第9讲RFID标准

一、RFID标准ISO/IEC相关标准EPCGlobal相关标准泛在ID中心相关标准国内相关标准二、ISO14443协议三、ISO15693协议四、ISO18000-6协议第9讲RFID的标准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/T3935.1－1996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、技术和实践经验的综合成果为基础，经有关方面协商一致，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。①1999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）。②MPEG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①2007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７年，即从2000年开始制造的产品都要支付专利使用费。②1991年ARM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（reducedinstructionsetcomputer，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、RFID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，应用往往涉及有关行业的规范）RFID技术标准基本结构技术标准设备测试与试验安全协议数据通信物理参数术语读头封装材料试验测试方法电磁辐射代码协议数据编码数据符号数据对象数据结构初始化防碰撞通信接口功率传输功率调制方式工作频率传输协议11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命令目前，RFID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RFID标签的数据内容编码标准这一领域。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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/IEC14443标准和ISO/IEC15693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。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，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。主要的标准之一：ISO/IECRFID标准体系ISO（国际标准化组织）ISO是公认的全球非营利性工业标准组织，和国际电工委员会（IEC）有密切的联系，ISO和IEC作为整体，担负着制定全球国际标准的任务，是世界上历史最长、涉及领域做多的国际标准制定组织。ISO/IEC对各个频段的RFID都颁布了标准。ISO/IEC18000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/（kbps）UID长度差错检测标签识别数目ISO/IEC18000—2TYPEA125kHz4kHzASKPIE,Manchester4.264CRC—16264TYPEB134.2kHz8kHzASK,FSKPIE,NRZ8.2,7.764CRC—16264ISO/IEC18000-3Mod113.56kHz7kHzASK,PPMManchester1.65,26.486.6226.4864CRC—16264Mod213.56kHz7kHzPJM,BPSKMFM105.9464CRC—16CRC—3232000ISO/IEC18000-4Mod12400～2483.5MHzASKManchester,FM00～4064CRC—16≥250Mod22400～2483.5MHzGMSK,CW,DifferentialBPSKShortenedFire,Manchester76.8,38432用不同的CRC检测由系统安装配确定ISO/IEC18000-6TYPEA860～969MHzASKPIE，FM03364CRC—16≥250TYPEB860～969MHzASKManchester,FM0，Bi-phase10，4064CRC—16≥250ISO/IEC18000-7433.92MHzFSKManchester27.732CRC—163000ISO/IEC14443标准非接触式IC卡的分类（读写器发射距离）：CICC卡（Close-CoupleICC）密耦合PICC卡（ProximityICC)近耦合VICC卡（VicinityICC）疏耦合IC卡读写器国际标准读写距离CICCCCDISO/IEC10536紧靠PICCPCDISO/IEC1444310cmVICCVCDISO/IEC1569350cm非接触式IC的概述221、国际标准ISO/IEC14443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/IEC14443标准由四部分组成，即ISO/IEC14443-1/2/3/4◆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（1）ISO/IEC14443-1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/IEC7810。还提出电磁场、X射线、工作温度、机械形变等技术要求。（2）ISO/IEC14443-2射频能量PCD的RF射频场激活PICC；PICC等待PCD的命令；PCD发出命令；PICC发出应答。操作顺序能量传送读写器PCD产生耦合到PICC的RF电磁场，用来传送能量和通信（经过调制和解调）。PICC获得能量后，将其转换成直流电压。RF场的频率：fc=13.56MHz±7kHzRF场的磁场强度：H=1.5A/m～7.5A/m在制造商指定的工作范围内读写器PCD产生的磁场强度至少为1.5A/m，且不能超过7.5A/m。信号接口注：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）Mint12.5μst1≤2.5μs条件2.5μs0.5μs0.7μs00Max3.0μst11.5μs0.4μst1t2t3t4t1t2t4t3110%100%90%60%5%5%60%110%100%90%载波幅度tTYPEA的pause波形为保证对PICC的不间断的能量供应，载波间隙的时间为2～3μsTYPEB的调制波形PICCPCD采用BPSK调制TYPEA和TYPEB有以下不同：◆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。在NPAUSE到来，TYPEA的芯片得不到时钟，而TYPEB用10％ASK，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。TYPEA卡采用100％调制方式，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。◆负载波采用BPSK调制技术，TYPEB较TYPEA方案降低了6dB的信号燥声，抗干扰能力更强。◆外围电路设计简单。读写机具到卡及卡到读写机具的编码方式均采用NRZ方案，电路设计对称，设计时可使用简单的UARTS，TYPEB更容易实现。TypeA：以PHILIPS公司为代表，包括SIEMENS、HITACHI、GEMPLUS、G&D和Schlumberger等公司TypeB：以ST（意法半导体）、MOTOROLA、ATMEL、韩国SAMSUNG和日本的NEC等公司为代表。33（4）ISO/IEC14443-4传输协议规定了非接触的半双工的块传输协议并定义了激活和停止协议的步骤。这