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RFID技术在全网通信中的应用
作者：中国电信股份有限公司北京研究院 王和宇
来源：RFID技术与应用
日期：2007-05-06 14:44:32
摘要：本文分析了信息网络的发展趋势，研究了RFID技术特点及在网络通信领域的应用前景，认为各类信息网络体系的边界延伸与互相融合是未来信息社会发展的主要特点，指出网络系统的延伸与互相融合将形成一个庞大的复杂网络体系——全网，并给出了全网及全网通信的定义，最后研究了RFID技术与IPV6技术在全网通信系统中的应用。
信息社会发展趋势：网络融合
目前，电信网络领域移动通信网络正由2.5G朝3G转变，窄带通信朝宽带通信转变，有线接入朝无线接入转变。互联网领域，互联网正由IPv4朝IPv6转型；网络迅速发展，应用框架正从WWW网络朝GGG网络转型；在物品信息网络领域，由于无线射频技术（RFID）的快速发展和物品电子标示代码标准的广泛推进，也将逐步形成一个物品的互联网--“物联网”。
随着信息技术的发展，国际上各类网络体系与信息技术正在发生重大转型，出现了两大趋势：融合趋势和应用趋势。
融合趋势主要表现在：从单点突破到面的突破；从单一领域的应用到整体应用；从组件级别的创新到系统级别的创新；从局部的智能到网络的智能。融合的本质是单个应用系统灵活性与整体系统协同性之间的均衡。
在通信层面上，首先是互联网开放的体系架构与高度可管理的电信网互连和融合，形成一系列不同的开放性和可管理性的组合；其次是软终端和新一代面向业务的通信平台浮出水面。
近年来，在国际电信联盟召开的各类技术研讨会上，下一代网络（NGN），下一代互联网（NGI），下一代应用或服务（NGS），以及固网向NGN的演进；移动网向NGN的演进；NGN与Internet融合；固定网络与移动网络的融合；IPV6技术标准；RFID技术的应用与无所不在网络等议题都成为各国关注的焦点。这些焦点内容也都反映了网络正在走向融合的趋势
三大信息技术变革推进“全网融合”
上世纪90年代以来信息技术出现的两大亮点——互联网和移动通信。据ITU统计，到2004年年中，全球互联网使用者数已达到了7亿户。而移动通信发展得更快，全球移动用户总数将近15亿户，占世界人口的四分之一，全球的移动电话收入也已经超过固定电话收入。
进入21世纪以来，全球信息技术又出现了一大亮点，就是RFID技术。RFID是无线射频识别技术的简称，RFID技术1948年就已经问世，但直到本世纪初，随着这一技术的成熟及无线射频识别标签成本的大幅度降低，以及产品电子代码标准的推广，RFID技术才真正成为社会关注的焦点。2002年《计算机世界》将RFID技术列为网络十大前沿技术，2004年美国有线新闻网将RFID技术评为对人类生活产生重大影响的第三大技术，美国著名的咨询公司Gartner也将RFID技术列为2005年十大热门技术。近年来，RFID与物联网已经成为中国业界的热门关键词。现在，它被看作是未来无所不在网络社会的一个基本工具，在制造、配送、服务等领域已经开始实际使用。例如，在美国使用无源RFID最多的Wal-Mart要求其供货商到2005年在所有进货上都应贴上RFID标记。在日本的"e-Japan战略Ⅱ"中列上了RFID标记技术。从2004年开始启动研究开发工作，进一步加强RFID标记的组网功能和实现其在无所不在网络中的先进应用。以RFID技术为基础，结合产品电子代码标准体系将组建的物的互联网---“物联网”已经进入开发推进阶段。
种种迹象都表明，三大技术亮点的快速发展，已经大大延伸了各类网络体系的边界，出现了一个很明显的全网融合趋势，未来世界的网络将是一个各类网络体系互相融合、协同的复杂网络体系。在此，我们将这一复杂网络体系称之为全网。
未来的社会是全网的社会，未来的通讯将是全网的通信，未来的信息服务也将是全网的、无所不在的服务。
RFID技术特点及其通信领域的应用前景
ＲＦＩＤ是无线射频识别技术的简称，所谓射频识别技术是一项利用射频信号通过空间耦合（交变磁场或电磁场）实现无接触信息传递并通过所传递的信息达到识别目的的技术。事实上，它并非一项特别先进的技术，早在２０世纪５０年代就已被研究出来。它的核心部件是一个电子标签，直径不到２毫米，通过相距几厘米到几米距离内传感器发射的无线电波，可以读取电子标签内储存的信息，识别电子标签代表的物品、器具和人的身份。
一般而言，ＲＦＩＤ系统在具体的应用过程中，根据不同的应用目的和应用环境，系统的组成会有所不同，但从ＲＦＩＤ系统的工作原理来看，系统主要由信号发射机、信号接收机、发射接收天线几部分组成。而根据ＲＦＩＤ系统完成的功能不同，可以粗略地把ＲＦＩＤ系统分成四种类型：ＥＡＳ系统、便携式数据采集系统、网络系统、定位系统，ＲＦＩＤ由于具有数据的读写机能、容易小型化和多样化的形状、耐环境性、可重复使用、穿透性以及数据的记忆容量大等特性，因而应用相当广泛，最常见的应用为：门禁管制、回收资产、货物管理、物料处理、废物处理、医疗应用、交通运输、防盗应用、动物监控、自动控制、联合票证等。
从本质上看，RFID技术的独特作用是能够在网络的虚拟世界中标记现实世界的任何物或人，具有“标记”、“地址号码”和“传感功能”三大功能。“标记”指RFID技术能够识别真实世界中的物体和人，RFID标签可以与真实世界中的任何物体相捆绑，同时通过信息的写入提示系统该物品的属性和特征；“地址号码”指RFID标签可以区别网络中独特的实体位置，实现网络中两个或两个以上的实体能够利用ID互相通信。ID使物体在网络的世界中拥有自己的虚拟地址，这涉及到ID的定义、ID的管理、安全及隐私的多方面考虑；“传感功能”的实现主要是通过在RFID标签中植入传感器来实现的，通过传感器RFID标签能够对周围特定环境信息有所反应，如温度、湿度、人体血压等，从具备感应传递的功能，进一步扩展人类对外界环境感知的功能。
从通信产业发展的角度来看，对RFID应用需求的产生直接源于通信技术的发展，属于物与物之间的通信市场的开拓。这是一个巨大的市场空间，如果在与互联网结合，将无限地延伸网络边界，真正实现无所不在的任意时间、任意地点、任意设备、任何物品、任何事件和任意网络的全面互通互联，全业务通信，实现全业务服务，进入全网的时代。
ＲＦＩＤ所定位的应用领域与其他无线技术相比有很大不同，ＲＦＩＤ要求能够进行快速、实时、频繁的数据交互确保数据安全，同时其数据流量也非常大，因此对无线数据通信的带宽提出了更高的要求。从技术上讲，未来的ＲＦＩＤ技术应用需要３Ｇ或更高技术来提供更为强大的通信服务支持，因为目前的通信在数据流量以及数据安全等方面还难以支持ＲＦＩＤ的应用，而３Ｇ技术能够以较低廉的价格和更安全的机制为用户提供高速的数据传输，并且也可以支持比较丰富多彩的数据服务，能够满足未来ＲＦＩＤ的应用需求。可以想象，如果ＲＦＩＤ与３Ｇ结合，将提供一条非常好的价值链，在这条价值链上，内容提供商提供详实的商品数据信息，服务供应商提供丰富的应用平台与程序，通信设备供应商开发出高性能的手机终端产品和通信设备，通信运营商则架起ＲＦＩＤ所承载数据的高速通道。
RFID与IPV6结合---构件全网通信的基础
现代网络边界的延伸已经通过计算机技术、移动通信技术延伸到人与机通信、机与机通信、人与人通信、实时和非实时通信、有线和无线通信等领域，但受制于标记技术、识别技术、传感技术及网址资源的限制，还没有延伸到物与物、机与物、人与物领域，而后者才是实现全网融合的基础 。
如前所述，通信技术未来的发展的直接结果是一个结构更加复杂和功能更加强大的全网通信系统，在这一系统中要能够实现用户自由在任意时间、任意地点，使用任意工具，对任何客户端，包括人、手机、电脑、及任何设备或物品，都可以通过宽带及无线网络接入并交换信息。
要实现全网络通信，将网络系统边界无限延伸，使电信网、互联网、无线网、物联网走向融合与协同，实现全网络通信，其最基础的工作应该首先能够对任何产品都给与标准化的、独立的标记，并且要可以短距离自动无线识别，形成短距离传感网络；此外还需要对每件物品都可以分配网址，便于互联互通。这些基础工作是实现全网络通信的基础，也是最关键的技术。
大家知道，RFID技术最重要的特点就是具有标记技术、识别技术、短距离传感技术的特征，射频标签就是含有物品唯一标识体系的编码的标签。这种唯一标识体系包括产品电子代码EPC、泛在识别号UCODE、车辆识别代码VIN、国际证券标识号ISIN、以及IPv6等等；而IPV6技术也使得网络网址资源大大丰富，加上RFID标签本身特点，可以对任何物品进行标记、识别和短距离通信，从而为解决全网络通信打下了基础。正是基于RFID的“标记”、“地址号码”和“传感功能”；基于IPV6的丰富的网址资源，再加上基于RFID技术标准的EPC技术，能够极大地扩展通信网络“监测”与“控制”功能，从而催生出许多新的应用。
RFID标签可以与真实世界中的任何物体相捆绑，同时通过信息的写入提示系统该物品的属性和特征；通过“地址号码”功能和“传感功能”实现物品的自动识别与短距离通讯。基于RFID/EPC技术而提出的“物联网”概念，就是利用了RFID的技术特点，将网络延伸到物品，“物联网”是比互联网还要复杂得多的网络系统。也是今后构成未来全网通信业务的基础网络之一。由于RFID与“物联网”对国民经济的重大影响，日本和韩国已经将RFID技术提升到国家信息化的高度，由这两个国家分别制订了名为u-Japan和u-Korea的传感网络发展计划。实际上，它们都可以视为RFID技术的延伸。泛在网络已经成为日本继宽带和移动互联网之后的另一发展重点。韩国对于传感网络的定义与日本泛在网络类似，突出强调在任意时间、任意地点、任意设备、任何事和任意网络几大要素。在韩国的IT839计划中，传感网络位列三大基础设施之一，是实现以「anytime，anywhere，any devise」为目标的“Ubiquitous Society”构想的重要一环。
但是，要实现全网络融合，无限地延伸网络边界，实现全网络通信，开展全网络协同服务，还必须要使全网系统中最基础层的被标记物具有网络IP地址。现在互联网系统的IPV4技术，IP地址资源有限，难以满足未来全网络通信的需求。下一代互联网的IPV6技术恰恰提供了IP网址资源的解决方案。因此，IPV6与RFID技术相结合，才构成了全网通信的基础。
从本质上看，IPv6提供了巨大的地址资源，如果与RFID的编码对应使每一件被标记物品都具有一个IP地址，就可以通过虚拟的网络实现对现实中具体物品的监控和管理，使每一个产品和信息都能够通过网络管理来控制。这就能够大大激发IPv6应用的发展，带来一个庞大的市场，从而促进IPv6的商业化进程。IPv6本身的发展也需要与一些技术的混合来推动，包括游戏、GRID、WLAN、Hpi、xDSL和RFID。通过RFID的应用，我们可以把各个数据中心联系起来，建立一个局域网或者互联网，增加它的安全性和可靠性，并且实现追踪、反假冒，所有这一切都可以通过全网数据管理中心实现。
RFID和IPv6的结合能够使我们的生活变得更加简便，使未来的网络更加普及而无所不在，使我们能够享受到全网络通信、全网络协同服务。可以想象通过为每一个单元制定了一个IRLI，借助RFID技术手段，你可以检测、追踪、控制、分析、研究每种产品；可以与每件物品通信；甚至每件物品或设备之间也可以通过全网实现互相通信。而你则可以在未来的卡车、移动办公室、家庭、室外以及商场、大街上享受到全网协同的全业务通信服务。
总之，全网的通信的世界正在向我们走来，而RFID及IPv6技术正是实现这一目的的革命性技术。
参考文献：
1、新全球主义—中国高科技标准战略研究报告 互联网实验室 2004年7月
2、RFID技术在通信领域的潜力分析 赵庆 2005年 赛迪网
3、RFID在未来无所不在的信息网络中的应用井村亮（日） 第四届“全球IPv6高峰论坛”论文（2005）
4、管窥未来IT科技发展 祥子 计世网 2005年
5、未来十年是互联网延伸的时代 George Colony（美） 数字论坛2005及世界通信技术峰会论文 韩国.汉城 2005年
6、无线传感器网络和RFID技术开始走向融合 王彦 电子工程专辑 2005年
目前，电信网络领域移动通信网络正由2.5G朝3G转变，窄带通信朝宽带通信转变，有线接入朝无线接入转变。互联网领域，互联网正由IPv4朝IPv6转型；网络迅速发展，应用框架正从WWW网络朝GGG网络转型；在物品信息网络领域，由于无线射频技术（RFID）的快速发展和物品电子标示代码标准的广泛推进，也将逐步形成一个物品的互联网--“物联网”。
随着信息技术的发展，国际上各类网络体系与信息技术正在发生重大转型，出现了两大趋势：融合趋势和应用趋势。
融合趋势主要表现在：从单点突破到面的突破；从单一领域的应用到整体应用；从组件级别的创新到系统级别的创新；从局部的智能到网络的智能。融合的本质是单个应用系统灵活性与整体系统协同性之间的均衡。
在通信层面上，首先是互联网开放的体系架构与高度可管理的电信网互连和融合，形成一系列不同的开放性和可管理性的组合；其次是软终端和新一代面向业务的通信平台浮出水面。
近年来，在国际电信联盟召开的各类技术研讨会上，下一代网络（NGN），下一代互联网（NGI），下一代应用或服务（NGS），以及固网向NGN的演进；移动网向NGN的演进；NGN与Internet融合；固定网络与移动网络的融合；IPV6技术标准；RFID技术的应用与无所不在网络等议题都成为各国关注的焦点。这些焦点内容也都反映了网络正在走向融合的趋势
三大信息技术变革推进“全网融合”
上世纪90年代以来信息技术出现的两大亮点——互联网和移动通信。据ITU统计，到2004年年中，全球互联网使用者数已达到了7亿户。而移动通信发展得更快，全球移动用户总数将近15亿户，占世界人口的四分之一，全球的移动电话收入也已经超过固定电话收入。
进入21世纪以来，全球信息技术又出现了一大亮点，就是RFID技术。RFID是无线射频识别技术的简称，RFID技术1948年就已经问世，但直到本世纪初，随着这一技术的成熟及无线射频识别标签成本的大幅度降低，以及产品电子代码标准的推广，RFID技术才真正成为社会关注的焦点。2002年《计算机世界》将RFID技术列为网络十大前沿技术，2004年美国有线新闻网将RFID技术评为对人类生活产生重大影响的第三大技术，美国著名的咨询公司Gartner也将RFID技术列为2005年十大热门技术。近年来，RFID与物联网已经成为中国业界的热门关键词。现在，它被看作是未来无所不在网络社会的一个基本工具，在制造、配送、服务等领域已经开始实际使用。例如，在美国使用无源RFID最多的Wal-Mart要求其供货商到2005年在所有进货上都应贴上RFID标记。在日本的"e-Japan战略Ⅱ"中列上了RFID标记技术。从2004年开始启动研究开发工作，进一步加强RFID标记的组网功能和实现其在无所不在网络中的先进应用。以RFID技术为基础，结合产品电子代码标准体系将组建的物的互联网---“物联网”已经进入开发推进阶段。
种种迹象都表明，三大技术亮点的快速发展，已经大大延伸了各类网络体系的边界，出现了一个很明显的全网融合趋势，未来世界的网络将是一个各类网络体系互相融合、协同的复杂网络体系。在此，我们将这一复杂网络体系称之为全网。
未来的社会是全网的社会，未来的通讯将是全网的通信，未来的信息服务也将是全网的、无所不在的服务。
RFID技术特点及其通信领域的应用前景
ＲＦＩＤ是无线射频识别技术的简称，所谓射频识别技术是一项利用射频信号通过空间耦合（交变磁场或电磁场）实现无接触信息传递并通过所传递的信息达到识别目的的技术。事实上，它并非一项特别先进的技术，早在２０世纪５０年代就已被研究出来。它的核心部件是一个电子标签，直径不到２毫米，通过相距几厘米到几米距离内传感器发射的无线电波，可以读取电子标签内储存的信息，识别电子标签代表的物品、器具和人的身份。
一般而言，ＲＦＩＤ系统在具体的应用过程中，根据不同的应用目的和应用环境，系统的组成会有所不同，但从ＲＦＩＤ系统的工作原理来看，系统主要由信号发射机、信号接收机、发射接收天线几部分组成。而根据ＲＦＩＤ系统完成的功能不同，可以粗略地把ＲＦＩＤ系统分成四种类型：ＥＡＳ系统、便携式数据采集系统、网络系统、定位系统，ＲＦＩＤ由于具有数据的读写机能、容易小型化和多样化的形状、耐环境性、可重复使用、穿透性以及数据的记忆容量大等特性，因而应用相当广泛，最常见的应用为：门禁管制、回收资产、货物管理、物料处理、废物处理、医疗应用、交通运输、防盗应用、动物监控、自动控制、联合票证等。
从本质上看，RFID技术的独特作用是能够在网络的虚拟世界中标记现实世界的任何物或人，具有“标记”、“地址号码”和“传感功能”三大功能。“标记”指RFID技术能够识别真实世界中的物体和人，RFID标签可以与真实世界中的任何物体相捆绑，同时通过信息的写入提示系统该物品的属性和特征；“地址号码”指RFID标签可以区别网络中独特的实体位置，实现网络中两个或两个以上的实体能够利用ID互相通信。ID使物体在网络的世界中拥有自己的虚拟地址，这涉及到ID的定义、ID的管理、安全及隐私的多方面考虑；“传感功能”的实现主要是通过在RFID标签中植入传感器来实现的，通过传感器RFID标签能够对周围特定环境信息有所反应，如温度、湿度、人体血压等，从具备感应传递的功能，进一步扩展人类对外界环境感知的功能。
从通信产业发展的角度来看，对RFID应用需求的产生直接源于通信技术的发展，属于物与物之间的通信市场的开拓。这是一个巨大的市场空间，如果在与互联网结合，将无限地延伸网络边界，真正实现无所不在的任意时间、任意地点、任意设备、任何物品、任何事件和任意网络的全面互通互联，全业务通信，实现全业务服务，进入全网的时代。
ＲＦＩＤ所定位的应用领域与其他无线技术相比有很大不同，ＲＦＩＤ要求能够进行快速、实时、频繁的数据交互确保数据安全，同时其数据流量也非常大，因此对无线数据通信的带宽提出了更高的要求。从技术上讲，未来的ＲＦＩＤ技术应用需要３Ｇ或更高技术来提供更为强大的通信服务支持，因为目前的通信在数据流量以及数据安全等方面还难以支持ＲＦＩＤ的应用，而３Ｇ技术能够以较低廉的价格和更安全的机制为用户提供高速的数据传输，并且也可以支持比较丰富多彩的数据服务，能够满足未来ＲＦＩＤ的应用需求。可以想象，如果ＲＦＩＤ与３Ｇ结合，将提供一条非常好的价值链，在这条价值链上，内容提供商提供详实的商品数据信息，服务供应商提供丰富的应用平台与程序，通信设备供应商开发出高性能的手机终端产品和通信设备，通信运营商则架起ＲＦＩＤ所承载数据的高速通道。
RFID与IPV6结合---构件全网通信的基础
现代网络边界的延伸已经通过计算机技术、移动通信技术延伸到人与机通信、机与机通信、人与人通信、实时和非实时通信、有线和无线通信等领域，但受制于标记技术、识别技术、传感技术及网址资源的限制，还没有延伸到物与物、机与物、人与物领域，而后者才是实现全网融合的基础 。
如前所述，通信技术未来的发展的直接结果是一个结构更加复杂和功能更加强大的全网通信系统，在这一系统中要能够实现用户自由在任意时间、任意地点，使用任意工具，对任何客户端，包括人、手机、电脑、及任何设备或物品，都可以通过宽带及无线网络接入并交换信息。
要实现全网络通信，将网络系统边界无限延伸，使电信网、互联网、无线网、物联网走向融合与协同，实现全网络通信，其最基础的工作应该首先能够对任何产品都给与标准化的、独立的标记，并且要可以短距离自动无线识别，形成短距离传感网络；此外还需要对每件物品都可以分配网址，便于互联互通。这些基础工作是实现全网络通信的基础，也是最关键的技术。
大家知道，RFID技术最重要的特点就是具有标记技术、识别技术、短距离传感技术的特征，射频标签就是含有物品唯一标识体系的编码的标签。这种唯一标识体系包括产品电子代码EPC、泛在识别号UCODE、车辆识别代码VIN、国际证券标识号ISIN、以及IPv6等等；而IPV6技术也使得网络网址资源大大丰富，加上RFID标签本身特点，可以对任何物品进行标记、识别和短距离通信，从而为解决全网络通信打下了基础。正是基于RFID的“标记”、“地址号码”和“传感功能”；基于IPV6的丰富的网址资源，再加上基于RFID技术标准的EPC技术，能够极大地扩展通信网络“监测”与“控制”功能，从而催生出许多新的应用。
RFID标签可以与真实世界中的任何物体相捆绑，同时通过信息的写入提示系统该物品的属性和特征；通过“地址号码”功能和“传感功能”实现物品的自动识别与短距离通讯。基于RFID/EPC技术而提出的“物联网”概念，就是利用了RFID的技术特点，将网络延伸到物品，“物联网”是比互联网还要复杂得多的网络系统。也是今后构成未来全网通信业务的基础网络之一。由于RFID与“物联网”对国民经济的重大影响，日本和韩国已经将RFID技术提升到国家信息化的高度，由这两个国家分别制订了名为u-Japan和u-Korea的传感网络发展计划。实际上，它们都可以视为RFID技术的延伸。泛在网络已经成为日本继宽带和移动互联网之后的另一发展重点。韩国对于传感网络的定义与日本泛在网络类似，突出强调在任意时间、任意地点、任意设备、任何事和任意网络几大要素。在韩国的IT839计划中，传感网络位列三大基础设施之一，是实现以「anytime，anywhere，any devise」为目标的“Ubiquitous Society”构想的重要一环。
但是，要实现全网络融合，无限地延伸网络边界，实现全网络通信，开展全网络协同服务，还必须要使全网系统中最基础层的被标记物具有网络IP地址。现在互联网系统的IPV4技术，IP地址资源有限，难以满足未来全网络通信的需求。下一代互联网的IPV6技术恰恰提供了IP网址资源的解决方案。因此，IPV6与RFID技术相结合，才构成了全网通信的基础。
从本质上看，IPv6提供了巨大的地址资源，如果与RFID的编码对应使每一件被标记物品都具有一个IP地址，就可以通过虚拟的网络实现对现实中具体物品的监控和管理，使每一个产品和信息都能够通过网络管理来控制。这就能够大大激发IPv6应用的发展，带来一个庞大的市场，从而促进IPv6的商业化进程。IPv6本身的发展也需要与一些技术的混合来推动，包括游戏、GRID、WLAN、Hpi、xDSL和RFID。通过RFID的应用，我们可以把各个数据中心联系起来，建立一个局域网或者互联网，增加它的安全性和可靠性，并且实现追踪、反假冒，所有这一切都可以通过全网数据管理中心实现。
RFID和IPv6的结合能够使我们的生活变得更加简便，使未来的网络更加普及而无所不在，使我们能够享受到全网络通信、全网络协同服务。可以想象通过为每一个单元制定了一个IRLI，借助RFID技术手段，你可以检测、追踪、控制、分析、研究每种产品；可以与每件物品通信；甚至每件物品或设备之间也可以通过全网实现互相通信。而你则可以在未来的卡车、移动办公室、家庭、室外以及商场、大街上享受到全网协同的全业务通信服务。
总之，全网的通信的世界正在向我们走来，而RFID及IPv6技术正是实现这一目的的革命性技术。
参考文献：
1、新全球主义—中国高科技标准战略研究报告 互联网实验室 2004年7月
2、RFID技术在通信领域的潜力分析 赵庆 2005年 赛迪网
3、RFID在未来无所不在的信息网络中的应用井村亮（日） 第四届“全球IPv6高峰论坛”论文（2005）
4、管窥未来IT科技发展 祥子 计世网 2005年
5、未来十年是互联网延伸的时代 George Colony（美） 数字论坛2005及世界通信技术峰会论文 韩国.汉城 2005年
6、无线传感器网络和RFID技术开始走向融合 王彦 电子工程专辑 2005年
