本节介绍实现一个RFID系统所需的最常用组件：标签、天线、读取器、软件以及EPCglobal网络服务。

（一）电子产品代码

RFID系统使用由EPCglobal公司标准化的产品编码和数据格式。EPCglobal的任务是使任何产品的信息随时随地都可用，从而使公司的效率更高。电子产品代码（Electronic Product Code，EPC）是一种标准化的编码方案，可以编程到一个标签中，而这种标签又可以附加在任何物理产品上。EPC是条形码或通用产品代码（Universal Product Code，UPC）的发展产物，今天，在大多数产品中都可以见到它。

每个EPC是一个与某产品（一个容器、一个箱子或一个盘子）关联的唯一数字或代码。EPC通常以十六进制表示。图5.1为一个示例代码。

图5.1　一个96位的EPC

EPC为64或96位长。96位的EPC包含以下字段。首部为8位大小的版本号，用来保证EPC码的唯一性；28位域名管理者代码，用来标识制造商或者某个组织；24位对象分类代码，用来对产品进行分组归类；36位序列号，用来表示每件商品每件商品都有唯一的编号。96位的EPC可以为2.68亿个生产厂商提供唯一的标识，每个生产厂商可以拥有1 678万个生产品种，每个生产品种可以有687亿个产品。

未来可能会定义256位版本的EPC。所有针对PHY层的EPCglobal规范说明都允许对EPC进行扩展而不用对协议进行任何修改。

64位与96位EPC的结构如图5.2所示。某个制造商选择64位EPC码还是96位EPC码，取决于该公司的自身需要及其客户的需要。首部字段确定了所用的EPC格式，软件（后面将介绍）把标签的数据翻译为与终端用户的业务应用程序兼容的格式。注意，图5.2只是为了表示不同的格式，并没有显示具体的细节内容。而且，这里的示例也没有根据每个字段的大小绘制相应的比例。

图5.2　EPC的结构

（二）RFID标签

RFID标签通常也称为发射机应答器（transponder）。这个词是发射器（transmitter）和应答器（responder）的合成词。一个典型的RFID标签包括了一个集成电路，含有一些非易失性内存和一个简单的微处理器。这些标签可以存储用来响应读取器的数据。读取器是用来捕获和处理从RFID标签接收而来的数据的设备。

有两种基本类型的标签：无源标签和有源标签。无源标签是最常见的类型，该标签比较小，生产成本低，不需要电池。无源标签使用从读取器的天线传输而来的电磁能为内置芯片供电，传输存储在其内部内存中的信息。动物跟踪芯片、资产管理以及出入管理（大门和停车场的出入卡）都是无源标签的应用示例。图5.3显示了一个无源标签示例。

图5.3　一个典型的RFID无源标签

有源标签要求装备电池，为微处理器芯片和内存供电。由于有自己的能源，这些标签传输的信号比无源标签要远得多。但因为需要电池，有源标签的使用寿命有限。有源标签也比无源标签更贵（每个25美元甚至更高），因此只应用于跟踪价值高的物品，如整个货盘或集装箱。有源标签的一个应用示例是跟踪全球运送的军需物资。当然，有源标签也可用于商业应用。有源标签又称为信号灯，因为其即使没有从读取器接收到回应信号，也会周期性地传输数据。

有源标签的一个变体是半有源标签。这种类型的标签又称为半无源标签，它使用一个内置的电池，只有当读取器首次激活该标签后，才会为电路供电。由读取器传输的能源激活这种标签，然后该标签使用内部电池为电路供电，并对读取器做出响应。这种类型的标签的最好示例是高速公路上的电子收费系统。由于半有源标签只被读取器的电磁场激活，因此它的电池通常可以维持好几年。

标签内存的大小因制造商和应用的不同而不同，但通常是在16位（用于存储临时操作数）到几十万位之间。开始时，会把从EPCglobal获得的一个唯一标识码编写到标签中。更多的内存可用来记录标签所附属产品的历史信息，如家禽的健康状况和疫苗接种记录、物品运输过程中的温度变化（利用附加在标签上的传感器）、制作和测试日期、测试设备的校准记录等。

上述三种标签都可以以灵活的封装形式进行生产，因此又称为智能标签。智能标签有一个带黏性的背面，可以粘贴在一个盒子上、产品包装的外面或货盘上。例如，智能标签可用来跟踪飞机和火车的行李。由于使用的是RFID标签，因此也可以把它们放置在看不见的地方或产品包装的里面。可以从不同位置或方向读取标签，这也是RFID优于条形码的主要长处之一。由于可以从任意位置读取标签，仓库人员不需要必须从某个方向读取。

一种新兴的RFID形式是无芯片标签，又称为射频光纤。无芯片标签没有集成电路或内存。它们使用光纤或其他类型的材料把读取器的部分信号反射回去，反射回去的信号可作为一个标识符。光纤是由细线或薄片构成的，可以影响RF波的传播。无芯片标签通常用于需要隐蔽的地方，且很难复制。这种卡片的一个示例是一些高端事件中的邀请卡，如美国电影艺术与科学学院奖（奥斯卡奖）的邀请卡。

无芯片标签可用来悄无声息地鉴别特定的纸质文档，也就是说，处理某个文档的人并不需要知道他所处理文档的内容。如果把无芯片标签放置在一个金属表面或液体容器上，还可以完成比其他类型标签更多的功能。罐头和瓶子给大多数RFID系统带来了比较大的问题，因为金属表面会影响RF波的传播，并且大多数液体会减弱信号强度。无芯片标签的读取距离比无源标签的更大。

感应标签可以监视和记录环境条件、液体体积高度或试图对产品信息篡改。它们可以是无源标签，只有当读取器读取标签时，才会给传感器供电。当然，大多数感应标签比其他类型的无源标签更贵，体积也更大，装备有可替换电池，使它们的使用时间更长。

由于类型和数量的不同，标签的价格差异也比较大。通常，每个无源标签的价格在0.07～0.25美元之间。随着技术的发展和产量的增加，RFID制造商和用户希望每个标签的价格在0.05美元以下。根据电池寿命和容量的不同，每个感应标签的价格为25.00～100.00美元。

表5.1给出了EPCglobal划分的各种标签分类比较。

表5.1　EPCglobal标签规范说明

在世界的很多地方还在使用Class-0标签。然而，Class-0标签的通信协议与表5.1中所列举的不兼容，在同一系统中不能混合使用这些标签类型。

（三）读取器

除了与标签进行相互作用之外，读取器还可以与公司的网络连接，把从标签处获得的数据传送给计算机。一些读取器还可以往标签写入数据，但这些设备仍然被称为读取器。与无源标签相互作用的读取器还可以提供能量以激活标签。读取距离由标签的大小与位置、读取器的天线以及传输的功率大小决定。相关的规范说明通常是由每个国家的法规限制的，这些法规规定了每个频率所能传输的功率大小。不同的规定使不同的国家所生产和许可的设备不能兼容。(www.daowen.com)

在设计和实现可用于识别全球产品的RFID系统时，要遵守国际标准和法规，这些标准和法规通常可以从ISO和EPCglobal获取。

表5.2显示了RFID系统的频率范围和常见应用。

表5.2　RFID频率与常见应用

RFID读取器有多种不同的大小和类型，这种技术的应用也很多。

（四）天线

天线负责把RF能量从发射器转换为电磁波。天线的设计与位置对信号的有效范围和通信的可靠性有着很大的影响。标签的RFID天线大小受限于标签本身的尺寸。大多数标签都是比较小的，这样才能将其放置在各种不同的产品和包装中。

标签天线有两种主要类型：线性和环形。线性天线的有效范围更大，但读取精准度更低。环形天线的读取精准度更高，尤其是在由于产品位置而使天线朝向各不相同的应用中，但其有效范围有限。一些老式的RFID标签具有一个较大的环形天线，这种天线从标签的中心（芯片所在位置）盘旋而出。这种标签现在不常用了。

天线越大，读取的距离也就越远。然而，随着频率的增加，波长变短，天线也是如此。频率较高的天线可以做得相对小些，同样大小的天线，频率越高，能读取的距离也越远。反之，为检测较高频率以及使衰减最小化，天线需要大约10～20微米厚（10微米等于0.0003937英寸），而低频天线可以是2微米厚。由于受天线的大小与厚度的影响，RFID标签的设计非常复杂，对读取性能的影响也很大。在无源标签中，天线本身就是能量存储设备，它为标签供电，使标签可以对读取器做出响应。

读取器天线必须按照应用的特殊类型而设计。无论安装在商店入口，还是仓库货架附近或冰箱门上，天线的类型、大小、形状和位置都极为重要，以确保有良好的可读性和精准性。RFID天线不存在“常见”类型，类型种类繁多。要了解不同RFID读取器天线的类型，可访问网站www．inter-mec.com/products/rfid/antennas/index.aspx或搜索“RFID天线”，还可以从Web网站搜索其他的RFID天线类型。然而，很多特殊化的RFID应用的天线是需要定制设计的。

（五）软件

RFID实现中所使用的软件类型与特定的RFID应用有关。不过，在每个RFID系统中，有3种基本类型的软件组件，那就是系统软件、中间件和业务应用软件。

系统软件通常存储在只读内存（ROM）或闪存中，在标签和读取器中都有。它通过每个设备中的微处理器运行，用于控制硬件功能，实现通信协议（包括冲突控制、错误检测与纠正、授权、认证以及加密），并控制着标签与读取器之间的数据流。

中间件负责把来自读取器的数据重新格式化，以符合业务应用程序所需的格式。中间件通常运行在计算机上，由于每家公司使用的可能是不同类型的业务软件，RFID中间件可以确保各业务软件能够与RFID设备进行通信。中间件通常不是像Microsoft Office或Adobe Acrobat那样以预先打包好的软件形式销售的，而是通常由提供RFID解决方案的公司自己编写中间件应用软件，或使用由读取器生产商提供的可定制软件包。

业务应用软件负责处理订单、库存、运输、发票等。这种类型的软件通常还要依靠数据库软件存储和管理所有的事物处理记录。

（六）EPCglobal网络服务

如果使用条形码，必须在数据库中记录产品的UPC（条形码）、公司的内部产品码（SKU）、产品描述、生产商名称、价格以及库存数量。然后，交叉引用条形码和SKU，只有这样，条码读取器才能读取这些信息。有了RFID，因为EPC已经包含了对生产商和产品编码的引用，所以省去了手工输入数据以交叉引用的步骤，同样减少了在把信息输入到数据库中出现错误的风险。

当某个产品的库存较低或没库存时，需要使用生产商名称订购该产品。EPC发现服务包括对象命名服务（ONS），利用该服务在Internet上就可以获得生产商的名称。ONS的模型类似于Internet的域名系统（Domain Name System，DNS），是用于发现某产品信息及其相关服务的一种机制。当读取器从标签外获得EPC时，就把它传送给公司的服务器，由服务器通过Internet把它发送给ONS。ONS返回存储了该产品信息的Internet服务器的URL地址，用来识别生产商。然后，公司的服务器就可以检索某个产品的所有信息，并且可以使用这些信息进行其他的数据处理。

最终，在ONS数据库中将包含有几百万个公司的几十亿种产品。与DNS一样，ONS将是一个全球性的分布式数据库。

为使全球的公司在贸易事务处理时能交换信息，还需要另一个组件，那就是EPC信息服务（EPCIS）。很多公司使用电子数据交换（Electronic Data Interchange，EDI）完成无纸化事务处理，EPCIS与之类似，最终将使各种机构可以在Internet上购买产品、开具发票、跟踪产品，无须通过邮件或传真发送纸质文档了。图5.4显示了一个EPCglobal RFID系统的5种基本组件：标签、读取器、中间件、业务应用和EPCglobal

图5.4　EPCglobal系统的基本组件服务以及它们之间的逻辑连接关系