[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議如何工作。EPC標準開發小組可能在2006年底2007年初開發第三代標簽。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議如何工作。第二代EPC標準由幾個主要的RFID用戶和廠商開發而成，并通過非贏利性行業組織EPC Global來運作。EPC Global隸屬于UCC/EAN組織，長期以來該組織負責管理全球的條形碼及其他標準。

　　RFID技術在不斷發展，而第二代就是面向供應鏈管理的RFID在發展過程中的一塊里程碑。第二代標準旨在從許多方面改進性能，尤其是在讀取大量RFID標簽的速度方面。許多RFID廠商已承諾支持第二代RFID標簽標準，數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，進而會推動創新步伐，從而逐漸降低價格、提高性能。

　　對第二代RFID標簽來說，2005年是起始年。預計2006年初會在市面上出現大量的第二代標簽。不過，第一代標簽不會從供應鏈當中消失：相反，第一代和第二代標準會共存1年左右，同時人們對第二代標簽的了解日漸加深。"第一代標簽的陰影"會持續到2007年初，到時第一代標簽會最終退出供應鏈領域。至于這陰影具體會籠罩到何時，主要取決于第二代標簽的價格和性能以及市場形勢。標簽技術將繼續發展；等到第二代在今明兩年站穩腳跟，最終用戶和技術廠商預計會開始開發"第三代"系統，并進一步改進第二代技術。

　　標簽標準的這種不斷發展是RFID基礎設備用戶所要考慮的一個重要因素。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來，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，實際部署的RFID閱讀器必須能夠讀取任何標簽，無論是哪一代標簽或者是哪家廠商的標簽。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：多協議標準

    歷史簡述

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

　　自動識別中心決定利用這些新思路開始開發新一代EPC標簽，以便在2005年上市。新一代的EPC標準將滿足三個用途：首先，它旨在提高第一代技術的性能；第二，它將促進第一代的Class 0協議和Class 1協議趨于融合；第三，它將為沒有密切參與第一代規范制訂的RFID廠商提供進入市場的契機。一年后EPCGlobal接管了自動識別中心，隨之接管了第二代開發項目。2004年，在EPCGlobal的領導下，越來越多的用戶和廠商開發并商定了第二代EPC標簽的最終規范。這項規范于該年年底得了到批準，隨后開始開發符合第二代要求的商用產品。

     規范綜述

　　第二代規范是一份長達94頁的技術文檔，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。

　　規范的幾個主要要點如下：

　　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線電法規，閱讀器應當能夠使用這個范圍內的任何許可頻率進行工作。
 
　　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線電法規，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，第一代協議的傳輸速率在70kbits到149kbits之間。從理論上來說，數據速率較高的第二代有望加快標簽讀取速度。但實際上，原始傳輸速率以外的其他眾多因素影響著實際讀取速率。數據速率較高時候會導致可靠性較低。

　　第二代標簽支持長達256位的電子產品編碼（EPC），而第一代標簽支持最多96位的電子產品編碼。
 
      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"淹沒"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閱讀器在同時使用的位置。對閱讀器生產廠商來說，實施規范的這部分機制是非強制性的。實際性能同樣取決于許多因素，其中包括來自其他設備的外部干擾，譬如超高頻無繩電話、工業設備以及原有的超高頻無線局域網設備。

　　從第二代規范文檔可以得出最明顯的一個結論是，對RFID而言，第二代好比是"多方菜單"。譬如說，多種調制方案提供了許多不同的方法來實現同一功能，即接收來自標簽的數據。規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行挑選。由于眾多原因，包括在眾多最終用戶應用下獲得良好性能，想在有外部干擾的情況下有效使用，閱讀器就可能會在這些眾多選項當中動態選擇，以適應每個具體環境。這就是為什么我們把第二代EPC標準稱為"多協議協議"。 

第二代EPC標準：多協議協議

　　第二代EPC標準面臨的變數比其他任何RFID標簽都大得多。它對基本通信協議采用的"多方菜單"方法是其中的一個重要方面，但也存在其他原因。譬如說，不同的標簽廠商對規范的理解會略有不同。由于生產計劃或成本方面的限制，有些廠商可能僅僅實施部分選項。有些廠商會添加專有的"擴展功能"。有些標簽會有兩根天線，而另一些標簽只有一根天線。即便標準是由同一家廠商生產的，一段時間過后也會帶來不同情況，有些因為成本或者生產能力帶來的設計變化，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――混合使用的第二代標簽來自不同廠商。角逐第二代標簽市場的標簽廠商達到了空前數量，這意味著宣布與"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行業之前從來沒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，購買RFID閱讀器要是稍有失誤，就會給系統集成商和最終用戶帶來重大的、不可預知的問題。

    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倍的速度發送數據、響應命令。從理論上來說，這種更高的比特率每秒可以讀取更多數量的標簽。然而在實際環境，比特率的提高并不意味著每秒讀取標簽的速度也會相應提高，因為較高速度勢必會導致錯誤率較高、對噪聲更加敏感，而較長的電子產品編碼（長達256位）也會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間比較短――總的上下班時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。但實際上的性能增加并沒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線電頻率的某些小部分供標簽使用。因為標簽在通信時信號強度比閱讀器弱得多，所以這有助于標簽在多個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可能產生的每個問題的靈丹妙藥。造成干擾有幾個重要因素，不是每個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"淹沒"標簽信號。譬如說，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先級，譬如RFID閱讀器、無繩電話、無線局域網設備和工業設備等。只要最終用戶場地哪怕有一個非RFID設備，也會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。只要有一個非密集閱讀器模式的RFID閱讀器也會淹沒標簽響應信號，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有RFID系統。

　　無源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，它們在應答某個閱讀器對某個頻譜的詢問時，實際上同時對所有頻率上的響應進行調制。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有干擾。因而，對所有附近的閱讀器來說，某個閱讀器讀取的所有標簽都是潛在的干擾發生器。這種效應在成排成排的倉庫裝卸平臺門口等環境下來得特別明顯：其中的大量標簽由大量閱讀器來詢問，所有閱讀器和標簽都在近距離工作。

    最重要的是，正如自動識別中心主任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的特性。實際上這由第二代規范來執行，因為第二代規范要求標簽在860MHz到960MHz之間工作。因而，某個特定標簽會接收到有效距離內的所有閱讀器同時傳送的所有信號，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存在的根本性問題，最有效的解決辦法就是采用準確的、基于時間的閱讀器同步機制。該機制旨在防止兩個閱讀器試圖同時與同一個標簽通信。正因為如此，基于時間的閱讀器同步機制是管理密集閱讀器環境的最重要的方法。遺憾的是，第二代密集閱讀器模式沒有克服第二代標簽上寬頻帶接收器的這個重大缺點。

　　密集閱讀器模式應當被認為是向工作于密集閱讀器環境邁出的頭一步。但它不是克服如今無源RFID技術的局限因素的萬靈藥。密集閱讀器環境的根本問題（包括標簽的寬頻帶傳輸和接收）仍有待將來的幾代無源RFID技術加以解決。

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――譬如說它里面有沒有內存或者電池。代指的是標簽規范的主要版本號。通常所說的第二代EPC其全名實際上是第二代EPC Class 1，這表明該規范是指規范的第二個主要版本，針對擁有一次寫入內存的標簽。

　　Class V標簽實際上是閱讀器，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線方式通信。
　　
　　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行寬頻帶、對等通信。
　　
　　Class III標簽是半無源RFID標簽。它們可以寬頻帶通信。
　　
　　Class II標簽是無源標簽，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，作為上圖描述的過程的一部分。 Class 1標簽（第二代標簽就是個例子）含有一次寫入內存，用于保存電子產品編碼。Class 2標簽添加了可以定期改變的內存，用于保存額外數據――譬如來自內置傳感器的數據。Class 3標準添加了電池，以便延長讀取標簽的距離、提高可靠性，但基本上屬于無源反向散射標簽。Class 4標簽實際上是可與其他Class 4標簽和閱讀器通信的有源標簽。Class 5標簽其實根本不是什么標簽，實際上是無線聯網閱讀器。

　　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型的標簽功能。譬如說，電池供電型標簽的通信協議應當與沒有電池的標簽的協議相同，只是增加了支持電池的必要命令。這就保持了協議的簡單化。如果電池供電型標簽上的電池出故障或者失效，標簽就完全類似沒有電池的標簽，對最終用戶來說仍具有一些實用功能。這種模塊化思想在理論上遠比實際上來得簡單――然而技術往往會不斷融合，而且EPC業界也渴望提供模塊化、多功能的標簽協議堆棧。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變數。鑒于第二代Class 1消除了Class 0和Class 1間的差異，可能會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品指明出路。

推動第三代發展的因素

　　EPC系統不會到了第二代就停止前進的步伐。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，第二代標準有望造就的RFID大眾化市場應當會引發新的創新浪潮。與第一代EPC標準的情況一樣，這些競爭壓力很快就會帶來第二代規范所沒有的思想和發明�，F階段看來，EPC標準開發小組極可能會在2006年底2007年初開發第三代標簽。正如第一代向第二代轉型時發生的那樣，大獲成功的第二代老牌廠商會抵制這種轉型，而很晚進入EPC市場的企業家、新興公司和大公司會踴躍參與。勢力只會越來越猛，到2008年或者 2009年左右，第三代標簽將會出現，再次開始刮起又一輪創新浪潮。RFID閱讀器也必須準備好迎接這些變化。 （作者： 沈建苗）