第6章RFID的ISOIEC标准

1、RFID的的ISO/IEC标准标准2第6章 RFID的ISO IEC标准6.1 标准概述标准概述6.1.1 标准的作用和内容标准的作用和内容 标准的作用 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 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，最大程度的促进RFID技术及相关系统的应用 标准采用过早，有可能会制约技术的发展和进步；采用过晚，可能会限制技术的应用范围。 RFID标准涉及的主要内容包括 技术（接口和通信技术，如空中接口、防碰撞方法、中间件技术、通信协议） 一致性（数据结构、编码格式及内存分配 ） 电池辅助及

2、与传感器的融合 应用（如不停车收费系统不停车收费系统、身份识别、动物识别、物流、追踪、门禁等 ）第6章 RFID的ISO IEC标准6.1.2 标准分类标准分类 国际标准：国际标准：ISO IEC制定了多种制定了多种RFID国际标准。国际标准。 国家标准：各国根据自身国情制定的有关标准。国家标准：各国根据自身国情制定的有关标准。我国国家标准制定主管部门是工信部和国标委。我国国家标准制定主管部门是工信部和国标委。 行业标准：基于国际标准和国家标准制定的行业行业标准：基于国际标准和国家标准制定的行业内标准。内标准。4第6章 RFID的ISO IEC标准6.1.3 ISO/IEC及我国制定及我国制定

3、的的RFID标准概况标准概况 技术标准 密耦合 近耦合 疏耦合 5第6章 RFID的ISO IEC标准 ISO/IEC及我国制定的RFID标准概况 数据内容标准 6第6章 RFID的ISO IEC标准 ISO/IEC及我国制定的RFID标准概况 性能标准 7第6章 RFID的ISO IEC标准 ISO/IEC及我国制定的RFID标准概况 应用标准 图书馆的射频识别技术8第6章 RFID的ISO IEC标准6.1.4 和和RFID技术相关的标准技术相关的标准 无线通信管理 频谱分布、功率、电磁兼容等内容 人类健康的有关标准和规范 国际非电离辐射保护委员会（ICNIRP）所提出的标准和规范 数据安

4、全的有关标准和规范 经济合作与发展组织（OECD） 隐私问题 目前，很多用于物品识别的应答器（电子标签）都能支持KILL命令 第6章 RFID的ISO IEC标准6.1.5 标准制定的推动力标准制定的推动力 大零售商 美国国防部 广泛的应用6.1.6 标准多元化的原因标准多元化的原因 技术因素和利益因素 （技术专利）10第6章 RFID的ISO IEC标准6.2 ISO/IEC的的RFID标准简介标准简介 非接触式IC卡 三种非接触式IC卡标准几乎没有得到应用用于各种身份证和各种智能卡11第6章 RFID的ISO IEC标准 ISO/IEC的RFID标准简介 动物识别标准 ISO /IEC 1

5、1784 规定动物识别的代码结构 ISO/IEC 11785规定相关的技术准则 ISO/IEC 14223 为读取动物应答器内的特殊数字提供了协议，这些数字被存储在集中所有动物数据的中央数据库内 12第6章 RFID的ISO IEC标准 ISO/IEC的RFID标准简介 动物识别标准 ISO/IEC 11784 动物识别代码2764位用于区别不同的动物类型、品种、区域和饲养者等。13第6章 RFID的ISO IEC标准 ISO/IEC的RFID标准简介 动物识别标准 ISO/IEC 11785 数据以差分曼彻斯特码为数字基带信号 该码的特征：1 只在位边缘跳变，0 在位边缘和中间都跳变数据帧结

6、构 全双工/半双工应答器的数据帧结构差分曼彻斯特码14第6章 RFID的ISO IEC标准 ISO/IEC的RFID标准简介 物品识别标准 ISO/IEC 18000 ：空中接口的重要标准 ，无线频段（频率）有6个，即低于135 kHz，13.56 MHz，433 MHz，860960 MHz，2.45 GHz和5.8 GHz。作用距离从数厘米至十多米不等 ISO/IEC 18001 ：给出了应答器的外形要求 ISO/IEC 10374 ：基于微波应答器的集装箱识别标准 ，工作频率范围为850950 MHz以及2.42.5 GHz，应答器的灵敏度以最大电场强度150 mV/m定义，最大可阅读距

7、离为13 m反向散射调制方式应答 副载波频率：20k40kFSK副载波的数据位编码15第6章 RFID的ISO IEC标准6.3 国际标准国际标准ISO/IEC 14443 近耦合非接触式IC卡的国际标准 用于身份证和各种智能卡、存储卡 ISO/IEC 14443标准由四部分组成，即ISO/IEC 14443-1/2/3/46.3.1 ISO/IEC 14443-1物理特性物理特性 6.3.2 ISO/IEC 14443-2射频能量和信号接口射频能量和信号接口TYPE A型85.72*54.03*0.76mm+容差 在NPAUSE到来，TYPEA的芯片得不到时钟，TYPEA卡采用100调制方式

8、，在调制发生时候无能量传输，仅仅靠卡片内部电容维持，所以卡片的通讯必须达到一定的速率，在电容电量耗完之前结束本次调制，否则卡片会复位。 TYPEB接收信号时，不会因能量损失而使芯片内部逻辑及软件工作停止。TYPEB用10ASK，卡片可以从读写器获得持续的能量；TYPEB时容易稳压，所以比较安全可靠。图3TYPEB调制波形17第6章 RFID的ISO IEC标准TYPE B型副载波相位变化和数位表示 TYPE B接口信号波形示例18第6章 RFID的ISO IEC标准6.3.3 ISO/IEC14443-4传输协议传输协议TYPE A型PICC激活的协议操作 TYPE A 型 PICC激活过程

9、RATS (请求ATS) ATS （Answer to Select） PPS（协议和参数选择）请求 PPS响应 196 RFID的ISO IEC标准 ISO/IEC的RFID标准简介 PCD激活TYPE A 型PICC 20第6章 RFID的ISO IEC标准ISO/IEC 14443-4传输协议 RATS 命令的格式(4字节)21第6章 RFID的ISO IEC标准 ATS ATS的结构T0格式字节编码TA(1)编码的结构22第6章 RFID的ISO IEC标准 ISO/IEC14443-4传输协议 PPS（协议和参数选择）请求 23第6章 RFID的ISO IEC标准 ISO/IEC 1

10、4443-4传输协议 TYPE B型PICC激活的协议操作 参阅4.3.2节 半双工分组传输协议 （1）分组格式 分组格式24 半双工分组传输协议 PCB域三种分组25第6章 RFID的ISO IEC标准 ISO/IEC 14443-4传输协议 半双工分组传输协议 CID域 b8b7 ： PICC发送S-block中，用于指示PICC从PCD获得的功率情况。在PCD向PICC通信时，这两位为00b。 b6b5: 00b b4b3b2b1: CID编码 NAD域 用于PCD和PICC之间建立逻辑连接，8和4位为0,7、6、5位为目标节点地址，3、2、1位为原节点地址。 INF域：可选。如果有，在

11、信息分组中为应用 数据，在管理分组中是状态信息。 功率电平指示编码b8b7 ： 26第6章 RFID的ISO IEC标准（2）帧等待时间扩展当PICC需要比定义的帧等待时间（FWT）更长的时间处理收到的分组时，它可以用WTX分组请求等待时间的扩展。表中b6到b1为倍增因子。 FWTTEMP = FWTWTXM（编码值159） WTX分组信息域27第6章 RFID的ISO IEC标准 半双工分组传输协议（3）协议操作多PICC激活28第6章 RFID的ISO IEC标准 半双工分组传输协议 协议操作链接（分组链）29第6章 RFID的ISO IEC标准6.4 ISO/IEC 15693 疏耦合射

12、频卡（VICC）的国际标准 物理特性（机械特性，物理尺寸，抗紫外线、X射线和电磁射线能力，弯曲和扭曲性能 ） 空中接口与初始化 防碰撞和传输协议 命令扩展 安全特性30第6章 RFID的ISO IEC标准 ISO/IEC 156936.4.1 空中接口和初始化空中接口和初始化 VCD到VICC的通信 31 ISO/IEC 15693 空中接口和初始化 10% ASK调制 ISO/IEC 15693 空中接口和初始化 数据编码采用脉位调制（PPM）PICC支持两种PPM，由VCD选择，在SOF中指明。 256中取1的PPM方式的原理32第6章 RFID的ISO IEC标准Pause处的详细情况

13、4中取1的PPM方式33 ISO/IEC 15693 空中接口和初始化 4中取1的PPM方式 例：所传输的字节为E1H = (1110 0001)b34第6章 RFID的ISO IEC标准 ISO/IEC 15693 空中接口和初始化 VCD到VICC的帧 帧用SOF和EOF分隔35第6章 RFID的ISO IEC标准 SOF的结构EOF的结构36第6章 RFID的ISO IEC标准 ISO/IEC 15693 空中接口和初始化 副载波：单副载波时，副载波的频率423.75 kHz；在使用双副载波时，频率423.75 kHz（ /32）和484.28 kHz( /28) 数据速率 位表示和编码

14、 ：采用曼彻斯特码编码方式 VICC到VCD的通信 fcfc ISO/IEC 15693 空中接口和初始化 VICC到VCD的通信 数据速率37第6章 RFID的ISO IEC标准38第6章 RFID的ISO IEC标准 ISO/IEC 15693 空中接口和初始化 位表示和编码 ：采用曼彻斯特码编码方式 VICC到VCD的通信 单副载波双副载波39第6章 RFID的ISO IEC标准 SOF EOF40第6章 RFID的ISO IEC标准6.4.2 传输协议传输协议 唯一标识符（UID） ：由制造商永久地设定 应用族标识符（AFI） ：由VCD锁定的应用类型 数据存储格式标识符（DSFID）

15、 ：指出了数据在VICC内存中的结构 CRC ：初始值为FFH VICC内存结构 ：可寻址块达256个，块大小可至256位，最大内存容量可达64 kb（8 kB）。 块安全状态 ：由VICC作为对VCD请求的响应参数返回 UID的格式块安全状态41第6章 RFID的ISO IEC标准 传输协议 请求帧格式 请求帧由SOF（帧开始）、标志（8位）、命令编码、强制和可选的参数、数据、CRC、EOF（帧结束）等域组成。请求标志域14位42第6章 RFID的ISO IEC标准 传输协议 请求帧格式目录标志值为0时，58位的定义43第6章 RFID的ISO IEC标准 传输协议 请求帧格式目录标志值为1

16、时，58位的定义 传输协议 应答帧格式 应答帧的标志域为8位44第6章 RFID的ISO IEC标准 传输协议 应答帧格式 8位错误码的编码45第6章 RFID的ISO IEC标准 传输协议 命令的类型和编码46第6章 RFID的ISO IEC标准 传输协议 强制命令 目录命令 目录命令的应答47第6章 RFID的ISO IEC标准 传输协议 强制命令 保持静默命令（请求帧）48第6章 RFID的ISO IEC标准 传输协议 可选命令可选命令49第6章 RFID的ISO IEC标准 传输协议 可选命令50第6章 RFID的ISO IEC标准51第6章 RFID的ISO IEC标准 VICC状态

17、 断电（Power-Off）、就绪（Ready）、静默（Quiet）、选择（Selected）4种状态 52第6章 RFID的ISO IEC标准6.4.3 防碰撞防碰撞 时隙数为16的典型防碰撞处理过程 53第6章 RFID的ISO IEC标准 防碰撞过程 VCD发送目录命令的请求帧，时隙数设置为16。 VICC1在时隙0返回应答，因只有这一个VICC应答，故不存在碰撞，它的UID被VCD接收存储。 VCD发送EOF，指示下一个时隙开始。 在时隙1，VICC2和VICC3进行应答，发生了碰撞。VCD检测到碰撞，并记录该时隙发生了碰撞。 VCD再发送EOF，进入时隙2。 在时隙2，无VICC应答

18、，VCD未检测到VICC的应答的SOF，因此VCD通过发送EOF，进入时隙3。 在时隙3，VICC4和VICC5应答，产生了碰撞。 VCD决定发送寻址请求（例如读块请求）给VICC1（VICC1的UID已被UCD正确接收）。 所有VICC都检测到对VICC1请求的SOF，它们都处理这个请求，但只有UID匹配的VICC1才返回应答，其他的VICC则退出防碰撞序列。 所有VICC准备接收下一个请求。如果又是一个目录命令的请求，则又从时隙0开始按上面步序执行。54第6章 RFID的ISO IEC标准防碰撞过程中VICC的UID匹配方法 根据目录请求帧中的掩码长度和掩码值，去掉掩码值中的填充部分，将得

19、到的掩码放入比较器。 VICC中的时隙计数器对时隙数进行跟踪计数，将时隙数放入比较器。 将上面两步得到的位值和VICC的UID相应低位值进行比较，如果相同即为匹配。6.5 ISO/IEC 18000-6标准标准 定义了阅读器和应答器之间的物理接口物理接口、协议协议、命令命令及防碰撞机制防碰撞机制。 标准包含三种通信模式：TYPE A、TYPE B和TEPE C。 6.5.1 TYPE A模式模式 1.物理接口 PCD向PICC 数据编码（脉冲间隔编码，PIE） 55第6章 RFID的ISO IEC标准帧格式调制：ASK 30%在发送完EOF后，阅读器必需维持一段时间的稳定载波以提供应答器能量5

20、6第6章 RFID的ISO IEC标准应答器向阅读器的数据传输 数据编码 帧格式 前同步码、标志、参数、数据、CRC 57第6章 RFID的ISO IEC标准 TYPE A模式2. 数据元素 数据元素包括唯一标识符（UID），子唯一标识符（SUID），应用族标识符（AFI）和数据存储格式标识符（DSFID）。 SUID和UID的映射关系 3.协议元素58第6章 RFID的ISO IEC标准4.命令 命令格式 命令编码59第6章 RFID的ISO IEC标准 TYPE A模式 命令标志 命令标志域由4位构成。b1为防碰撞过程（Census）标志，b1 = 0表示命令的执行不处于防碰撞过程中，b1

21、 = 1表示命令的执行处于防碰撞过程中。b2b3b4位的含义取决于b1位的值。 b1 = 0时，b2b3b4命令标志的定义60第6章 RFID的ISO IEC标准 TYPE A模式 命令标志 b1 = 1时，b2b3b4命令标志的定义61第6章 RFID的ISO IEC标准5. 响应 应答器的响应格式 标志域的编码 错误码62第6章 RFID的ISO IEC标准 TYPE A模式 6.应答器的状态 应答器具有离场、就绪、静默、选择、循环激活、循环准备6个状态63第6章 RFID的ISO IEC标准7.强制命令及状态转换 INIT ROUND命令 （见表6.27） NEXT SLOT命令 ：1确

22、认已被识别的应答器；2指示所有处于循环激活状态的应答器对它们的时隙计数器加1并进入下一个时隙 CLOSE SLOT命令 ：在无应答器应答或检测到碰撞时，阅读器发送该命令。 STANDBY ROUND 命令 ：1确认来自一个应答器的有效应答，并指示该应答器进入选择状态，阅读器可以发送选择标志为1的读写命令等对此应答器进行操作；2指示所有处于循环激活状态的应答器进入循环准备状态，等待NEXT SLOT，NEW SLOT或CLOSE SLOT命令的到来，重新进入循环激活状态进入新的循环 。 NEW ROUND命令 ：1指示在循环准备和循环激活状态的应答器进入循环激活状态，复位它们的时隙计数器为1，进

23、入新的循环；2指示在选择状态的应答器变迁到静默状态，在静默和就绪状态的应答器仍维持它的状态 64第6章 RFID的ISO IEC标准 强制命令及状态转换 SELECT（by SUID）命令 ：1无论应答器原先处于场内哪个状态（不含离场状态），接收到该命令且SUID匹配时进入选择状态选择状态，并发回应答帧；2 SUID不匹配的应答器不发回应答帧，当它处于循环激活状态时变迁到循环准备状态，处于选择状态时变迁到静默状态，处于就绪、静默或循环准备状态时保持状态不变 READ BLOCKS命令 GET SYSTEM INFORMATION命令 ：获取应答器的有关系统信息 65第6章 RFID的ISO I

24、EC标准8. TYPE A的防碰撞过程 启动防碰撞过程 ：阅读器发出INIT ROUND命令启动防碰撞过程，在命令中给出循环空间大小 。 参与防碰撞过程的应答器对命令的处理 阅读器发出INIT ROUND命令后出现的三种可能情况 阅读器在一个时隙中没有检测到应答帧时，它发出CLOSE SLOT命令。 阅读器检测到碰撞或错误的CRC时，在确认无应答器仍在传输应答的情况下，发出CLOSE SLOT命令。 阅读器接收到一个应答器无差错的应答帧时，它发送NEXT SLOT命令，命令中包括该应答器的签名，对此已被识别的应答器进行确认，使它进入静默状态以便循环的继续 接收到CLOSE SLOT命令或NEX

25、T SLOT而签名不匹配的参与循环的应答器将自己的时隙计数器加1并和所选择的随机数比较以决定该时隙是否发回应答帧，并根据本次循环时的时隙延迟标志决定发回应答帧的时延 66第6章 RFID的ISO IEC标准 TYPE A的防碰撞过程 阅读器按第（3）步中的三种情况处理，直至该循环结束（达到了循环空间预置值） 一个循环结束后，如果在INIT ROUND命令或CLOSE SLOT命令中重复循环标志位置为1，则自动开始一个新的循环。如果重复循环标志位为0，阅读器可以决定用新的INIT ROUND命令或NEW ROUND命令继续进行循环以完成防碰撞过程 在一次循环中，阅读器可以通过发送STANDBY

26、ROUND命令来确认签名匹配的应答器的有效应答，并指示该应答器进入选择状态，同时让签名不匹配的应答器进入循环准备状态，以便在后续命令来到时将循环继续。 67第6章 RFID的ISO IEC标准6.5.2 TYPE B （与TYPE A相类比） 物理接口 命令和应答的帧格式 数据元素 应答器的存储器 应答器的状态 命令 强制和推荐的命令 防碰撞算法 68TYPE B防碰撞流程 69第6章 RFID的ISO IEC标准6.6 ISO/IEC 18000-7标准标准 6.6.1 物理层物理层 使用窄带UHF频段。载波频率为433.92 MHz20 ppm（百万分率） 采用FSK调制方式，频率偏移为3

27、5 kHz，逻辑逻辑0的频率为的频率为fc（载波频率）（载波频率）35 kHz，逻辑逻辑1的频率为的频率为fc35 kHz。 数据位采用曼彻斯特编码，数据速率为27.7 kbps 阅读器和应答器之间的通信采用主从方式主从方式 6.6.2 数据链路层数据链路层 70第6章 RFID的ISO IEC标准 数据链路层 前同步码 ：包含20个周期为60 s的脉冲，高电平30 s，低电平30 s 数据字节 ：包括8个数据位个数据位和一个停止位一个停止位，采用曼彻斯特编码，位持续时间为36 s，字节周期（含停止位）为324 s。 CRC码 （2字节）：多项式为x16+x12+x5+1 包结束符 71第6章

28、 RFID的ISO IEC标准6.6.3 命令格式命令格式 阅读器命令格式 72第6章 RFID的ISO IEC标准6.6.4 应答格式（应答格式（2种）种） 对广播命令应答的信息格式 对点到点命令应答的信息格式 73第6章 RFID的ISO IEC标准6.6.5 命令和应答命令和应答(见表见表6.47)6.6.6 防碰撞防碰撞 动态时隙动态时隙ALOHA算法算法 不停车收费系统 不停车收费系统（又称电子收费系统Electronic Toll Collection System，简称ETC系统）利用车辆自动识别（Automatic Vehicle Identification 简称 AVI）技

29、术完成车辆与收费站之间的无线数据通讯，进行车辆自动识别和有关收费数据的交换，通过计算机网路进行收费数据的处理，实现不停车自动收费的全电子收费系统。 使用该系统，车主只要在车窗上安装感应卡并预存费用，通过收费站时便不用人工缴费，也无须停车，高速费将从卡中自动扣除。这种收费系统每车收费耗时不到两秒，其收费通道的通行能力是人工收费通道的5到10倍。 除了用于高速公路自动扣费，ETC系统也用于市区过桥、过隧道自动扣费，在车场管理中也用于建立快速车道和无人值守车道，自动扣停车费。可以大幅提高出入口车辆通行能力，改善车主的使用体验，达到方便快捷出入停车场的目的。 密耦合 密耦合系统的典型作用距离范围从01

30、cm。实际应用中，通常需要将射频标签插入阅读器中或将其放置到读写器的天线的表面。密耦合系统的工作频率一般局限在30MHz以下的任意频率。由于密耦合方式的电磁泄露很小、耦合获得的能量较大，因而可适合要求安全性较高，作用距离无要求的应用系统，如电子门锁等。 遥耦合 遥耦合系统的典型作用距离可以达到1m。遥耦合系统又可细分为近耦合系统（典型作用距离为15cm）与疏耦合系统（典型作用距离为1m）两类。遥耦合系统的典型工作频率为13.56MHz，也有一些其他频率，如6.75MHz、27.125MHz等。遥耦合系统目前仍然是低成本射频识别系统的主流。图书馆的射频识别技术 馆藏应用RFID 无线电波式防盗侦测门具备EAS(电子防盗)功能，将RFID阅读器整合在内，让图书馆防盗系统更容易处理。未经许可的图书馆藏被带离图书馆将引发警报。除了声、光警报器外，还将触发摄影系统。其主要作用是：第一，可将馆藏的信息识别与安全防盗管理合而为一；第二，在读者携带未经许可的馆藏物品通过电子侦测门时警告图书馆理员；第三，内含计数器可计算来往人数。 借书站为读者提供自助式完成借书程序，可不经过图书馆管理人员协助完成借书，从而提高书籍的流通量及借书效率，减少读者借书等候的时间。 自动还书箱可让读者在任何时间还