超高频RFID产业发展趋势

作者：罗光彩

一、前言：

RFID是一种非接触式的自动识别技术，按应用频率的不同分为低频（LF）、高频（HF）、超高频（UHF）、微波（MW），相对应的代表性频率分别为：低频135KHz以下、高频13.56MHz、超高频860M~960MHz、微波2.4GHz。

经过20年的发展，超高频RFID由于其具有可远距离识别和低成本的优势，已经被广泛用于商超零售、物流仓储、图书档案、防伪溯源等非常多的应用领域，仅2022年度，全球出货量就超过300亿，并保持持续增长的趋势。

本文针对的超高频RFID的发展现状和趋势、产业链发展情况进行阐述，并介绍一种新型的分布式超高频RFID技术。

二.超高频RFID的发展现状和趋势

2005年4月，国家科技部启动了863计划课题“无线射频关键技术研究与开发”，这标志着我国RFID技术研究的开始。2006年6月，中国发布了《中国RFID技术政策白皮书》，标志着RFID的发展已经提高到国家产业发展战略层面。

从应用领域来看，全球超高频 RFID 标签及系统在服装零售行业的应用率先爆发，成为行业增长的急先锋。2019年，该领域需求超过了100 亿个，零售巨头迪卡侬目前大部分的门店都启用了超高频RFID的解决方案，每年的标签用量都在10亿片以上。随后，全球超高频RFID多场景应用爆发，除在服装零售行业外，在智能制造、汽车电子标识、纺织洗涤、医疗、食品安全、图书馆等领域的应用也在迅速兴起。

超高频RFID的主要应用领域:

1. 服装零售：服装零售属于快销品，库存周转快，物品动态盘点，涉及生产、仓储物流、门店管理和数据决策各个环节。超高频RFID应用可以及时统计消耗原料数量，产品库存及时盘点，产品质量问题可溯源，并防止假冒。

2. 图书/档案管理：图书馆传统方式采用磁条和条形码系统管理图书，其自动化程度低，借阅和归还需要人工干预，图书查找和分类困难，馆藏清点耗时费力。超高频RFID可以简化借还书流程，降低图书盘点和查找工作量，改变借阅管理和安全遗留流程脱节的情况，提升图书馆工作人员和读者满意度。

3. 仓储物流：仓储物流的应用非常多，包括机场行李管理，货物分拣，仓储管理，周转箱管理等。通过超高频RFID可以对货物实现自动识别，自动分拣，无需人工干预，快捷方便，可有效的进行库存管理，防偷窃，降低损失。

4. 资产管理：RFID电子标签具有唯一的ID号，因此将电子标签与资产个体一一对应后，通过对电子标签的识别，达到对单个资产的管理。同时，超高频 RFID电子标签具有多标签同时读取的特点，可实现快速准确的货物盘点，实现资产的高效管理。目前在医疗器材、轮胎管理、电力资产等都有广泛应用。

5. 产品防伪溯源：通过 RFID 技术在企业产品生产等各环节的应用，实现防伪、溯源、流通和市场的管控，保护企业品牌和知识产权，维护消费者的合法权益。

6. 汽车电子车牌：在机动车辆上装有一枚电子车牌标签，将该超高频 RFID 电子标签作为车辆信息的载体，并在通过装有经授权的射频识别读写器的路段时，对该机动车电子标签上的数据进行采集或写入，实现所有车辆数字化管理的一种先进技术。

根据当前行业需求情况，未来5年我国超高频RFID发展有如下三个趋势：

1、市场规模不断增长：RFID 技术是“万物互联”的关键技术。未来，全球 RFID 行业市场规模将持续增长，而超高频RFID 则是增长最快的领域，我国会是应用增速最快的国家。

2、应用领域更加广泛：目前超高频RFID 在服装行业运用较广。随着技术的发展与普及，超高频RFID 将不断渗入智能制造、汽车电子标识、纺织洗涤、医疗等领域。同时，受全球能源日益短缺、居民对环境的重视等因素影响，油气管道、电网、汽车、建筑以及其他行业也将会成为超高频RFID 应用发展的重点领域。

3、产品向多功能发展：未来，全球超高频RFID 技术将与传感器、GPS、生物识别结合，由单一识别向多功能识别发展，实现跨领域、跨行业的应用。

三.超高频RFID的产业链分析

目前我国在低频和高频RFID的产业链较为成熟，高频RFID领域产品已达国际水平，在超高频RFID领域还处于成长期，应用和集成方面发展较为完备，标签芯片和读写器芯片方面国内厂家也开始涉及，但市场总体份额较低。

超高频FRID产业链分为上游、中游和下游三部分。产业链上游包含标签芯片、标签天线，封装设备以及读写器芯片；中游利用上游的芯片、天线等，开发读写设备及外围设备；下游则对中游的产品进行整合，配合软件形成解决方案。

通用标签芯片和读写器芯片市场非常的集中，头部芯片企业已经在该领域形成了规模优势，新进入的标签芯片企业的机会主要在垂直应用领域有特殊需求的市场。

标签天线是一个注重生产的环节，经过市场的竞争以及环保政策的影响之后，标签天线环节毛利可以维持不错的水平，读写器天线市场零散，因为量不大，整体的毛利也比较高。

超高频RFID通用市场标签的量很大，消耗量都是数以亿计，因此目前的价格很透明，竞争也很激烈。从2010年开始，中国逐步成为超高频RFID标签产品的主要生产国，出现了大量的超高频RFID研发和生产制造企业，建立了一个完整的产业链生态。

在超高频RFID面向垂直行业的解决方案整合上，国内涌现出大量的企业，提供面向零售、物流、资产管理等各行业应用，国内企业已经在市场占据主导地位。

总结来说，超高频RFID市场竞争比较激烈，最近几年产品的价格有所下降。这也意味着整个产业链的繁荣与成熟，有利于产业市场扩大。

四.超高频RFID的局限性

虽然超高频RFID已经在各行业得到了广泛的应用，但是在一些特定的场景，其也有一定的局限性。

目前超高频 RFID采用的是收发一体机方式（手持或挂壁），工作距离近（<10米），不支持频分，一般用于手持扫描和单门垛自动扫描场景，多读写器间干扰不可控，对于大面积仓储盘点场景和多门出入需要分时工作或读写器之间做高成本屏蔽隔离。

图：超高频RFID在长距离场景下面临的问题

传统一体式超高频RFID应用面临一些挑战：

挑战1：传统无源RFID距离近，部署成本高

传统RFID读写器收发一体，收发需要解决电源传输，在现有场景改造，部署成本高。

挑战2：多门/多垛口出入场景部署成本高

传统RFID仅支持时分复用，多门场景同时工作干扰大，需要有屏蔽通道解决干扰，部署成本高。典型场景：邮政快递业的处理中心一般都会超过120个门，大型仓储中心也会有50门左右。

挑战3：自动盘点效率低

传统RFID不支持频分，对于大面积仓储盘点只能通过时分复用的方式完成盘点，时间长，效率低。

挑战4：资产跟踪定位难

传统RFID只能支持单点覆盖，不提供连续覆盖。

五.华为ePIoT解决方案

华为通过领先的无线技术，突破传统超高频RFID的限制，开发出ePIoT（enterprise Passive IoT）解决方案，其基于分布式RFID的理念，在不改变RFID原理的基础上，创新性的将RFID的读写器进行了分布式设计，即将接收器和激励器进行了分离设计，提升了RFID的覆盖距离和读写成功率，实现RFID可连续组网，全面满足库存实时盘点、资产管理市场需求。

图：ePIoT解决方案架构

ePIoT解决方案分为应用系统，网络和标签三分部。 其中应用系统和标签可利用当前超高频产业链，解决方案在RFID网络上进行了创新分布式设计。

• 接收器：控制激励器的信号发送，并接收标签的发射信号读取数据。

• 激励器：按照接收器的指令对周边的标签发出激励信号。

• 工控机：安装ePIoT MQTT客户端，支持标准MQTT服务器对接，实现了链接建立、订阅和发布信息等基本服务功能，方便应用系统对接与集成。

• 天线：激励器天线，单个激励器可以接4根天线扩大信号覆盖。

ePIoT通过将接受和发射信号分离的设计方式，可以规避信号间的干扰，解决了RFID只能单点覆盖，无法进行连续组网覆盖的问题，实现了由点到面的全面覆盖，可提供如下场景的解决方案。

1、自动化货物盘点：通过部署多个接收器和激发标签发射信号的激励器对库房实现信号全覆盖，接收器读取的标签数据通过工控机提供给上层应用。

2、货物出入库管理：出入库通道两侧部署接收器和激励器，读取货物上标签信息，对货物进出库房进行管理。

3、生产线作业工序管理：产线的每个工位上方部署激励器的天线，读取工装板在每个工位上的停留时间，接收器将数据通过工控机提供上层应用。

相对于传统RFID方案，ePIoT分布式RFID的优势有：

1、覆盖距离远：接收器和激励器频率隔离，接收信号灵敏度高，收发分离的设计，接收器最大距离可达100米，激励器覆盖距离10m以上，激励器相对传统RFID提升了1倍，

2、准确率高：接收器对激励器统一管理，激励器之间频率协同，避免干扰。连续组网时，读取准确率可达到99%以上，支持仓储内货物一键式盘点。

3、支持方向判断：通过多个天线读取标签信息的先后数据，可准确判断货物是入库还是出库。

华为ePIoT解决方案目前已经在青岛某工厂的产线进行商用部署，实现生产线作业状态可视化。

ePIoT利用的超高频RFID的丰富生态，在产品设计、方案架构进行了创新的设计，提升了超高频RFID的覆盖距离、数据读取效率和成功率，是超高频RFID在行业应用的有力补充。

六.总结

总而言之，RFID是一项蓬勃发展的技术，有巨大的市场潜力。可以预见的是，RFID将更加深入生产制造及人们的日常生活之中，各种创新的RFID技术也将不断涌现，满足不同场景下的物联需求。