繼計(jì)算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)之后世界信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展的第三次浪潮。對(duì)于我國(guó)而言,作為戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè),物聯(lián)網(wǎng)已成為一個(gè)新的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn),受到了越來越多企業(yè)的高度重視。

物聯(lián)網(wǎng)是新一代信息技術(shù)的重要組成部分,被稱為繼計(jì)算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)之后世界信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展的第三次浪潮。對(duì)于我國(guó)而言,作為戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè),物聯(lián)網(wǎng)已成為一個(gè)新的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn),受到了越來越多企業(yè)的高度重視。

目前,我國(guó)海關(guān)正在逐漸擴(kuò)大物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在系統(tǒng)內(nèi)外的應(yīng)用及推廣力度,以具有代表性的海關(guān)監(jiān)管領(lǐng)域?yàn)槔?,物?lián)網(wǎng)的應(yīng)用主要包括對(duì)運(yùn)輸工具、進(jìn)出口貨物實(shí)現(xiàn)“身份證”式的高效監(jiān)管。

 

 

具體來看,運(yùn)輸工具的監(jiān)管采用電子車牌,集裝箱的監(jiān)管采用電子關(guān)鎖。當(dāng)運(yùn)輸設(shè)備通過海關(guān)電子卡口時(shí),物聯(lián)網(wǎng)中的設(shè)備能夠自動(dòng)采集車牌號(hào)和集裝箱號(hào)等信息,并與海關(guān)驗(yàn)放指令進(jìn)行比對(duì),實(shí)現(xiàn)自動(dòng)核對(duì)放行;對(duì)于轉(zhuǎn)關(guān)的進(jìn)出口貨物,轉(zhuǎn)出地海關(guān)將施封信息寫入電子關(guān)鎖,轉(zhuǎn)入地海關(guān)卡口自動(dòng)識(shí)別驗(yàn)封,并與海關(guān)后臺(tái)數(shù)據(jù)比對(duì),實(shí)現(xiàn)自動(dòng)核對(duì)放行。

在采用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)后,海關(guān)監(jiān)管可以實(shí)現(xiàn)卡口不停車驗(yàn)放,大大加快了卡口的通行速度,提高了海關(guān)監(jiān)管效能和通關(guān)效率。

“互聯(lián)”延展“物聯(lián)”

物聯(lián)網(wǎng)是指通過裝置在各類物體上的RFID電子標(biāo)簽、傳感器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等信息傳感設(shè)備,利用傳感技術(shù)、無線通信技術(shù),按約定的協(xié)議把物體與互聯(lián)網(wǎng)聯(lián)接起來,來完成信息交換和通信行為,最終實(shí)現(xiàn)智能化識(shí)別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理于一體的網(wǎng)絡(luò)。依據(jù)信息的生成、傳輸、處理和應(yīng)用的不同環(huán)節(jié),物聯(lián)網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)可由低到高分為四層,即感知識(shí)別層、網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建層、管理服務(wù)層和綜合應(yīng)用層。

感知識(shí)別層負(fù)責(zé)信息采集和信號(hào)處理。通過感知識(shí)別技術(shù),讓物品“開口說話、發(fā)布信息”,這是物聯(lián)網(wǎng)區(qū)別于其他網(wǎng)絡(luò)的最獨(dú)特部分。感知識(shí)別層的信息生成設(shè)備,既包括采用自動(dòng)生成方式的RFID電子標(biāo)簽、傳感器、定位系統(tǒng)等部分,還包括采用人工生成方式的各種智能設(shè)備,例如智能手機(jī)、PDA、多媒體播放器、筆記本電腦等。感知識(shí)別層位于物聯(lián)網(wǎng)四層模型的最底端,是所有上層結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)。

網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建層直接通過現(xiàn)有的互聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)通信網(wǎng)、衛(wèi)星通信網(wǎng)等基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)設(shè)施,對(duì)來自感知識(shí)別層的信息進(jìn)行接入和傳輸。在物聯(lián)網(wǎng)四層模型中,網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建層接駁感知識(shí)別層和管理服務(wù)層,具有強(qiáng)大的紐帶作用。

毋庸置疑的是,網(wǎng)絡(luò)是物聯(lián)網(wǎng)中最重要的基礎(chǔ)設(shè)施之一,具體可分為以下四個(gè)方面。一是互聯(lián)網(wǎng)/電信網(wǎng),它是物聯(lián)網(wǎng)的核心網(wǎng)絡(luò)、平臺(tái)和技術(shù)支撐面;二是無線寬帶網(wǎng),其自身的WiFi/WiMAX等無線寬帶技術(shù)覆蓋范圍較廣,傳輸速度較快,為物聯(lián)網(wǎng)提供高速可靠、廉價(jià)且不受接入設(shè)備位置限制的互聯(lián)手段;三是無線低速網(wǎng),它包含ZigBee/藍(lán)牙等低速網(wǎng)絡(luò)協(xié)議,能夠適應(yīng)物聯(lián)網(wǎng)中能力較低節(jié)點(diǎn)的低速率、低通信半徑、低計(jì)算能力和低能量來源等特征;四是移動(dòng)通信網(wǎng),它將成為“全面、隨時(shí)、隨地”傳輸信息的有效平臺(tái),可高速、實(shí)時(shí)、高覆蓋率、多元化地處理多媒體數(shù)據(jù),為“物品觸網(wǎng)”創(chuàng)造條件。

在高性能網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)的環(huán)境下,管理服務(wù)層能夠?qū)⒕W(wǎng)絡(luò)內(nèi)海量的信息資源通過計(jì)算機(jī)整合成一個(gè)可互聯(lián)互通的大型智能網(wǎng)絡(luò)。管理服務(wù)層可解決數(shù)據(jù)如何存儲(chǔ)(數(shù)據(jù)庫與海量存儲(chǔ)技術(shù))、如何檢索(搜索引擎)、如何使用(數(shù)據(jù)挖掘與機(jī)器學(xué)習(xí))、如何不被濫用(數(shù)據(jù)安全與隱私保護(hù))等問題。管理服務(wù)層位于感知識(shí)別和網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建層之上,處于綜合應(yīng)用層之下,是物聯(lián)網(wǎng)的智慧源泉。人們通常把物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用冠以“智能”的名稱,如智能電網(wǎng)、智能交通、智能物流等,而其中的智慧就來自于這一層。

綜合應(yīng)用層是物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的用戶接口,通過分析處理后的感知數(shù)據(jù),為用戶提供豐富的特定服務(wù)。具體來看,綜合應(yīng)用層接收網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建層傳來的信息,并對(duì)信息進(jìn)行處理和決策,再通過網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建層發(fā)送信息,以控制感知識(shí)別層的設(shè)備和終端。物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用以“物”或物理世界為中心,涵蓋物品追蹤、環(huán)境感知、智能物流、智能交通、智能海關(guān)等各個(gè)領(lǐng)域。

RFID系統(tǒng)的“奧秘”

RFID主要被用于物聯(lián)網(wǎng)中的感知識(shí)別層,是射頻識(shí)別(RadioFrequencyIdentification)的簡(jiǎn)稱,是利用可用于無線通信的電磁波(射頻)來自動(dòng)識(shí)別個(gè)體的非接觸式自動(dòng)識(shí)別技術(shù),例如日常生活中十分常見的門禁系統(tǒng)。

在系統(tǒng)組成方面,最基本的RFID系統(tǒng)包括RFID電子標(biāo)簽、RFID閱讀器、天線,以及記錄并處理信息的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。在工作原理方面,RFID閱讀器通過天線發(fā)送電子信號(hào),在接收到信號(hào)后,RFID電子標(biāo)簽會(huì)發(fā)射內(nèi)部存儲(chǔ)的標(biāo)識(shí)信息,RFID閱讀器則會(huì)通過天線接收并識(shí)別該電子標(biāo)簽發(fā)回的信息,最終由RFID閱讀器將識(shí)別結(jié)果發(fā)送給主機(jī)。

RFID電子標(biāo)簽也被稱為智能標(biāo)簽,是指采用了射頻識(shí)別技術(shù)、具有一定存儲(chǔ)容量芯片的標(biāo)簽。一般情況下,完整的RFID電子標(biāo)簽由芯片、天線、紙介質(zhì)(或塑料介質(zhì))基材組成。

其中,芯片內(nèi)有兩個(gè)數(shù)據(jù)區(qū)域,分別是ID區(qū)和用戶數(shù)據(jù)區(qū)。ID區(qū)用于存儲(chǔ)全球唯一的標(biāo)識(shí)碼UID(在制作芯片時(shí)存儲(chǔ)在ROM中,無法修改);用戶數(shù)據(jù)區(qū)則供用戶存儲(chǔ)數(shù)據(jù),可進(jìn)行讀寫、修改或增加的操作。同時(shí),RFID電子標(biāo)簽的天線是實(shí)現(xiàn)射頻信號(hào)空間傳播并建立無線通信連接的設(shè)備。

值得說明的是,雖然目前應(yīng)用較廣的非接觸式IC卡(如人們常用的第二代身份證、城市交通一卡通等)與一般的RFID電子標(biāo)簽有時(shí)會(huì)使用同一個(gè)頻率(13.56MHz),但由于兩者與閱讀器之間的無線通信協(xié)議不同,所以兩者無法通用,而我們也不能將兩者混淆。不僅如此,非接觸式IC卡在通信距離、形狀、管理對(duì)象、單價(jià)等方面都與RFID電子標(biāo)簽有所不同。

 

 

RFID閱讀器是指通過射頻識(shí)別技術(shù)對(duì)RFID電子標(biāo)簽進(jìn)行讀寫操作的設(shè)備,由射頻處理單元、基帶處理單元、控制單元和天線組成。射頻處理單元一方面可將RFID閱讀器發(fā)往RFID電子標(biāo)簽的命令調(diào)制到射頻信號(hào)上,并經(jīng)由天線發(fā)出;另一方面則會(huì)對(duì)天線接收到的RFID電子標(biāo)簽回波信號(hào)進(jìn)行解調(diào)處理,以提取標(biāo)簽返回的數(shù)據(jù)。基帶處理單元可將控制單元發(fā)出的命令加工為編碼調(diào)制信息,還可對(duì)射頻處理單元處理的標(biāo)簽返回?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行進(jìn)一步解碼,并將之送入控制單元。控制單元是閱讀器的控制核心,對(duì)閱讀器的各個(gè)硬件進(jìn)行控制。天線則主要用于接收和發(fā)送電磁波。

此外,根據(jù)使用環(huán)境的不同,RFID閱讀器可被分為桌面式、手持式和固定式;而如若根據(jù)頻率的不同,則可將其分為低頻、高頻、超高頻等類型。

RFID何所歸?

隨著物聯(lián)網(wǎng)的不斷滲透與發(fā)展,物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)產(chǎn)品的進(jìn)出口貿(mào)易逐漸增加,其報(bào)關(guān)歸類成了不少企業(yè)關(guān)心的話題。在目前的進(jìn)出口業(yè)務(wù)中,人們?nèi)粘S龅阶疃嗟奈锫?lián)網(wǎng)設(shè)備是RFID電子標(biāo)簽和RFID閱讀器。

從RFID電子標(biāo)簽的結(jié)構(gòu)和工作原理分析,它屬于裝有集成電路的卡,含有嵌入式天線,不含任何其他有源或無源元件,符合“第八十五章注釋四(二)”的描述,故應(yīng)按“智能卡”歸入子目8523.52項(xiàng)下。

從RFID閱讀器的結(jié)構(gòu)和工作原理分析,在RFID系統(tǒng)中,RFID閱讀器的功能就是信息的輸入或輸出,因此該商品符合“第八十四章注釋五(三)”的描述,故應(yīng)按“輸入輸出部件”歸入子目8471.6090項(xiàng)下。

當(dāng)下,也有一些人認(rèn)為,從其工作原理分析,RFID閱讀器也符合品目85.17項(xiàng)下的“發(fā)送或接收數(shù)據(jù)信息的通信設(shè)備”,故應(yīng)歸入品目85.17項(xiàng)下。但需注意的是,RFID閱讀器的主要功能并不是通信功能,而是信息的輸入或輸出,即通過無線通信的方式實(shí)現(xiàn)信息的輸入和輸出功能,所以將其歸入品目85.17項(xiàng)下是不妥的。

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