[摘要]第二代（Gen 2）EPC標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了與EPC閱讀器兼容的標(biāo)簽和通信協(xié)議如何工作。EPC標(biāo)準(zhǔn)開發(fā)小組可能在2006年底2007年初開發(fā)第三代標(biāo)簽。RFID閱讀器也必須準(zhǔn)備好迎接這些變化。 

　　第二代（Gen 2）EPC是RFID標(biāo)簽的一項(xiàng)新標(biāo)準(zhǔn)，它明確規(guī)定了與EPC閱讀器兼容的標(biāo)簽和通信協(xié)議如何工作。第二代EPC標(biāo)準(zhǔn)由幾個(gè)主要的RFID用戶和廠商開發(fā)而成，并通過非贏利性行業(yè)組織EPC Global來運(yùn)作。EPC Global隸屬于UCC/EAN組織，長期以來該組織負(fù)責(zé)管理全球的條形碼及其他標(biāo)準(zhǔn)。

　　RFID技術(shù)在不斷發(fā)展，而第二代就是面向供應(yīng)鏈管理的RFID在發(fā)展過程中的一塊里程碑。第二代標(biāo)準(zhǔn)旨在從許多方面改進(jìn)性能，尤其是在讀取大量RFID標(biāo)簽的速度方面。許多RFID廠商已承諾支持第二代RFID標(biāo)簽標(biāo)準(zhǔn)，數(shù)量超過了目前支持第一代EPC的廠商。這將加劇RFID市場的競爭，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(duì)第二代RFID標(biāo)簽來說，2005年是起始年。預(yù)計(jì)2006年初會(huì)在市面上出現(xiàn)大量的第二代標(biāo)簽。不過，第一代標(biāo)簽不會(huì)從供應(yīng)鏈當(dāng)中消失：相反，第一代和第二代標(biāo)準(zhǔn)會(huì)共存1年左右，同時(shí)人們對(duì)第二代標(biāo)簽的了解日漸加深。"第一代標(biāo)簽的陰影"會(huì)持續(xù)到2007年初，到時(shí)第一代標(biāo)簽會(huì)最終退出供應(yīng)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(biāo)簽的價(jià)格和性能以及市場形勢(shì)。標(biāo)簽技術(shù)將繼續(xù)發(fā)展；等到第二代在今明兩年站穩(wěn)腳跟，最終用戶和技術(shù)廠商預(yù)計(jì)會(huì)開始開發(fā)"第三代"系統(tǒng)，并進(jìn)一步改進(jìn)第二代技術(shù)。

　　標(biāo)簽標(biāo)準(zhǔn)的這種不斷發(fā)展是RFID基礎(chǔ)設(shè)備用戶所要考慮的一個(gè)重要因素。標(biāo)簽是RFID世界的消耗品，但永久性的基礎(chǔ)設(shè)備由RFID閱讀器組成。RFID閱讀器作為資本設(shè)備買來，之后還需要日常的安裝和維護(hù)費(fèi)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(biāo)簽，無論是哪一代標(biāo)簽或者是哪家廠商的標(biāo)簽。它們還必須能夠輕松升級(jí)，以便能夠讀取新標(biāo)簽；并且在標(biāo)簽廠商改變版本后，能夠適應(yīng)現(xiàn)有標(biāo)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(biāo)簽：當(dāng)前一代、上一代和下一代。 

第二代EPC：多協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)

    歷史簡述

　　第二代EPC標(biāo)簽標(biāo)準(zhǔn)起源于2002年10月麻省理工學(xué)院下設(shè)的自動(dòng)識(shí)別中心（Auto-ID Center）在羅得島州新港舉辦的一次會(huì)議。當(dāng)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(xiàn)有的第一代EPC Class 1規(guī)范草案里面。除了自動(dòng)識(shí)別中心的幾名董事外，其他與會(huì)者包括來自Matrics、Alien、飛利浦和ThingMagic等廠商的代表。在新港的這次思想交流會(huì)最終給EPC標(biāo)簽設(shè)計(jì)帶來了新思路，并且推動(dòng)了EPC技術(shù)的發(fā)展。

　　自動(dòng)識(shí)別中心決定利用這些新思路開始開發(fā)新一代EPC標(biāo)簽，以便在2005年上市。新一代的EPC標(biāo)準(zhǔn)將滿足三個(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，它將為沒有密切參與第一代規(guī)范制訂的RFID廠商提供進(jìn)入市場的契機(jī)。一年后EPCGlobal接管了自動(dòng)識(shí)別中心，隨之接管了第二代開發(fā)項(xiàng)目。2004年，在EPCGlobal的領(lǐng)導(dǎo)下，越來越多的用戶和廠商開發(fā)并商定了第二代EPC標(biāo)簽的最終規(guī)范。這項(xiàng)規(guī)范于該年年底得了到批準(zhǔn)，隨后開始開發(fā)符合第二代要求的商用產(chǎn)品。

     規(guī)范綜述

　　第二代規(guī)范是一份長達(dá)94頁的技術(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(dāng)詳細(xì)地描述了第二代RFID標(biāo)簽與RFID閱讀器應(yīng)當(dāng)如何通信。

　　規(guī)范的幾個(gè)主要要點(diǎn)如下：

　　標(biāo)準(zhǔn)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(qū)的無線電法規(guī)，閱讀器應(yīng)當(dāng)能夠使用這個(gè)范圍內(nèi)的任何許可頻率進(jìn)行工作。
 
　　標(biāo)準(zhǔn)必須能夠理解三種不同的調(diào)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(jù)政府無線電法規(guī)，確定使用哪種調(diào)制方案。

　　標(biāo)準(zhǔn)必須能夠具有幾種不同的傳輸速率即數(shù)據(jù)速率：80kbits、160kbits、320kbits和640kbits。閱讀器負(fù)責(zé)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。從理論上來說，數(shù)據(jù)速率較高的第二代有望加快標(biāo)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實(shí)際讀取速率。數(shù)據(jù)速率較高時(shí)候會(huì)導(dǎo)致可靠性較低。

　　第二代標(biāo)簽支持長達(dá)256位的電子產(chǎn)品編碼（EPC），而第一代標(biāo)簽支持最多96位的電子產(chǎn)品編碼。
 
      第二代包括了支持"密集詢問器信道化信令"（dense-interrogator channelized signaling）的方法。密集詢問器信道化信令有時(shí)名為"密集閱讀器模式"（den  se reader mode），該方法通過減小閱讀器信號(hào)"淹沒"標(biāo)簽響應(yīng)信號(hào)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(duì)閱讀器生產(chǎn)廠商來說，實(shí)施規(guī)范的這部分機(jī)制是非強(qiáng)制性的。實(shí)際性能同樣取決于許多因素，其中包括來自其他設(shè)備的外部干擾，譬如超高頻無繩電話、工業(yè)設(shè)備以及原有的超高頻無線局域網(wǎng)設(shè)備。

　　從第二代規(guī)范文檔可以得出最明顯的一個(gè)結(jié)論是，對(duì)RFID而言，第二代好比是"多方菜單"。譬如說，多種調(diào)制方案提供了許多不同的方法來實(shí)現(xiàn)同一功能，即接收來自標(biāo)簽的數(shù)據(jù)。規(guī)范還提供了許多可選命令以及特定廠商的定制命令。要做到與規(guī)范完全兼容，標(biāo)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(biāo)簽應(yīng)當(dāng)使用哪種調(diào)制方案和數(shù)據(jù)速率，就能夠從些選項(xiàng)當(dāng)中進(jìn)行挑選。由于眾多原因，包括在眾多最終用戶應(yīng)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(xiàng)當(dāng)中動(dòng)態(tài)選擇，以適應(yīng)每個(gè)具體環(huán)境。這就是為什么我們把第二代EPC標(biāo)準(zhǔn)稱為"多協(xié)議協(xié)議"。 

第二代EPC標(biāo)準(zhǔn)：多協(xié)議協(xié)議

　　第二代EPC標(biāo)準(zhǔn)面臨的變數(shù)比其他任何RFID標(biāo)簽都大得多。它對(duì)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，不同的標(biāo)簽廠商對(duì)規(guī)范的理解會(huì)略有不同。由于生產(chǎn)計(jì)劃或成本方面的限制，有些廠商可能僅僅實(shí)施部分選項(xiàng)。有些廠商會(huì)添加專有的"擴(kuò)展功能"。有些標(biāo)簽會(huì)有兩根天線，而另一些標(biāo)簽只有一根天線。即便標(biāo)準(zhǔn)是由同一家廠商生產(chǎn)的，一段時(shí)間過后也會(huì)帶來不同情況，有些因?yàn)槌杀净蛘呱�產(chǎn)能力帶來的設(shè)計(jì)變化，有些則因?yàn)樵噲D提供更好的性能。

　　雖然兼容性測試及遵守規(guī)范將為不同的"第二代"標(biāo)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(biāo)簽來自不同廠商。角逐第二代標(biāo)簽市場的標(biāo)簽廠商達(dá)到了空前數(shù)量，這意味著宣布與"第二代"兼容本身也許保證不了所有標(biāo)簽都有最佳的、或者甚至是可接受的性能。

　　在第二代標(biāo)準(zhǔn)出現(xiàn)之前，RFID行業(yè)之前從來沒有看到支持一種平臺(tái)的這種程度。真正的互兼容性需要對(duì)RFID基礎(chǔ)設(shè)施采用有細(xì)微差別的方案。情況可能相差很大，這意味著，購買RFID閱讀器要是稍有失誤，就會(huì)給系統(tǒng)集成商和最終用戶帶來重大的、不可預(yù)知的問題。

    特別的芯片級(jí)特性：更高的比特率

　　第二代標(biāo)準(zhǔn)的一項(xiàng)新特性就是速度或數(shù)據(jù)傳輸速率（即"比特位"）高于第一代標(biāo)簽。與第一代標(biāo)簽相比，第二代標(biāo)簽?zāi)軌蛞愿哌_(dá)8倍的速度發(fā)送數(shù)據(jù)、響應(yīng)命令。從理論上來說，這種更高的比特率每秒可以讀取更多數(shù)量的標(biāo)簽。然而在實(shí)際環(huán)境，比特率的提高并不意味著每秒讀取標(biāo)簽的速度也會(huì)相應(yīng)提高，因?yàn)檩^高速度勢(shì)必會(huì)導(dǎo)致錯(cuò)誤率較高、對(duì)噪聲更加敏感，而較長的電子產(chǎn)品編碼（長達(dá)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較高車速的汽車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(biāo)簽數(shù)據(jù)速率與標(biāo)簽讀取速率也是如此。在許多情況下，第二代讀取標(biāo)簽的速度可能高于第一代。但實(shí)際上的性能增加并沒有與第二代提高的更高數(shù)據(jù)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，閱讀器通過較低的數(shù)據(jù)速率傳輸。

    特別的芯片級(jí)特性：密集閱讀器模式

　　第二代標(biāo)準(zhǔn)的另一項(xiàng)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(duì)標(biāo)簽響應(yīng)的干擾，其辦法就是保留政府批準(zhǔn)的無線電頻率的某些小部分供標(biāo)簽使用。因?yàn)闃?biāo)簽在通信時(shí)信號(hào)強(qiáng)度比閱讀器弱得多，所以這有助于標(biāo)簽在多個(gè)閱讀器在近距離使用的情形下正常工作。

　　不過，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(shè)備可能在超高頻頻譜上面或者附近工作。這些設(shè)備可以隨意跳轉(zhuǎn)到由標(biāo)簽使用的信道，因?yàn)闀?huì)"淹沒"標(biāo)簽信號(hào)。譬如說，美國允許免許可證的FCC Part 15設(shè)備在使用超高頻頻譜方面具有同樣的優(yōu)先級(jí)，譬如RFID閱讀器、無繩電話、無線局域網(wǎng)設(shè)備和工業(yè)設(shè)備等。只要最終用戶場地哪怕有一個(gè)非RFID設(shè)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?yàn)榉荝FID設(shè)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(guī)范的非強(qiáng)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)淹沒標(biāo)簽響應(yīng)信號(hào)，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(biāo)簽系統(tǒng)或者傳統(tǒng)的專有RFID系統(tǒng)。

　　無源RFID標(biāo)準(zhǔn)如第二代標(biāo)簽是寬頻帶反向散射（broadband backscatter）裝置。正因?yàn)槿绱�，它們�(cè)趹?yīng)答某個(gè)閱讀器對(duì)某個(gè)頻譜的詢問時(shí)，實(shí)際上同時(shí)對(duì)所有頻率上的響應(yīng)進(jìn)行調(diào)制。只要在響應(yīng)標(biāo)簽的有效距離之內(nèi)，任何閱讀器都能夠獲得這種反向散射調(diào)制信號(hào)，這會(huì)導(dǎo)致干擾，甚至是在比有效讀取標(biāo)簽的距離遠(yuǎn)得多的地方也會(huì)有干擾。因而，對(duì)所有附近的閱讀器來說，某個(gè)閱讀器讀取的所有標(biāo)簽都是潛在的干擾發(fā)生器。這種效應(yīng)在成排成排的倉庫裝卸平臺(tái)門口等環(huán)境下來得特別明顯：其中的大量標(biāo)簽由大量閱讀器來詢問，所有閱讀器和標(biāo)簽都在近距離工作。

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

    標(biāo)簽上的接收器好比是晶體管收音機(jī)，原因在于選擇頻譜的能力完全受制于標(biāo)簽天線的特性。實(shí)際上這由第二代規(guī)范來執(zhí)行，因?yàn)榈诙�代�?guī)范要求標(biāo)簽在860MHz到960MHz之間工作。因而，某個(gè)特定標(biāo)簽會(huì)接收到有效距離內(nèi)的所有閱讀器同時(shí)傳送的所有信號(hào)，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(dāng)前一代RFID存在的根本性問題，最有效的解決辦法就是采用準(zhǔn)確的、基于時(shí)間的閱讀器同步機(jī)制。該機(jī)制旨在防止兩個(gè)閱讀器試圖同時(shí)與同一個(gè)標(biāo)簽通信。正因?yàn)槿绱�，基于時(shí)間的閱讀器同步機(jī)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(biāo)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(yīng)當(dāng)被認(rèn)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源RFID技術(shù)的局限因素的萬靈藥。密集閱讀器環(huán)境的根本問題（包括標(biāo)簽的寬頻帶傳輸和接收）仍有待將來的幾代無源RFID技術(shù)加以解決。

超越第二代EPC

　　EPC Class結(jié)構(gòu)

　　EPC標(biāo)簽Class結(jié)構(gòu)常常被人誤解。Class與"代"不是同一回事。Class描述的是標(biāo)簽的基本功能――譬如說它里面有沒有內(nèi)存或者電池。代指的是標(biāo)簽規(guī)范的主要版本號(hào)。通常所說的第二代EPC其全名實(shí)際上是第二代EPC Class 1，這表明該規(guī)范是指規(guī)范的第二個(gè)主要版本，針對(duì)擁有一次寫入內(nèi)存的標(biāo)簽。

　　Class V標(biāo)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(biāo)簽，還能夠與其他Class IV的標(biāo)簽以及彼此以無線方式通信。
　　
　　Class IV標(biāo)簽是有源標(biāo)簽。它們能夠與同一頻段上的其他有源標(biāo)簽和閱讀器進(jìn)行寬頻帶、對(duì)等通信。
　　
　　Class III標(biāo)簽是半無源RFID標(biāo)簽。它們可以寬頻帶通信。
　　
　　Class II標(biāo)簽是無源標(biāo)簽，具有內(nèi)存或者加密等額外功能。

　　Class 0/Class I標(biāo)簽是只讀型無源識(shí)別標(biāo)簽�！　�

　　Class 1規(guī)范擬訂后，Class 0才被添加到第一代系統(tǒng)里面，作為上圖描述的過程的一部分。 Class 1標(biāo)簽（第二代標(biāo)簽就是個(gè)例子）含有一次寫入內(nèi)存，用于保存電子產(chǎn)品編碼。Class 2標(biāo)簽添加了可以定期改變的內(nèi)存，用于保存額外數(shù)據(jù)――譬如來自內(nèi)置傳感器的數(shù)據(jù)。Class 3標(biāo)準(zhǔn)添加了電池，以便延長讀取標(biāo)簽的距離、提高可靠性，但基本上屬于無源反向散射標(biāo)簽。Class 4標(biāo)簽實(shí)際上是可與其他Class 4標(biāo)簽和閱讀器通信的有源標(biāo)簽。Class 5標(biāo)簽其實(shí)根本不是什么標(biāo)簽，實(shí)際上是無線聯(lián)網(wǎng)閱讀器。

　　EPC Class結(jié)構(gòu)的目的就是為了提供一種模塊化結(jié)構(gòu)，涵蓋一系列眾多的可能類型的標(biāo)簽功能。譬如說，電池供電型標(biāo)簽的通信協(xié)議應(yīng)當(dāng)與沒有電池的標(biāo)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)議的簡單化。如果電池供電型標(biāo)簽上的電池出故障或者失效，標(biāo)簽就完全類似沒有電池的標(biāo)簽，對(duì)最終用戶來說仍具有一些實(shí)用功能。這種模塊化思想在理論上遠(yuǎn)比實(shí)際上來得簡單――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(biāo)簽協(xié)議堆棧。這就給閱讀器基礎(chǔ)設(shè)施必須能夠適用的眾多標(biāo)簽添加了另一個(gè)變數(shù)。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(xiàn)的下一步就是給系統(tǒng)添加電池標(biāo)簽。這可能具體表現(xiàn)為第二代Class 3標(biāo)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(tǒng)不會(huì)到了第二代就停止前進(jìn)的步伐。由于廠商互相競爭，而用戶在降低成本、增加功能方面變得更精明、要求更高，第二代標(biāo)準(zhǔn)有望造就的RFID大眾化市場應(yīng)當(dāng)會(huì)引發(fā)新的創(chuàng)新浪潮。與第一代EPC標(biāo)準(zhǔn)的情況一樣，這些競爭壓力很快就會(huì)帶來第二代規(guī)范所沒有的思想和發(fā)明�，F(xiàn)階段看來，EPC標(biāo)準(zhǔn)開發(fā)小組極可能會(huì)在2006年底2007年初開發(fā)第三代標(biāo)簽。正如第一代向第二代轉(zhuǎn)型時(shí)發(fā)生的那樣，大獲成功的第二代老牌廠商會(huì)抵制這種轉(zhuǎn)型，而很晚進(jìn)入EPC市場的企業(yè)家、新興公司和大公司會(huì)踴躍參與。勢(shì)力只會(huì)越來越猛，到2008年或者 2009年左右，第三代標(biāo)簽將會(huì)出現(xiàn)，再次開始刮起又一輪創(chuàng)新浪潮。RFID閱讀器也必須準(zhǔn)備好迎接這些變化。 （作者： 沈建苗）