《RFID技术与应用》PPT课件

1,RFID技术与应用,2,主要内容,1.国际RFID应用背景2.射频识别技术简介3.物联网3.1物联网概况3.2物联网的逻辑框架3.3物联网的物理架构3.4物联网的安全与认证3.5物联网的工作流程4.RFID在美日中三国中的应用特点5.RFID的现状与前景6.一些建议,3,1.国际RFID应用,1.2004年开始，全球最大零售商沃尔玛开始采用RFID技术，每年可节省83.5亿美元2.2005年底美国国防部开始大规模应用RFID技术3.飞利浦公司为2006年世界杯提供320万张RFID门票4.SAP、英特尔共同开发RFID技术并大力推广应用,4,1.国际RFID应用（续）,在行业应用方面，国外主要是零售业、制造业、政府、医药、物流等行业广泛应用RFID技术,5,未来广阔的应用领域,行李包裹自动识别,非接触电子钥匙,集装箱自动分类管理,废品分类管理,仓库物品管理和分类,生产线自动化及在线检测,非接触度表,轮胎实时检测,现代化机场管理,现代化医院管理与监测,物流实时管理,资产管理登记,商场货物,图书馆书籍管理,停车场不停车收费和管理,POS机,6,2.射频识别（RFID）技术,2.1RFID简介2.2RFID天线与标签2.3RFID读写器2.4RFID系统框图2.5四种识别技术比较,7,RFID简介,RFID是RadioFrequencyIdentification的缩写，即射频识别。RFID是一种非接触式的自动识别技术，它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据。射频识别系统的组成:电子标签（Tag）阅读器（Reader）天线(Antenna),8,RFID天线与标签,无源标签,有源标签,9,RFID读写器,10,RFID系统框图,11,现有四种识别技术,1.条形码2.磁卡3.IC卡4.RFID卡,12,四种识别技术的比较,条码和磁卡的成本较低，但是都容易磨损，且数据量很小；接触式IC卡的价格稍高，数据存储量较大，安全性好，但是也容易磨损，寿命短。与条码、磁卡、接触式IC卡相比，RFID标签实现了免接触操作，具有应用便利，无机械磨损，寿命长，无需可见光源，穿透性好，抗污染能力和耐久性强等特点。并且，RFID标签可以在恶劣环境下工作，读取距离远，支持写入数据，可重复使用，并使用了防冲撞技术，能够识别高速运动物体,并可同时识别多个射频卡。,13,物联网=EPC+RFID+物流信息+互联网+移动通讯+GPS,物联网将会带来一场新的网络革命。它能使电脑在世界任何地方实时辨认出任何物件所有的物理对象都在物联网中充当节点该网络能可靠、准确、实时地传输物理对象的资讯,3.1物联网概况,EPC:ElectronicProductCode,中文称为产品电子代码.,14,物联网的重要特点：,不需要人的干预与操作，通过自动技术实现网络运行无缝链接网络的成本相对较低通用性好，可以在任何环境下运行采纳了一些管理实体的标准如：UCC、EAN、ANSI、ISO等,3.1物联网概况（续）,15,3.2物联网的逻辑框架,16,RFID全球使用频率,17,中间件(Middleware),EPC中间件实现RFID读写器和后端应用系统之间的信息交互，捕获实时的信息和事件，或上行给后端系统，或下行给读写器。EPC中间件采用标准的协议和接口，是连接读写器和信息系统的纽带。,18,中间件(续）,读卡器通信组件直接操作读卡器应用级别事件（ALE）服务安全组件要求数字签名，加密操作和X.509证书ALE服务处理组件处理与RFID标签相关的信息ALE客户界面能够支持：a.简单对象访问协议（SOAP）ALE安全保障b.安全的通知界面,19,EPC信息服务器,EPC信息服务使EPCglobal网络相关数据以物理标识语言（PML）形式请求服务运行模式，1.EPCIS信息被激活的EPCIS应用程序直接应用2.EPCIS信息直接存储在资料档案库中，以备今后查询时进行检索,20,EPC信息服务器(系统应用层),应用层是EPC后端软件及企业应用系统，可形成企业个性化的应用系统，包括：企业信息管理软件：分析统计及报表生成专用领域应用软件：满足行业应用的个性业务需求网站商务平台：方便供应链节点信息的注册、查询及交互等信息服务协同工作平台：实现应用中EPC基础设备的硬件与其他系统的协同工作,21,物名解析服务（ONS）,1.读写器从EPC标签读出的是一个EPC代码信息2.中间件把从读写器得到的EPC代码信息传给ONS3.ONS完成在网络数据库中将代码信息转换为存储物品的相关信息,22,EPC（产品电子编码）,提供识别对象的唯一标识通过计算机网络来标识和访问单个对象，如在互联网中使用IP地址来标识、组织和通信一样最终目标：建立一个全球的、开放的标识标准,EPC编码：长度为64位、96位和256位的ID编码，出于成本的考虑现在主要采用96位编码。EPC编码分为四个字段，分别为：头部，标识编码的版本号，这样就可使电子产品编码采用不同的长度和类型；产品管理者，如产品的生产商；产品所属的商品类别；单品的唯一编号。,23,EPC（产品电子编码）,采用96位码（二进制）的编码体系可以为2.68亿个公司赋码，为680亿个独立产品编码,24,RFID标准分类,1.技术标准(如符号、射频识别技术、IC卡标准等)；2.数据内容标准(如编码格式、语法标准等)；3.一致性标准(如印刷质量、测试规范等标准)；4.应用标准(如船运标签、产品包装标准等)。其中编码标准和通信协议(通讯接口)是争夺得比较激烈的部分，它们也构成了RFID标准的核心。,25,RFID标准势力,1.EPCglobal2.ISO标准体系3.UID(UniqueIdentification)4.NFC(NearFieldConfiguration),26,EPCglobal标准,27,EPCClass1Gen2规范特色,使用的频段范围为868MHz950MHz具有全球统一的标准可变资料传送速度搜寻标签之机制反碰撞搜寻法Gen2协议与第一代EPCglobalUHF协议相比:1.标签的信息存储量增大，准确性提高2.符合全球许多条例的要求3.标签读取正确率高，读取速度快4.安全性和保护隐私功能都有所加强,28,ISO/IEC相关RFID标准,29,ISO/IEC相关RFID标准(续),ISO18000系列包含了有源和无源RFID技术标准，主要是基于物品管理的RFID空中接口参数ISO17363至17364是一系列物流容器识别的规范，它们还未被认定为标准目前在我国常用RFID标准为用于非接触智能卡的两个ISO标准：ISO14443、ISO15693,30,泛在识别标准是日本的泛在识别(UbiquitousID)中心等组织,针对射频识别技术和物品自动识别制定的一系列标准。泛在ID要构建这样一种系统：先为所有需要管理的物品分配不同的128位代码“ucode”，并将其保存在射频标签或条形码中。读取ucode代码后，与“ucode解析服务器”进行核对，读取储存的信息。ucode以全球统一的方式进行分配，在全球任何地方都能够进行核对。,Ucode进行了以下分区:类别0：光学性ID标签类别1：低级RFID标签类别2：高级RFID标签类别3：低级智能标签类别4：高级智能标签类别5：低级主动性标签类别6：高级主动性标签类别7：安全盒类别8：安全服务器,类别0,类别1,类别2,泛在识别（UID）标准,31,近距离通讯技术(NFC)全称NearFieldCommunication，其技术优势为：在单一芯片上结合了感应式读卡器，感应式卡片和点对点的功能通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据。任意两个设备（如移动电话、蓝牙设备、设备）相互接近，就可以实现无线通信，实现信息交换、内容访问、服务交换等功能拥有NFC功能的消费电子装置可以交换或储存个人资料，其中包括各种讯息、照片、MP3等。为消费者实现使用简便、免安装设定、现场立即联机、智能型门控等功能，符合现代消费的需求,近距离通讯技术(NFC),32,3.3物联网的物理架构,带有RFID标签的包装箱,服务器,可移动的RFID读写器,带有RFID标签的物体,固定的RFID读写器,数据中心的应用程序服务器数据中心的数据库,客户应用,ONS和PML服务,EPC登记,因特网,标准应用,ONS（缓存中的信息）,33,射频识别系统的碰撞与防碰撞设计在射频识别技术的发展过程中，防碰撞技术是一项关键技术.当读写器的天线区域中有多个射频卡时，它们几乎同时发送信号，信号互相干扰，即发生了碰撞.防碰撞技术可以从硬件和软件两种途径来实现:硬件实现采用TDMA,FDMA,CDMA等多址识别技术，优点是时延很小，但是以增加系统复杂性和提高成本为代价的；软件实现使系统设计简单、成本低且易于修改，但响应时间相对较长.,3.4物联网的安全与认证,34,系统安全性,1.读写通道的安全性：Kill标签、Hash锁、认证和加密算法2.中间件的安全性：身份验证、授权和审计技术的安全框架、数据流加密3.应用层的安全性：现有成熟的网络安全技术,35,系统安全性(续),（公匙基础设施）,（RFID中间件）,（目标信息服务）,（目标追踪服务）,（域名解析服务）,（对象名解析服务）,（传输层安全通道）,36,3.5物联网的工作流程,1、产品在生产完成时，贴上存储有EPC标识的RFID标签，此后在产品的整个生命周期，该EPC代码成为产品的唯一标识，以此EPC编码为索引能实时在EPC网络上查询和更新产品相关信息，也能以它为线索，在各个流通环节对产品进行定位追踪。,37,2、在运输、销售、使用、回收等任何环节，当某个阅读器在其读取范围内监测到标签的存在，就会将标签所含EPC数据传往与其相连的Savant，Savant首先以该EPC数据为键值，在本地ONS服务器获取包含该产品信息的EPC信息服务器的网络地址，然后Savant根据该地址查询EPC信息服务器，获得产品的特定信息，进行必要的处理后，触发后端企业应用做更深层次的计算。同时，本地EPC信息服务器和源EPC信息服务器对本次阅读器读取进行记录和修改相应数据。如果本地ONS不能查阅到EPC编码对应的EPC信息服务器地址，它会向远程ONS发送解析请求。,3.5物联网的工作流程(续),38,（1）给产品加上射频识别标签,SuperColaInc.给它生产的每一罐可乐加上一个射频识别（RFID）标签，标签很便宜，每个大约5美分，它,含有一个独一无二的产品电子代码（EPC），存储在标签的芯片里，这个微芯片只有400微米见方，比一粒砂还小，标签带一个微型的射频天线。,39,（2）给包装箱加上识别标签,有了这些标签，公司可以用全自动、成本效益高的方式，对可乐罐进行识别、计数和跟踪，可乐罐装箱（箱子本身也有自己的RFID标签）后，装进带标签的货盘。,40,（3）解读器对标签进行识读,可乐货盘出厂时，装货站门楣上的RFID解读器发出的射频波射向智能标签，启动这些标签同时供其电源。标签“苏醒”过来，开始发射各自的EPC，解读器每次只让一个标签“发言”。,它快速轮流地开关这些标签，直到阅读完所有标签为止。,41,（4）Savant软件,解读器与运行Savant软件的电脑系统相连接，它将收集的EPC传给Savant,随后Savant软件进入工作状态。,SavantSoftware,ONSserver,PMLserver,EPCCode,系统通过因特网向对象名解析服务（ONS）数据库发出询问，而该数据库就像倒序式电话查号服务方式，根据收到的号码提供对应的名称。,42,ONS服务器将EPC号码（即RFID标签上存储的唯一数据）与存有大量关于该产品信息的服务器之地址相匹配，世界各地的Savant系统都可以读取并增加这样数据。,（5）ONS对象名解析服务,SavantSoftware,ONSserver,PMLserver,EPCCode,43,（6）PML物理标识语言,这第二台服务器采用PML（物理标识语言），存储有关该厂产品的完整数据。它辨认出收到的EPC属于SuperColaInc.生产的罐装CherryHydro.,SavantSoftware,ONSserver,PMLserver,EPCCode,由于该系统知道发出询问的解读器之所在，因此它现在也知道哪个工厂生产了这罐可乐。如果发生缺陷或不合格事件，有了这个信息就可以很容易地找到问题的来源，便于回收有问题的产品。,44,（7）高效的产品分销体系,可乐货盘抵达装运公司的集散中心。由于在卸货区有RFID解读器，因此不需要开箱检查里面的货。Savant提供货物说明，这样这批可乐就可以很快地上卡车。,45,（8）零成本存货盘点,送货车抵达WalMart,而WalMart一直在通过自己Savant的连接，跟踪这批货的运送。WalMart也有装货站解读器，可乐一送到，WalMart的零售系统马上,自动更新将送到的每一罐CherryHydro记录下来。这样，WalMart可以自动确认它的CherryHydro存货量，精确可靠。,46,(9)消除库存积压情形,除此之外，WalMart的零售货架装有集成式解读器。罐装可乐进货时，货架能“认识”新添的货物。,此时，若一位顾客拿走六罐装的CherryHydro时，该货架就会向WalMart的自动补货系统发出一个讯息，该系统就向SuperCola,Inc.订购CherryHydro,有了这样的系统，就不需要在外面的仓库高成本维持“安全存货量”。,47,(10)对顾客的便利,自动识别技术还能方便顾客，顾客不需要长时间排队等候付款，她只需推着所送物品出门就行了。装在门上的解读器可以通过货物的EPC，辨认购物车里的货物，她只要刷一下付款卡或信用卡就可离去.,48,4.RFID在美日中三国中的应用特点,美国战争与经济的交融日本充实的RFID的社会泛在理念中国RFID对于市场监控意义重大,49,美国战争与经济的交融,RFID起源于战争经济竞争是战场战争的延续RFID在经济上的成功，使得该技术民用化民用化的结果又应用于战争需要使用RFID的背景条码也是沃尔玛推动的只有不断更新技术才能维持其霸主地位解决的问题：提高SCM的效率，防盗,50,沃尔玛超市,51,外军用RFID管理导弹,52,日本充实的RFID的社会泛在理念,以半导体制造技术为坚强后盾的通信技术与家电技术为技术的鲜明特点需要使用RFID的背景早已在世界居于领先的电子技术急于寻求出路RFID使用于智能家电中将使家电发生重大变革UID的提出无外乎上述背景,53,日本充实的RFID的社会泛在理念,与美国的不同RFID几乎没有战争的需要自律、勤勉是一种社会习惯，在权衡利弊与技术可行性之后，没有把重点放在零售业，体现出原本十分突出的人文色彩商业竞争固然激烈，但石油等原材料价格日益高腾的结果，使国内企业合作大于竞争，RFID促进效率的提高并不强烈地体现在与对手竞争上。,54,日本电器NEC成为RFID标杆企业,中国对日本出口的蔬菜，例如菠菜中残余农药的超标常常引起轩然大波。对中日之间敏感的食品安全问题更加关注。中国肉类协会和八个部委联合成立了中国食品安全办公室，NEC与办公室签订协议从牛肉开始着手进行食品安全方面的RFID应用。,55,NEC与沃尔玛在RFID应用策略上的差异,沃尔玛：最大限度地降低成本NEC：提供精良服务启发：我们中国目前大力提倡构建和谐社会，人们生活水平在不断提高。我们建议商店在获取经济利益的同时应该让公众最大程度地得到满足，NEC的经验就显得尤为可贵。,56,中国RFID对于市场监控意义重大,与美日不同的社会背景从一种农业经济挣脱出来，向工业化国家发展的社会中国对RFID没有应用于战争的需求几经政治动乱，人们固有的道德观念没有恢复、伴随新型经济而来的道德观念还没有建立，初等教育的普及率较低。造成的特点是对社会的管理，特别是对于市场的监督尤为必要和迫切。,57,中国RFID的特点（1）,有巨大的市场急需建立政府的监管平台身份证、票证、药品、危险品（易爆、易燃、核物质、化学药品）物流的效率亟待提高GDP的21%要降至发达国家的8%，路途艰难。但是在RFID在该行业应用，目前在技术上同样都在起跑线上。,58,因化学品引起的爆炸以及危险品的管理,危险化学品容器的管理在今后2至3年中，上海全市400万个气瓶都将安装电子标签。,59,宠物狗的电子标签被植入皮下,畜牧场的牛的跟踪管理,60,中国RFID的特点（2）,有政府的潜力推动上海、广东有各种协会和媒体的推动相关协会、网站、杂志有国际相关知名制造商的推动Intel有强烈的RFID导入欲望上海现代物流,61,打造中国式“沃尔玛”的现代化供应链,62,中国RFID的现状地区间发展不平衡,上海由于政府的推动在很多项目上得到日益广泛的应用北京系统集成商很多，在全国范围内积极活动，进行着很多项目广州智能卡的技术基础较强，产业密集，对卡技术以外的RFID技术非常关注，大有后来者居上的态势,63,中国RFID的现状行业间发展不平衡,封闭环境身份证、门禁、交通一卡通较为成功开放环境托盘、集装箱、供应链相对落后,64,中国RFID的现状技术水平较低下,中国的“一卡通”和日本的SUICA,65,中国RFID的现状元器件的制造,在元器件的制造领域技术水品还十分低下：是否一定要耗巨资研制我国自主知识产权的芯片？我们能否跟得上芯片的升级换代？,66,中国RFID的问题之一标准,在低频、高频段没有问题，已有很多国际标准可以借鉴，没有争议在超高频段（UHF）尚没有结论。究其原因：该频段被占用，不易清理有权益之争发行编码蕴藏着的巨大“商机”。有人担忧“国家安全”，也有人在利用这种担心。也有人说目前标准不成为问题。但是频率定不下来，终将成为大问题。,67,中国RFID的问题之二成本问题,成本问题的三个相对性与被使用商品的价值的比较与人力费用以及效果的比较由于市场的扩大使成本稳步下降过程中的前后比较,68,解决问题的建议,标准的早期确定：与日本确立UHF频段的对照，清除扫障碍。端正对编码是一种公共资源的认识和管理：不能将发行编码交由民间企业或政府外围公司进行。加强政府的支持力度加强对企业领导人（CEO）的宣传鼓励来自国内外各种企业的投资打破行业垄断，向社会开放标准信息加强RFID的基础知识教育和实施技能认证,69,5.RFID的现状与前景,1.RFID产业链2.RFID主要厂商：芯片、标签、软件解决方案3.市场规模预测,70,RFID（电子标签）产业链,芯片设计芯片生产芯片测试、划片、触点加工天线设计天线生产芯片封装：倒装芯片(flipchip)或线绑定(wirebond)印刷、成卡、标签生产识读设备研发与生产中间件、应用软件、物联网应用单位标准组织、国家RFID管理部门,71,主要RFID芯片厂商,德州仪器日立NEC飞利浦Intel,72,主要RFID标签厂商,1.Symbol2.Alien3.Intermec4.Zebra,73,主要软件解决方案厂商,BE