RFID的新亮點---RuBee
本文首先對rubee和RFID技術標準做了一個簡單的介紹,然后闡述了它們在應用上的優勢和目前存在的一些技術缺陷。通過對兩者的優勢和缺點的了解,認識到如果RuBee和RFID技術得到結合,它必將作為RFID技術的一個新亮點,使RFID在應用上走的更遠。
1 前言
繼Wibree和Zigbee等無線聯網Ð議之后,一個新的Ð議RuBee也稱為IEEE1902.1登上應用舞臺,應用于許多領域。開發RuBee的工作組IEEE在2007年2月20日于美國麻省波士頓召開第一次會議。RuBee的支持方表示網絡可在10到50英尺范圍內采用長波長工作,并可使用低成本無線標簽。網絡中可包括成千上萬的無線標簽,工作頻率低于450KHz,適用于惡劣環境下的實時庫存應用,甚至可以在金屬和水的附近以及存在電磁噪音的環境中工作。這種惡劣環境下的應用是RuBee吸引用戶的關鍵。使用RuBee的產品具有的另一項優勢是能夠直接將數據傳到因特網,而RuBee的低速特性使它不適于跟蹤許多倉庫中的大量的運動中的產品。RuBee標準的制定方認為RuBee網絡填補了不聯網、不可編程的RFID標簽與采用本地網(802.11)和個人網(802.15)的高帶寬的輻射系統之間的空白。這種可搜索標簽的實時Ð議使用IPv4地址,使用這種Ð議的產品已¾面世。1902.1標準將根據現有的RuBeeÐ議,在物理層和數據鏈路層工作,支持不同制造商推出的標簽、芯片、網絡路由器和其他設備之間的互操作。RuBee網絡已¾在商業應用中使用,包括醫院和手術室中的高價值醫療設備的智能貨架用于庫存跟蹤的智能商店和倉庫貨架以及用于牲畜、糜鹿和其他進口動物的農用網絡。傳統RFID應用比較廣,但限制也很多 。RFID自從在二次世界大戰被推出來之后,其應用也越來越廣泛,目前不僅僅是應用在倉儲物流,取代過去的印刷條碼而已,它的運用領域已發展到醫療、畜牧、金融等,甚至也被應用于生產履歷的管理上,目前也有不少現金卡或金融卡導入RFID技術,提供消費者更直覺方便的付款服務。雖然RFID在應用上有諸多優點,但是,正如世界上不存在十全十美的事物一樣,RFID也還是有其不可避免的缺陷。
2 RFID和RuBee簡介
RFID(Radio Frequency Identification)的中文名稱是“射頻識別”,是一種通過電磁感應或電磁傳播方式,使用讀寫設備非接觸地對電子標簽進行寫入或讀取ID,實現非接觸自動識別技術,用于對物品或人員進行自動識別。標識物品射頻模塊,稱為RFID標簽(RFID Tags),簡稱標簽,配[FS:PAGE]合讀寫器,是實現物流管理智能化、自動化的的重要信息化手段之一。
RuBee是IEEE在2007年初推出新一代的短距離無線傳輸標準Ð議,也稱為IEEE1902.1。RuBee是個雙向性、隨選(On Demand)、點對點的無線傳輸標準,工作頻率低于450KHz,并且在132KHz可以得到最佳的傳輸效果,在傳輸距離方面,約從3公尺到30公尺左右。不過與現有的低功率無線標準,如ZigBee、WiBree之類的技術比較起來,RuBee比較偏向于無線射頻標簽的補充技術,而不是通用的終端設備無線感測。
3 RFID在應用上的一些優點和缺陷
3.1 RFID在應用上的一些優點
RFID作為新一代的射頻識別技術,具有以下一些優良特性:
(1) 數據的讀寫(ReadWrite)能力強:不需接觸,直接讀取信息至數據庫內,且可一次處理多個標簽,并可以將物流處理的狀態寫入標簽,供下一階段物流處理的讀取判斷之用;
(2) 耐環境:紙張一旦受到臟污就會看不到,但RFID對水、油和藥品等物質卻有強力的抗污性,RFID在黑暗或臟污的環境中也可以讀取數據;
(3) 可重復使用:由于RFID為電子數據,可以反復被覆寫,因此可以將回收的標簽重復使用;
(4) 穿透與繞射:物品被紙張、木材和塑料等非金屬包覆時也可以進行穿透或繞射應答。要注意如果是鐵質金屬的話,會因屏蔽而失去數據應答功能;
(5) 數據容量大:數據容量隨著記憶規模的擴展而被廠家擴容,如果需要,數據容量不會受到限制。
3.2 RFID在應用上的一些缺陷
雖然RFID非常好用,但是RFID在使用上的限制其實并不少,比如說,RFID標簽彼此之間容易產生干擾,而產品本身以及儲存環境的材質也有可能會對RFID信號傳送造成不良的影響,影響到RFID的讀取率。RFID的傳輸范圍覆蓋小,無法進行長距離的傳輸,RFID讀取標簽時,需要將閱讀器靠近標簽才能進行讀取動作。而且相關研究表明,RFID在數據傳輸上的安全性值得考慮。RFID在應用上的限制,讓業界積極的研發替代技術,希望能夠補強甚至是取代RFID技術。
4 RuBee在技術應用上相對于RFID的優勢和缺點
RuBee技術雖然推出不久,但是RuBee極具優勢的工作特性,卻讓該標準早已普遍被業界應用于醫院和手術室中的高價值醫療設備的智能型貨架、制藥的成分監督、病人藥劑量控管等。
4.1 RuBee在信息傳輸上的優勢
4.1.1 RuBee采用磁性信號的優勢
從技術上來看,RuBee的基地臺或者是標簽都是采用磁性播送方式,利用電磁波來傳送資料,[FS:PAGE]由于電磁波的特性它可以穿透絕大部分的物體,這個特性也可以Ð助RuBee應用在過去RFID所無法順利使用的環境之中,比如金屬、水甚至是石頭,甚至是電子噪音干擾嚴重的環境。當處在這些環境之下,傳統EPC(Electronic Prodict Code)標簽(超高頻)無法作用時,RuBee就可發揮其優勢。RuBee在資料接收方面適當的降低了敏感性,也使其不易讀入環境的噪音,造成資料的誤判。
傳統的RFID使用頻率為900MHz RFID 技術,其99.99%采用無線電波,0.01%仍用電磁波。而RuBee99.99%使用電磁波,卻基本沒用到無線電波。電磁波所表現出來的優勢有如下幾點:
(1) 電池壽命長
由于RuBee電磁波運作在非常低的頻率之下,連帶的,晶片組也可以運作在非常低的時脈與速度下,不僅功耗成本低,晶片本身的結構也非常簡單,根據資料,1顆標準的鋰電池即可讓RuBee標簽設備運作10年以上。
(2) 高方便性的資料管理
由于資料都儲存在標簽之中,可以容易地利用低成本的手持式閱讀器來加以讀取,管理者不需要進入系統,就可以方便有效地得到產品的制造日期、過期日、批號等等資訊,管理者讀取標簽時,因為其讀取范圍相對RFID廣了許多,因此不需像過去讀取RFID標簽時那樣,要將閱讀器靠近標簽才能進行讀取動作。且RuBee標簽可以在讀取的同時,也能進行寫入的動作,在應用上也要比RFID更為便利。
(3) 不會被人體吸收的電磁波特性
RuBee基地臺僅供給微瓦等級的無線電能量,而這種低功率長波(Long Wave)特性,不僅傳輸可靠,讀寫時發射的電磁波不會被人體吸收,根據官方資料,RuBee所發射的電磁波甚至比機場的金屬探測器更低,也比一般店家所使用的防盜偵測器更低。雖然電磁波對人類的影響仍有爭議,但是目前的環境中,電磁波已¾過度泛濫了,少一點影響總是好事。
(4) 優秀的傳輸距離表現
搭配特定的天線,RuBee最大傳輸º蓋范圍可達900平方公尺以上,這點要比RFID來得有優勢,即使使用低功率天線,RuBee依然在數十平方公尺的º蓋范圍中讀取標簽資料。舉例來說,長距離傳輸對醫學應用而言助益良多:比方說病人的監護:以前病人需要幫助的時候必須按下連接于主機上的呼叫鈕,這樣容易受距離的限制,即使病人按了幫助按鈕為的是讓醫護人員到響應求助,應用RUBEE技術之后,病人可以不受空間限制,隨時獲得需要的醫療Ð助,病人的身體狀況可以透過傳感器直接可以傳送到網路上,并且直接顯[FS:PAGE]示在主治醫生的監控電腦中,甚至病人其家人可以從網上完全看到一舉一動。
而在倉儲管理方面,RuBee的長距離傳輸也帶給業界莫大好處,由于讀取標簽時閱讀器在數十公尺外的距離即可感應,且標簽之間不會互相干擾,當盤點時,更可以直接透過網絡與主機連接,在盤點過程中直接匯整資料,當基地臺設定妥當,甚至不需要動用人工,借此可以有效地節省人力與時間。
4.1.2 RuBee在資料傳輸時的安全性優勢
目前有的RFID標簽是利用被動應答器,相關研究表明這種被動應答器標簽里面的相關信息容易遭盜竊泄露或者是被偷襲,所以在數據安全性問題上還是值得警惕。而rubee是采用的是主動收發器,它本身傳輸的范圍波段是和獲取資料信息的波段相同,所以在信息資料的傳輸上的安全性要遠遠高于RFID, RuBee在傳輸安全性上猶如有把牢固的鎖對它進行了加密。
4.2 RuBee在信息傳輸上的缺點
RFID相對于RuBee有一個很關鍵的優點便是能夠在很短的時間內讀取很多的信息資料,而RuBee只能每秒閱讀10次,而RFID每秒能夠閱讀150-200次。因為RFID它有一個很大的頻帶寬度,能把很多東西放到輸送機上并能很快的讀取它們的信息。這一點RuBee不能企及。另外RuBee還有個相當大的限制,由于它的低速特性使得它無法追蹤移動中的物品。
4 RuBee與RFID的結合
鑒于以上對RFID和RuBee在技術應用上的相關優勢和缺點的了解,我們可以大膽的將這兩大技術結合運用。以RFID為依托,RuBee技術為應用補充,充分發揮兩者的優點,取長補短。IEEE的工作組也認為RuBee標準制訂者只是將此標準定位于RFID的應用補充標準,而不是對RFID進行替換的一個取代性地位,目前只能是作為一種輔助技術應用到RFID技術上。RuBee作為對RFID應用的補充,必將成為RFID技術的一個新亮點。它會幫助RFID技術觸及到它本身所難以觸及的角落,前景將非常光明。
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