RFID技术标准与通信协议解读

初稿1RFID技術標準與通訊協定初稿2教學目標介紹目前主要幾個制定RFID標準的組織，瞭解其組織所制定的標準內容主要標準規格其規範的項目以及所應用的領域這些標準規格下，讀取器與標籤之間的通訊方式、錯誤偵測與防碰撞的方法初稿3大綱RFID的標準規範EPCglobal標準介紹標籤的分類標籤與讀取器間之通訊協定ISO標準介紹動物識別標準非接觸式智慧卡標準品項管理標準其他應用所使用的標準ISO與EPCglobal標準的比較其他推動標準的組織uID中國AIMGlobalANSIAIAGIPICO小結初稿4RFID的標準規範初稿5RFID的標準規範目前國際上提出RFID標準的主要組織EPCglobal標準化國際組織(InternationalOrganizationforStandardization;ISO)UbiquitousID(uID)目前國際上提出RFID標準的其他組織中國自動識別和行動技術協會(AssociationforAutomaticIdentificationandMobility;AIM)美國國家標準學會(AmericanNationalStandardsInstitute;ANSI)美國汽車工業行動集團(AutomotiveIndustryActionGroup;AIAG)IPICO初稿6EPCglobal初稿7標準介紹產品電子碼(ElectronicProductCode;EPC)1999年麻省理工學院(MassachusettsInstituteofTechnology)成立Auto-ID中心(Auto-IDCenter)發展產品電子碼與相關的技術來用於全球供應鏈中，以進行產品的識別與追蹤2003年統一編碼協會(UniformCodeCouncil;UCC)與歐洲商品條碼協會(EuropeanArticleNumber;EAN)所成立的非營利組織接替Auto-ID中心的工作，負責產品電子碼的研發與管理，目標是將產品電子碼發展成全球通用標準產品電子碼的註冊管理與維護產品電子碼的編碼及網路EPCglobal系統是一種基於EAN/UCC編碼的系統採用的公司：零售巨頭渥爾瑪(Wal-Mart)、嬌生(Johnson&Johnson)、寶僑(P&G)、特易購(Tesco)等初稿8EPCglobal所制定的標準初稿9已發布的EPCglobal標準EPCglobal標準版本功用概述EPCTagDataStandard(TDS)Standard1.3.11.31.1,Rev.1.27不同編碼系統下，如何編碼成產品電子碼標籤資料EPCTagDataTranslation(TDT)1.0一個讀取器如何就讀取的標籤資料轉換成機器可讀(Machine-readable)的資料格式Class1Generation2UHFAirInterfaceProtocolStandardGen21.1.01.0.9以超高頻為空中溝通介面，RFID標籤如何與讀取器進行通訊來交換資料ReaderProtocol(RP)Standard1.1讀取器如何與中介軟體運作（以利資料收集）之通訊協定LowLevelReaderProtocol(LLRP)Standard1.0.11.0第二代的EPCglobal讀取器協定，提供讀取器與中介軟體之間更完整通訊協定初稿10已發布的EPCglobal標準（續）EPCglobal標準版本功用概述ReaderManagement(RM)Standard1.0.1如何管理多家或多個產品電子碼讀取器的標準ApplicationLevelEvents(ALE)Standard1.11.0基於特定條件下，如何從多個讀取器識別對應的事件資訊EPCIS-EPCInformationServicesStandard1.0.11.0對於一個產品電子碼如何儲存與擷取相關資料ObjectNamingService(ONS)Standard1.0根據一個產品電子碼，到哪裡可以取得更多資訊PedigreeStandard1.0藥品供應鏈中，如何維護與交換藥品履歷資料EPCglobalCertificateProfileStandard1.0確保EPCglobal會員在EPCglobal網路(EPCglobalNetwork)上都能安全互通資料的憑證標準初稿11標籤的分類Class-0身分識別用標籤(IdentityTags)被動式(Passive)唯讀(Read-only,RO)在出廠時寫入產品電子碼(EPC)發射訊號能量來自讀取器讀取範圍：最遠到10公尺由Symbol（前身是Matrics）製造與Class1使用不同協定應用於商品電子防盜系統Class-1身分識別用標籤(IdentityTags)被動式一寫多讀(WriteOnce,ReadMany,WORM)由使用者寫入產品電子碼發射訊號能量來自讀取器讀取範圍：最遠到10公尺主要製造廠商有Alien等應用於商品識別初稿12標籤的分類（續）Class-2多功能標籤(Higher-FunctionalityTags)被動式具有延伸的標籤識別碼(TagID)擁有比Class-1多的可用記憶體(65KB)具有可驗證存取控制(AuthenticatedAccessControl)功能讀取範圍：最遠到10公尺Class-3半被動式標籤(Battery-AssistedPassiveTags(calledSemi-PassiveTagsinUHFGen2))被動式具有延伸的標籤識別碼(TagID)擁有比Class-1多的可用記憶體(65KB)具有可驗證存取控制(AuthenticatedAccessControl)功能具備電池供應感測器進行運作，如記錄溫度、濕度等外在環境的變化具備感測器的能力讀取範圍：最遠到30公尺初稿13標籤的分類（續）Class-4主動式標籤(ActiveTags)可讀寫內建電源可主動傳送訊號給讀取器相較於Class-3功能較多電池電力較多可用記憶體較多讀取範圍：大於100公尺可和相同頻段的主動式標籤進行通訊Class-5主動式標籤(ActiveTags)\基本讀取器可讀寫內建電源供電給Class-0、Class-1和Class-2的標籤與Class-4和Class-5的標籤進行通訊應用於遠距無線網路系統上初稿14標籤與讀取器間之通訊協定UHFClass1Gen1在Auto-ID中心時期所制定包括Class0和Class1UHFClass1Gen2由加入EPCglobal組織的主要公司於2004年12月合作開發完成推動新的RFID硬體產品開發之標準介面和協議的一項基礎要素於2006年6月被ISO組織批准併入了ISO/IEC18000-6c標準裡，使得全球UHFRFID技術發展得到規範在頻率的部分是涵蓋到各個國家的範圍渥爾瑪於2006年9月正式開始用Gen2標籤替代Gen1標籤初稿標籤與讀取器間之通訊協定（續）UHFClass1Gen2的優點標籤的訊息儲存量增大準確性提高存取控制機制的增加內建較多的功能讀取與寫入速度的提升可因應環境的需求，彈性的調整讀取速度符合全球許多條例的要求在供應鏈提供準確與具成本效益的訊息可見度企業間可以共享貨物在供應鏈中傳輸的相關資訊15初稿16標籤與讀取器間之通訊協定（續）又稱為「標籤協定(TagProtocol)」1.PhysicalLayer(實體層)：資料的調變與傳輸雙邊帶幅移鍵控(Double-sidebandAmplitudeShiftKeying,DSB-ASK)單邊帶幅移鍵控(Single--sidebandAmplitudeShiftKeying,SSB-ASK)反相幅移鍵控(Phase-reversalAmplitudeShiftKeying,PR-ASK)初稿標籤與讀取器間之通訊協定（續）2.Tag-identificationLayer（標籤識別層）：對標籤下達的命令三個基本的操作選取(Select)：選擇一定類別與範圍的標籤進行盤點與存取的動作盤點(Inventory)：識別標籤存取(Access)：針對個別的標籤進行存取的動作17初稿讀取器的操作方式與標籤的狀態18選取盤點存取操作準備(Ready)調停(Arbitrate)回應(Reply)應答(Acknowledged)開啟(Open)保護(Secured)銷毀(Killed)狀態讀取器標籤通訊初稿讀取器操作的指令操作類型指令功用Select選取(Select)•選取標籤Inventory查詢(Query)•開始一個盤點的動作•產生一個亂數來決定回應時間調節查詢(QueryAdjust)•將標籤原本Slot的數目進行改變重複查詢(QueryRep)•標籤會減少其Slot的數字EPC答覆(ACK)•讀取器會回應給標籤的指令NAK•讀取器發出的指令•標籤回到調停(Arbitrate)狀態（除了被Kill或是處於Ready的狀態）19初稿讀取器操作的指令（續）20操作類型指令功用Access亂數請求(Req_RN)•要求標籤產生一個亂數讀取(Read)•從標籤的記憶體裡的某個區塊讀取資料寫入(Write)•寫入資料到標籤的記憶體裡的某個區塊銷毀(Kill)•不會再對任何讀取器進行回應•防止隱私的洩漏•標籤無法再使用鎖定(Lock)•標籤不能再進行寫入的動作•防止資料被任意的竄改Access（選擇性操作）•當標籤擁有密碼時讓標籤從開啟(Open)的狀態轉成保護(Secure)的狀態BlockWrite（選擇性操作）•一次寫入多個區塊BlockErase（選擇性操作）•從單一標籤的記憶體區塊中清除多個區塊初稿標籤的狀態狀態名稱描述準備(Ready)•不在目前進行的盤點操作中調停(Arbitrate)•該標籤目前屬於某一個盤點的操作中•表示Slot的數字尚未為零還在等待中回應(Reply)•產生一個16位元的亂數給讀取器•收到一個ACK的訊息時就會進入應答的狀態•沒有收到ACK的訊息就回到調停的狀態應答(Acknowledged)•從這個狀態進入到除了銷毀狀態之外的任何狀態開啟(Open)•密碼不為零的標籤處於應答的狀態時收到亂數請求的指令時保護(Secured)•密碼為零的標籤在應答狀態收到讀取器送來亂數請求的指令時銷毀(Killed)•永久地無法使用21初稿標籤的狀態圖22調停回應應答開啟保護標籤接收到讀取器送出的無線電波銷毀未被銷毀已銷毀準備指令行動Select回到準備狀態Query進入準備、應答或回應狀態其他仍在準備狀態指令行動Select回到準備狀態Query進入準備、應答或回應狀態其他回到應答狀態指令行動QueryAdjustQueryRep[slot=0]回應16位元亂數指令行動ACK回應PC、EPC與CRC-16密碼為0的標籤收到Req_RN指令下達銷毀指令初稿標籤與讀取器間之通訊協定（續）防碰撞機制對標籤進行搜尋來得知標籤的所在若兩者以上同時傳送資料，電波就會發生干擾必須讓標籤能夠個別的進行回應23初稿標籤與讀取器間之通訊協定（續）UHFClass1Gen1防碰撞：BinaryTree演算法/TreeWalking二元搜尋樹對標籤進行分群錯誤偵測對讀取進行CRC-1624開始011011110111初稿標籤與讀取器間之通訊協定（續）UHFClass1Gen2防碰撞：QueryTreeProtocol(“Q”Protocol)類似SlottedAloha演算法在讀取器與標籤之間運用查詢與確認的指令錯誤偵測對讀取與寫入進行CRC-1625初稿標籤與讀取器間之通訊協定（續）UHFClass1Gen2防碰撞之步驟1.查詢會包含一個時槽數的參數”Q”2.標籤會從(0,2Q-1)之間選擇一個數放入時槽3.若標籤選取到零就會