1、引言
本文是“RFID分類研究總論”和“RFID技術分類研究”兩篇研究文章的續篇,側重于分析研究在“RFID分類研究總論”中提出的“RFID產品分類”子項的內容。本文所采用的研究方法、立場與觀點與前兩篇文章保持一致。
從內在邏輯關系上來說,本文的研究內容居于“RFID技術分類研究”之后,三篇文章合并起來形成一個有關RFID分類研究的完整體系。
2、RFID產品的分類
最基本的RFID系統包括電子標簽和讀寫器兩部分。因而,RFID產品的分類直接即可分為電子標簽產品和讀寫器產品兩大類。從完整性角度考慮,RFID產品的根級劃分如圖1所示。
圖1給出的RFID產品的劃分包括:
(1)電子標簽:識別信息的載體;
(2)讀寫器:與電子標簽無接觸傳送信息的裝置;
(3)其他相關產品:一方面與RFID系統構成有關,另一方面也與RFID系統的應用有關。例如,有人將讀寫器的外置天線單列;也有的RFID系統完成電子標簽信息的注入采用接觸式方式實現,如鐵路車號自動識別系統中的電子標簽均采用有線連接編程寫入標簽信息的方式實現,相應的編程寫入裝置習慣上稱為編程器。
圖1 RFID產品的(根級)分類
2.1、電子標簽產品的分類
從產品承載技術的角度來看,電子標簽產品的分類與RFID技術/電子標簽技術的分類密切相關。但是,由于電子標簽產品是直接面向于應用的,因而從分類的角度來說,就需要較好地把握RFID技術/電子標簽技術與產品的特點,選擇適當的分類依據,從而將電子標簽產品納入到一個合適的分類體系中,以便于產品開發和推廣應用。
2.1.1、電子標簽產品分類的依據
根據電子標簽產品研發及應用的情況,電子標簽產品的多樣性正在越來越多地得到展現:有不同廠家生產的電子標簽產品,同一廠家生產的電子標簽產品也可多達數十個、上百個品種;有不同空中接口協議標準的電子標簽產品;有不同封裝形式的電子標簽產品;等等。
很顯然,如果采用單一的分類依據則很難將如此繁雜的電子標簽產品物歸其類。通過反復比較研究,本文提出了一個針對電子標簽產品分類的體系依據,如圖2所示。
根據圖2所示的體系依據,可循著由粗到細的分級分類將電子標簽產品的多樣性給予精確定位。使用圖2所示的體系分類依據時應當注意,分類是按分級的原則進行的。
由圖2給出的電子標簽產品的分級分類圖中依次包括四個分類要素,即:頻率、標準、封裝與應用。其中:
(1)位居第一位的是電子標簽的工作頻率。頻率不同,在電子標簽中采用的技術也不相同,不同頻率技術的移植性相對較差,在一定的意義上來說,頻率因素也在底層決定著電子標簽產品的技術成本。
圖2 電子標簽產品的四層分級分類圖
(2)位居第二位的是電子標簽的空中接口標準。電子標簽空中接口標準決定著電子標簽與讀寫器之間的兼容性。滿足相同空中接口標準的電子標簽,盡管其外觀可以千差萬別,但在與讀寫器的關系上是相兼容的。
(3)位居第三位的是電子標簽的封裝。電子標簽的封裝決定著電子標簽對應用環境的適應性,并在很大程度上直接決定著電子標簽產品的成本。
(4)位居第四位的是電子標簽的應用。電子標簽產品的最終目的是滿足應用需求,而現實具體的應用需求(包括應用場景)頭緒繁多,直接決定著產品的詳細規格。
依據上述四個分類要素并依序而來,即可將紛繁多樣的電子標簽產品納入到一個清晰而規范的體系中來。通過上述四項要素,也可以實現將一個電子標簽研發或生產企業對電子標簽產品型號命名的疏理。需注意的是,在產品型號命名中應為四項要素留夠一定裕量的型號命名編碼位數(空間)。
2.1.2、無源電子標簽產品的分類示例
下面以RFID技術/電子標簽技術分類中開列的無源電子標簽為例,對電子標簽產品分類的四層分級依據給予必要的說明。
首先,依RFID技術/電子標簽技術分類選定的無源電子標簽已界定了電子標簽產品的供電方式是從讀寫器發出的射頻場中提取電能。在此基礎上,可依四要素順序疏理分類:
第一步:依頻率分類。工作頻率不同的電子標簽應劃歸不同的頻率類別下,同頻段的電子標簽可在頻率要數級歸入一類;
第二步:依標準分類。滿足相同空中接口標準約定的電子標簽產品具有相互兼容性,可歸入一類;
第三步:依封裝分類??紤]電子標簽的封裝要素時,可采用由外及內的順序或由內及外的順序進行。一般采用由外及內的順序進行比較容易理解。
對于無源、UHF頻段的電子標簽依其外觀封裝可將其劃分為硬標簽和軟標簽兩類。其中,硬標簽常包括:盒裝、卡裝與特裝方式;軟標簽依其內在的封裝又可分為:Strap(片芯)、Inlay(標簽嵌體)和Label(RFID條碼打印標簽)。
第四步:依應用分類。考慮電子標簽最終的應用去向。例如,塑質煙廠托盤卡扣式標簽、煙、木質煙廠托盤軟貼附式標簽、集裝箱箱號標識電子標簽、鐵路貨車電子標簽、鐵路機車電子標簽、鐵路客車電子標簽,等等。
以上關于無源電子標簽產品分類疏理所描述的過程如圖3所示。通過上述分類示例的說明,顯然實現了對電子標簽物歸其類的分類目標,并且是由粗到細的一個過程。這種分類方式即符合人們認識的習慣,也便于提綱攜領地把握電子標簽產品的多樣性。
圖3 電子標簽產品分類示例圖
對于RFID技術/電子標簽技術分類中開列的半無源電子標簽和有源主動式電子標簽產品的分類,也可參照圖3進行。
2.2、讀寫器產品的分類
相對于電子標簽產品種類而言,讀寫器產品的種類已大幅度減小了。一方面是因為相同空中接口協議標準的電子標簽可適應于同一臺讀寫器讀寫,另一方面是因為讀寫器的應用與電子標簽有所不同。電子標簽與識別物相綁定,讀寫器與使用人或信息采集系統相綁定。
即便如此,隨著RFID應用的發展,RFID讀寫器的多樣性也日趨得到展現。如何從理性分析的角度對RFID讀寫器的多樣性進行歸納總結不但具有分類的意義,也具有觸發新產品開發的隱含意義。
2.2.1、讀寫器產品的分類依據
首先分析電子標簽產品分類依據對于讀寫器產品的適用性,在此基礎上,再結合RFID讀寫器的定位與應用特點不難確定出對讀寫器產品合適的分類依據。參考圖2所示的電子標簽產品分類依據:頻率、標準、封裝、應用。
(1)頻率不同,相應的RFID技術也存在著較大差異,盡管從理論上可以將不同頻率的RFID讀寫器集成制作在一起,但存在著顯著技術差異的集成所帶來的集成RFID讀寫器性能的損失與成本的增加是制約該條思路的最主要的障礙。因而,在RFID讀寫器產品的分類中,仍然可以將頻率因素算為一個獨立要素。
(2)標準不同,空中接口協議標準的差異對讀寫器設計來說,一般稱不上顯著性差異。目前的RFID讀寫器產品中已存在大量兼容多協議的讀寫器產品。因而,在RFID讀寫器產品的分類中,標準要素的分量將降低為一個非獨立要素。
(3)封裝不同,體現著對讀寫器的技術要求不同。通常電子標簽可以做得比較小,讀寫器做的比較大。隨著RFID技術的發展,讀寫器的小型化、模塊化、微型化、單片化是非常重要的發展方向。由此帶來的矛盾問題是讀寫器發射的功率與電源。短時高功率發射以及支持這種模式的電源供應(電源模塊或電池)將是RFID讀寫器技術發展過程中日顯突出的重要問題。因而,在RFID讀寫器產品的分類中,封裝要素仍將是一個獨立要素。
(4)應用不同,將更多地體現在各種不同的應用需求方面。比如,將RFID讀寫器與條型碼讀寫器集成為一體。
綜上所述,結合RFID讀寫器自身的功能定位,可以提取出有關RFID讀寫器產品的分類依據及相互關系如圖4所示。