RFID国际标准18000系列使用中的问题.doc

1、RFID 国际标准 18000 系列使用中的问题-段 研点击搜索更多“RFID 国际标准 18000 系列使用中的问题-段 研”相关的内容下载RFID 国际标准 18000 系列使用中的问题-段 研RFID 国际标准 18000 系列使用中的问题段 研 摘 要:IS018000 是当前最新最热的标准。它属于 RFID 系列标准中的空中接口标准，并囊 括有源和无源 RFID 标准。本文介绍了 IS018000 标准的具体细节，同时通过与 EPC 的比较 指出了使用中存在的问题。 关 键 词:RFID 标准、ISO 18000、电子物品编码Problem of ISO 18000 for RFID

2、 StandardDuan Yan Abstract: Nowadays ISO 18000 is the newest and hottest standard. It belongs to the space connector standard of RFID series standard, and includes active and passive RFID standard. This article introduces the details of IS018000 standard, at the same time, compard with EPC ,points o

3、ut theproblems existed in use. Keywords: RFID standard, ISO 18000, EPC 1 引言 RFID 标准对于 RFID 技术、产品、应用等的意义是不言而喻的。标准化是为了改进产 品、过程和服务的实用性，防止贸易壁垒，促进技术合作。射频识别技术标准化的主要目标 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 地促进 RFID 技术及相关系统的应用。RFID 标准体系的基本结构主要包括 RFID 技术标准、 RFID 应用标准、RFID 数据内容标准和 RFID 性能标准。其中编码标准和通信协议(通信接

4、 口)是争夺比较激烈的部分， 也正是这二者构成了 RFID 标准的核心。 ISO 18000 是目前最 而 新也是最热门的标准， 它属于 RF 工 D 系列标准中的空中接口标准 ISO 18000 系列涵括了有 源和无源 RFID 技术标准，主要是基于物品管理的 RFID 空中接口参数。现就 ISO 18000 系 列的具体细节做如下的介绍。 2 ISO 18000 综述 ISO 18000 是一系列标准。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，其中的部分标准也正在形成之中。表 1 为 ISO 18000 标准的内容:标准号 18000-1 18000-2 18000

5、-3内容 一般参数定义 135KHz 以下非接触接 口参数 13.5MHz 空气接口参数信道频点应用领域多频点适合短距离纸类标签 适合中距离使用，如货架18000-4 18000-6 18000-72.45GMHz 空气接口参 数 860MHz-930MHz 空气 接口参数 433.93MHz 空气接口参 数 多频点 单频点适合长距离使用 适合长距离使用 中是作为一种选择，易被 其他通信器材干扰表 1 ISO 18000 标准系列从表 1 中不难看出，ISO 18000 系列中没有 18000-5,18000-5 原本是规定了 5. 8 GHz 的 AIC 参数，但在 2003 年 1 月成为

6、被否定的计划，以致没有成为国际标准。其中 135KHz 以 下和 13. 56MHz 属于电磁耦合类刑，是通过近场高频交变磁场实现耦合，属段近距离使用 的 RFID， 作用距离 10cm 以内;433. 92MHz 主要有有源 RFID 电子标签， 单频点、 远距离(100m 以内)，大多作为全球追踪货柜使用;2. 45GHz 以有源 RFID 电子标签为主，多频点、远距离、 多用途。另外 ISO 18000-6 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定出的规范。 它只规定了空气接口协议， 对数据内容和数据结构无限 制，因此可用于 EPC。

7、实际上，若采用 ISO 18000-6 对空气接口的规定加上 EPC 系统的编 码结构再加上 ONS 架构，就可以构成个完整的供应链标准。 3 18000 一 6 ISO 18000 系列中最为重要的是 18000-6 标准，因为其规范的频率 860930MHz 为 Logistic Management 的最佳选择， 己成为轨迹 Supply Chain RFID 应用技术的重要标准。 ISO 18000-6 基本上是经由整合一些现有的 RFID 厂商产品规格、EAN-UCC 所提出的 Global Tag 架构及有关参与人士的意见而制定出的规范。它是以可在世界上任何地方被使用为出发点， 而

8、且经整合后，现在全球主要五个大厂商所生产的产品皆有兼容性。工 SO 18000-6 之标签 规格亦符合 EPC 的 tag code structure。但 ISO 18000-6 标签较 EPC 系统有更多的应用范围。 ISO 18000-6 主要在规格空中接口协议，而不考虑标签和阅读器的数据连接或实际应用 (物理实施)，故 ISO 18000-6 并不对数据连接和结构作规定。ISO 18000-6 规格的标签只是单 纯的数据载体，故可存放 EPC 而达到自动 ID 中心的要求。以下简单介绍 ISO/IEG 18000 一 6； 针对频率为 860930MHz 无接触通信空中接口参数的读写器

9、与电子标签之间的物理接口， 协议和命令机制。3,1 物理接口 150 180006 标准定义了两种类型的协议:Type A 和 Type B表 2，标准规定：读写器 需要同时支持这两种类型，并能够在两种类型之间切换。电子标签至少支持一种类型。参数 前向链路编码 Forward link encoding 调制指数Type A PIE 编码 27%到 100%Type B 满切斯特编码 18%或 100%Modulation index 数据速率 Data rate 返回链路编码 Return link encoding 碰撞仲裁 Collision 应答器唯一标识符 Tag unique id

10、entifier 存储区寻址 Memory addressing 前向链路差错检测 Error detection return 返回链路差错检测 Error detection return link 碰撞仲裁线性度 Collision arbitration linearity 33kbps(平均) FMO ALOHA 64 位（40 位 SUID） 按块可达 256 位 所有命令 5 位 CRC（所有长 命令另附 16 位 CRC） 16 位 CRC 可达 250 应答器 10 或 40kbps(根据本地法规) FMO 二进制 64 位 字节块，1、2、3 或 4 字节 16 位 CRC

11、 16 位 CRC 可达 2 的 256 次方表 2 Type A 与 Type B 的比较 （1）Type A 的物理接口 Type A 协议的通信机制是基于一种“读写器先发言” ，即基于读写器的命令与电子标签 的回答之间交替发送的机制。整个通信中的数据信号定义为以下四种： “0”“1”“SOF”、 、 、 “EOF” ，通信中的数据信号的编码和调制方法定义为如下两种：其一是读写器到电子标签 之间的数据传输， 读写器发送的数据采用 ASK 进行调制， 调制指数为 30%(误码不超过 3% 数据编码采用脉冲宽度编码， 即通过定义下降沿之间的不同宽度来表示不同的数据信号， 其 二是电子标签到读写

12、器之间的传输连接， 电子标签通过反向散射给读写器传输信息， 数据速 率为 40kbit/s，数据采用双相间隔码来编码，是在一个位窗内采用电平变化来表示逻辑，如 果电平从位窗的起始处翻转，则表示逻辑“1” ；如果电平除了在位窗的起始处翻转，还在位 窗的中间翻转 r 则表示逻辑“0” 。 （2）Type B 的物理接口 Type B 的传输机制也是基于“读写器先发言”的，即基于读写器命令与电子标签的回 答之间交换的机制。同样有两种编码和调制方法，一是读写器到电子标签之间的数据传输， 采用 ASK 调制， 调制指数为 11%或 99%， 位速率规定为 10kbit/s 或 40kbit/s。 曼彻斯

13、特编码， 具体来说就是一种 on 一 offkey 格式。射频场存在代表 1，射频场不存在代表 0，.曼彻斯特 编码在一个位窗内采用电平变化来表示逻辑“1” （下降沿）和逻辑“0”(上升沿)。二是电 子标签到读写器之间的传输连接。同 Type A 一样，通过调制入射并反向散射给读写器来传 输信息，数据速率为 40kbit/s。同 Type A 采用一样的编码。 3 .2 协议和命令 3.2.1 Type A 协议和命今 (1)命令格式 由读写器发送给电子标签的数据采用图 1 所示的帧格式，开始的静默（Quiet）是一段 持续时间至少 300us 的无调制载波，SDF 是帧开始标志。在发送完 E

14、OF 结束标志以后，读写器必须继续维持一段时间的稳定载波来提供电子标签应答的能量。静默 Quite)帧头 (SO F)BBBB帧尾 EOF命令 Command)表 1 帧格式 命令包含下列各部分区域（见表 3） ，RFU 位，保留作为协议的扩展，命令码的长度是 6bit,命令标志的长度是 4bit，使用 CRC16 或者 CRC5 取决于命令的位数，可在不同长度的 命令中分别采用不同位数的 CRC 编码。 保留(RFU flag) 命令码 命令标志 参数 数据区 CRC16 或 CRC15 表 3 Type A 读写器命令格式 电子标签的回答格式见表 4，回答包含下列区域：帧头、标志位、一个或

15、更多的参数区， 数据，采用 16 位的 CRC 编码。 帧头 标志(flags) 参数（Parameters） 数据 CRC 表 4 Type A 电子表标签回答格式 (2)数据和参数 在 Type A 协议的通信中可能会用到以下的数据内容和参数信号。命令标志段，一个 4 位的数据用来规定电子标签的工作和数据段的有效牲。 其中 1 位的标志定义命令是否使用在 防冲突过程中，其他三位根据具体情况有不同的定义。数据段、数据段中定义了电于标签的 识别码和数据结构。另外为了加快识别过程.还定义了一个较短的识别码 数据 段 UID SUID AFI DSFID说明 电子标签 64 位的唯一标识符，具体分

16、配：高 8 位定义为“EO” ，接着是 8 位的 IC 制造商码和 48 位的唯一序列号 （只有 Get system information 命令才返回完整 UID） 作为 UID 的子集，被用于冲突识别过程中的绝大部分命令和回答，这是一个 40 位 的识别符：8 位 IC 制造商和 UID 序列号的低 32 位 1 字节编码，定义了所有应用类及子类，该标志符被用于指定电子标签的目标应用 类型，可以被编辑或锁定。 1 字节编码，定义了电子标签存储器中的数据结构，可以被编辑或锁定 表 5 数据说明(3)存储器寻址 Type A 可以寻址最多可达 256 个 block，每个 block 最多可

17、以包含 256bit 的容量，所以整 个电子标签的存储容量最多可达 64kbit。 （4）通信中的一些时序规定 电子标签应该在无电或者电源不足的情况下保持它的状态至少 300us。特别是当电子标 签处于静默状态时，电子标签必须保持该状态至少 2s，可以用复位（Reset to ready）命令退出该状态。 电子标签从读写器接收到一个帧结束（ECF）以后,需要等到帧结束(EOF)的下降沿开始 计时的一段时间后才开始回发，等待的时间根据时隙延迟标志确定，一般在 150ts 以上。读写器对于特定的一个电子标签的回答必须在个特定的时间窗口里发送，这个时间从 电子标签的最后一个传输位结束后的第 2 和第

18、 3 位的边界开始，持续 2. 75 个电子标签位。 读写器在发送命令以前至少 3 位内不得调制载波。 读写器在电子标签最后一个传输位结束后 的第 4 个位时内发送命令帧的第一个下降沿。 3. 2. 2 Type B I 办议和命令 （1）命令格式 帧头探测段 帧头 分隔符 命令 参数 数据 CRC表 6 Type B 读写器命令格式 帧头探测段是一个至少持续 400gs 的稳定无调制载波(相当于 16 位数据的传输)。帧头 是 9 位的曼彻斯特“0 “, NRZ 格式就是 010101010101010101。分割符是用来区分帧头和有 效数据的，共定义了五种，经常使用第一种 5 位的分割符(

19、1100 11 10 10) 。命令和参数段没 有作明确定义，CRC 采用 16 位的 CRC 编码。在 Type B 中，电子标签的回答格式如表 7， 静默是电子标签持续 2 字节的反向散射(40kbit/ s 的速率相当于 400gs 的持续时间)。返回帧 头是一个 16 位数据“00 00 01 01 01 01 01 01 01 01 00 0110 11 00 01“。CRC 采用 16 位的数 据编码。 静默(Quiet) 返回帧头 数据 CRC表 7 Type B 电子标签的回答格式（2）数据和参数 在 Type B 协议的通信中可能用到以下的数据内容和参数信号电子标签包含一个惟

20、一独 立的 UID 号，包含个 8 位的标志段(低四位分别表示 4 个标志，高四位保留，通常为 0)。 64 位 LIID 包含 50 位的独立的串号,12 位的。Foundry code 和一个两位的校验和。 （3）存储器寻址 电子标签通过一个 8 位的地址区寻址，因此它共可以寻址 256 个存储器块，每个 block 包含一个字节数据，整个存储器将可以最多保存 2kbit 个数据。存储器的 0 块到 17 块被保 留作为存储系统信息，18 块以上的存储器用作电子标签中普通的应用数据存储区。每个数 据字节包含响应的锁定位， 可以通过 lock 命令将该锁定位锁定， 通过 Query.10 c

21、k(查询锁定) 命令读取锁定位的状态，电子标签的锁定位小允许被复位。 （4）通信中的一些时序规定 电子标签向基础存储器写操作的等待阶段，读写器需要向电子标签提供至少 15us 的稳 定无调制载波。在写操作结束以后，读写器需要发送 10 个“01”信号。同时在读写器的命 令之间发生频率跳变时， 或者读写器的命令和电子标签的回答之间发生跳变时， 在跳变结束 后也需要读写器发生 10 个“01 ”信号。电子标签将使用反向调制技术回发数据给读写器， 这就需要整个回发过程中读写器必须向电子标签提供稳定的能量，同时检测电子标签的回 答。 4 ISO 18000-6 与 EPC 的比较因为 ISO 1800

22、0-6 与 EPC 均采用 UHF 的频率，目前市场上引起很多困惑，到底它们之 间差别在哪里又是否有相似之处 ISO 18000-6 国际标准是信息技术领域基于单品管理的 UHF 频段射频识别(RFID)技术的 空中接口通信技术标准，是射频识别空中接口技术标准系列 ISO 18000 中最重要的一部分。 EPCC1G2 标准是 EPC global 基于 EPC 和物联网概念推出的旨在为每件物品赋予唯一标识代 码的电子标签和读写器之间的空中接口通信技术标准。 该项技术标准的基本定位是工业级的 全球统一技术标准。由于 EPC 和物联网概念的拉动，以及 C1G2 标准的基础地位和作用该 项标准引起

23、了人们的普遍关注。这种关注的最大驱动因素沃尔玛关于采用 EPC 技术的强制 号令及推进时间表。 关注点大致包括相关技术满足应用需求的情况； 相关技术的可是实现性 及完备性； 标准中采用的知识产权情况以及有关知识产权的使用是否免费的问题； 满足标准 的产品的推出情况（推出的时间、性能测试及产品价格等）几个方面。 ISO 18000-6 主要是对 Air Interface protocol 作规范而不考虑其基础设施的架构(如网络 技术及资讯应用平台)。基本上，ISO 18000-6 与 EPC 的标签规格是可相容的，而且 ISO 18000-6 是可以在世界上任何地方被采用为出发点。理论上，它是

24、一个比 EPC 系统更有弹性 的系统，只是 ISO 一直没有被有效的推广，导致许多认同上的问题。实际上，若采用 ISO 18000-6 对 Air Interface 之规格加上 EPC 系统之 Code Structure 与 ONS 架构，其实就可以完 成一个融合的标准，避免了许多的争端。5 结语技术与应用先行，才有标准的出台，根据技术推动标准化发展，标准化推动成本降低， 成本降低再回过头来促进技术进步的循环圈理论，RFID 技术发展的下一步将直面成本降低 的问题。应用好 RFID 技术，除了接口的设计，还有天线的设计、数据库管理技术等。所以 我们在推动 RFID 标准在我国的实施，以及标

25、准制定研究时，首先要对 ISO/IEC 相关标准中 所规定的编码规则进行验证， 在了解和熟悉的基础上， 重点进行提高纠错校验编码能力的研 究；又比如在国家规定的 RFID 工作频段验证 ISO/IEC 18000 相关标准中的空中接口协议， 以确定我国相应频段 RFID 的物理特性要求和空中接口通信协议， 从而制定出具有我们自主 知识产权的标准。参考文献:1 RFID 标准基础知识问答.中国电子商情RFID 技术与应用，2007. 6:73。 2 RFID 常用的国际(四).http:/ htm。 3郎为民，陶少国，杨宗凯.RFID 标准化体系研究，电子器件，应用，2006. 8: 3637。 4武岳山。EPC C1G2 进入 ISO 18000-6 的进程更新的 ISO/IEC 18000-6 国际标准。中 国自动识别技术，2007