RFID 的全称是射频识别技术(Radio Frequency Identification)。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。这项技术在日常生活中应用广泛,例如我国的第二代身份证、门禁卡、图书标签。
RFID与NFC的区别
随着智能手机的发展,NFC技术的熟知度越来越高。它是一项由 RFID 技术发展演变而来的技术,因此在很多方面与 RFID 相似。但也有一些明显的区别:
- RFID 必须由阅读器和标签组成,是主从关系且角色固定。而NFC 将非接触读卡器、非接触卡和点对点功能整合进一块单芯片, 分为三种工作模式:点对点通信模式、读写器模式和NFC卡模拟模式。
- RFID 只能实现信息的读取以及判定,而 NFC 技术则强调的是信息交互,通俗的说 NFC 是 RFID 的演进版本,双方可以近距离交换信息。
- NFC 模块可以当作 RFID 读写器,用于读取 RFID 无源标签或者 IC 卡的数据,还可以进行 NFC 设备之间的数据通信。
- NFC 模块也可以当作 RFID 无源标签,例如手机NFC模拟门禁卡或者工卡。
此外,还有以下技术细节上的区别:
RFID | NFC | |
---|---|---|
工作频率 | 低频LF(125KHz、134kHz) 高频HF(13.56MHz) 超高频UHF(860 - 960MHz) 微波MW(2.45GHz、5.8GHz) |
工作频率为 13.56MHz |
工作距离 | 不同的频率,其工作距离在几厘米到几十米不等 | 0~20cm |
工作模式 | 读卡器和非接触卡是独立的两个实体,不能切换 | 同时支持点对点通信模式、读写模式和卡模式 |
协议标准 | 低频(ISO11784、ISO11785) 高频(ISO14443A&B和ISO15693) 超高频(ISO18000-6 B和ISO18000-6C(EPC C1G2)) 微波(ISO18000-4) |
ISO14443A&B和ISO15693 |
注:表格中工作频率为常用的工作频率,并非完整的工作频段。 |
RFID的分类
RFID系统根据工作频率的不同可以分为低频(LF)、高频(HF)、超高频(UHF)和微波频段(Microwave)。低频(LF)RFID 系统典型工作频率为 134kHz 或 125kHz,高频(HF)RFID 系统典型工作频率为 13.56MHz,超高频 RFID 系统典型工作频率为 920MHz 和 2.45GHz,RFID 系统实际工作频率应符合国家及地方无线电法规的具体规定。微波(MicroWave)RFID 系统典型工作频率为2.45GHz、5.8GHz。
根据 RFID 标签是否携带电池供电,可分为无源 RFID 和有源 RFID。无源 RFID 标签不携带电池,标签工作所需能量来自读写器辐射。有源 RFID 标签携带电池,为标签工作提供能量。无源 RFID 标签依赖读写器辐射的能量进行工作,在脱离读写器辐射能量的情况下无法主动发送信号工作,因此,也称为被动式(Passive)RFID。有源 RFID 标签携带电池可以主动发送信号工作,因此,也称为主动式(Active)RFID。低频和高频 RFID 属于无源 RFID,超高频和微波既有无源 RFID ,也有有源RFID。
低频(LF, 30 kHz ~ 300 kHz)
低频的工作频段是30 kHz ~ 300 kHz,通常工作在125 kHz和134.2 kHz这两个主要频段。低频 RFID 属于无源 RFID 技术,系统识别距离通常在几厘米到几十厘米之间,少数应用场景可以到几米。由于较低的工作频率,低频 RFID 信号具有较好的穿透特性,不易被遮挡,有较好的抗电磁干扰能力,对金属或液体等介质环境有良好的抗干扰效果。低频信号链路衰退快,RFID 通信距离较近,数据传输速率相对较慢,因此适用于近距离、小数量的识别管理应用。被广泛用于牲畜、宠物等动物标识和追踪。
应用场景:
- 动物识别: 低频RFID标签常用于宠物、牲畜和野生动物的识别和跟踪。
- 安全和访问控制: 用于安全系统和门禁控制,如门禁卡和钥匙卡。
- 工业自动化: 用于生产线和工厂自动化中的近距离识别和跟踪。
高频(HF,3 MHz ~ 30 MHz)
高频的工作频段是3 MHz ~ 30 MHz,最常见的工作频率是13.56 MHz。高频 RFID 属于无源 RFID 技术,由于电磁通信信号易衰减,高频 RFID 通信距离一般在几厘米到几十厘米,数据传输速率一般在几十 kbps 到几百 kbps。高频 RFID 系统通常应用于单标签识别应用,ISO/IEC 18000-3 标准定义了基于随机的防碰撞协议,使得高频 RFID 系统可以实现多标签识别应用,每秒可完成几百张标签的识别。高频 RFID 具备良好的抗干扰能力、通信可靠、数据传输速率高等特点。作为识别卡时被广泛应用于智能卡、公交卡、门禁卡等场景,实现基于卡的身份识别与服务、管理应用;作为标签时被广泛用于工业产线托盘识别、图书档案管理、药品追踪、设备管理、零售以及工具管理等场景。受限于信号传播距离,多数的高频 RFID 应用为近距离识别场景。
应用场景:
- 图书馆系统: 用于图书管理、借还和盘点操作,提升图书馆的管理效率。
- 支付卡和非接触式支付: 如信用卡和公交卡,用于快速安全的支付和认证。
- 门禁控制: 用于人员的身份验证和访问控制。
- 智能标签: 在零售和物流中用于跟踪和管理物品。
超高频(UHF, 300 MHz ~ 3 GHz)
无源 RFID
超高频的工作频段是300 MHz ~ 3 GHz,常用的频率包括865-868 MHz(欧洲)、902-928 MHz(美洲)、920-925 MHz(亚洲)。符合 ISO/IEC 18000-6 标准和 GB/T 29768-2013 标准的超高频无源 RFID 系统工作在 900MHz 频段。RFID 在国际范围内工作频段为 860MHz~960MHz 频段,具体根据各国频率法规执行。我国国家无线电管理委员会〔2007〕205 号文 件 ( 试 行 ) 规 定 RFID 工 作 在 840MHz~845MHz 和920MHz~925MHz 频段,2023 年 1 月对该文件进行修订征集 意 见 , 建 议 超 高 频 无 源 RFID 工 作 频 段 为920MHz~925MHz。超高频无源 RFID 系统信道带宽 250kHz,其 5MHz 频谱带宽可划分为多个信道,支持多读写器同时工作。
超高频无源 RFID 具有成本低、识别距离远、多标签识别速度快等优点,被广泛应于仓储物流、资产管理、服装零售、图书档案和生产制造等各个行业应用场景。
有源 RFID
超高频有源 RFID 是一种远距离的无线射频识别技术,因标签具有电池供电,可实现几十到几百米的通信距离,且具有良好的抗干扰能力,可以实现更可靠、安全的标签识别及传感器数据采集。超高频有源 RFID 系统典型的工作频率有 433MHz、2.45GHz,其中大部分系统工作于 2.45GHz 频段。
超高频有源 RFID 系统即具有较远的通信距离,增加读写器覆盖范围,又支持高效的防碰撞协议,可以实现多标签的快速识别,能更好解决远距离、高可靠、多标签识别管理应用需求,特别是标签携带传感器可实现标签的环境监测与实时定位。基于上述技术特点,超高频有源 RFID 被广泛应用于人员追踪、贵重资产监管、仓储物流、车辆识别、环境监测和实时定位等应用场景。
应用场景:
- 供应链管理: 广泛用于商品跟踪、库存管理和物流操作,提高效率和可视性。
- 物流和资产跟踪: 用于货物的运输和存储监控,优化物流流程。
- 智能制造: 在生产线上用于零部件和产品的跟踪管理。
- 航空行李管理: 提高航空行李的处理和跟踪效率。
微波频段(Microwave,2.4 GHz - 5.8 GHz)
微波RFID的工作频段是2.4 GHz - 5.8 GHz,常见的微波频段RFID系统工作在2.45 GHz和5.8 GHz。一般为带纽扣电池供电的半有源标签,通常读写距离可达几十米。工作时,射频标签位于读写器天线辐射场的远场区,通过电磁耦合方式进行数据交换。读写器天线一般为定向天线,只有在读写器天线定向波束范围内的射频标签可被读写。 能提供极高的数据传输速率,适合高频次的数据交换。由于频率高,容易受环境因素的干扰,如金属反射和多路径效应。
应用场景:
- 车辆识别系统: 在高速公路收费系统和停车管理中用于识别车辆。
- 实时定位系统(RTLS): 用于在大范围内实时跟踪物品和人员的位置。
- 高性能数据传输: 在需要高数据传输速率的应用中,如工业和医疗数据采集。
低频 | 高频 | 超高频 | 微波 | ||
---|---|---|---|---|---|
频段 | 30 kHz ~ 300 kHz | 3 MHz ~ 30 MHz | 300 MHz ~ 3 GHz | 2.4 GHz - 5.8 GHz | |
常见频率 | 125 kHz 134.2 kHz |
13.56 MHz | 920MHz~925MHz(无源) 433MHz(有源) 2.45GHz(有源) |
2.45 GHz 5.8 GHz |
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系统形态 | 被动式 | 被动式 | 被动式/主动式 | 被动式/主动式 | |
通信距离 | 几厘米到几十厘米 | 几厘米到一米左右 | 无源:10m~20m 有源:几十到几百米 |
最大100米 | |
通信速率 | 慢 | 快 | 快 | 很快 | |
功耗 | 低 | 较低 | 相对较高 | 相对较高 | |
标签成本 | 较低 | 适中 | 无源:适中 有源:较高 |
较高 | |
防碰撞机制 | 无 | 有 | 有 | 有 | |
天线方向性 | 无 | 无 | 部分有 | 有 | |
抗干扰性 | 好 | 较好 | 一般 | 差 | |
环境影响 | 受金属和液体等物质的影响 | 受金属和液体等物质的影响 | 水、灰尘、浓雾等悬浮颗粒物质 | 潮湿环境 | |
应用场景 | 动物识别、 安全和访问控制、 工业自动化 |
图书管理、 支付、 智能标签 |
供应链管理、 物流&仓储管理、 智能制造、 航空行李管理 |
车辆识别系统、 实时定位系统、 高性能数据传输 |
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注:实际的通信距离与具体的读写模块以及标签性能有关。 | |||||
不同频段的RFID技术有着不同的优势和应用场景。选择合适的频段和标准,取决于具体的应用需求,如通信距离、数据速率、环境条件和成本限制。 |
参考
- RFID技术的ISO/IEC RFID国际标准分析 - 知乎
- RFID电子标签行业知识四:RFID分类 - 哔哩哔哩
- RFID标签可以分为低频(LF)、高频(HF)、超高频(UHF)_低频标签-CSDN博客
- 射频识别(RFID)技术与标准化蓝皮书(2023)