RFID标准.ppt

3.1.6 RFID标准化现状标准化概况n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。 RFID系统构成n1.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3.1.6 RFID标准化现状n2.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3.1.6 RFID标准化现状 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3.1.6 RFID标准化现状 RFID标准体系 1. ISO/IEC 2. 以美国为首的EPCglobal 3. 日本UID3.1.6 RFID标准化现状 ISO/IEC 的RFID标准体系nISO/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。n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3.1.6 RFID标准化现状n 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。nISO/IEC 18000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/IEC 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订出的规范。3.1.6 RFID标准化现状 ISO/IEC 的RFID标准体系标 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18000-6860930MHz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3.1.6 RFID标准化现状nISO/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。3.1.6 RFID标准化现状 ISO/IEC 的RFID标准体系 EPCglobal 的RFID标准体系nEPC global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。nEPC global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。3.1.6 RFID标准化现状nEPC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。 nEPC的标准是由EPCglobal建立和推动，主要面向物流供应链领域。nEPC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3.1.6 RFID标准化现状系 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（Object Naming Service，ONS）EPC信息服务（EPC IS）3.1.6 RFID标准化现状nEPC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”。3.1.6 RFID标准化现状 EPCglobal 的RFID标准体系3.1.6 RFID标准化现状n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。n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。n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。3.1.6 RFID标准化现状 EPCglobal 的RFID标准体系 UID的RFID标准体系nUID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。nUID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。3.1.6 RFID标准化现状3.2 ZigBee技术技术3.2.1 ZigBee技术概述技术概述3.2.2 ZigBee协议协议3.2.3 ZigBee技术的应用技术的应用3.2.1 ZigBee技术概述nZigBee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。 nZigBee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n 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。n IEEE于2003年制定了针对ZigBee技术的IEEE 802.15.4-2003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。n ZigBee是基于IEEE 802.15.4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。3.2.1 ZigBee技术概述 ZigBee技术来源 近距离无线通信技术一览近距离无线通信技术一览3.2.1 ZigBee技术概述（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n 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。n MAC层采用了回复确认的数据传输机制，提高了 可靠性。3.2.1 ZigBee技术概述 ZigBee技术优势（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。3.2.1 ZigBee技术概述 ZigBee技术优势（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3.2.1 ZigBee技术概述 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。3.2.2 ZigBee协议（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:n 全功能设备 （Full Functional Device，FFD） 精简功能设备 （Reduced Function Device，RFD） ZigBee网络结构3.2.2 ZigBee协议nFFD通常有3种状态： 作为一个主协调器； 作为一个协调器； 作为一个终端设备。n一个FFD可以同时和多个RFD或多个其他的FFD通信。3.2.2 ZigBee协议 ZigBee网络结构n 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。n RFD只能和一个FFD进行通信。 ZigBee网络结构3.2.2 ZigBee协议 （3）ZigBee网络拓扑3.2.2 ZigBee协议 ZigBee网络结构n ZigBee支持3种拓扑结构： 星形、网状形、簇树形n 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。n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3.2.2 ZigBee协议n 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。n 星型和树型网络适合多点、距离相对较近的应 用。n 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3.2.2 ZigBee协议3.2.2 ZigBee协议nZigBee协议自下而上包括物理层、MAC层、网络层、安全层和应用层。n物理层和MAC层由IEEE 802.15.4定义n网络层、应用层和安全服务由ZigBee联盟定义。 ZigBee协议架构 ZigBee协议架构3.2.2 ZigBee协议（1）IEEE 802.15.4协议n IEEE 802.15.4标准定义了ZigBee物理层和MAC 子层，符合开放系统互联模型（OSI）。n IEEE 802.15.4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。n 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3.2.2 ZigBee协议 IEEE 802.15.4中两个不同的物理层中两个不同的物理层3.2.2 ZigBee协议 ZigBee协议架构（1）IEEE 802.15.4协议n IEEE 802.15.4定义了两种不同工作频段的物理层：868/915MHz和2450MHz。n 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 868868.6 ISM 欧洲 902928 ISM 北美 24002483.5 ISM 全球 ZigBee协议架构3.2.2 ZigBee协议（1）IEEE 802.15.4协议n 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，IEEE 802.15.4对于不同的频率范围，规定了不同的调制方式。（1）IEEE 802.15.4协议 ZigBee协议架构3.2.2 ZigBee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868868.6 300BPSK2020二进制902928 600BPSK4040二进制24002483.5 2000O-QPSK25062.516相正交（2）ZigBee的上层协议 应用层、网络层、安全服务 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3.2.2 ZigBee协议（2）ZigBee的上层协议 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3.2.2 ZigBee协议 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3.2.2 ZigBee协议（1）家庭自动化3.2.3 ZigBee技术的应用（2）无线定位3.2.3 ZigBee技术的应用（3）工业领域3.2.3 ZigBee技术的应用