DB22T 1955.2-2013 高速公路射频识别收费系统 第2部分空中接口协议

ICS93.080.30P66备案号：40127-2014DB22吉林省地方标准DB22/T1955.2—2013高速公路射频识别收费系统第2部分：空中接口协议RFID-basedelectronictollcollectionsystemonexpresswayPart2:airinterfaceprotocol2013-12-04发布2013-12-31实施吉林省质量技术监督局发布本标准仅供内部使用不得翻印本标准仅供内部使用不得翻印本标准仅供内部使用不得翻印本标准仅供内部使用不得翻印DB22/T1955.2—2013I前言本标准按照GB/T1.1—2009给出的规则起草。DB22/T1955-2013《高速公路射频识别收费系统》分为：——第1部分：车道系统技术要求；——第2部分：空中接口协议；——第3部分：数据传输接口。本部分为DB22/T1955.2-2013第2部分。本部分由吉林省交通标准化技术委员会提出并归口。本部分起草单位：吉林省高速公路管理局、交通运输部科学研究院。本部分主要起草人：谢玉田、丛广岩、胡永志、谷云辉、付立、李伯勇、吕庆辉、黄阿琼。本标准仅供内部使用不得翻印本标准仅供内部使用不得翻印本标准仅供内部使用不得翻印本标准仅供内部使用不得翻印DB22/T1955.2—20131高速公路射频识别收费系统第2部分：空中接口协议1范围本部分规定了高速公路射频识别收费系统空中接口协议的技术要求。本部分适用于采用射频识别技术实现的高速公路电子收费系统，车辆出入管理、城市道路收费等领域可以参照使用。2规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB/T29262-2012信息技术面向服务的体系结构(SOA)术语ISO/IEC18000-6信息技术项目管理的射频识别第6部分:860MHz至960MHz空中接口通信用参数3术语、定义、符号和缩略语3.1术语和定义GB/T29263-2012中界定的术语和定义以及下列术语和定义适用于本部分。3.1.1空中接口协议airinterfaceprotocol读写器和标签之间完整的通信协议，包括物理层、碰撞仲裁算法、命令及响应的结构以及数据编码的方法。3.1.2连续波continuouswave典型情况是指一个给定频率下的正弦波，但一般来说是指读写器发出的用于驱动无源标签工作、无幅度或相位调制的具有足够能量、不会使标签误认为是发射数据的各种发射信号波形。3.1.3无源标签passivetag其收发机是由外部射频场激励而不是内部电池供能的标签。3.2符号和缩略词下列符号和缩略语适用于本部分。BLF：反向散射链路频率(Backscatter-LinkFrequency)Cht：载波高电平容差（CarrierHigh-levelTolerance）Clt：载波高电平容差（CarrierLow-levelTolerance）CRC：循环冗余码校验（CyclicRedundancyCheck）本标准仅供内部使用不得翻印本标准仅供内部使用不得翻印DB22/T1955.2—20132DSSS：直序扩频（DirectSequenceSpreadSpectrum）FHSS：跳频扩频（FrequencyHoppingSpreadSpectrum）LSB：最低有效位（LeastSignificantBit）MSB：最高有效位（MostSignificantBit）NRZ：不归零码（NotReturntoZero）PPE：脉冲位置编码（PulsePositionEncoding）Tcf：载波下降时间（CarrierFallTime）Tcr：载波上升时间（CarrierRiseTime）Tcs：载波等幅状态时间（CarrierSteadyStateTime）Tfhf：跳频扩频系统载波下降时间（CarrierFHSSFallTime）Tfhr：跳频扩频系统载波上升时间（CarrierFHSSRiseTime）Tfhs：跳频扩频系统载波稳定时间（CarrierFHSSSteadyTime）TID：取决于上下文的标签识别或标签标识符（Tag-IdentificationorTagIdentifier,dependingoncontext）TTF：标签先讲（TagTalksFirst）TTO：标签只讲（TagTalksOnly）UID：唯一标识符（UniqueIdentifier）4基本要求本部分描述的空中接口协议以“TTF”的方式工作。标签通过反向散射将数据传输给读写器。系统采用随机时隙、重复发送的防碰撞协议。在常规工作条件下，系统以“TTO”的方式工作，读写器不需要向标签发送指令，因此读写器不需要对载波进行调制。本接口协议不对前向数据链路做出规定，可以使用ISO/IEC18000-6中类型A、类型B、类型C中的前向数据传输协议，或自定义指令来处理标签的写入和编程。标签的供能采用两种方式。一种是获取部分入射波能量，将其整流后为电路供电；另一种是使用内部电池为电路辅助供电。两种方式下标签都需要调制并反向散射入射载波以发射数据信息。标签信息由TID、可选的数据页和可选的简单传感器数据页组成。标签信息以具有固定长度的数据页为单位传输。标签信息的用户数据页和传感器数据页的数量应当在标签中配置。TID是在制造芯片时被永久地写入在芯片内的。用户数据页是可写的，并且可以被用户有选择地锁定。读写器通常通过空中非接触方式写入标签；但也不排斥接触方式写入标签。5协议要求5.1协议基本参数协议基本参数见表1。本标准仅供内部使用不得翻印本标准仅供内部使用不得翻印DB22/T1955.2—20133表1协议参数参数值描述信号检测时间125µs标签的信息号检测时间最大延迟时间≥30ms这个值控制着标签的仲裁时间。该时间由标签配置，不小于30ms。数据传输率256kbps副载波频率/2（kbps）副载波频率512kHz对应脉冲位置编码PPE和米勒副载波编码M=2频率容差±20%频率容差与所有时间参数相关，如信号检测时间，最大延迟时间，数据传输率，副载波频率等页间隔8个符号周期在相邻两页之间的间隔页数据位数64位每个数据页的长度5.2标签碰撞仲裁标签碰撞仲裁使用“随机时隙、重复发送”的标签传输方法。标签与随机或伪随机数据发生器协作，以随机时间间隔传输标签信息。通过选择适当的最大延迟时间，能够优化碰撞仲裁算法，为一定数量的可能在任意时刻出现在读写器辐射场内的标签提供最优通过量。图1显示了标签随机发送信息的一个典型分布情况。图1标签信息传输分布5.3标签信息标签信息的长度可以是变化的。它包括一个或多个固定长度的页（由页数据位参数决定）。标签信息应由TID开始。标签信息既可以包含非结构化数据也可以包含结构化数据。一个结构化数据标签信息应当包括一个或多个TID页及至少一个数据页。5.4连续波控制5.4.1读写器发射电平上升波形读写器发射电平上升波形和参数见图2和表2。本标准仅供内部使用不得翻印本标准仅供内部使用不得翻印DB22/T1955.2—20134图2读写器发射电平上升波形表2读写器发射电平上升波形参数值参数最小值最大值Tcs1500μsTcr1μs500μsCht10%Clt1%5.4.2读写器发射电平下降波形当载波电平已降至低于纹波限值Cht后，发射电平下降应当是单调的，持续时间为Tcf，图形和参数见图3和表3。图3读写器发射电平下降波形表3读写器发射电平下降时限参数最小值最大值Tcf1μs500μsCht稳定状态电平（100%）的±5%Clt1%5.4.3跳频载波的上升和下降时间本标准仅供内部使用不得翻印本标准仅供内部使用不得翻印DB22/T1955.2—20135当读写器工作在FHSS模式时，载波上升和下降时间图形见图4和表4。读写器应当在30μs内完成一个频率跳变以保证标签不因频率跳变而被复位。频率跳变时间测量从Tfhf的开始起到Tfhr的结束为止。注：纹波范围要求在±5%的稳定状态电平以内。图4FHSS载波上升和下降的特性表4FHSS载波上升和下降的参数参数最小值最大值Tfhr30μsTfhs400μsTfhf30μs5.5信息解码5.5.1信息解码要求标签应当支持PPE或者米勒副载波编码（M=2）。5.5.2PPE符号周期的第一个四分之一时间内为高电平表示数字“1”，符号周期的第三个四分之一时间内为高电平表示数字“0”，时序见图5。图5PPE编码5.5.3米勒副载波编码本标准仅供内部使用不得翻印本标准仅供内部使用不得翻印DB22/T1955.2—20136米勒副载波编码将使用M=2的分度比。编码波形见图6、图7和图8。副载波频率BLF应该是512kHz。图6米勒基函数及信号状态图图7米勒副载波序列图8米勒副载波编码结束信号5.6符号调制标签通过标签天线电路的阻抗变换完成发射信号。标签天线反射系数在两种状态间切换。状态“低”表示正常工作状态，标签被读写器激活并能够接收信息。状态“高”表示天线配置发生变化或传输中断。5.7页调制5.7.1位顺序MSB首先传输。5.7.2PPE页调制一个PPE页总长75个符号周期。前11个符号周期构成页的前导码，页的前导码应该以8个二进制数字“0”开始，紧跟其后的是由2个周期的持续低电平和1个数字“1”组成的同步序列，后面是64个数据符号。本标准仅供内部使用不得翻印本标准仅供内部使用不得翻印DB22/T1955.2—20137图9PPE页调制5.7.3米勒页格式一个米勒页包含87个或95个符号周期：——前22个符号周期是扩展前导码。前导码应该以32个副载波周期（16个符号周期）开始，紧跟其后的是同步序列，该序列包含有0101112或0101102的米勒编码符号，分别表示没有或存在页链路数据，如图10所示；——64个数据符号周期；——如果同步序列是0101102，那么8个米勒编码符号周期传输页连接数据。3个MSBs表示页数（以8为模），5个LSBs表示CRC-5校验值。CRC-5计算中需使用前一页的CRC-5结果，其中第一页使用000002作为前一页的CRC-5结果；——结束位逻辑“1”必须被附加在末尾，如图11所示。图10米勒前导码图11页链路数据本标准仅供内部使用不得翻印本标准仅供内部使用不得翻印DB22/T1955.2—201385.7.4返回数据的链路标签反向散射应符合以下规则：——脉冲位置编码：标签响应副载波频率（BLF）应为512kHz；——米勒副载波编码（M=2）：标签响应副载波频率（BLF）应为512kHz。5.7.5链路时序标签将在随机时间间隔内传输它们携带的信息。没有规定读写器到标签和标签到读写器的会话链路时序要求，因为读写器不需要发射命令。当标签发出一系列信息时，信息之间应有8个标签符号周期的间隔，即32μs±20%（参看图12）。图12多页标签符号周期6数据存储6.1内存空间标签的逻辑内存空间被划分成多个64位的页。每个标签的内存中首先包含一个唯一的身份代码TID，它在制造之时就被永久地编程在芯片里面。在以后的任何阶段，它都不可能被擦除、改变或重新编程。可编程的的逻辑内存被分配为N个64位的页。对每页的位编码顺序是从第63位（MSB）到第0位（LSB）。表5可编程的标签内存结构图页码存储的数据0到L-1TID（共L页）L以上用户内存预留页预留页数据TID是标签唯一的身份代码。表6定义了两种TID形式：即非结构化数据的TID-U和结构化数据的TID-S，最高两位提供有关TID形式的信息。表6TID的扩展位定义值定义00仅仅是TID-U（只读）01非结构化数据形式的TID-U10对未来扩展的预留11结构化数据形式的TID-S6.2TID-UTID-U定义了TID被用于仅有TID数据和存在非结构化数据的标签信息。TID-U页的结构（扩展位为002和012）见表7。本标准仅供内部使用不得翻印本标准仅供内部使用不得翻印DB22/T1955.2—20139