[摘要]第二代（Gen 2）EPC標準規定了與EPC閱讀器兼容的標簽和通信協(xié)議如何工作。EPC標準開(kāi)發(fā)小組可能在2006年底2007年初開(kāi)發(fā)第三代標簽。RFID閱讀器也必須準備好迎接這些變化。 

　　第二代（Gen 2）EPC是RFID標簽的一項新標準，它明確規定了與EPC閱讀器兼容的標簽和通信協(xié)議如何工作。第二代EPC標準由幾個(gè)主要的RFID用戶(hù)和廠(chǎng)商開(kāi)發(fā)而成，并通過(guò)非贏(yíng)利性行業(yè)組織EPC Global來(lái)運作。EPC Global隸屬于UCC/EAN組織，長(cháng)期以來(lái)該組織負責管理全球的條形碼及其他標準。

　　RFID技術(shù)在不斷發(fā)展，而第二代就是面向供應鏈管理的RFID在發(fā)展過(guò)程中的一塊里程碑。第二代標準旨在從許多方面改進(jìn)性能，尤其是在讀取大量RFID標簽的速度方面。許多RFID廠(chǎng)商已承諾支持第二代RFID標簽標準，數量超過(guò)了目前支持第一代EPC的廠(chǎng)商。這將加劇RFID市場(chǎng)的競爭，進(jìn)而會(huì )推動(dòng)創(chuàng )新步伐，從而逐漸降低價(jià)格、提高性能。

　　對第二代RFID標簽來(lái)說(shuō)，2005年是起始年。預計2006年初會(huì )在市面上出現大量的第二代標簽。不過(guò)，第一代標簽不會(huì )從供應鏈當中消失：相反，第一代和第二代標準會(huì )共存1年左右，同時(shí)人們對第二代標簽的了解日漸加深。"第一代標簽的陰影"會(huì )持續到2007年初，到時(shí)第一代標簽會(huì )最終退出供應鏈領(lǐng)域。至于這陰影具體會(huì )籠罩到何時(shí)，主要取決于第二代標簽的價(jià)格和性能以及市場(chǎng)形勢。標簽技術(shù)將繼續發(fā)展；等到第二代在今明兩年站穩腳跟，最終用戶(hù)和技術(shù)廠(chǎng)商預計會(huì )開(kāi)始開(kāi)發(fā)"第三代"系統，并進(jìn)一步改進(jìn)第二代技術(shù)。

　　標簽標準的這種不斷發(fā)展是RFID基礎設備用戶(hù)所要考慮的一個(gè)重要因素。標簽是RFID世界的消耗品，但永久性的基礎設備由RFID閱讀器組成。RFID閱讀器作為資本設備買(mǎi)來(lái)，之后還需要日常的安裝和維護費用。為了避免忍痛淘汰或者花巨資翻新，實(shí)際部署的RFID閱讀器必須能夠讀取任何標簽，無(wú)論是哪一代標簽或者是哪家廠(chǎng)商的標簽。它們還必須能夠輕松升級，以便能夠讀取新標簽；并且在標簽廠(chǎng)商改變版本后，能夠適應現有標簽的變化。由于這些原因，EPC閱讀器必須至少始終能夠讀取三代標簽：當前一代、上一代和下一代。 

第二代EPC：多協(xié)議標準

    歷史簡(jiǎn)述

　　第二代EPC標簽標準起源于2002年10月麻省理工學(xué)院下設的自動(dòng)識別中心（Auto-ID Center）在羅得島州新港舉辦的一次會(huì )議。當時(shí)該中心希望把由Matrics公司提交的RFID協(xié)議方面的功能添加到現有的第一代EPC Class 1規范草案里面。除了自動(dòng)識別中心的幾名董事外，其他與會(huì )者包括來(lái)自Matrics、Alien、飛利浦和ThingMagic等廠(chǎng)商的代表。在新港的這次思想交流會(huì )最終給EPC標簽設計帶來(lái)了新思路，并且推動(dòng)了EPC技術(shù)的發(fā)展。

　　自動(dòng)識別中心決定利用這些新思路開(kāi)始開(kāi)發(fā)新一代EPC標簽，以便在2005年上市。新一代的EPC標準將滿(mǎn)足三個(gè)用途：首先，它旨在提高第一代技術(shù)的性能；第二，它將促進(jìn)第一代的Class 0協(xié)議和Class 1協(xié)議趨于融合；第三，它將為沒(méi)有密切參與第一代規范制訂的RFID廠(chǎng)商提供進(jìn)入市場(chǎng)的契機。一年后EPCGlobal接管了自動(dòng)識別中心，隨之接管了第二代開(kāi)發(fā)項目。2004年，在EPCGlobal的領(lǐng)導下，越來(lái)越多的用戶(hù)和廠(chǎng)商開(kāi)發(fā)并商定了第二代EPC標簽的最終規范。這項規范于該年年底得了到批準，隨后開(kāi)始開(kāi)發(fā)符合第二代要求的商用產(chǎn)品。

     規范綜述

　　第二代規范是一份長(cháng)達94頁(yè)的技術(shù)文檔，題為《EPC Radio-Frequency Identity Protocols / Class-1 Generation-2 UHF RFID / Protocol for Communications at 860 MHz －960 MHz》。它相當詳細地描述了第二代RFID標簽與RFID閱讀器應當如何通信。

　　規范的幾個(gè)主要要點(diǎn)如下：

　　標準必須能夠在860MHz到960MHz之間的任何頻率上通信。為了符合不同地區的無(wú)線(xiàn)電法規，閱讀器應當能夠使用這個(gè)范圍內的任何許可頻率進(jìn)行工作。
 
　　標準必須能夠理解三種不同的調制方案：雙邊帶－振幅移位鍵控法（DB-ASK）、單邊帶－振幅移位鍵控法（SS-ASK）和反相－振幅移位鍵控法（PR-ASK）。閱讀器將根據政府無(wú)線(xiàn)電法規，確定使用哪種調制方案。

　　標準必須能夠具有幾種不同的傳輸速率即數據速率：80kbits、160kbits、320kbits和640kbits。閱讀器負責決定使用哪種速度。相比之下，第一代協(xié)議的傳輸速率在70kbits到149kbits之間。從理論上來(lái)說(shuō)，數據速率較高的第二代有望加快標簽讀取速度。但實(shí)際上，原始傳輸速率以外的其他眾多因素影響著(zhù)實(shí)際讀取速率。數據速率較高時(shí)候會(huì )導致可靠性較低。

　　第二代標簽支持長(cháng)達256位的電子產(chǎn)品編碼（EPC），而第一代標簽支持最多96位的電子產(chǎn)品編碼。
 
      第二代包括了支持"密集詢(xún)問(wèn)器信道化信令"（dense-interrogator channelized signaling）的方法。密集詢(xún)問(wèn)器信道化信令有時(shí)名為"密集閱讀器模式"（den  se reader mode），該方法通過(guò)減小閱讀器信號"淹沒(méi)"標簽響應信號的可能性，從而竭力減少EPC閱讀器之間的干擾。這種模式旨在用于多個(gè)閱讀器在同時(shí)使用的位置。對閱讀器生產(chǎn)廠(chǎng)商來(lái)說(shuō)，實(shí)施規范的這部分機制是非強制性的。實(shí)際性能同樣取決于許多因素，其中包括來(lái)自其他設備的外部干擾，譬如超高頻無(wú)繩電話(huà)、工業(yè)設備以及原有的超高頻無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)設備。

　　從第二代規范文檔可以得出最明顯的一個(gè)結論是，對RFID而言，第二代好比是"多方菜單"。譬如說(shuō)，多種調制方案提供了許多不同的方法來(lái)實(shí)現同一功能，即接收來(lái)自標簽的數據。規范還提供了許多可選命令以及特定廠(chǎng)商的定制命令。要做到與規范完全兼容，標簽必須提供全部菜單。另一方面，閱讀器只要確定在某種通信環(huán)境下標簽應當使用哪種調制方案和數據速率，就能夠從些選項當中進(jìn)行挑選。由于眾多原因，包括在眾多最終用戶(hù)應用下獲得良好性能，想在有外部干擾的情況下有效使用，閱讀器就可能會(huì )在這些眾多選項當中動(dòng)態(tài)選擇，以適應每個(gè)具體環(huán)境。這就是為什么我們把第二代EPC標準稱(chēng)為"多協(xié)議協(xié)議"。 

第二代EPC標準：多協(xié)議協(xié)議

　　第二代EPC標準面臨的變數比其他任何RFID標簽都大得多。它對基本通信協(xié)議采用的"多方菜單"方法是其中的一個(gè)重要方面，但也存在其他原因。譬如說(shuō)，不同的標簽廠(chǎng)商對規范的理解會(huì )略有不同。由于生產(chǎn)計劃或成本方面的限制，有些廠(chǎng)商可能僅僅實(shí)施部分選項。有些廠(chǎng)商會(huì )添加專(zhuān)有的"擴展功能"。有些標簽會(huì )有兩根天線(xiàn)，而另一些標簽只有一根天線(xiàn)。即便標準是由同一家廠(chǎng)商生產(chǎn)的，一段時(shí)間過(guò)后也會(huì )帶來(lái)不同情況，有些因為成本或者生產(chǎn)能力帶來(lái)的設計變化，有些則因為試圖提供更好的性能。

　　雖然兼容性測試及遵守規范將為不同的"第二代"標簽提供基本的互操作性，但RFID閱讀器可能需要以不同方式來(lái)處理每種不同情況，才能獲得最佳性能，另外要考慮到這一點(diǎn)――混合使用的第二代標簽來(lái)自不同廠(chǎng)商。角逐第二代標簽市場(chǎng)的標簽廠(chǎng)商達到了空前數量，這意味著(zhù)宣布與"第二代"兼容本身也許保證不了所有標簽都有最佳的、或者甚至是可接受的性能。

　　在第二代標準出現之前，RFID行業(yè)之前從來(lái)沒(méi)有看到支持一種平臺的這種程度。真正的互兼容性需要對RFID基礎設施采用有細微差別的方案。情況可能相差很大，這意味著(zhù)，購買(mǎi)RFID閱讀器要是稍有失誤，就會(huì )給系統集成商和最終用戶(hù)帶來(lái)重大的、不可預知的問(wèn)題。

    特別的芯片級特性：更高的比特率

　　第二代標準的一項新特性就是速度或數據傳輸速率（即"比特位"）高于第一代標簽。與第一代標簽相比，第二代標簽能夠以高達8倍的速度發(fā)送數據、響應命令。從理論上來(lái)說(shuō)，這種更高的比特率每秒可以讀取更多數量的標簽。然而在實(shí)際環(huán)境，比特率的提高并不意味著(zhù)每秒讀取標簽的速度也會(huì )相應提高，因為較高速度勢必會(huì )導致錯誤率較高、對噪聲更加敏感，而較長(cháng)的電子產(chǎn)品編碼（長(cháng)達256位）也會(huì )耗用部分額外通信容量。

　　可以把這種情況比成購買(mǎi)較高車(chē)速的汽車(chē)并不能保證你上下班所用時(shí)間比較短――總的上下班時(shí)間完全取決于外部因素，譬如交通和公路狀況。標簽數據速率與標簽讀取速率也是如此。在許多情況下，第二代讀取標簽的速度可能高于第一代。但實(shí)際上的性能增加并沒(méi)有與第二代提高的更高數據速率直接成正比。而在某些情況下，最佳辦法也許就是，為了確保通信的可靠性，閱讀器通過(guò)較低的數據速率傳輸。

    特別的芯片級特性：密集閱讀器模式

　　第二代標準的另一項新特性就是密集閱讀器模式。密集閱讀器模式旨在避免閱讀器對標簽響應的干擾，其辦法就是保留政府批準的無(wú)線(xiàn)電頻率的某些小部分供標簽使用。因為標簽在通信時(shí)信號強度比閱讀器弱得多，所以這有助于標簽在多個(gè)閱讀器在近距離使用的情形下正常工作。

　　不過(guò)，密集閱讀器模式不是解決許多閱讀器在近距離工作時(shí)可能產(chǎn)生的每個(gè)問(wèn)題的靈丹妙藥。造成干擾有幾個(gè)重要因素，不是每個(gè)因素都可以由密集閱讀器模式所能解決的。這包括以下幾個(gè)方面的與原因。

　　RFID閱讀器以外的其他設備可能在超高頻頻譜上面或者附近工作。這些設備可以隨意跳轉到由標簽使用的信道，因為會(huì )"淹沒(méi)"標簽信號。譬如說(shuō)，美國允許免許可證的FCC Part 15設備在使用超高頻頻譜方面具有同樣的優(yōu)先級，譬如RFID閱讀器、無(wú)繩電話(huà)、無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)設備和工業(yè)設備等。只要最終用戶(hù)場(chǎng)地哪怕有一個(gè)非RFID設備，也會(huì )部分或者全部抵消密集閱讀器模式的潛在好處，因為非RFID設備極可能不遵守為了確保密集閱讀器模式發(fā)揮功效所需的信道化方案。

　　不是所有的第二代RFID閱讀器都支持密集閱讀器模式。密集閱讀器模式是第二代規范的非強制性部分。只要有一個(gè)非密集閱讀器模式的RFID閱讀器也會(huì )淹沒(méi)標簽響應信號，抵消密集閱讀器模式的潛在好處，譬如手持閱讀器、超高頻有源標簽系統或者傳統的專(zhuān)有RFID系統。

　　無(wú)源RFID標準如第二代標簽是寬頻帶反向散射（broadband backscatter）裝置。正因為如此，它們在應答某個(gè)閱讀器對某個(gè)頻譜的詢(xún)問(wèn)時(shí)，實(shí)際上同時(shí)對所有頻率上的響應進(jìn)行調制。只要在響應標簽的有效距離之內，任何閱讀器都能夠獲得這種反向散射調制信號，這會(huì )導致干擾，甚至是在比有效讀取標簽的距離遠得多的地方也會(huì )有干擾。因而，對所有附近的閱讀器來(lái)說(shuō)，某個(gè)閱讀器讀取的所有標簽都是潛在的干擾發(fā)生器。這種效應在成排成排的倉庫裝卸平臺門(mén)口等環(huán)境下來(lái)得特別明顯：其中的大量標簽由大量閱讀器來(lái)詢(xún)問(wèn)，所有閱讀器和標簽都在近距離工作。

    最重要的是，正如自動(dòng)識別中心主任Daniel Engels博士撰寫(xiě)的幾篇文章中指出的那樣，除了充當寬頻帶反向散射"傳送器"外，標簽還是"寬頻帶接收器"――標簽對閱讀器所用的信道一無(wú)所知。

    標簽上的接收器好比是晶體管收音機，原因在于選擇頻譜的能力完全受制于標簽天線(xiàn)的特性。實(shí)際上這由第二代規范來(lái)執行，因為第二代規范要求標簽在860MHz到960MHz之間工作。因而，某個(gè)特定標簽會(huì )接收到有效距離內的所有閱讀器同時(shí)傳送的所有信號，即便閱讀器工作在密集閱讀器模式下，因而使用不同的信道。這是當前一代RFID存在的根本性問(wèn)題，最有效的解決辦法就是采用準確的、基于時(shí)間的閱讀器同步機制。該機制旨在防止兩個(gè)閱讀器試圖同時(shí)與同一個(gè)標簽通信。正因為如此，基于時(shí)間的閱讀器同步機制是管理密集閱讀器環(huán)境的最重要的方法。遺憾的是，第二代密集閱讀器模式?jīng)]有克服第二代標簽上寬頻帶接收器的這個(gè)重大缺點(diǎn)。

　　密集閱讀器模式應當被認為是向工作于密集閱讀器環(huán)境邁出的頭一步。但它不是克服如今無(wú)源RFID技術(shù)的局限因素的萬(wàn)靈藥。密集閱讀器環(huán)境的根本問(wèn)題（包括標簽的寬頻帶傳輸和接收）仍有待將來(lái)的幾代無(wú)源RFID技術(shù)加以解決。

超越第二代EPC

　　EPC Class結構

　　EPC標簽Class結構常常被人誤解。Class與"代"不是同一回事。Class描述的是標簽的基本功能――譬如說(shuō)它里面有沒(méi)有內存或者電池。代指的是標簽規范的主要版本號。通常所說(shuō)的第二代EPC其全名實(shí)際上是第二代EPC Class 1，這表明該規范是指規范的第二個(gè)主要版本，針對擁有一次寫(xiě)入內存的標簽。

　　Class V標簽實(shí)際上是閱讀器，它們可以為其他的Class I、Class II和Class III標簽，還能夠與其他Class IV的標簽以及彼此以無(wú)線(xiàn)方式通信。
　　
　　Class IV標簽是有源標簽。它們能夠與同一頻段上的其他有源標簽和閱讀器進(jìn)行寬頻帶、對等通信。
　　
　　Class III標簽是半無(wú)源RFID標簽。它們可以寬頻帶通信。
　　
　　Class II標簽是無(wú)源標簽，具有內存或者加密等額外功能。

　　Class 0/Class I標簽是只讀型無(wú)源識別標簽�！　�

　　Class 1規范擬訂后，Class 0才被添加到第一代系統里面，作為上圖描述的過(guò)程的一部分。 Class 1標簽（第二代標簽就是個(gè)例子）含有一次寫(xiě)入內存，用于保存電子產(chǎn)品編碼。Class 2標簽添加了可以定期改變的內存，用于保存額外數據――譬如來(lái)自?xún)戎脗鞲衅鞯臄祿�。Class 3標準添加了電池，以便延長(cháng)讀取標簽的距離、提高可靠性，但基本上屬于無(wú)源反向散射標簽。Class 4標簽實(shí)際上是可與其他Class 4標簽和閱讀器通信的有源標簽。Class 5標簽其實(shí)根本不是什么標簽，實(shí)際上是無(wú)線(xiàn)聯(lián)網(wǎng)閱讀器。

　　EPC Class結構的目的就是為了提供一種模塊化結構，涵蓋一系列眾多的可能類(lèi)型的標簽功能。譬如說(shuō)，電池供電型標簽的通信協(xié)議應當與沒(méi)有電池的標簽的協(xié)議相同，只是增加了支持電池的必要命令。這就保持了協(xié)議的簡(jiǎn)單化。如果電池供電型標簽上的電池出故障或者失效，標簽就完全類(lèi)似沒(méi)有電池的標簽，對最終用戶(hù)來(lái)說(shuō)仍具有一些實(shí)用功能。這種模塊化思想在理論上遠比實(shí)際上來(lái)得簡(jiǎn)單――然而技術(shù)往往會(huì )不斷融合，而且EPC業(yè)界也渴望提供模塊化、多功能的標簽協(xié)議堆棧。這就給閱讀器基礎設施必須能夠適用的眾多標簽添加了另一個(gè)變數。鑒于第二代Class 1消除了Class 0和Class 1間的差異，可能會(huì )出現的下一步就是給系統添加電池標簽。這可能具體表現為第二代Class 3標簽――它也許為全新一代的產(chǎn)品指明出路。

推動(dòng)第三代發(fā)展的因素

　　EPC系統不會(huì )到了第二代就停止前進(jìn)的步伐。由于廠(chǎng)商互相競爭，而用戶(hù)在降低成本、增加功能方面變得更精明、要求更高，第二代標準有望造就的RFID大眾化市場(chǎng)應當會(huì )引發(fā)新的創(chuàng )新浪潮。與第一代EPC標準的情況一樣，這些競爭壓力很快就會(huì )帶來(lái)第二代規范所沒(méi)有的思想和發(fā)明�，F階段看來(lái)，EPC標準開(kāi)發(fā)小組極可能會(huì )在2006年底2007年初開(kāi)發(fā)第三代標簽。正如第一代向第二代轉型時(shí)發(fā)生的那樣，大獲成功的第二代老牌廠(chǎng)商會(huì )抵制這種轉型，而很晚進(jìn)入EPC市場(chǎng)的企業(yè)家、新興公司和大公司會(huì )踴躍參與。勢力只會(huì )越來(lái)越猛，到2008年或者 2009年左右，第三代標簽將會(huì )出現，再次開(kāi)始刮起又一輪創(chuàng )新浪潮。RFID閱讀器也必須準備好迎接這些變化。 （作者： 沈建苗）