第3章-RFID技术标准协议-1.

1、物联网射频识别（物联网射频识别（RFIDRFID）技术与应用）技术与应用第第3章章 RFID标准体系标准体系点击此处结束放映点击此处结束放映物联网射频识别（物联网射频识别（RFIDRFID）技术与应用）技术与应用目前还没有全球统一的目前还没有全球统一的RFID标准体系，标准体系，RFID处处于多个标准体系共存的阶段。现在全球主要存在于多个标准体系共存的阶段。现在全球主要存在ISO/IEC、EPC和和UID三个三个RFID标准体系，多个标准体系标准体系，多个标准体系之间的竞争十分激烈，同时多个标准体系共存也促进之间的竞争十分激烈，同时多个标准体系共存也促进了技术和产业的快速发展。了技术和产业的快

2、速发展。点击此处结束放映点击此处结束放映三流的企业卖产品二流的企业卖 一流的企业卖技术标准 国家标准GB/T3935.11996标准化基本术语第一部分对标准进行了如下定义：“标准是对重复性事物和概念所做的统一规定。它以科学、技术和实践经验科学、技术和实践经验的综合成果为基础，经有关方面协商有关方面协商一致，由主管机构批准，以特定形式发布，作为共同遵守的准则和依据。”标准体系的实质就是知识产权，是打包出售知识产权的高级形式。1999年6月，6C(由日立、松下、JVC、三菱、东芝、时代华纳6大掌握DVD核心专利技术巨头组成的专利联盟组织)宣布“DVD专利联合许可”声明，要求世界上所有生产DVD的厂

3、商必须向他们购买“专利许可”。2002年4月19日，6C与中国电子音响工业协会达成协议，我国公司每出口1台DVD，将支付4美元专利使用费。据不完全统计，中国每生产一台DVD机所要交纳的专利费已超20美元，每年DVD专利费交纳近20亿美元（2007年）。 MPEG专利技术管理公司旗下的MPEG-4、H.264、DVB-T等专利组合也都将展开对中国家电产品的专利收费谈判，这些专利组合覆盖范围很广，涉及数字电视、CRT电视、MP3、影音传输等各个领域。标准之争2007年3月，Lucent、Zenith、汤姆逊、索尼在内的多家ATSC专利所有人也开始向中国彩电企业发出了具体的ATSC专利清单，根据当时

4、的计算，每台彩电出口要交纳的专利费用将超过23美元。同一年，欧洲DVB-T标准的专利权人陆续发函给数字电视制造商长虹、康佳、Coship、DVN等，要求这些企业就每个使用DVB-T专利的产品支付2.5美元的专利费，付费周期要回溯年，即从2000年开始制造的产品都要支付专利使用费。1991 年ARM ARM 公司公司成立于英国剑桥，主要出售芯片设计技术的授权。 ARM自己不制造芯片，只将芯片的设计方案授权给其他公司，由它们来生产，每个厂商得到的都是一套独一无二的 ARM相关技术及服务。利用这种合伙关系，ARM很快成为许多全球性RISC（reduced instruction set comput

5、er，精简指令集计算机）标准的缔造者。 标准之争 对于一个国家来说，没有完备的技术标准体系，就如同一座不设防的城，根本没有技术壁垒可言！RFID标准概述促进作用协调作用优化作用限制与垄断1、标准的作用通过RFID产业标准化，可以使不同企业生产的产品相互兼容，促进全球产业分工，促进新技术普及。标准的建立可以提高技术的可信度，符合标准的产品可以有很好的兼容性，减少了用户的技术风险。通过协调标准，取代那些杂乱无章的标准，减少各国之间的贸易壁垒，为贸易自由化铺平道路。标准化的过程实际上是一个技术优化的过程。标准可以用来限制竞争对手，从事联合开发的行业寡头通过推出行业标准来控制竞争规则，这些标准中包含了

6、大量的知识产权，导致其他企业要进入该行业标准，必须要支付高额的知识产权费用。标准可以用来构筑技术贸易壁垒，在激烈的竞争中，各国利用标准的不同来保护本国的民族工业，或者利用提高标准技术水平的办法来阻止进口。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。2 2、RFIDRFID标准涉及的内容标准涉及的内容技术（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 ）电池辅助及与传感器的融合，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。应用（如不停车收费系统、身份识别、动物识别、物流、追踪、门禁等，

7、应用往往涉及有关行业的规范 ）RFID技术标准基本结构 和RFID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 12目前，RFID还未形成统一的全球化标准还未形成统一的全球化标准，市场为多种标准并存的局面，但随着全球物流行业RFID大规模应用的开始，RFID标准的统一已经得到业界的广泛认同。RFID系统主要由数据采集和后台数据库网络应用系统两大部分组成。目前已经发

8、布或者是正在制定中的标准主要是与数据采集相关的，其中包括电子标签与读写器之间的空气接口、读写器与计算机之间的数据交换协议、RFID标签与读写器的性能和一致性测试规范、以及RFID标签的数据内容编码标准等。后台数据库网络应用系统目前并没有形成正式的国际标准，只有少数产业联盟制定了一些规范，现阶段还在不断演变中。RFID标准争夺的核心主要在RFIDRFID标签的数据内容编码标标签的数据内容编码标准准这一领域。目前，形成了五大标准组织，分别代表了国际上不同团体或者国家的利益。 3、RFID标准多元化的原因 （1）技术因素）技术因素 1）RFID的工作频率 RFID的工作频率分布在低频至微波的多个频段

9、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。其主要表现为 （1）应答器工作方式有无源工作方式和有源工作方式两种。 （2）RFID系统的工作原理不同，近距离为电感耦合方式，远距离为反向散射耦合方式。 （3）载波功率的差异。例如，同为13.56MHz工作频率的ISO/IEC 14443标准和ISO/IEC 15693标准，由于后者的作用距离较远，所以其阅读器输出的载波功率较大（但不能超出EMI有关标准的规定）。 （4）应用目标不同。 （5）RFID的应用面很宽，不同的应用目的，其存储的数据代码、外形需求、频率选择、复杂度等都会有很大的差异。 （6）技术的发展

10、。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）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，因此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。标准化还不健全会影响到射频技术的采用吗？ 这并没有影响到射频技术项目的进行，不过，标准化的进一步完善将对射频技术的使用推广发挥更大的作用。 RFID标准化简介标准化简介3.1ISO/IEC RFID标准体系标准体系3.2EPCglobal RFID标准体系标准体系3.3UID标准体系标准体系3.4物联网射频识别（物联网射频识别（

11、RFIDRFID）技术与应用）技术与应用点击此处结束放映点击此处结束放映我国我国RFID标准标准简介简介3.5物联网射频识别（物联网射频识别（RFIDRFID）技术与应用）技术与应用 点击此处结束放映点击此处结束放映RFID标准化简介标准化简介3.1物联网射频识别（物联网射频识别（RFIDRFID）技术与应用）技术与应用3.1.1 RFID标准化组织标准化组织点击此处结束放映点击此处结束放映二、二、 RFID标准概述标准概述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

12、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。物联网射频识别（物联网射频识别（RFIDRFID）技术与应用）技术与应用1、ISO/IEC国际标准化组织（国际标准化组织（ISO）是一个全球性的非政府组织，是一个全球性的非政府组织，是国际标准化领域一个十分重要的组织。中国是是国际

13、标准化领域一个十分重要的组织。中国是ISO的正式成的正式成员员。国际国际电工电工委员会（委员会（IEC）是非政府性是非政府性国际组织国际组织和和联合国联合国社会经济理事会的甲级咨询机构，成立于社会经济理事会的甲级咨询机构，成立于1906年，是世界上年，是世界上成立最早的国际标准化机构成立最早的国际标准化机构。中国参加中国参加IEC的国家机构是国家的国家机构是国家技术监督局。技术监督局。点击此处结束放映点击此处结束放映物联网射频识别（物联网射频识别（RFIDRFID）技术与应用）技术与应用2、EPCglobalEPCglobal在全球有上百家成员，得到在全球有上百家成员，得到世界世界500强强企

14、业企业沃沃尔玛、强生和宝洁等公司的支持，同时有尔玛、强生和宝洁等公司的支持，同时有IBM、微软、飞利、微软、飞利浦和浦和Auto-ID Lab等提供技术支持等提供技术支持，是实力最强的物联网，是实力最强的物联网RFID标准化组织。标准化组织。点击此处结束放映点击此处结束放映物联网射频识别（物联网射频识别（RFIDRFID）技术与应用）技术与应用3、UID泛在识别中心（泛在识别中心（Ubiquitous ID Center，UID）是日本的）是日本的射频识别标准组织，主要由射频识别标准组织，主要由日系厂商日系厂商组成，如组成，如NEC、日立、日立、索尼、三菱、夏普、富士通和东芝索尼、三菱、夏普、

15、富士通和东芝等。等。4AIM Global5IP-X点击此处结束放映点击此处结束放映物联网射频识别（物联网射频识别（RFIDRFID）技术与应用）技术与应用3.1.2 RFID标准化标准化体系的构成体系的构成点击此处结束放映点击此处结束放映物联网射频识别（物联网射频识别（RFIDRFID）技术与应用）技术与应用 点击此处结束放映点击此处结束放映ISO/IEC RFID标准体系标准体系3.2物联网射频识别（物联网射频识别（RFIDRFID）技术与应用）技术与应用3.2.1 ISO/IEC 技术标准技术标准 ISO/IEC技术标准规定了技术标准规定了RFID有关有关技术特征、技术参技术特征、技术参

16、数和技术规范数和技术规范，主要包括，主要包括ISO/IEC 18000（空中接口参数）、（空中接口参数）、ISO/IEC 14443（近耦合、非接触、集成电路卡）、（近耦合、非接触、集成电路卡）、ISO/IEC 15693（疏耦合、非接触、集成电路卡）和（疏耦合、非接触、集成电路卡）和ISO/IEC 10536（密耦合、非接触、集成电路卡）等。（密耦合、非接触、集成电路卡）等。点击此处结束放映点击此处结束放映ISO/IEC的通用技术标准分类ISO/IEC的通用技术标准可以分为:v数据采集 数据采集类技术标准涉及标签、读写器、应用程序等，可以理解为本地单个读写器构成的简单系统，也可以理解为大系统

17、中的一部分，其层次关系如图1所示；v信息共享 信息共享类就是RFID应用系统之间实现信息共享所必须的技术标准，如软件体系架构标准等。层次关系返回返回左半图是普通RFID标准分层框图；右半图是从2006年开始制定的增加辅助电源和传感器功能以后的RFID标准分层框图。 1、空中接口通信协议 v 空中接口通信协议规范了读写器与电子标签之间信息交互，目的是为了不同厂家生产设备之间的互联互通性。vISO/IEC制定五种频段的空中接口协议。 主要由于不同频段的RFID标签在识读速度、识读距离、适用环境等方面存在较大差异，单一频段的标准不能满足各种应用的需求。物联网射频识别（物联网射频识别（RFIDRFID

18、）技术与应用）技术与应用1. ISO/IEC 18000 ISO/IEC 18000是是空中接口通信协议空中接口通信协议，主要规定了，主要规定了不同频率不同频率基于物品管理的基于物品管理的RFID空中接口参数空中接口参数，包括包括 ISO/IEC 18000-1、ISO/IEC 18000-2 、ISO/IEC 18000-3、ISO/IEC 18000-4 、ISO/IEC 18000-5 、ISO/IEC 18000-6 、ISO/IEC 18000-7。点击此处结束放映点击此处结束放映 ISO/IEC 18000的主要空中接口技术指标 技术指标工作模式频率调制方式数据编码数据传输速率/（

19、kbps）UID长度差错检测标签识别数目ISO/IEC 180002TYPE A125kHz4kHzASKPIE, Manchester4.264CRC16264TYPE B134.2kHz8kHzASK, FSKPIE, NRZ8.2, 7.764CRC16264ISO/IEC 18000-3Mod 113.56kHz7kHzASK, PPMManchester1.65,26.486.6226.4864CRC16264Mod 213.56kHz7kHzPJM, BPSKMFM105.9464CRC16CRC3232000ISO/IEC 18000-4Mod 124002483.5MHzASK

20、Manchester, FM004064CRC16250Mod 224002483.5MHzGMSK,CW,DifferentialBPSKShortened Fire,Manchester76.8,38432用不同的CRC检测由系统安装配确定ISO/IEC 18000-6TYPE A860969MHzASKPIE， FM03364CRC16250TYPE B860969MHzASKManchester, FM0，Bi-phase10，4064CRC16250ISO/IEC 18000-7433.92MHzFSKManchester27.732CRC163000 （1） ISO/IEC 180

21、00-1 信息技术 v基于单品管理的射频识别参考结构和标准化的参数定义。（适于每一种频段）v它规范了空中接口通信协议中共同遵守的读写器与标签的通信参数表、知识产权基本规则等内容。这样每一个频段对应的标准不需要对相同内容进行重复规定。（2）ISO/IEC 18000-2 信息技术 v基于单品管理的射频识别适用于中频125134KHz。v规定了在标签和读写器之间通信的物理接口，读写器应具有与Type A(FDX)和Type B(HDX)标签通信的能力；规定了协议和指令以及多标签通信的防碰撞方法。 （3）ISO/IEC 18000-3信息技术 v基于单品管理的射频识别适用于高频段13.56MHzv规

22、定了读写器与标签之间的物理接口、协议和命令以及防碰撞方法。v关于防碰撞协议可以分为两种模式， 模式1又分为基本型与两种扩展型协议（无时隙无终止多应答器协议和时隙终止自适应轮询多应答器读取协议）。 模式2采用时频复用FTDMA协议，共有8个信道，适用于标签数量较多的情形。（4）ISO/IEC 18000-4信息技术 v基于单品管理的射频识别适用于微波段2.45GHzv规定了读写器与标签之间的物理接口、协议和命令以及防碰撞方法。v该标准包括两种模式： 模式1是无源标签工作方式是读写器主动； 模式2是有源标签，工作方式是标签主动。 （5）ISO/IEC 18000-6信息技术 v基于单品管理的射频识

23、别适用于超高频段860960MHzv规定了读写器与标签之间的物理接口、协议和命令以及防碰撞方法。v它包含TypeA、TypeB和TypeC三种无源标签的接口协议，通信距离最远可以达到10m。 注：其中TypeC是由EPCglobal起草的，并于2006年7月获得批准，它在识别速度、读写速度、数据容量、防碰撞、信息安全、频段适应能力、抗干扰等方面有较大提高。2006年递交了V4.0草案，它针对带辅助电源和传感器电子标签的特点进行了扩展，包括标签数据存储方式和交互命令。（6）ISO/IEC 18000-7 v适用于超高频段433.92 MHz，属于有源电子标签。v规定了读写器与标签之间的物理接口、

24、协议和命令以及防碰撞方法。物联网射频识别（物联网射频识别（RFIDRFID）技术与应用）技术与应用2. 其它其它ISO/IEC技术标准技术标准（1）ISO/IEC 14443标准标准ISO/IEC 14443是是近耦合近耦合、非接触、集成电路卡标准、非接触、集成电路卡标准。（2）ISO/IEC 15693标准标准ISO/IEC 15693是是疏耦合疏耦合、非接触、集成电路卡标准、非接触、集成电路卡标准。（3）ISO/IEC 10536标准标准 ISO/IEC 10536是是密耦合密耦合、非接触、集成电路卡标准、非接触、集成电路卡标准。点击此处结束放映点击此处结束放映ISO/IEC14443标准

25、非接触式非接触式IC卡的分类（读写器发射距离）：卡的分类（读写器发射距离）：CICC卡（卡（Close-Couple ICC）密耦合）密耦合PICC卡（卡（Proximity ICC)近耦合近耦合VICC卡（卡（Vicinity ICC）疏耦合）疏耦合IC卡卡读写器读写器国际标准国际标准读写距离读写距离CICCCCDISO/IEC 10536紧靠紧靠PICCPCDISO/IEC 1444310cmVICCVCDISO/IEC 1569350cm1、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I

26、SO/IEC 14443-1/2/3/4 物理特性 频谱功率和信号接口 初始化和防碰撞算法 通讯协议 42（1） ISO/IEC 14443-1物理特性 规定了非接触式IC卡的机械性能。物理特性与尺寸应符合ISO/IEC7810ISO/IEC7810。还提出电磁场、X射线、工作温度、机械形变等技术要求。 读写器读写器PCD产生耦合到产生耦合到PICC的的RF电磁场，用来传电磁场，用来传送能量和通信（经过调制和解调）。送能量和通信（经过调制和解调）。 PICC获得能量后，将其转换成直流电压。获得能量后，将其转换成直流电压。 在制造商指定的工作范围内读写器在制造商指定的工作范围内读写器PCD产生的

27、磁场产生的磁场强度至少为强度至少为注：一张IC卡只需选择两种方法之一。符合标准的阅读器必须同时支持这两种传输方式，以便支持所有的IC卡。 优点是信息区别明显，受干扰的机会少，反应速度快，不容易误操作；缺点是在需要持续不断的提高能量到非接触卡时，能量有可能会出现波动。信息“1”的信号幅度大，即信号强，信息“0”的信号幅度小，即信号弱。这种方式的优点是持续不断的信号传递，不会出现能量波动的情况。载波频率13.56MHz，副载波频率为847kHz（1/16fc）物联网射频识别（物联网射频识别（RFIDRFID）技术与应用）技术与应用3.2.2 ISO/IEC数据结构标准数据结构标准数据结构标准主要数

28、据结构标准主要规定了数据从电子标签、读写规定了数据从电子标签、读写器到主机（也即中间件或应用程序）各个环节的表示形器到主机（也即中间件或应用程序）各个环节的表示形式式。点击此处结束放映点击此处结束放映物联网射频识别（物联网射频识别（RFIDRFID）技术与应用）技术与应用图图3.4 ISO/IEC数据结构标准数据结构标准点击此处结束放映点击此处结束放映数据内容标准 v数据内容标准主要规定了数据在标签、读写器到主机（也即中间件或应用程序）各个环节的表示形式。v由于标签能力（存储能力、通信能力）的限制，在各个环节的数据表示形式必须充分考虑各自的特点，采取不同的表现形式。v另外主机对标签的访问可以独

29、立于读写器和空中接口协议，也就是说读写器和空中接口协议对应用程序来说是透明的。vRFID数据协议的应用接口基于ASN.1，它提供了一套独立于应用程序、操作系统和编程语言，也独立于标签读写器与标签驱动之间的命令结构。数据内容各标准（1）vISO/IEC 15961 规定了读写器与应用程序之间的接口，侧重于应用命令与数据协议加工器交换数据的标准方式，这样应用程序可以完成对电子标签数据的读取、写入、修改、删除等操作功能。该协议也定义了错误响应消息。vISO/IEC 15962 规定了数据的编码、压缩、逻辑内存映射格式，以及如何将电子标签中的数据转化为应用程序有意义的方式。该协议提供了一套数据压缩的机

30、制，能够充分利用电子标签中有限数据存储空间以及空中通信能力。数据内容各标准（2）v ISO/IEC 24753 扩展了ISO/IEC 15962数据处理能力，适用于具有辅助电源和传感器功能的电子标签。 增加传感器以后，电子标签中存储的数据量以及对传感器的管理任务大大增加了，ISO/IEC 24753规定了电池状态监视、传感器设置与复位、传感器处理等功能。vISO/IEC 15963 规定了电子标签唯一标识的编码标准，该标准兼容ISO/IEC 7816-6、ISO/TS 14816、EAN.UCC标准编码体系、INCITS 256以及保留对未来扩展。 注：与物品编码的区别，物品编码是对标签所贴附

31、物品的编码，而该标准标识的是标签自身。物联网射频识别（物联网射频识别（RFIDRFID）技术与应用）技术与应用3.2.3 ISO/IEC性能性能标准标准性能标准是所有信息技术类标准中非常重要的部性能标准是所有信息技术类标准中非常重要的部分，它包括分，它包括设备性能测试方法和一致性测试方法设备性能测试方法和一致性测试方法。点击此处结束放映点击此处结束放映图图3.5 ISO/IEC性能标准性能标准测试标准v测试是所有信息技术类标准中非常重要的部分，ISO/IEC RFID标准体系中包括设备性能测试方法和一致性测试方法。vISO/IEC 18046射频识别设备性能测试方法。 主要内容有标签性能参数及

32、其检测方法： (1)标签检测参数、检测速度、标签形状、标签检测方向、单个标签检测及多个标签检测方法等； (2)读写器性能参数及其检测方法： (3)读写器检测参数、识读范围、识读速率、读数据速率、写数据速率等检测方法。 在附件中规定了测试条件，全电波暗室、半电波暗室以及开阔场三种测试场。 该标准定义的测试方法形成了性能评估的基本架构，可以根据RFID系统应用的要求，扩展测试内容。测试标准v ISO/IEC 18047 对确定射频识别设备（标签和读写器）一致性的方法进行定义，也称空中接口通信测试方法。 测试方法只要求那些被实现和被检测的命令功能以及任何功能选项。 一致性测试，是确保系统各部分之间的

33、相互作用达到的技术要求，也即系统的一致性要求。只有符合一致性要求，才能实现不同厂家生产的设备在同一个RFID网络内能够互连互通互操作。软件系统基本架构 v 2006年ISO/IEC将ISO/IEC 24752调整为6个部分并重新命名为ISO/IEC 24791。v制定该标准的目的是对RFID应用系统提供一种框架，解决读写器之间以及应用程序之间共享数据信息。v内容：1、规范了数据安全和多种接口，便于RFID系统之间的信息共享；使得应用程序不再关心多种设备和不同类型设备之间的差异，便于应用程序的设计和开发；2、能够支持设备的分布式协调控制和集中管理等功能，优化密集读写器组网的性能。 ISO/IEC

34、 24791标准各部分之间关系如图2ISO/IEC 24791标准各部分之间关系返回返回标准的具体内容（1）v1）ISO/IEC 24791-1 体系架构： 给出软件体系的总体框架和各部分标准的基本定位。它将体系架构分成三大类：数据平面、控制平面和管理平面。 数据平面侧重于数据的传输与处理， 控制平面侧重于运行过程中对读写器中空中接口协议参数的配置， 管理平面侧重于运行状态的监视、和设备管理。 每个平面包含：数据管理、设备管理、应用接口、设备接口和数据安全五个方面的部分内容。目前已经给出标准草案。v2） ISO/IEC 24791-2 数据管理： 主要功能包括读、写、采集、过滤、分组、事件通告、事件订阅等功能。 另外支持ISO/IEC 15962 提供的接口，