RFID标准PPT参考幻灯片

3.1RFID技术3.1.1RFID定义与发展进程3.1.2RFID技术原理与分类3.1.3RFID电子标签3.1.4RFID读写器3.1.5RFID的应用3.1.6RFID标准化现状13.1.6RFID标准化现状标准化概况目前为止，RFID还未形成统一的全球化标准，市场表现为多种标准并存的局面。随着RFID在全球物流、交通行业的大规模商用，RFID标准的统一已经成为业界认同的趋势。2RFID系统构成1.数据采集系统(1)RFID读写器与RFID电子标签之间的空中接口(2)读写器与计算机之间的数据交换协议(3)RFID电子标签与读写器的性能和一致性测试规范(4)RFID电子标签的数据内容编码标准3.1.6RFID标准化现状32.后台数据库网络应用系统目前还没有形成正式的国际标准3.1.6RFID标准化现状4RFID相关标准1.电气特性部分2.通信频率3.数据格式4.元数据3.1.6RFID标准化现状5RFID标准体系1.ISO/IEC2.以美国为首的EPCglobal3.日本UID3.1.6RFID标准化现状6ISO/IEC的RFID标准体系ISO/IEC已出台的RFID标准主要关注基本的模块构建、空中接口、涉及的数据结构以及其实施问题。目前制定的RFID标准可以分为四个方面：1.数据标准2.空中接口标准3.测试标准4.应用标准3.1.6RFID标准化现状7ISO有关RFID协议，按照信息流向可以表述为以下层次关系，如图所示。8ISO/IEC18000是一系列空中协议。此标准是目前最新的也是最热门的标准，原因是它可用于商品的供应链。其中ISO/IEC18000-6基本上是整合了一些现有RFID厂商的产品规格和EAN-UCC所提出的标签架构要求而订出的规范。3.1.6RFID标准化现状ISO/IEC的RFID标准体系9标准号内容应用领域18000-1一般参数定义18000-2135kHz以下空中接口参数适合短距离标签如门禁卡18000-313.56MHz空中接口参数适合中距离使用，如货架18000-42.45GHz空中接口参数适合较长距离使用18000-55.8GHz空中接口参数已中止18000-6860～930MHz空中接口参数适合较长距离使用18000-7433.92MHz空中接口参数易于被干扰ISO/IEC18000标准组成3.1.6RFID标准化现状10ISO/IEC的RFID标准制订思想，既保证了RFID技术具有互通与互操作性，又兼顾了应用领域的特点，能够很好地满足应用领域的具体要求。3.1.6RFID标准化现状ISO/IEC的RFID标准体系11EPCglobal的RFID标准体系EPCglobal是由美国统一代码协会（UCC）和国际物品编码协会（EAN）于2003年9月共同成立的非营利性组织。EPCglobal以推广RFID电子标签的网络化应用为宗旨，继承了Auto-ID中心的行业内企业的技术标准制订工作，统一研究标准并推动商业应用，此外还负责EPCglobal号码注册管理。3.1.6RFID标准化现状12EPC概念的提出源于射频识别技术的发展和计算机网络技术的发展。EPC的标准是由EPCglobal建立和推动，主要面向物流供应链领域。EPC系统最终目标是为每一商品建立全球的、开放的标识标准。EPCglobal的RFID标准体系3.1.6RFID标准化现状13系统构成名称注释EPC编码体系EPC编码用来标识目标的特定代码射频识别系统EPC标签贴在物品之上或者内嵌在物品之中读写器识读EPC标签信息网络系统EPC中间件EPC系统的软件支持系统对象名称解析服务（ObjectNamingService，ONS）EPC信息服务（EPCIS）EPC系统的构成表3.1.6RFID标准化现状14EPC系统构成1.EPC编码体系:EPC编码是存储在射频标签中的唯一信息。2.射频识别系统:射频识别（RFID）系统由EPC标签和EPC标签读写器组成。3.EPC信息网络系统:在全球互联网的基础上，通过EPC中间件、对象名称解析服务和EPC信息服务来实现全球“实物互联”或是“物联网”。3.1.6RFID标准化现状EPCglobal的RFID标准体系15EPC系统的工作流程3.1.6RFID标准化现状16与ISO通用性RFID标准相比，EPCglobal标准体系是面向物流供应链领域，可以看成是一个应用标准。物联网标准是EPCglobal所特有的，ISO仅仅考虑自动身份识别与数据采集的相关标准，数据采集以后如何处理、共享并没有做规定。物联网是未来的一个目标，对当前RFID应用系统建设来说具有长远的指导意义。3.1.6RFID标准化现状EPCglobal的RFID标准体系17UID的RFID标准体系UID的泛在识别技术体系架构由泛在识别码（Ucode）、信息系统服务器、泛在通信器和Ucode解析服务器等四部分构成。UID的核心是赋予现实世界中任何物理对象唯一的泛在识别码Ucode。UID采用扁平式信息采集分析方式，强调信息的获取与分析，比较强调前端的微型化与集成。3.1.6RFID标准化现状183.2ZigBee技术3.2.1ZigBee技术概述3.2.2ZigBee协议3.2.3ZigBee技术的应用193.2.1ZigBee技术概述ZigBee技术模拟蜂群使用飞翔和嗡嗡（zig）的抖动翅膀的“舞蹈”来与同伴传递花粉所在方位信息的通信方式。ZigBee技术则是物联网的热门技术。ZigBee是一种低数据传输速率的短距离无线通信技术。ZigBee技术来源202002年英国Invensys公司、日本三菱电气、美国摩托罗拉公司宣布组成ZigBee技术联盟。IEEE于2003年制定了针对ZigBee技术的IEEE802.15.4-2003无线规范，定义了一种新的无线设备的物理层和MAC层，致力于开发一种可以应用在固定或移动设备上的低成本、低功耗、低速率的无线连接技术。ZigBee是基于IEEE802.15.4无线标准研制开发的。802.15.4仅仅定义了物理层和MAC层，并不足以保证不同的设备之间可以对话，于是便有了ZigBee。3.2.1ZigBee技术概述ZigBee技术来源21近距离无线通信技术一览3.2.1ZigBee技术概述22（1）低功耗ZigBee主要通过降低传输的数据量、降低收发信机的忙闲比及数据传输的频率、降低帧开销以及实行严格的功率管理机制来降低设备的功耗。（2）工作可靠ZigBee采用了载波侦听多址/冲突避免（CSMA/CA）的信道接入方式和完全握手协议。MAC层采用了回复确认的数据传输机制，提高了可靠性。3.2.1ZigBee技术概述ZigBee技术优势23（3）成本低主机芯片成本低，其他终端成本低。（4）网络容量大每个ZigBee网络最多可支持65000个节点。（5）有效范围大可多级拓展。（6）时延短对时延敏感的应用做了优化。3.2.1ZigBee技术概述ZigBee技术优势24（7）优良的拓扑能力ZigBee具有组成星、网和簇树网络结构能力。还具有无线网络自愈能力。（8）安全性较好ZigBee提供了数据完整性检查和鉴权能力，加密算法采用通用的AES-128。（9）工作频段灵活使用的频段分别为2.4GHz、868MHz（欧洲）及915MHz（美国），均为免执照频段。ZigBee技术优势3.2.1ZigBee技术概述25ZigBee网络结构（1）ZigBee的网络组成基于ZigBee技术的无线个人局域网（WPAN）是一种低速率的无线个人区域网（LR-WPAN）。LR-WPAN网状结构简单、成本低廉，具有有限的功率和灵活的吞吐量。3.2.2ZigBee协议26（2）ZigBee网络设备在一个LR-WPAN网络中，可同时存在两种不同类型的设备:①全功能设备（FullFunctionalDevice，FFD）②精简功能设备（ReducedFunctionDevice，RFD）ZigBee网络结构3.2.2ZigBee协议27FFD通常有3种状态：①作为一个主协调器；②作为一个协调器；③作为一个终端设备。一个FFD可以同时和多个RFD或多个其他的FFD通信。3.2.2ZigBee协议ZigBee网络结构28RFD的应用非常简单，容易实现，且RFD仅需要使用较小的资源和存储空间，这样就可非常容易地组建一个低成本、低功耗的无线通信网络。RFD只能和一个FFD进行通信。ZigBee网络结构3.2.2ZigBee协议29（3）ZigBee网络拓扑3.2.2ZigBee协议ZigBee网络结构30ZigBee支持3种拓扑结构：星形、网状形、簇树形星形网络拓扑是一种常用且适用于长期运行使用操作的网络，整个网络由一个网络协调器来控制。网状型拓扑结构的网络具有强大的功能，可以通过“多级跳”的方式来通信，还可以组成极为复杂的网络，而且这种网络还具备自组织、自愈功能。ZigBee网络结构3.2.2ZigBee协议31簇树形网络是星形和网状形的混合型拓扑网络，结合了上述两种拓扑的优点。星型和树型网络适合多点、距离相对较近的应用。可以根据实际应用需要来选择合适的网络结构。ZigBee网络结构3.2.2ZigBee协议323.2.2ZigBee协议ZigBee协议自下而上包括物理层、MAC层、网络层、安全层和应用层。物理层和MAC层由IEEE802.15.4定义网络层、应用层和安全服务由ZigBee联盟定义。ZigBee协议架构33ZigBee协议架构3.2.2ZigBee协议34（1）IEEE802.15.4协议IEEE802.15.4标准定义了ZigBee物理层和MAC子层，符合开放系统互联模型（OSI）。IEEE802.15.4的物理层提供两类服务：物理层数据服务和物理层管理服务。物理层功能包括无线收发信机的开启和关闭、能量检测（ED）链路质量指示（LQI）、信道评估（CCA）和通过物理媒体收发数据包。ZigBee协议架构3.2.2ZigBee协议35IEEE802.15.4中两个不同的物理层3.2.2ZigBee协议ZigBee协议架构（1）IEEE802.15.4协议36IEEE802.15.4定义了两种不同工作频段的物理层：868/915MHz和2450MHz。下表给出了各国对ZigBee频率工作范围的划分。工作频率范围/MHz频段类型国家和地区868～868.6ISM欧洲902～928ISM北美2400～2483.5ISM全球ZigBee协议架构3.2.2ZigBee协议（1）IEEE802.15.4协议37由于各个国家和地区采用的工作频率范围不同，为了提高数据传输速率，IEEE802.15.4对于不同的频率范围，规定了不同的调制方式。（1）IEEE802.15.4协议ZigBee协议架构3.2.2ZigBee协议频段（MHz）扩展参数数据参数码片速率（kchip/s）调制比特速率（kbit/s）符号速率（kBaud/s）符号868～868.6300BPSK2020二进制902～928600BPSK4040二进制2400～2483.52000O-QPSK25062.516相正交38（2）ZigBee的上层协议应用层、网络层、安全服务①应用层包括3个组成部分：应用支持子层（APS）应用框架ZigBee设备对象（ZDO）ZigBee协议架构3.2.2ZigBee协议39（2）ZigBee的上层协议②网络层实现节点加入或离开网络接收或抛弃其他节点路由查找数据传送ZigBee协议架构3.2.2ZigBee协议40③安全服务ZigBee中引入了信任中心的概念，负责分配安全密钥ZigBee中定义了3种密钥：网络密钥--用在数据链路层、网络层和应用层链路密钥--应用在应用层主密钥--应用在应用层ZigBee协议架构3.2.2ZigBee协议41（1）家庭自动化3.2.3ZigBee技术的应用4