作者：羅光彩

一、前言：

RFID是一種非接觸式的自動識別技術(shù)，按應(yīng)用頻率的不同分為低頻（LF）、高頻（HF）、超高頻（UHF）、微波（MW），相對應(yīng)的代表性頻率分別為：低頻135KHz以下、高頻13.56MHz、超高頻860M~960MHz、微波2.4GHz。

經(jīng)過20年的發(fā)展，超高頻RFID由于其具有可遠(yuǎn)距離識別和低成本的優(yōu)勢，已經(jīng)被廣泛用于商超零售、物流倉儲、圖書檔案、防偽溯源等非常多的應(yīng)用領(lǐng)域，僅2022年度，全球出貨量就超過300億，并保持持續(xù)增長的趨勢。

本文針對的超高頻RFID的發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢、產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展情況進(jìn)行闡述，并介紹一種新型的分布式超高頻RFID技術(shù)。

二.超高頻RFID的發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢

2005年4月，國家科技部啟動了863計劃課題“無線射頻關(guān)鍵技術(shù)研究與開發(fā)”，這標(biāo)志著我國RFID技術(shù)研究的開始。2006年6月，中國發(fā)布了《中國RFID技術(shù)政策白皮書》，標(biāo)志著RFID的發(fā)展已經(jīng)提高到國家產(chǎn)業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略層面。

從應(yīng)用領(lǐng)域來看，全球超高頻 RFID 標(biāo)簽及系統(tǒng)在服裝零售行業(yè)的應(yīng)用率先爆發(fā)，成為行業(yè)增長的急先鋒。2019年，該領(lǐng)域需求超過了100 億個，零售巨頭迪卡儂目前大部分的門店都啟用了超高頻RFID的解決方案，每年的標(biāo)簽用量都在10億片以上。隨后，全球超高頻RFID多場景應(yīng)用爆發(fā)，除在服裝零售行業(yè)外，在智能制造、汽車電子標(biāo)識、紡織洗滌、醫(yī)療、食品安全、圖書館等領(lǐng)域的應(yīng)用也在迅速興起。

超高頻RFID的主要應(yīng)用領(lǐng)域:

1. 服裝零售：服裝零售屬于快銷品，庫存周轉(zhuǎn)快，物品動態(tài)盤點，涉及生產(chǎn)、倉儲物流、門店管理和數(shù)據(jù)決策各個環(huán)節(jié)。超高頻RFID應(yīng)用可以及時統(tǒng)計消耗原料數(shù)量，產(chǎn)品庫存及時盤點，產(chǎn)品質(zhì)量問題可溯源，并防止假冒。

2. 圖書/檔案管理：圖書館傳統(tǒng)方式采用磁條和條形碼系統(tǒng)管理圖書，其自動化程度低，借閱和歸還需要人工干預(yù)，圖書查找和分類困難，館藏清點耗時費(fèi)力。超高頻RFID可以簡化借還書流程，降低圖書盤點和查找工作量，改變借閱管理和安全遺留流程脫節(jié)的情況，提升圖書館工作人員和讀者滿意度。

3. 倉儲物流：倉儲物流的應(yīng)用非常多，包括機(jī)場行李管理，貨物分揀，倉儲管理，周轉(zhuǎn)箱管理等。通過超高頻RFID可以對貨物實現(xiàn)自動識別，自動分揀，無需人工干預(yù)，快捷方便，可有效的進(jìn)行庫存管理，防偷竊，降低損失。

4. 資產(chǎn)管理：RFID電子標(biāo)簽具有唯一的ID號，因此將電子標(biāo)簽與資產(chǎn)個體一一對應(yīng)后，通過對電子標(biāo)簽的識別，達(dá)到對單個資產(chǎn)的管理。同時，超高頻 RFID電子標(biāo)簽具有多標(biāo)簽同時讀取的特點，可實現(xiàn)快速準(zhǔn)確的貨物盤點，實現(xiàn)資產(chǎn)的高效管理。目前在醫(yī)療器材、輪胎管理、電力資產(chǎn)等都有廣泛應(yīng)用。

5. 產(chǎn)品防偽溯源：通過 RFID 技術(shù)在企業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)等各環(huán)節(jié)的應(yīng)用，實現(xiàn)防偽、溯源、流通和市場的管控，保護(hù)企業(yè)品牌和知識產(chǎn)權(quán)，維護(hù)消費(fèi)者的合法權(quán)益。

6. 汽車電子車牌：在機(jī)動車輛上裝有一枚電子車牌標(biāo)簽，將該超高頻 RFID 電子標(biāo)簽作為車輛信息的載體，并在通過裝有經(jīng)授權(quán)的射頻識別讀寫器的路段時，對該機(jī)動車電子標(biāo)簽上的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集或?qū)懭?，實現(xiàn)所有車輛數(shù)字化管理的一種先進(jìn)技術(shù)。

根據(jù)當(dāng)前行業(yè)需求情況，未來5年我國超高頻RFID發(fā)展有如下三個趨勢：

1、市場規(guī)模不斷增長：RFID 技術(shù)是“萬物互聯(lián)”的關(guān)鍵技術(shù)。未來，全球 RFID 行業(yè)市場規(guī)模將持續(xù)增長，而超高頻RFID 則是增長最快的領(lǐng)域，我國會是應(yīng)用增速最快的國家。

2、應(yīng)用領(lǐng)域更加廣泛：目前超高頻RFID 在服裝行業(yè)運(yùn)用較廣。隨著技術(shù)的發(fā)展與普及，超高頻RFID 將不斷滲入智能制造、汽車電子標(biāo)識、紡織洗滌、醫(yī)療等領(lǐng)域。同時，受全球能源日益短缺、居民對環(huán)境的重視等因素影響，油氣管道、電網(wǎng)、汽車、建筑以及其他行業(yè)也將會成為超高頻RFID 應(yīng)用發(fā)展的重點領(lǐng)域。

3、產(chǎn)品向多功能發(fā)展：未來，全球超高頻RFID 技術(shù)將與傳感器、GPS、生物識別結(jié)合，由單一識別向多功能識別發(fā)展，實現(xiàn)跨領(lǐng)域、跨行業(yè)的應(yīng)用。

三.超高頻RFID的產(chǎn)業(yè)鏈分析

目前我國在低頻和高頻RFID的產(chǎn)業(yè)鏈較為成熟，高頻RFID領(lǐng)域產(chǎn)品已達(dá)國際水平，在超高頻RFID領(lǐng)域還處于成長期，應(yīng)用和集成方面發(fā)展較為完備，標(biāo)簽芯片和讀寫器芯片方面國內(nèi)廠家也開始涉及，但市場總體份額較低。

超高頻FRID產(chǎn)業(yè)鏈分為上游、中游和下游三部分。產(chǎn)業(yè)鏈上游包含標(biāo)簽芯片、標(biāo)簽天線，封裝設(shè)備以及讀寫器芯片；中游利用上游的芯片、天線等，開發(fā)讀寫設(shè)備及外圍設(shè)備；下游則對中游的產(chǎn)品進(jìn)行整合，配合軟件形成解決方案。

通用標(biāo)簽芯片和讀寫器芯片市場非常的集中，頭部芯片企業(yè)已經(jīng)在該領(lǐng)域形成了規(guī)模優(yōu)勢，新進(jìn)入的標(biāo)簽芯片企業(yè)的機(jī)會主要在垂直應(yīng)用領(lǐng)域有特殊需求的市場。

標(biāo)簽天線是一個注重生產(chǎn)的環(huán)節(jié)，經(jīng)過市場的競爭以及環(huán)保政策的影響之后，標(biāo)簽天線環(huán)節(jié)毛利可以維持不錯的水平，讀寫器天線市場零散，因為量不大，整體的毛利也比較高。

超高頻RFID通用市場標(biāo)簽的量很大，消耗量都是數(shù)以億計，因此目前的價格很透明，競爭也很激烈。從2010年開始，中國逐步成為超高頻RFID標(biāo)簽產(chǎn)品的主要生產(chǎn)國，出現(xiàn)了大量的超高頻RFID研發(fā)和生產(chǎn)制造企業(yè)，建立了一個完整的產(chǎn)業(yè)鏈生態(tài)。

在超高頻RFID面向垂直行業(yè)的解決方案整合上，國內(nèi)涌現(xiàn)出大量的企業(yè)，提供面向零售、物流、資產(chǎn)管理等各行業(yè)應(yīng)用，國內(nèi)企業(yè)已經(jīng)在市場占據(jù)主導(dǎo)地位。

總結(jié)來說，超高頻RFID市場競爭比較激烈，最近幾年產(chǎn)品的價格有所下降。這也意味著整個產(chǎn)業(yè)鏈的繁榮與成熟，有利于產(chǎn)業(yè)市場擴(kuò)大。

四.超高頻RFID的局限性

雖然超高頻RFID已經(jīng)在各行業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用，但是在一些特定的場景，其也有一定的局限性。

目前超高頻 RFID采用的是收發(fā)一體機(jī)方式（手持或掛壁），工作距離近（<10米），不支持頻分，一般用于手持掃描和單門垛自動掃描場景，多讀寫器間干擾不可控，對于大面積倉儲盤點場景和多門出入需要分時工作或讀寫器之間做高成本屏蔽隔離。

圖：超高頻RFID在長距離場景下面臨的問題

傳統(tǒng)一體式超高頻RFID應(yīng)用面臨一些挑戰(zhàn)：

挑戰(zhàn)1：傳統(tǒng)無源RFID距離近，部署成本高

傳統(tǒng)RFID讀寫器收發(fā)一體，收發(fā)需要解決電源傳輸，在現(xiàn)有場景改造，部署成本高。

挑戰(zhàn)2：多門/多垛口出入場景部署成本高

傳統(tǒng)RFID僅支持時分復(fù)用，多門場景同時工作干擾大，需要有屏蔽通道解決干擾，部署成本高。典型場景：郵政快遞業(yè)的處理中心一般都會超過120個門，大型倉儲中心也會有50門左右。

挑戰(zhàn)3：自動盤點效率低

傳統(tǒng)RFID不支持頻分，對于大面積倉儲盤點只能通過時分復(fù)用的方式完成盤點，時間長，效率低。

挑戰(zhàn)4：資產(chǎn)跟蹤定位難

傳統(tǒng)RFID只能支持單點覆蓋，不提供連續(xù)覆蓋。

五.華為ePIoT解決方案

華為通過領(lǐng)先的無線技術(shù)，突破傳統(tǒng)超高頻RFID的限制，開發(fā)出ePIoT（enterprise Passive IoT）解決方案，其基于分布式RFID的理念，在不改變RFID原理的基礎(chǔ)上，創(chuàng)新性的將RFID的讀寫器進(jìn)行了分布式設(shè)計，即將接收器和激勵器進(jìn)行了分離設(shè)計，提升了RFID的覆蓋距離和讀寫成功率，實現(xiàn)RFID可連續(xù)組網(wǎng)，全面滿足庫存實時盤點、資產(chǎn)管理市場需求。

圖：ePIoT解決方案架構(gòu)

ePIoT解決方案分為應(yīng)用系統(tǒng)，網(wǎng)絡(luò)和標(biāo)簽三分部。 其中應(yīng)用系統(tǒng)和標(biāo)簽可利用當(dāng)前超高頻產(chǎn)業(yè)鏈，解決方案在RFID網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)行了創(chuàng)新分布式設(shè)計。

• 接收器：控制激勵器的信號發(fā)送，并接收標(biāo)簽的發(fā)射信號讀取數(shù)據(jù)。

• 激勵器：按照接收器的指令對周邊的標(biāo)簽發(fā)出激勵信號。

• 工控機(jī)：安裝ePIoT MQTT客戶端，支持標(biāo)準(zhǔn)MQTT服務(wù)器對接，實現(xiàn)了鏈接建立、訂閱和發(fā)布信息等基本服務(wù)功能，方便應(yīng)用系統(tǒng)對接與集成。

• 天線：激勵器天線，單個激勵器可以接4根天線擴(kuò)大信號覆蓋。

ePIoT通過將接受和發(fā)射信號分離的設(shè)計方式，可以規(guī)避信號間的干擾，解決了RFID只能單點覆蓋，無法進(jìn)行連續(xù)組網(wǎng)覆蓋的問題，實現(xiàn)了由點到面的全面覆蓋，可提供如下場景的解決方案。

1、自動化貨物盤點：通過部署多個接收器和激發(fā)標(biāo)簽發(fā)射信號的激勵器對庫房實現(xiàn)信號全覆蓋，接收器讀取的標(biāo)簽數(shù)據(jù)通過工控機(jī)提供給上層應(yīng)用。

2、貨物出入庫管理：出入庫通道兩側(cè)部署接收器和激勵器，讀取貨物上標(biāo)簽信息，對貨物進(jìn)出庫房進(jìn)行管理。

3、生產(chǎn)線作業(yè)工序管理：產(chǎn)線的每個工位上方部署激勵器的天線，讀取工裝板在每個工位上的停留時間，接收器將數(shù)據(jù)通過工控機(jī)提供上層應(yīng)用。

相對于傳統(tǒng)RFID方案，ePIoT分布式RFID的優(yōu)勢有：

1、覆蓋距離遠(yuǎn)：接收器和激勵器頻率隔離，接收信號靈敏度高，收發(fā)分離的設(shè)計，接收器最大距離可達(dá)100米，激勵器覆蓋距離10m以上，激勵器相對傳統(tǒng)RFID提升了1倍，

2、準(zhǔn)確率高：接收器對激勵器統(tǒng)一管理，激勵器之間頻率協(xié)同，避免干擾。連續(xù)組網(wǎng)時，讀取準(zhǔn)確率可達(dá)到99%以上，支持倉儲內(nèi)貨物一鍵式盤點。

3、支持方向判斷：通過多個天線讀取標(biāo)簽信息的先后數(shù)據(jù)，可準(zhǔn)確判斷貨物是入庫還是出庫。

華為ePIoT解決方案目前已經(jīng)在青島某工廠的產(chǎn)線進(jìn)行商用部署，實現(xiàn)生產(chǎn)線作業(yè)狀態(tài)可視化。

ePIoT利用的超高頻RFID的豐富生態(tài)，在產(chǎn)品設(shè)計、方案架構(gòu)進(jìn)行了創(chuàng)新的設(shè)計，提升了超高頻RFID的覆蓋距離、數(shù)據(jù)讀取效率和成功率，是超高頻RFID在行業(yè)應(yīng)用的有力補(bǔ)充。

六.總結(jié)

總而言之，RFID是一項蓬勃發(fā)展的技術(shù)，有巨大的市場潛力?？梢灶A(yù)見的是，RFID將更加深入生產(chǎn)制造及人們的日常生活之中，各種創(chuàng)新的RFID技術(shù)也將不斷涌現(xiàn)，滿足不同場景下的物聯(lián)需求。