被动标签必须在某个地方有无线电发射器来对其进行供电，而它自己则必须有接收这些发射的接收器。甚至就连主动标签一般还是需要与连接到网络的某种形式的发射器连络。在 RFID 领域中，这一发射器/ 网络端点通常被称为阅读器（Reader）。阅读器通常位于一个 RFID 系统的标签和事件过滤器之间。知道如何与标签通信，如何从读取动作中创建底层事件，以及如何发送这些事件给一个事件过滤器，这就是阅读器的职责。

我们可以从二个视角来描述阅读器。首先是阅读器的物理组件: 你可以在电路板上找到的东西。其次则是阅读器的逻辑部份。

我们还会继续说明RFID 打印机和用具。

5.1 RFID阅读器的物理组件

|因为阅读器与标签使用射频进行通信，所以任何 RFID 都必须有一个或多个天线。并且因为阅读器必须要与某些其他的设备或者服务器通信，所以它必须有某种类型的网络接口。通常的网络接口的例子为 10 BaseT 或 100 BaseT 以太网接口，或者 RS 232 或 RS 485 串行接口。一些阅读器甚至有 Bluetooth 或无线以太网接口。最后，为了实现通信协议和控制发射器，每个阅读器必须有微控制器或者微型处理器。下图展示了RFID 阅读器的实际成份。

图表 5‑1 READER的物理组件

5.1.1 天线子系统

虽然天线自己在概念上很简单，但是工程师一直在努力使其能够在低能量的情况下获得更好的接收性能，以及使天线工作在一些特殊的环境中。一些阅读器只有一个或者二个天线，并且和阅读器自己封装在一起；其他一些阅读器则可能在远程位置安装许多外接天线。阅读器所能控制的天线的数量的主要限制在于连接阅读器的发射器和接收器与天线之间的电缆的信号损失。 大多数安装都把天线安装在离阅读器2米左右的距离，当然更远些也是可以的。

一些阅读器使用一个天线来传输和另一个用来接收。在这种配置结构中，标签针对阅读器的场的运动方向特别重要。如果发射天线位于接收天线的“靠前些”，接收天线将会花更长的时间来接收来自标签的信号。如果天线布置与此相反，标签将会花更少的事件来激励，并且位于接收天线的范围之内。下图表示了两个具有标签的包装盒在一条传送带上依次经过第一个传输 (TX) 天线和一个接收 (RX) 天线。

箭头指出了传送带上的运动方向。当它经过 TX 天线的时候，每个盒子上的标签便被激励，然后它们开始广播响应。因为RX要稍微远离传送带一些，因此RX 天线将要比其应该的时间更长些来接收到响应，如果二个天线颠倒，则意谓有标签将会有更多的被读取的机会。

图表 5‑2 接收和发射天线的最佳布置

5.1.2 控制器

控制一个阅读器的计算装置的复杂程度可能从单芯片的处理器到能够运行网络操作系统和允许存储大量数据在硬盘上的完整的微型计算机。前者可以嵌入到一些移动设备之中。控制器负责控制阅读器一端的标签协议，以及构成一个事件的标签读取信息何时被传送到网络中。阅读器控制器也负责管理阅读器协议中的阅读器一侧的相关处理。

5.1.3 网络接口

如果阅读器不告诉任何人相关的事件信息，读取标签并且识别事件并没有多少用处。阅读器通过多种网络接口与其他装置进行通信。过去，大多数的 RFID 阅读器都具有串行接口RS 232 或 RS 422(点对点，双绞线) 或 RS 485 (可寻址的，双绞线)。最近，越来越多的阅读器支持Ethernet，甚至有些已经开始支持内建的无线以太网络， Bluetooth 和ZigBee 了。

图表 5‑3 Symbol的X480阅读器，具有以太网、USB以及串行接口。左边是天线接口

5.2 RFID Reader的逻辑组件

在 RFID 阅读器的控制器中，我们可以想像有四个处理不同职责的单独的子系统。下图就展示了阅读器的逻辑组件图，供参考。

图表 5‑4 READER的逻辑组件

5.2.1 Reader API

每个阅读器都会呈现一个允许其他应用来请求标签数据、监控阅读器状态或者控制诸如电源水平和当前之建设定之类的应用编程接口。这个组件最关心的是创建发送到RFID中间件的消息以及解析来自于RFID中间件的消息。API可以是同步的，也可以是非同步的。

5.2.2 通信

通信子系统主要处理阅读器可以用来与中间件通信的传输协议之上的通信细节。这也是具体实现诸如Bluetooth、Ethernet、或者专用鞋以来传输组成API的消息的组件。

5.2.3 事件管理器

当一个阅读器感知到一个标签的时候，我们称其为一个“发现”。一个不同于先前发现的另一次发现被称为一个“事件”。将这些事件进行清理称为是“事件过滤”。事件管理子系统就是定义什么类型的发现被视为事件，而哪些事件被认为足够有意义而必须立即报告到在网络上的外部应用。随着阅读器越来越智能，它们将会能够在这一级应用更复杂的处理，以减少网络流量。

5.2.4 天线子系统

天线子系统由使 RFID 阅读器能够质询 RFID 标签且控制实际的天线的接口和逻辑所组成。 这些组件要实现标签协议中的一些部分，并且与阅读器中的某些电路一起实现与标签的空中接口协议。

5.3 RFID 打印机、编码器和其他工具

大多数常用的应用场合都使用智能标签（Label）。我们前面说过，智能标签就是在纸质标签的夹层中插入RFID 电子标签。这个种标签的主要好处是，对于用户，除了编码RFID 标签的身份之外，还能在纸张标签上面打印条形码和/或人可读的本文。

RFID 打印机就是能够打印可读信息同时也能够编码RFID标签的设备。记住，一个阅读器也能够 “写”一个可写的标签，因此一个 RFID 阅读器和一台 RFID 打印机之间的主要不同与对编码标签的能力无关；不同之处在于后者同时还是一台激光或者喷墨打印机。

对于小规模的应用，一个操作员可以手动应用智能标签，但是大规模的应用需要所谓的“打印-使用”的自动装置。这些特殊的装置包含一个RFID 阅读器，一台打印机，以及一个能够将标签自动粘贴到经过的物品( 通常是盒子)的自动化系统。 方法可能是使用一种空气臂将打印和编码好的标签粘贴到盒子上。因为编码标签可能会失败必须被丢弃然后重新更换，因此这些装置通常都会成对或者更多地在一起安装。目前，一般这样的设备或者系统可以在一分钟编码和粘贴30 到 60个标签。然而，在第2代（Gen2）标签开始使用的时候，这个速度可成倍上升。

图表 5‑5 PRINT-AND-APPLY 设备的部件

图表 5‑6 Zebra公司的RFID标签打印机

5.3.1 Reader

RFID 即打即贴设备的厂商几乎都不是RFID Reader的厂商，因此一般来说，它们都会和通常的Reader场上进行合作。即打即贴设备通常将Reader API封装到自己的API中，然后提供一种方式来访问Reader API。

5.3.2 打印机

虽然即打即贴 RFID 设备上的打印机与其他条形码打印机并无什么本质不同，但和办公室用的打印机相比还是不同的。这些打印机通常都是用成卷的标签，以便能够打印一个面，然后将另一面用作粘贴之用。所有的这些打印机都能够按照描述适当的标签布局的型板来打印标签。 比如，某个模板会让整个两英寸宽的条形码占据标签的下部，而顶部则打印一个公司标记。它也可能设定人可读的零配件号码，序列号和公司名字字段的位置。

5.3.3 校验器

即打即用设备通常包含一个RFID验证步骤和一个条形码验证步骤。 典型地， RFID 校验是通过编码该标签的同一个Reader进行，而条形码校验则是通过打印机旁边的光学扫描器运行。

5.3.4 粘贴工具

这类设备一般使用某种方式将打印和编码好的，并且经过较严的标签粘贴到被标记的物品之上。但过程中需要注意静电防护的问题。

5.4 Reader的类型

阅读器，像标签一样，也有不同的方式，并且没有一个Reader能够适合和满足所有的场合。Reader可能具有许多不同的形状和大小，支持不同的协议，并且通常必须遵照管制的要求，即意谓着一个特定的Reader可能是用于某个地区，而不适合于另一个地区。

5.4.1 形状和尺寸

Readers 的大小从一个英寸到一台老式台式计算机那么大都有。Reader也可以嵌入到一些手持设备甚至移动电话之中。它们也可以被固定到一个防爆机架上（固定式）。通过与天线布置的设计和安排方案，可以形成不同的Reader系统。

5.4.2 标准和协议

Reader通常遵循与他们所读取的标签相同的标准和规范。但是有些reader支持不止一种协议。有些则只针对专门厂商的标签。

5.4.3 区域差别

每个地区都有不同的无线电管制规定，包括发射功率、频率范围等等。比如， EPC UHF reader在美国是阅读915 MHz 的标签，在欧洲则是869 MHz 。因此，必须仔细了解该地区的频率管制的详细规定，以选择或者配置可用的Reader。

5.5 阅读器、天线和阅读器系统

阅读器和天线必须被安装好之后才能使用。因为通过RFID，我们试图感应现实物理世纪的特质，特定物品在物理世界中的出现或者缺席全在于安装的实际情况。因为这一个原因，每个感应器的安装是不同的。可能的变化是无穷的，但是讨论RFID 的一些原型应用则能帮助你理解各种安装情形。这些种类可能包括门户系统，隧道，手持式，堆高机阅读器和智能货架。

5.5.1 门闸

这里，词语“Portal”意味着门口或者入口，而 RFID 门闸则是天线的一种安排方式。通过这种设计，阅读器能够识别通过（进入或者离开）一个门闸的被标记的物品。这是仓库的一种通常的装备，一般安装在物品进入或者离开的装卸台的地方。它也用来识别物品在一个工厂的不同区域之间的移动。门闸系统也可以是能够移动的装置；在这种应用环境下，阅读器和天线被内置到一个具有轮子的框架上，可以被推着沿轨道或者通道移动。这一般用作装卸识别，或者材料跟踪。下图是一个典型的门闸系统。

图表 5‑7 RFID PORTAL

5.5.2 隧道

隧道是一个包围型的装置，通常围着一条传送带，天线 ( 有时甚至阅读器)都可能被安装在其中。隧道类似于小型的门闸，但其好处是能够形成RF的屏蔽效应，不至于干扰附近的阅读器和天线的运作。这可以用在集配线或者包装传送带上，阅读器识别每个通过该隧道的被标识物品。下图是一个传送装置上的典型隧道示意。

图表 5‑8 TUNNEL

5.5.3 手持设备

整合了天线、控制器和通信组件的手持式阅读器能够允许操作员以方便与被标识物品的场合或者位置对其进行扫描识别。手持式 RFID 阅读器的使用与手持式条形码阅读器的使用非常相似的。并不令人惊讶，大部份这些 RFID 手持式阅读器的厂商同时也生产条形码扫描器。它们可能通过无线以太网络、射频调制解调器沟通与网络进行沟通。实际上大多数手持设备，是一个具有足够处理能力的计算机。下图是Symbol提供的一个手持式阅读设备。

图表 5‑9  带阅读器的手持设备

5.5.4 叉车阅读器

叉车（堆高机）也可以携带 RFID 阅读器，就象一个携带一个手持式阅读器的相同情形。叉车制造商开始提供 RFID 阅读器作为他们产品的可选择部件，正如他们过去已经提供的条形码阅读器或者操作员终端什么的。在叉车上添加这种阅读器设备的缺点是可靠性，以及在此类设备上加装阅读器的管制。下图 展示了一个叉车如何加装一个阅读器。

图表 5‑10 带阅读器的叉车示意图

4.3 Transponder中的信息处理

如果我们根据transponder 提供的信息和数据处理范围，以及数据内存的大小对RFID 系统进行分类，则又可以的得到另一个分类体系。这种方式的端点分别称为低端和高端系统。

图表 4‑12 RFID 系统分为中端、低端和高端系统

4.3.1 低端系统（Low-end system）

EAS 系统(Electronic Article Surveillance systems) 使用了最低端的low-end 系统。这些系统仅仅使用最简单的物理效应通过检测单元的reader来检查transponder 的可能出现。

带芯片的只读transponder 也归入低端系统。这些transponder都常具有一个永久编码的表示多个字节组成的唯一序列号的数据。如果一个只读transponder被放入一个reader的HF 场中， transponder 就会连续的广播其自身的序列号。对reader 来说是不能够寻址只读transponder的 — 这里只有从transponder 到reader的单向数据流。在实际运行的只读系统中，也有必要确保仅有一个transponder 处在reader的质询区，否则如果有多个transponders 同时发射其数据，将造成冲突。reader 将不能够监测到transponder。尽管有此限制，只读transponders 非常适合于那些只需要读取一个唯一编号的应用场合。因为只读transponder的功能简单，芯片面积可以最小化，因此可以达到低功耗和低成本。

只读系统可以运行于所有适用于RFID系统的频率。由于芯片的低功耗有效范围通常可以达到很远的距离。

只读系统通常可以用于之需要很少的数据读取或者替代条形码系统的场合。例如，生产流程的控制，货盘的标识，容器和气瓶的标识(ISO 18000)，以及动物的标识 (ISO 11785)。

4.3.2 中端系统

中端系统是各种具有科协数据存储体的系统，这意味着这个区域具有最多的变体。内存容量从几bytes 到超过100 Kbyte 的EEPROM (被动transponder) 或 SRAM (主动transponder)。这些transponder能够处理简单的reader 命令来在永久编码的状态机中有选择的读取或者写入数据。通常， transponders 也支持防冲突手段（anticollision procedure），以便 多个位于reader质询区的transponders 可以同时存在而不会干扰对方，并且reader也可以对他们进行有选择的寻址。

密码学过程，比如transponder 和reader之间的认证，以及数据流加密也常用在这些系统中。这些系统也通常可以工作在所有RFID 频段。

4.3.3 高端系统

高端系统（high-end system）由具有微处理器和职能卡操作系统的系统组成。微处理器的使用使得这些系统可以采用比固化的状态机的复杂逻辑更加高级的加密和认证算法。这个领域之高端的就是现代双接口智能卡（dual interface smart cards ），它还具有一个专门用作安全的密码学协处理器。协处理器的使用减少了大量的计算时间，使得其可以使用在对数据传输加密具有高安全要求的场合，比如电子钱包，公交票务等。

高端系统几乎都运行在13.56 MHz频率。transponder 和reader之间的数据传输描述在ISO 14443。

4.4 RFID 系统的选择原则

近年来RFID的应用高潮迭现，从公交卡中的非接触式IC卡的大规模使用到零售系统使用的低端系统和物流系统中使用的终端系统。并且各种可能的应用领域还在不断的开发。

市场上有各种不同的RFID 系统。各种不同的系统，其技术参数可能根据不同的应用需要进行优化。但是这些应用领域的技术要求会出现交叠，这样选择适合的系统并不是一件简单的事情。但是根据不同的应用要求，需要考虑的4个主要因素和要求就是：

•  运行频率
•  内存容量
•  有效范围，和
•  安全性。

4 标签

4.1 Transponder 的构成

4.1.1 Disk和coin

最常见的构成形式称为是disk (coin), 即transponder位于一个圆形的ABS注塑的腔中，至今从几毫米到10 cm 左右。中间通常有一个紧固螺钉孔。材料上除了ABS注塑之外，还包括polystyrol 或者环氧树脂等已达到更大的温度适应范围。

图表 4‑1 盘状transponder的不同构造。

4.1.2 玻璃腔体

玻璃transponders 可用于将其植入动物皮下一边进行识别和定位等。

图表 4‑2 玻璃体glass 的transponder，用于动物识别等。

长度大约为12-32 mm 的玻璃管包含一个安装在PCB载体上的微芯片和一个平滑电源电流的芯片电容。而transponder 则围绕在一个铁酸盐芯棒之上，厚度大约为0.03 mm 。这些内部足见嵌在一个软的粘合剂上以达到较强的机械稳定性。

图表 4‑3 玻璃体transponder 的结构

4.1.3 塑料腔体

塑料包装主要用于那些特别需要高度机械需要的场合。这种容器可以很容易的集成到其他产品中，比如 汽车防盗系统的车钥匙之中。 (图3-5)

图表 4‑4 塑料封装的Transponder

4.1.4 工具和气瓶标识

对于安装到金属表面的transponder 需要特殊构造。transponder coil 被绕在一个铁酸盐芯棒之上。transponder 芯片则安装在芯棒的反面并和transponder coil相接处。

为了取得充足的机械强度，抗震动和耐热性， transponder 芯片和芯棒都要使用环氧树脂铸入一个PPS 外壳中。用于工具的transponder 的外部尺寸和装配面积由ISO 69873 进行标准化。而用于气瓶的transponder 则需要不同的设计。展示了一个安装在金属表面的transponder 的机械轮廓。

图表 4‑5 采用ISO 69873标准格式的Transponder，用于工业自动化场合。

图表 4‑6 安装与金属表面的Transponder的机械轮廓图

4.1.5 钥匙

Transponder 也可以集成到车辆防盗或者高安全门禁所需的机械钥匙之中。它们通常基于塑料封装的transponder并注入一个钥匙体中。

钥匙化的transponder设计被证明是一种门禁和物理安全访问的流行做法。

图表 4‑7 钥匙状的RFID访问控制系统

4.1.6 ID-1 格式, 非接触式智能卡

ID-1 格式在信用卡和电话卡中最为常见 (85.72 mm x 54.03 mm x 0.76 mm ± tolerances)，也逐渐成为RFID系统中的非接触智能卡的常见形式。(Figure 2.11)。这种格式的主要优点是比较大的线圈区域，这样也增大了智能卡的适用范围。

图表 4‑8 非接触IC卡的轮廓

非接触智能卡在transponder 上叠片覆盖了四层PVC膜。每一层膜都使用100°C度以上的高温和高压进行烘烤以产生永久的结合。ID-1 格式的非接触智能卡还适合于进行广告传播和艺术装饰。

但是并不总是一定能够保证ISO 7810中为ID-1卡所规定的0.8 mm 的厚度。特殊需要的微波transponders 就要求更厚一些的设计，因为这种设计通常将transponder 插入两个PVC 外壳之中或者使用ABS注塑的方式进行封装。

图表 4‑9 塑料封套内的微波transponder

4.1.7 智能标签

术语smart label 指的是象纸张一张薄的transponder 格式。在这种格式的transponder中， transponder coil 被用于使用丝网印刷或者蚀刻的仅0.1 mm 厚的塑料薄膜上。这样 foil通常被层压在纸张上并且表面涂上一层粘合剂。transponders 通常以卷状的不干胶的形式提供，以便可以适用于行李、包裹或者其他货物的形式。(Figures 2.14, 2.15)。因为不干胶标签可以很容易的重印，因此还可以很简单的将所存储的数据和标签表面的条形码项联系。

图表 4‑10 智能标签（Smart Label）

4.1.9 芯片上线圈

前面所述的构成格式中， transponder都是由一个充当天线的transponder coil 和一个transponder 芯片所组成。而transponder coil 则通过常规的方式绑定到transponder chip。

图表 4‑11 一种由安装在很薄的塑料薄片上的transponder线圈和transponder 芯片构成的智能标签

4.1.10 其他形式

除了这些主要的设计，还存在一些应用特定的设计形式。比如用作比赛计时的“比赛信鸽transponder”。Transponder 还可以根据客户的需要进行定制。最好的形式可能是玻璃或者PP transponder。

4.2 频率，范围和耦合

RFID 系统的最重要的区分准则就是reader的工作频率，物理的耦合方法和系统范围。RFID 系统工作与很宽的不同的频段，从135 kHz 的长波到5.8 GHz 的微波。并使用电、磁以及电磁场作为物理耦合方法。最后，有效范围则从几mm到15 m。

对于很小的有效范围，通常小于1 cm的RFID系统，一般称为紧密耦合系统。为了运行， transponder 必须要插入reader 中或者接触其表面。紧密耦合系统一般使用电和磁场进行耦合，理论上可以工作于任何需要的频段，从DC 到30 MHz，因为transponder 的工作不依赖于场的辐射。紧密耦合可以得到充足的电源供应，所以即使微波和没有经过功耗优化的微处理器也可以工作。紧密耦合系统主要用于那些有严格安全需求，但是不需要太大范围的场合。比如电子门禁系统和非接触智能卡支付系统。紧密耦合系统采用ID-1 格式的非接触智能卡体系(ISO 10536)。但是，在市场中，其重要性正逐渐降低。

系统读写范围达到1 m 的RFID系统称为是远耦合系统。几乎所有远耦合系统都是基于磁感应耦合方式。 这些系统也被称为是inductive radio systems。 另外也有一些远耦合系统采用的是电容耦合方式。如今销售的RFID中至少90% 的是感应耦合系统。因此，市场中也有非常多种的这种系统存在。因此，也有一系列标准来规定用于各种应用的transponder 和reader 的技术参数，比如非接触smart card, 动物识别和工业自动化领域。它们还包括接近耦合（proximity coupling ）(ISO 14443, contactless smart card) 和邻近耦合 （vicinity coupling system） (ISO 15693, smart label 和 contactless smart cards)。大多使用低于 135 kHz 或者 13.56 MHz 的频率作为发射频率。一些特殊的应用 (如 Eurobalise) 也运行在27.125 MHz上。

有效范围远大于1m的RFID系统称为远距离系统（long-range system）。所有远距离系统都在UHF 和 微波波段使用电磁波。绝大多数这种系统由于其物理原理都使用后向散射系统。也有一些在微波波段使用表面声波transponders 。所有这些系统都工作在UHF 频段的 868 MHz (Europe) 和915 MHz (USA) 以及微波频段2.5 GHz 和5.8 GHz。通常3 m 的范围可以使用被动（无电池）的后向散射式（backscatter） transponder达到，而15 m 或者更大的范围则可以使用主动(内置电池)的后向散射式transponder达到。但是，主动transponder的电池并不用来作为在transponder和reader之间的数据传输提供电力，而是为微芯片和所存储的数据的保持提供电源。至于两者之间的数据传输所需的电力则主要是由从reader 接受的电磁场的能源提供。

3.4 RFID系统的基本分类

RFID 系统存在着无数的变体，也存在许多开发和制造商。如果想要对RFID系统有一个整体的了解，必须首先知道如何区分这些不同类型的RFID 系统。

图3.1是一个RFID体系分类的示意图。

图表 3‑4 各种不同的RFID系统

RFID系统的运行基于两种模式：全双工(FDX)/半双工(HDX)模式和顺序模式 (SEQ)。

在全双工和半双工模式下，收发器的响应在阅读器的RF域打开的时候是按广播方式运作的。因为从收发器到阅读器天线的信号和阅读器自身信号相比是非常微弱的，所以必须采取适当的传输方式来将收发器的信号和来自于其他阅读器的信号相区分。实践中，从收发器到阅读器的数据传输采用负载调制（load modulation）的方式，它使用副载波，以及阅读器传输频率的分谐波。

对此对应，顺序方式使用在阅读器RF域按规则的间隔关闭的场合。这个间隔将被收发器识别，然后被用来从收发器向阅读器传输数据。这种方式的缺点是，如果传输终端则收发器将失去电力，所以必不采取其他备用供电方式或者电池以保证收发器的供电的平滑性。

RFID 收发器的数据容量通常从数byte 到数K byte。所以1-bit 收发器则是这种规则的例外。实际只有1-bit的数据量已经足够用来向阅读器标识两种状态了: 即“收发器在域中”或者“收发器不在域中”。当然，这对于满足简单的监控或者信号发送功能已经足够。因为1-bit transponder 不需要电子芯片，这些transponders 便可以非常便宜的制造，甚至几分之一美分的价格。基于此原因，所以在Electronic Article Surveillance (EAS)系统中使用了大规模的1-bit transponder以保护货物在商店和交易中的状况。 如果某人试图将为付款的商品带离商店，那么装载出口的阅读器将识别到'transponder in the field'的状态，并采取必要的反应。而在正常收费后，1-bit transponder 将被去除或者予以禁止。

能否将数据写到transponder 中向我们提供了另一种分类RFID 系统的方式。在简单系统中， transponder的数据记录通常是简单的序列编码，并且可以是在芯片制造时写入的，而且在随后不能修改。用来存储数据的主要的方式是：在感应耦合的RFID 系统中，EEPROM占了统治地位。但是其缺点是在写操作时功耗很高，以及有限的写入周期寿命限制 (通常是100 000 到1 000 000)。FRAM最近也被用在隔离的场所。FRAM的读取功耗是EEPROM的100 分之1，而写入功耗则比后者低1000 倍。但是其制造比较困难，因此限制了市场的广泛使用。

特别是在微波系统中，则普遍使用 SRAM来作为数据存储媒介。其优点是极快的数据读写速度，而缺点则是必须要使用辅助电力供应以便保持数据的持久性。

在可编程系统中，对存储器的读写访问和其他读写授权必须由数据载体的内部逻辑进行控制。在最简单的场合中，这些功能可以通过状态机来实现。状态机也可以是下复杂的逻辑顺序。但是状态机方式则不够灵活，因为以编程状态的变更必须要随之进行芯片电路的变更。实际应用中将导致芯片重新布局，并产生额外的费用。

微处理器的使用可以改善这种状况。在处理器制造时，将使用掩模的方式采用一个操作系统来管理数据。因此变更可以更加便宜的实现，并且软件可以重新编程以适应不同的应用。

对于非接触式智能卡来说，使用状态机的数据载体一般存储卡（memory card），而与之对应的则是处理器卡（processor card）。

这里还应该提及那些使用物理效应来存储数据的transponder。包括只读表面声波transponder 和通常可以禁止（设置为0）但是不能重新激活（设置为1）的1-bit transponder。

RFID 系统的一个重要特征是transponder的供电。被动transponder 自身没有电源，因此操作被动 transponder 所需的所有电力必须来自于reader的电/磁场。相反，主动transponders 自己有辅助供电措施，如电池，可提供其自身运行所需的部分或者全部电力。

RFID 系统的主要特征之一是系统的运行频率和有效范围。RFID 系统的运行频率是reader 所发射的频率。而transponder 的发射频率则不重要。在大多数情况下，它和reader的发射频率是相等。但是， transponder的发射功率通常设置为比reader的发射功率还要低10的几次方。

将不同的发射频率分为3个主要频段：LF (低频, 30–300 kHz), HF (高频)/RF 射频 (3–30 MHz) 和UHF (甚高频, 300 MHz–3 GHz)/微波(>3 GHz)。 根据有效范围的进一步区分还可以将RFID 系统区分为紧密耦合(0–1 cm), 远耦合(0–1 m), 和长距离耦合(>1 m) 系统。

从transponder 发送数据到reader的方式可分为3类：

•  使用反射或反向散射(即对应于reader发射频率的反射波的频率→ 频率比1:1)
•  load modulation (reader的场受到transponder的影响 → 频率比 1:1),
•  在transponder中使用分谐波(1/n fold) 和谐波的产生(n-fold) 。

将标签附加到被标识的物品有多种方法。通常手工方式是最明显和最有效的方法。在条形码的使用场合，经常使用一种打印机来打印好标签然后通过某种方式在物品通过装配线上的某点的时候粘贴到物品上，对于Smart Label类型的RFID标签，也有类似的方式。这些Smart Label类型的设备同时编码RFID标签和在纸张上打印条形码以及人可读的其它标记。

•  采用何种方式来附加标签到物品考虑的因素包括：
•  使用自动化设备和系统的成本；
•  成卷的Smart Label可能存在的有缺陷的标签；
•  附加过程中可能因为敏感性会损坏标签；

另外，对于不同的形状、尺寸和本身特性的物体，标签的位置和附加方式需要考虑的问题和原则不尽相同，才能得到最大的可靠性和可读取性。详细信息参见DoD的标签附加注意事项。

3.2.2.1 跟踪物品的移动

附加了标签的物品被运输时，对于发送放和接受方来说都是有益的，因为他们都可以跟踪该物品的移动。对于整个业务流程来说，参与供应链的各方都应该能够跟踪其移动，或者共享相关的跟踪信息。以使得任何业务都能够对整个供应链得到一个实时的“数据快照”，从而驱动更加有效的业务流程处理。

对被标签物品的跟踪是通过该物品出现在各种关键控制点而得到的数据，这些控制点可能根据：

•  天线
•  阅读器
•  边缘服务器
• 中间件服务器

等进行联合的多层次的位置和领域标识。

3.2.2.2 在业务应用中使用RFID数据

在写入的时候，RFID系统所作的大部分工作主要集中在标签和阅读器的物理部分。因此确保选择正确的标签、阅读器和天线，并且对其进行正确的配置和设置以达到要求的读取率是非常重要的。但是，只有在将RFID各组件的跟踪信息集成到你的业务应用系统之中才能意识到RFID技术的真正好处。很有可能，使用RFID信息需要将其集成到你的现有业务应用之中，或者还需要对其进行某些修改。将RFID信息与企业业务系统进行集成与集成其它数据源没什么不同。因此，企业集成所需的架构方法、技术和产品也可以用在RFID信息的集成场合。

3.2.2.3 在B2B应用间共享RFID数据

一旦公司在内部集成了RFID数据，并且使其业务过程利用这些数据，便会逐渐发现RFID数据在逻辑上可以促进业务数据的共享从而改善B2B的业务集成。比如在使用了RFID技术的药品行业。某个药剂师甚至可以将某个配置了RFID标签的药品包装靠近RFID阅读器终端，就可以马上获得有关该药物的信息，比如政府药品管理部门的警告或其它用药信息。药房的POS系统可以根据该标签代码请求由药品供应商或者政府卫生管理部门提供的Web Services服务。药品公司也可以或者跟踪其所生产的具体每一件产品的信息，包括分销、运输以及使用等等。

所有这些应用情形都假定这些相关的各个公司会共享其信息。当然，驱动这样的B2B具有“一次性”的解决方案，但是长期来说，这并不使最节省成本的、最有效率的、最灵活的、以及最快捷的共享信息的方式。跨越企业边界共享信息和工作流并非新的概念。对于整个业界来说，需要某种标准化的共享信息的方式。

3.2.2.4 智能设备的自组织

目前最明显的趋势是越来越多的设备连接到Internet，如何提供、配置、监控和管理他们越发成为最大的挑战。一个连锁零售机构可能有数十台服务器连接着其数百个POS终端。但是，当该机构添置了具有RFID能力的智能货架或者POS终端的时候，又会有成百上千的天线和阅读器连接到上述基础设施架构中。RFID 中间件标准，比如应用层事件将会有助于将企业应用和阅读器或者天线之类的边缘设备分隔开来，但是要正确配置这些边缘产品将是一个非常消耗时间的工作。诸如Jini和网状网络（mesh networks）之类的技术，以及老些的SMTP技术都提供了动态配置和自愈特征，RFID中间件可以使用它们来改变阅读器和其它感应器的物理配置。

3.3 RFID 系统组件

下图展示了一个RFID系统的主要部件。我们以一个零售系统为例来说明。图的左下方是代表了被标记的商品的一系列标签。商店也有一系列的阅读器布置在货架和结账通道上。这些阅读器每分钟可以读取数百个甚至数千个标签。阅读器必须要仔细配置和进行管理，以便知道如何一些协同工作以覆盖到某个阅读器失效时出现的盲区。RFID中间件就代表着一个或者多个负责处理这些问题的软件模块。边缘应用代表着任何运行在商店之内的企业应用，比如POS系统。而RFID信息服务则代表着存储在边缘发生的RFID事件和相关数据的机制。同样，在企业数据中心或者其业务伙伴的数据中心也可以有相似的信息服务。这是因为RFID 信息是被存储在基础架构中的各个地方：比如边缘、数据中心之内或者业务伙伴处。

3.3.1 RFID 系统组件

企业数据中心中的两个主要部分是企业应用和企业服务总线。企业服务总线是一种基于分布式消息机制和SOA的集成基础架构。已经有很多这些基于标准的产品。而企业应用则是解决企业实际业务问题的各种应用，将要集成并且消费RFID数据。

企业数据中心中的两个主要部分是企业应用和企业服务总线。企业服务总线是一种基于分布式消息机制和SOA的集成基础架构。已经有很多这些基于标准的产品。而企业应用则是解决企业实际业务问题的各种应用，将要集成并且消费RFID数据。

3.3.2 标签（Tags）

RFID系统的本质能力是基站（阅读器）能够通过无线的通信机制，包括微波，但不包括红外和可见光，来识别另一个电子设备（标签）。因为阅读器能够识别某个特定的标签，因此系统便可以声称能够识别该标签所附着的对象。标签可以被封装在一些诸如塑料钮扣、玻璃腔体、纸质标签、甚至金属盒之内。它们可以被粘贴到包装上、嵌入到人体或者动物体内、夹在衣服上、或者隐藏在钥匙的头部。

对RFID标签的识别是通过RFID相应阅读器的询问，像阅读器通知其到场，并且标明他自己的身份（编码）。如下图所示，RFID 阅读器首先以一定的时间间隔（通常每秒数百次）发射一个预定频率的无线电信号。任何处于月底起的发射范围的标签都可以收到该发射信号，因为每一个标签都有一个能够在某个预定频率上监听这种信号的天线。标签使用接收自阅读器的能领来向阅读器响应相应的信号。标签可以在这些信号上调制信息，比如发送ID编号。

3.3.2.1 RFID标签和阅读器之间的通信

不同种类的标签和阅读器使用与不同的应用需要和环境。要决定使用哪种标签或阅读器涉及到许多因素。其中主要的因素之一是成本原因，因为标签的成本决定整个系统和运行的成本。阅读器本身也有许多需哟考虑的价格因素和特征。

RFID标签的重要特征包括：

• 封装

标签可以封装在PVC、玻璃、纸张、金属甚至塑料卡片之中。也可以镶嵌在珠宝上、悬挂在钥匙链上、或者嵌入到钥匙体之中。DIN/ISO 69873 标准就定义了一中可以插入到构造在机床工具的孔中的一种标签。有些用于汽车组装线的标签必须要承受油漆烘干室的高热环境。总而言之，封装标签的方式由多种多样的。比如，下图中就包含了两种不同的标签，一种在卡中，一种在钥匙中。

• 耦合

耦合意思是阅读器和标签之间通信的手段。不同的耦合方式各有优缺点。选择耦合方式的主要因素包括通信的有效范围、标签的价格、以及可能造成干扰的条件。

•  电力

大部分的标签都使用被动系统，从阅读器发射的电磁场或者无线电波中获取能量。也有一部分主动标签，由内置电池供应为芯片和其它感应器以电力。然而，主动标签一般还是使用来自阅读器的能量进行通信。还有一种标签是“双向标签”，不通过阅读器就可以在两个标签之间进行通信。

• 信息储存能力

标签都提供一定容量的信息存储能力。只读标签是在工厂预设了特定的值。还有一次读入和可多次写入的标签。有些标签还可以收集新的信息，比如温度和压力的感应值。标签的存储能力可能从1-bit 标签到数K字节。

•  标准符合性

不同的国家、地区和组织各种不同的RFID标准，有些是通用标准，有些则针对不同的应用场合。这些标准可能涉及到标签乃至系统的物理、电气、系统、软件、协议、运行、维护管理等等方面。

3.3.2..2 选择标签

在选择标签式可能涉及到许多因素，包括：

• 需要的读取范围

主动标签一般长于被动标签。

• 材料和封装

不同的材料具有不同的射频特性。液体可能会完全阻断无线电波。

• 格式和形状

根据不同的应用需要选择不同的形状尺寸。某些形式可能是标准界定的。

• 标准

选择不同的标准意味着决定整个RFID系统的工作环境，从数据编码、工作频率到阅读器等等。

• 成本

单个RFID标签的成本对于整个系统和项目设施具有非常重大的作用。

3.3.3阅读器

RFID 阅读器，也称质询器（interrogators），用来识别它附近到场的RFID标签。RFID将通过一个或者多个天线发射RF能量，并且形成一个质询区。质询区内的标签通过其天线的感应将其转换成能量，然后供应它的工作甚至它与阅读器之间的通信。标签然后通过变换天线的阻抗来以类似莫尔斯代码的方式向阅读器发送器身份编码。这仅是其中一种方式，不同的标签可能工作方式不同。

阅读器也可以由多种方式，由固定的、移动的、也有手持的。阅读器连接到网络中的方式也有多种，这取决于其所持的网络连接的能力。下图所示是阅读器的组成。

3.3.3.1 阅读器的组成部件

一个阅读器通常典型地由四个子系统构成：

•  Reader API

Reader API 是阅读器的应用编程接口，允许程序员注册和捕获RFID阅读事件。它也提供配置、监控和其它管理阅读器的能力。

• 通信

阅读器是边缘设备，和其他RFID设备一样，需要连接到整个边缘网络和企业主干之中。通信组件就是处理网络连接功能，可能支持以太网、工业总线、高速串行接口、无线网络等等，也支持多种不同的网络协议。

• 事件管理

当阅读器读取到一个标签时，我们称之为一次发现。一次不同于上一次发现的发现就成为一次事件。对发现的分析也称事件过滤。事件管理就是定义那些类型的发现可以被视为事件，那些事件足够具有价值和兴趣，值得马上送到网络中的外部应用之中。

• 天线子系统

天线子系统又一个或者多个天线组成。它支持使阅读器能够质询标签的接口和逻辑，并且完成无线电波的发射和接收。

3.3.4 RFID 中间件

选择了正确的标签和阅读器，以及决定怎样布置天线只是构造RFID系统的第一步，因为识别到物品只是管理它们的第一个步骤。物品在供应连上移动时阅读数以百万的标签，以及将标签编码和有意义的信息联系在一起会产生的大量的具有复杂相互关系的数据。使用RFID中间件的好处之一就是提供一种标准化的方式来处理小小的标签所产生的大量的数据。除了事件过滤之外，你还需要有一种方式来封装应用接口，以便使它们不必知道整个基础架构，比如物理层面的阅读器以及其它设备。理想情况是，你需要一个RFID基础设施的基于标准的、应用层的接口，以便你的应用可以用来请求有意义的RFID发现。

下图所示是RFID中间件的主要部件。

3.3.4.1 RFID middleware的主要部件

3.3.4.2 使用RFID 中间件的动机

使用RFID中间件的主要动机是：

•  提供对阅读器的连接
•  处理来自于阅读器的初步的发现信息，以供应用之用
•  提供应用层接口来管理阅读器和捕获RFID事件

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