国民技术：UHF RFID电子票证的应用优势多

　　在各个黄金假期，旅游景点，主题公园，游乐场等人满为患，在高铁，城铁，轻轨大规模建设的今天，轨道交通公交化的也对电子客票/门票的使用需求越来越迫切，也只有廉价，安全的电子票据和检票疏导系统能够担负起对超规模的人流进行管理和控制，而且电子票证系统还在禁区安全识别，自动排队等附加应用上也能很好地解决目前存在的误入禁区，游乐设施的低效率排队，人员在禁区失踪无法定位等问题。

　　近日，国民技术(股票代码300077)宣布，采用UHF RFID标签设计出新一代电子票证，其技术原理、天线技术、安全机制和关键的成本构成都达到十分理想的水平。

　　据介绍，UHF频段主要是无源电子标签芯片，上世纪90年代，就有相关芯片应用，主要应用于北美铁路、欧洲日本、中国铁路(车号识别)等;2000年后，由于EPCGlobe等相关标准组织成立及沃而码零售商的大力推动，900MHz无源标签芯片的应用开始风靡全球，在物流领域已经得到大规模的应用。而在UHF频段(900 MHz)无源芯片开发方面，国外早期有TI、EM、Alien、Impinj、NXP等公司开发，至目前，因技术和资金原因，国外仅Alien、Impinj、NXP陆续推出相关芯片，主要面向物流方面的应用，但不适合票据方面的应用。

　　在国内，“十一”五规划明确提出研发和产业化UHF频段(900MHz)无源芯片。早期规划中，有清华同方，复旦微电子，和国民技术三家企业各自独立研究开发UHF频段(900MHz)无源芯片，至目前，国民技术公司开发出此类芯片，并已量产。

　　UHFRFID客票技术原理占优势

　　下表是UHFRFID客票与现有13.56 MHz客票的技术参数对比：

　　从上表可以看出：

　　许多HF无法实现的但UHF却能够实现，HF只能解决UHFRFID广大领域中的一小部分。

　　相对耦合通信方式而言，UHF在很多方面都占优：UHFGen2具有高速度，高可靠性，以及操作的灵活性。

　　UHF标签不会对相邻的物品标签投放一个RF“阴影区”。而HF标签天线由于其天线由厚重的金属线圈组成，能够对相邻标签形成磁屏蔽，从而使阅读器阅读失效。因此，UHF具有更可靠的性能。

　　因此可以得出结论：利用UHF频段(900M)无源芯片的近场特性，完全可以应用于抛弃型门票。而如何控制好UHF读写卡器天线的发射功率和发射角度，将有效读写距离控制在天线正上方15cm以内，是读写卡器天线设计的关键。

　　闸机的天线技术双保险

　　考虑到门票的多次性使用，如在一些景区，门票必须绑定身份证进行注册，防止一票多人使用的情况发生，国民技术公司在系统方案中专门设计了双模天线，在闸机加装的UHF读写卡器天线和HF 13.56MHz的天线紧密集成在一起，共用一个天线外壳，同时可读取身份证信息和电子门票信息。

　　安全机制更全面

　　根据大规模电子门票应用的特点，国民技术在读写卡器与芯片之间的通讯协议上设定了一些特殊的安全措施，具体如下：

　　唯一TID编码：每张客票芯片的TID区间前32bit数据位存储芯片厂商的全球唯一的固定身份编码，是受专利保护的;后32bit数据位存储每个芯片的唯一编码，每颗芯片的编码完全不同。在芯片出厂之前，将唯一编码数据写进此32bits空间，数据写完毕，永远不能修改。采用唯一TID编码后，客票被复制的可能性非常低。当前应用于的UHF Zi2201f客票芯片TID区间仅保留前32bit数据位存储国民技术公司的身份标识编码，后32bit则没有分配。在即将量产的芯片中已经分配32位数据位存储芯片唯一身份编码。

　　私密存储空间&私密访问指令：芯片设计厂家在设计芯片时，给芯片划出一个固定的存储空间不对外开放，只有通过芯片设计厂家规定的私密指令才能访问，此私密指令只有发行的读写器才支持此指令。市面上通用的芯片没有分配此存储空间，通用的读写器也不支持此指令。因此采用私密存储空间&私密访问指令方案，客票存储的数据很难被读取，从而很难破译客票。另外私密访问指令由用户使用时自己指定，每家用户的使用私密指令完全不一样。私密指令即使被破译，也可以马上采取指令升级，更换新的指令，这样保证私密指令用户单位的唯一性和私密性。

　　数据传输加密：即芯片和上位机读写器之间事先约定一种加密算法。客票向上位机传输数据时，先将数据经过N次正旋转加密输出，而读写器端将接受到的数据经过N次逆旋转解密输出原始数据。数据循环方向发生错误或者N数据不相等，所接受到数据都会出错。数据旋转方向和旋转次数N都由用户自己定义，不对外公开。采用此种加密方式，防止空中无线传输的数据被破解。此安全方案的安全级别最高，对芯片的功耗要求极低。

　　通过以上加密方式，保证数据源头、数据传输过程、及数据传输终端设备都是很难被破译的。

　　国民技术表示，公司根据自己多年积累的安全算法和RFID无源标签芯片低功耗的双重技术优势，将分阶段推出适合电子客票应用的大存储容量、高安全性、低成本专有芯片。

　　UHF RFID客票更经济

　　UHF RFID客票在制造方面的成本优势与现有13.56MHF单程票的对比如下表：

　　从上表比较可知：

　　UHF门票芯片与HF门票芯片相比，制造工艺相同，但UHF芯片金属层数少三层、芯片面积少一半，因此UHF客票芯片制造成本比HF客票芯片至少低一半。

　　UHF客票天线是单面蚀刻PET+Al结构，HF客票天线是双面蚀刻PET+Al结构。因为单面蚀刻PET+Al结构加工方式简单，适合工艺升级和简单高速制造技术，因此单面蚀刻PET+Al天线单位时间内生产效率高，相对成本就比较低廉。

　　UHF客票天线面积是HF客票天线的五分之一，消耗PET和Al金属材料是HF客票天线的五分之一，因此UHF客票天线材料成本仅为HF客票天线的五分之一。

　　综上：UHF客票与HF客票相比，芯片成本具有绝对的优势。Inlay的天线结构、类型、面积方面具有绝对的优势，Inlay生产的工艺技术及工艺升级方面具有天然的优势。

　　国民技术特别强调，UHF RFID继承了HF RFID电子门票所有的技术优点，提高了安全等级，同时弥补了HF RFID客票的成本高的劣势。对原有系统的改造技术风险不高，费用较低。如规模采用，可显著降低单程票票据成本。

　　公司称，国家已将物联网列为战略新兴产业，UHF电子标签以其优越的性价比将会得到越来越广泛的应用。未来随着银浆印刷电路技术的成熟，相信成本将会进一步降低。

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