Gen 2魅力——解读第二代RFID标签

标准必须能够在860MHz到960MHz之间的任何频率上通信。为了符合不同地区的无线电法规，阅读器应当能够使用这个范围内的任何许可频率进行工作。 标准必须能够理解三种不同的调制方案: 双边带－振幅移位键控法（DB-ASK）、单边带－振幅移位键控法（SS-ASK）和反相－振幅移位键控法（PR-ASK）。阅读器将根据政府无线电法规，确定使用哪种调制方案。 标准必须能够具有几种不同的传输速率即数据速率: 80kbits、160kbits、320kbits和640kbits。阅读器负责决定使用哪种速度。相比之下，第一代协议的传输速率在70kbits到149kbits之间。从理论上来说，数据速率较高的第二代技术有望加快标签读取速度。但实际上，原始传输速率以外的其他众多因素影响着实际读取速率。数据速率较高有时会导致可靠性较低。 第二代标签支持长达256位的电子产品编码（EPC），而第一代标签支持最多96位的电子产品编码。 第二代包括了支持"密集询问器信道化信令"（dense-interrogator channelized signaling）的方法。密集询问器信道化信令有时名为"密集阅读器模式"（dense reader mode），该方法通过减小阅读器信号"淹没"标签响应信号的可能性，从而竭力减少EPC阅读器之间的干扰。这种模式旨在用于多个阅读器在同时使用的位置。对阅读器生产厂商来说，实施规范的这部分机制是非强制性的。实际性能同样取决于许多因素，其中包括来自其他设备的外部干扰，譬如超高频无绳电话、工业设备以及原有的超高频无线局域网设备。

从第二代规范文档可以得出最明显的一个结论是，对RFID而言，第二代好比是"多方菜单"。譬如说，多种调制方案提供了许多不同的方法来实现同一功能，即接收来自标签的数据。规范还提供了许多可选命令以及特定厂商的定制命令。要做到与规范完全兼容，标签必须提供全部菜单。另一方面，阅读器只要确定在某种通信环境下标签应当使用哪种调制方案和数据速率，就能够从这些选项当中进行挑选。由于众多原因，包括在众多最终用户应用下获得良好性能，想在有外部干扰的情况下有效使用，阅读器就可能会在这些众多选项当中动态选择，以适应每个具体环境。这就是为什么把第二代EPC标准称为"多协议协议"。

第二代EPC标准面临的变数比其他任何RFID标签都大得多。它对基本通信协议采用的"多方菜单"方法是其中的一个重要方面，但也存在其他因素。譬如说，不同的标签厂商对规范的理解会略有不同。由于生产计划或成本方面的限制，有些厂商可能仅仅实施部分选项。有些厂商会添加专有的"扩展功能"。有些标签会有两根天线，而另一些标签只有一根天线。即便标准是由同一家厂商生产的，一段时间过后也会带来不同情况，有些是因为成本或者生产能力带来的设计变化，有些则因为试图提供更好的性能。

虽然兼容性测试及遵守规范将为不同的"第二代"标签提供基本的互操作性，但RFID阅读器可能需要以不同方式来处理每种不同情况，才能获得最佳性能，另外要考虑到这一点--混合使用的第二代标签来自不同厂商。角逐第二代标签市场的标签厂商达到了空前数量，这意味着宣布与"第二代"兼容本身也许保证不了所有标签都有最佳的甚至是可接受的性能。

在第二代标准出现之前，RFID行业之前从来没有看到支持一种平台的这种程度。真正的互兼容性需要对RFID基础设施采用有细微差别的方案。情况可能相差很大，这意味着，购买RFID阅读器要是稍有失误，就会给系统集成商和最终用户带来重大的、不可预知的问题。

特别的芯片级特性: 更高的比特率

第二代标准的一项新特性就是速度或数据传输速率（即"比特位"）高于第一代标签。与第一代标签相比，第二代标签能够以高达8倍的速度发送数据、响应命令。从理论上来说，这种更高的比特率每秒可以读取更多数量的标签。然而在实际环境中，比特率的提高并不意味着每秒读取标签的速度也会相应提高，因为较高速度势必会导致错误率较高、对噪声更加敏感，而较长的电子产品编码（长达256位）也会耗用部分额外通信容量。

可以把这种情况比成购买较高车速的汽车并不能保证你上下班所用时间比较短--总的上下班时间完全取决于外部因素，譬如交通和公路状况。标签数据速率与标签读取速率也是如此。在许多情况下，第二代读取标签的速度可能高于第一代。但实际上的性能增加并没有与第二代提高的更高数据速率直接成正比。而在某些情况下，最佳办法也许就是：为了确保通信的可靠性，阅读器通过较低的数据速率传输。

特别的芯片级特性：密集阅读器模式

第二代标准的另一项新特性就是密集阅读器模式。密集阅读器模式旨在避免阅读器对标签响应的干扰，其办法就是保留政府批准的无线电频率的某些小部分供标签使用。因为标签在通信时信号强度比阅读器弱得多，所以这有助于标签在有多个阅读器在近距离使用的情形下正常工作。

不过，密集阅读器模式不是解决许多阅读器在近距离工作时可能产生的每个问题的灵丹妙药。造成干扰有几个重要因素，不是每个因素都可以由密集阅读器模式所能解决的。这包括以下几个方面的原因。

RFID阅读器以外的其他设备可能在超高频频谱上面或者附近工作。这些设备可以随意跳转到由标签使用的信道，因为会"淹没"标签信号。譬如说，美国允许免许可证的FCC Part 15设备在使用超高频频谱方面具有同样的优先级，譬如RFID阅读器、无绳电话、无线局域网设备和工业设备等。只要最终用户场地哪怕有一个非RFID设备，也会部分或者全部抵消密集阅读器模式的潜在好处，因为非RFID设备极可能不遵守为了确保密集阅读器模式发挥功效所需的信道化方案。

不是所有的第二代RFID阅读器都支持密集阅读器模式。密集阅读器模式是第二代规范的非强制性部分。只要有一个非密集阅读器模式的RFID阅读器也会淹没标签响应信号，抵消密集阅读器模式的潜在好处，譬如手持阅读器、超高频有源标签系统或者传统的专有RFID系统。

无源RFID标准如第二代标签是宽频带反向散射（broadband backscatter）装置。正因为如此，它们在应答某个阅读器对某个频谱的询问时，实际上同时对所有频率上的响应进行调制。只要在响应标签的有效距离之内，任何阅读器都能够获得这种反向散射调制信号，这会导致干扰，甚至是在比有效读取标签的距离远得多的地方也会有干扰。因而，对所有附近的阅读器来说，某个阅读器读取的所有标签都是潜在的干扰发生器。这种效应在成排成排的仓库装卸平台门口等环境下特别明显：其中的大量标签由大量阅读器来询问，所有阅读器和标签都在近距离工作。

最重要的是，正如自动识别中心主任Daniel Engels博士撰写的几篇文章中指出的那样，除了充当宽频带反向散射"传送器"外，标签还是"宽频带接收器"--标签对阅读器所用的信道一无所知。标签上的接收器好比是晶体管收音机，原因在于选择频谱的能力完全受制于标签天线的特性。实际上这由第二代规范来执行，因为第二代规范要求标签在860MHz到960MHz之间工作。因而，阅读器工作在密集阅读器模式下时，某个特定标签会接收到有效距离内的所有阅读器同时传送的所有信号。这是当前一代RFID存在的根本性问题，最有效的解决办法就是采用准确的、基于时间的阅读器同步机制。该机制旨在防止两个阅读器试图同时与同一个标签通信。正因为如此，基于时间的阅读器同步机制是管理密集阅读器环境的最重要的方法。遗憾的是，第二代密集阅读器模式没有克服第二代标签上宽频带接收器的这个重大缺点。

密集阅读器模式应当被认为是向工作于密集阅读器环境迈出的头一步，但它不是克服如今无源RFID技术的局限因素的万灵药。密集阅读器环境的根本问题（包括标签的宽频带传输和接收）仍有待将来的几代无源RFID技术加以解决。
超越第二代EPC