射频识别的频率标准与技术规范

《无线射频识别的频率标准与技术规范》教学设计信技术学院李斌一、案例识读与分析二、RFID标准概述三、ISO/IEC的相关标准四、EPC的相关标准主要内容五、UID的相关标准六、实训与实践EPC电子标签门槛大降，中国开始上演RFID标准战一、案例识读与分析案例分析与讨论：RFID技术却一直未能普及，其主要原因就是欠缺一套可供业界共用的标准。不过，中国RFID市场却在悄然增长。IDC的数据显示，2005年整个RFID在中国的市场容量为4.7亿元，2009年就膨胀到58.7亿元，其年复合增长率大约是65.6%。（1）简述中国上演RFID标准战的关键原因在哪？（2）RFID标准化之后有什么好处？制定标准的目的为在混乱中建立秩序!标准能够确保协同工作的进行、规模经济的实现、工作实施的安全性，以及其他许多方面工作的更高效地开展。RFID标准化的主要目的在于：通过制定、发布和实施标准，解决编码通信、空中接口和数据共享等问题，最大程度地促进RFID技术与相关系统的应用。二、RFID标准概述二、RFID标准概述就一个成熟的RFID应用系统来说，以下几个方面是必需的。（1）遵循开放标准：即遵循国内标准还是兼容国际标准。（2）业务价值定义：过滤特定行业应用的价值点，进行应用模式的创新，明确业务目标。（3）硬件有效实施：针对不同物理环境和业务目标选择特定技术，辅助以强大的硬件集成能力，提供适应不同环境复杂度的硬件部署和实施。（4）成熟软件架构：兼容现有应用环境，面向未来业务进行拓展。（5）灵活业务流程：适应不同应用场景下的业务流程定制能力，支持供应链环境下的信息交换。（6）完整业务展现：简化业务操作的同时，为企业决策层提供全面业务透视能力。RFID标准可以处理以下几个问题。（1）技术问题如接口和转送技术。例如，RFID中间件（中间件技术）扮演着RFID标签和应用程序之间的中介角色，从应用程序端使用中间件所提供的一组通用的应用程序接口，就可以连接到RFID读写器，读取电子标签数据。RFID中间件采用程序逻辑及存储转发的功能来提供顺序的消息流，具有数据流设计与管理的能力。（2）一致性。一致性主要指能够支持多种编码格式，如支持EPC、DOD等规定的编码格式。RFID标准也包括EPCglobal所规定的标签数据格式标准。（3）性能问题。性能主要是指数据结构和内容，即数据编码格式及其内存的分配。（4）与传感器的融合问题。目前，RFID技术与传感器系统正逐步融合，物品定位已采用RFID三角定位法及更多复杂的技术，还有一些RFID技术中采用了传感器来代替芯片。例如，实现温度和应变传感器的声表面波标签已经和RFID技术相结合。二、RFID标准概述1.RFID标准简介目前和RFID技术领域相关的标准可分为以下四大类：技术标准、数据内容标准、一致性标准和应用标准。（1）技术标准（如符号、射频识别技术、IC卡标准等），定义了应该如何设计不同种类的硬件和软件。这些标准提供了读写器和电子标签之间通信的细节、模拟信号的调制、数据信号的编码、读写器的命令及标签的响应；定义了读写器和主机系统之间的接口；定义了数据的语法、结构和内容。（2）数据内容标准（如编码格式、语法标准等），定义了从电子标签输出的数据流的含义，提供了数据可在应用系统中表达的指导方法；详细说明了应用系统和标签传输数据的指令；提供了数据标识符、应用标识符和数据语法的细节。（3）一致性标准（如印刷质量、测试规范等标准），定义了电子标签和读写器是否遵循某个特定标准的测试方法。（4）应用标准（如船运标签、产品包装标准等），定义了实现某个特定应用的技术方法。例如，集装箱装箱识别系统，RFID标签贴标的位置；提供标签、产品封装和编号方式的详细资料。二、RFID标准概述2.RFID标准分类（1）技术标准ISO18000：定义了询问者与标签之间在不同频率上的空中接口。EPCGen2：定义了频率在860～890MHz之间的空中接口标准。与RFID技术相关的标准：由于RFID技术涉及的技术领域众多，行业广泛，其应用还涉及道德、伦理等社会问题，所以RFID技术和有关组织制定的标准关系密切。二、RFID标准概述3.常用的RFID标准（2）数据内容标准ISO/IEC15424：数据载波和特征标识符。ISO/IEC15418：EAN/UCC应用标识符及柔性电路数据标识符和保护。ISO/IEC15434：高容量ADC媒体传输语法。ISO/IEC15459：物品管理的惟一ID。ISO/IEC24721：惟一ID规范。ISO/IEC15961：数据协议的应用接口。ISO/IEC15962：数据协议的数据编码方案和逻辑内存功能。ISO/IEC15963：射频标签的惟一ID。二、RFID标准概述3.常用的RFID标准（3）一致性标准ISO/IEC18046RFID：设备性能测试方ISO/IEC18047：RFID设备一致性测试方法。Part2：125～150MHz。Part3：13.56MHz。Part4：2450MHz。Part6：860～960MHz。Part7：433.92MHz（主动）。二、RFID标准概述3.常用的RFID标准（4）应用标准ISO10374：货运集装箱标准（自动识别）。ISO18185：货运集装箱的电子封条的射频通信协议。ISO11784：动物的无线射频识别－编码结构。ISO11785：动物的无线射频识别——技术准则。ISO14223-1：动物的无线射频识别－高级标签第一部分的空中接口。ANSIMH10.8.4：可回收容器的RFID标准。AIAGB－11：轮胎电子标签标准（汽车工业行动组）。ISO122/104JWG：RFID的供应链应用。二、RFID标准概述3.常用的RFID标准目前影响全球RFID标准的有五大标准化组织，分别是GS1/EPCglobal、ALMGlosal、ISO、UID、IP-X。二、RFID标准概述4.RFID标准化组织（1）GS1/EPCglobalGS1/EPCglobal以欧美跨国列强为阵营，是当今世界最大的RFID标准组织。该组织的前身为北美UCC产品统一编码组织和欧洲EAN产品标准组织，合并后称为EPCglobal，其核心成员包括美国的沃尔玛、德国的麦德龙、硅谷的思科、欧洲的吉列公司等世界500强企业。二、RFID标准概述4.RFID标准化组织（2）AIMglobal组织AIMglobal组织即全球自动识别组织，AIM在全球有13个国家与地区性的分支，且目前其全球会员数已快速累积到1000多个。该组织是全球产品编码组织。（3）ISOISO即为国际标准化组织。（4）UID（UbiquitousID，泛在ID）UID即为日本泛在技术核心组织。二、RFID标准概述4.RFID标准化组织（5）IP-XIP-X主要在南非南美、澳大利亚、瑞士等国家推行，为中性主权国的第三世界标准组织。地区性的组织有欧洲标准化委员会（CEN）等；地区性的标准化机构有美国国家标准化组织（ANSI）、英国标准化组织（BSI）、加拿大标准化协会（SCC）、法国工业标准化协会（AFNOR）和DIN；产业联盟有汽车工业行动组（AIAG）、美国统一代码协会（UCC/EAN）、ATA和EIA。这些机构均在制定与RFID相关的国家和地区或产业的联盟标准，并希望通过不同的渠道提升为国际标准。二、RFID标准概述5.RFID标准多元化的原因RFID的国际标准较多，主要有技术因素和利益因素两方面的原因。（1）技术因素1）RFID的工作频率和信息传输方式RFID的工作频率分布在低频至微波的多个频段中，频率不同，其技术差异很大。2）作用距离作用距离的差异也是标准不同的主要原因。（6）技术的发展由于新技术的出现和制造业的进步，使得标准需要不断融入这些新进展，以形成与时俱进的标准。（2）利益因素尽管标准是开放的，但标准中的技术专利也会给相应的国家、集团、公司带来巨大的市场和经济效益，所以标准的多元化与标准之争也是国家、集团、公司利益之争的必然反映。二、RFID标准概述6.各国的RFID频段规范（1）美国的RFID频段规范联邦通信委员会（FederalCommunicationsCommission，FCC）是一家独立的政府机构，直接对美国国会负责，于1934年建立。FCC通过美国的法律来规范射频技术的使用。所有射频技术的使用都必须符合这些规范。FCC第15部分的条款15.247规定了UHF频段的RFID设备可以工作在工业、科学和医学频段上；条款15.247定义了在902～928MHz、2400.2～2483.5MHz和5725～5850MHz频段内的操作，其中902～928MHz带宽提供了优化的工作频率范围并优先给供应链使用。符合第15部分要求的RFID系统采用跳频扩频调制技术从读写器功率的最大动态范围获益。符合第15部分要求的UHF读写器在跳变信道超过50个时，可以有最大1W的发射功率，或者在有向天线的情况下达到4W的功率。二、RFID标准概述6.各国的RFID频段规范（2）欧洲的RFID频段规范欧洲电信标准化协会（EuropeanTelecomunicationsStandardsInstitute，ETSI）是由欧共体委员会于1988年批准建立的一个非营利的电信标准化组织，其总部设在法国南部的尼斯。ETSI的标准化领域主要是电信业，并涉及与其他组织合作的信息及广播技术领域。ETSI作为一个被CEN（欧洲标准化协会）和CEPT（欧洲邮电主管部门会议）认可的电信标准协会，其制定的推荐性标准常被欧共体作为法规的技术基础而采用并被要求执行。2004年9月，ETSI发布了EN302—208标准，规定了865～868MHz波段中的UHF段（欧洲RFID所用超高频段）的RFID设备的“技术要求和测量方法”。二、RFID标准概述6.各国的RFID频段规范（3）日本的RFID频段规范日本内务通信部（MIC，原总务省，2004年9月10日改名）对无线电波的使用采取了放松的策略，该组织负责规范所有与通信有关的政策，包括制定日本的RFID标准。通过对各种工业应用的调查，MIC认为130kHz、13.4MHz和2.4GHz频段对RFID标记的使用是安全的。除此之外，950～954MHz频段及其相邻频率也可在新的频谱分配中加以考虑。MIC已同意开启952～954MHz的UHF频谱供RFID使用。天线功率在10mW～1W之间的高功率被动标签系统和增益为6dBi的天线，可以传输的最大功率相当于4W等效全向辐射功率。用户使用该系统需要获得许可；对于在10mW以内的功率系统，用户则无须获得许可。二、RFID标准概述6.各国的RFID频段规范（4）我国的RFID频段规范在过去的几年里，我国已经和世界同步发展并建立起了自己的RFID标准。我国信息产业部（现为工业和信息化部）于2007年5月11日公布了800/900MHz频段射频识别（RFID）技术应用规定（试行）。800/900MHz频段RFID技术的具体使用频率为840～845MHz和920～925MHz。频率范围在840～845MHz之间和920～925MHz之间的有效发射功率不超过100mW。国家制定的双频段UHF标准，除了基本的800MHz贴近欧洲等地区的标准，900MHz贴近美国等标准，这样就可能兼容世界上绝大多数国家和地区的RFID标准，还有自己的特色。另外，这两个频段也是我国目前能找出的比较接近国际标准的频段。二、RFID标准概述6.各国的RFID频段规范（5）印度的RFID频段规范印度的无线频率管理局（WPC，属于通信与信息技术部）是印度规范射频应用的无线电部门。WPC采用865～867MHz作为RFIDUHF频段，并免除了RFID设备在该频段上的使用许可，只要满足1W最大发射功率、4W有效辐射功率和200kHz载波带宽的要求，同时对其他无线设备没有干扰，任何人无须许可就可以使用这个频段。印度的软件业准备为欧美RFID系统的解决方案提供配套软件，现在他们可以更好地在国内测试和开发RFID系统。另外，芯