浅谈RFID在商品数据综合应用系统(GDS)中的应用前景

华敏刚 孙 勇 刘传斌

摘要:中国物品编码中心作为全国商品条码和相关标准的管理者和推广者,已建立GDS条码商品数据库,覆盖了全国大部分地区的商品信息。同时,世界各地都在关注射频识别标签(RFID)技术,而且我国已将RFID产业定为“十一五”规划中的重大专项,并将投入大量资金进行扶植,通过应用拉动产业发展,而中国快速增长的经济和市场为RFID的发展提供了肥沃的土壤。在不久的将来,RFID必能取代传统的条形码。

关键词:GDSRFID条形码

引言

所有零售商品,例如食品、服装、医药品,化妆品、洗衣粉等日用化工品,图书,胶卷、文教体育等用品,工艺美术品及玩具,日用塑料制品,餐具,电视机、电冰箱、洗衣机等家用电器,手工工具,剪刀等日用五金制品,日用杂品等都采用条形码。

条形码已成为商品进入超市的必备条件,商品条码化是企业提高市场竞争力,扩大外贸出口的必由之路,是实现生产流通环节自动化的前提条件,同时也是制造商适时调整产品结构的技术保障。

1.条码简介

条形码(简称条码)是将表示商品信息的数字代码转换成由一组规则排列的平行线条构成的特殊符号。条码是迄今为止最经济、实用的一种自动识别技术。由于条码技术具有输入速度快、可靠性高、采集信息量大、灵活实用等优点,再加上条形码标签易于制作,对设备和材料没有特殊要求,识别设备操作容易,不需要特殊培训,且设备也相对便宜。因此市场占有率高。

但与RFID相比,目前广泛使用的一维条码在性能上差得太多了。一维条码在垂直方向上不带任何信息,信息密度低,而且不能够显示汉字,容易因为磨损或皱折而被拒读,而且只能近距离识别。尽管二维条码在信息容量、准确性等方面都有提升,但在信息容量、准确性和编码方式的灵活性上还远不如RFID。

2.RFID简介和工作原理

射频识别(RFID)是一种非接触式的自动识别技术,它利用射频信号通过电感耦合或电磁耦合来自动识别目标对象并获取相关数据。该技术作为一种快速、实时、准确采集与处理信息的高新技术和信息标准化的基础,被列为本世纪十大重要技术之一。

最基本的RFID系统由三部分组成:标签、读写器和天线。标签由耦合元件及芯片组成, 每个标签具有惟一的电子数据,附着在物体上标识目标对象。读写器也称为阅读器,用以产生发射无线电射频信号并接收由电子标签反射回的无线电射频信号,经处理后获取标签数据信息,有时还可以写入标签信息的设备。读写器的收发距离可长可短,根据它本身的输出功率和使用频率的不同,从几厘米到几十米不等;天线在标签和读写器问传递射频信号,控制数据的获取和通讯。一般而言,天线都会与读写器整合在一起,可设计为手持式或固定式。

以最常见的交通卡为例:卡内嵌有一个电子标签,公交车上的读卡器内置了一个读写器和一根天线,其读写距离为10厘米左右,属于低频产品,成本相对较低。

当标签进入磁场时,接收到读写器通过天线发送的一定频率的射频信号,就能产生感应电流从而获得能量,发送出存储在芯片中的自身编码等信息(被动式标签),或者主动发送某一频率的信号(主动式标签),读写器读取信息并解码后,送至中央信息系统进行有关数据处理。这样,读写器通过天线可实现无接触地读取并识别标签中所保存的电子数据,从而达到自动识别物体的目的。

3.RFID的优势

RFID标签相当于条形码技术中的条形码符号,用来存储需要识别传输的信息。但与条形码相比,它有着不可比拟的优势:防水、防磁、耐高温、体积小型化、形状多样化、使用寿命长、读取距离大、标签上数据可以加密、存储数据容量更大、存储信息更改自如、不需要光源、可以透过外部材料读取数据、能够同时处理多个标签、可以对所附着的物体进行追踪定位等。和传统条形码识别技术相比,RFID具有以下几大优势:

3.1.快速扫描

条形码一次只能有一个条形码受到扫描,RFID辨识器可同时辨识读取数个RFID标签。

3.2.体积小型化、形状多样化

RFID在读取上并不受尺寸大小与形状限制,不需为了读取精确度而配合纸张的固定尺寸和印刷品质。此外,RFID标签更可往小型化与多样形态发展,以应用于不同产品。

3.3.抗污染能力和耐久性

传统条形码的载体是纸张,因此容易受到污染,但 RFID对水、油和化学药品等物质具有很强抵抗性。此外,由于条形码是附于塑料袋或外包装纸箱上,所以特别容易受到折损; RFID卷标是将数据存在芯片中,因此可以免受污损。

3.4.可重复使用

现今的条形码印刷上去之后就无法更改,RFID标签则可以重复地新增、修改、删除RFID卷标内储存的数据,方便信息的更新。

3.5.穿透性和无屏障阅读

在被覆盖的情况下,RFID能够穿透纸张、木材和塑料等非金属或非透明的材质,并能够进行穿透性通信。而条形码扫描机必须在近距离而且没有物体阻挡的情况下,才可以辨读条形码。

3.6.数据的记忆容量大

一维条形码的容量是50Bytes,二维条形码最大的容量可储存2至3000字符,RFID最大的容量则有数MegaBytes。随着记忆载体的发展,数据容量也有不断扩大的趋势。未来物品所需携带的资料量会越来越大,对卷标所能扩充容量的需求也相应增加。

3.7.安全性

由于RFID承载的是电子式信息,其数据内容可经由密码保护,使其内容不易被伪造及变造。

近年来,RFID因其所具备的远距离读取、高储存量等特性而备受瞩目。它不仅可以帮助一个企业大幅提高货物、信息管理的效率,还可以让销售企业和制造企业互联,从而更加准确地接收反馈信息,控制需求信息,优化整个供应链。

4.RFID应用前景

RFID技术在国外发展非常迅速,已被广泛应用于工业自动化、商业自动化、交通运输控制管理等众多领域。尽管我国RFID技术起步较晚,RFID技术应用状况还处于初级阶段,但市场前景非常广阔。

如果RFID技术能与电子供应链紧密联系,那它很有可能在几年内取代条形码扫描技术。除此之外,RFID技术更可广泛应用于需要对物品跟踪或分类管理的任何场合,如供应链与物流管理、生产制造与过程控制、货物的跟踪与管理、身份识别与门禁系统、文档追踪与图书馆管理、交通管理与城市规划等。

例如在生产制造与过程控制中,现代生产方式对各个环节的协同提出了越来越高的要求,任何一个环节的脱节,都可能导致整条生产线乃至整个生产流程的瘫痪。如何管理并且准确找到规格纷繁复杂的零部件,并将其及时运送到生产线上,这不仅困扰着复杂设备的生产商,同时也是困扰着所有采用流水线作业的企业的一个难题。借助RFID技术,就能够实现存货管理的自动化。不仅零部件的位置一目了然,其数量也全在掌控之中。德国BMW公司为保证汽车在流水线各位置准确的完成装配任务,将RFID系统应用在汽车装配线上。

又例如在身份识别与门禁系统中,RFID作为一种识别技术,顺理成章地可以用来验证和检查人群与物品的身份。其显著的优点之一,就是它的无线读取方式大大提高了有效识别的距离,从而更加高效地处理有关数据,或者为对特殊情况作出反应赢得更多的时间。

RFID技术为智能身份证计划的实施提供了解决方案。射频识别系统可以应用于大型停车场、军事重地、金融系统等地方的人员出入管理。将与名片大小相仿的电子标签贴附在汽车风挡玻璃或挂在人的身上,当有人员或车经过读写器时,读写器即可快速、准确地记录下所通过的车辆或人员信息及通过的时间。同时还可以对是否允许通过做出判断,自动控制出入大门开关,做到出入严格管理。

再例如交通管理与城市规划,在高速公路收费方面,香港车辆自动识别系统“驾易通”采用的就是RFID技术。

装有RFID标签的汽车在通过装有读写器的专用隧道、停车场或高速公路路口时,无须停车缴费,读出设备可快速、准确地记录通过车辆的编号或帐户信息,实现高速公路通行费的自动征收与管理,大大提高了行车速度和效率。

5.RFID技术难关

到目前为止,设计安全、高效和低成本的安全机制仍然是一个具有挑战性的课题。由于计算能力和存储容量受限,传统的密码学安全的协议通常无法实现在RFID系统中。另外,在芯片和读写器之间的开放式通信渠道也容易受到窃听,中间人攻击等。一般地,RFID在安全缺陷方面除了与计算机网络有相同之处外,还包括以下三种不同的安全缺陷类型:

5.1.标签本身的访问缺陷

由于标签本身的成本所限,标签本身很难具备能够足以保证安全的能力。这样,就面临了很大的问题。非法用户可以利用合法的阅读器或者自构一个阅读器,直接与标签进行通信。这样,就可以很容易地获取标签内所存数据。而对于读写式标签,还面临数据被改写的风险。

5.2.通信链路上的安全问题

RFID的数据通信链路是无线通信链路。与有线连接不一样,无线传输的信号本身是开放的。这就给非法用户的侦听带来了方便。实现的常用方法包括:

* 黑客非法截取通信数据;

* 业务拒绝式攻击,即非法用户通过发射干扰信号来堵塞通信链路,使得阅读器过载,无法接收正常的标签数据;

* 利用冒名顶替标签来向阅读器发送数据,使得阅读器处理的都是虚假的数据,而真实的数据则被隐藏。

5.3.阅读器内部的安全风险。

在阅读器中,除了中间件被用来完成数据的遴选、时间过滤和管理之外,只能提供用户业务接口,而不能提供能够让用户自行提升安全性能的接口。

由此可见,RFID所遇到的安全问题,要比通常的计算机网络安全问题要复杂的多。

结束语

随着芯片技术的不断进步,标签成本的降低、读写距离的提高、存储容量的增大、处理时间的缩短将成为可能,RFID产品的种类将越来越丰富,应用也越来越广泛。可以预计,在未来的几年中,电子标签与条形码还会长期并存,但只要需求存在,RFID技术将持续保持高速发展,并将带来一场巨大的变革。