RFID技术标准与通讯协定.ppt
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1、初稿第五章RFID技術標準與通訊協定1初稿教學目標n介紹目前主要的幾個制定RFID標準的組織,解其組織所制定的標準內容,包含:主要的標準規格其規範的項目以及所應用的領域這些標準規格下,取器與標籤之間的通訊方式、錯誤偵測與防碰撞的方法2初稿大綱nRFID的標準規範nEPCglobal標準介紹標籤的分類標籤與取器間之通訊協定nISO標準介紹動物別標準非接觸式智慧卡標準品項管標準其他應用所使用的標準ISO與EPCglobal標準的比較n其他推動標準的組織uID中國AIMglobalANSIAIAGIPICOn小結3初稿RFID的標準規範4初稿RFID的標準規範n目前國際上提出RFID標準的主要組織E
2、PCglobal標準化國際組織(InternationalOrganizationforStandardization;ISO)UbiquitousID(uID)n目前國際上提出RFID標準的其他組織中國自動別和行動技術協會(AssociationforAutomaticIdentificationandMobility;AIM)美國國家標準學會(AmericanNationalStandardsInstitute;ANSI)美國汽車工業行動集團(AutomotiveIndustryActionGroup;AIAG)IPICO5初稿EPCglobal6初稿標準介紹n產品電子碼(Electron
3、icProductCode;EPC)n1999年麻省工學院(MassachusettsInstituteofTechnology)成Auto-ID中心發展產品電子碼與相關的技術來用於全球供應鏈中進行產品的別與追蹤n2003年統一編碼協會(UniformCodeCouncil;UCC)與歐洲商品條碼(EuropeanArticleNumber;EAN)所成的非營組織接替Auto-ID中心的工作,負責產品電子碼的研發與管,目標是將產品電子碼發展成全球通用標準產品電子碼的註冊管與維護產品電子碼的編碼及網路nEPCglobal系統是一種基於EAN/UCC編碼的系統n採用的公司:零售巨頭渥爾瑪(Wal-
4、Mart)、強生(Johnson&Johnson)、寶僑(P&G)、特易購(Tesco)7初稿EPCglobal所制定的標準8初稿已發布的EPCglobal標準EPCglobal標準版本功用概述EPCTagDataStandard1.3.11.31.1,Rev.1.27不同編碼系統下,如何編碼成產品電子碼標籤資EPCTagDataTranslation(TDT)1.0一個取器如何就取的標籤資轉換成與網際網路相容的資格式Class1Generation2UHFAirInterfaceProtocol(Gen2)1.1.01.0.9以超高頻為空中溝通介面,RFID標籤如何與取器進行通訊來交換資Re
5、aderProtocol(RP)1.1取器如何與中介軟體運作(以資收集)之通訊協定LowLevelReaderProtocol(LLRP)1.0.11.0第二代的EPCglobal取器協定,提供取器與中介軟體之間更完整通訊協定9初稿已發布的EPCglobal標準(續)EPCglobal標準版本功用概述ReaderManagement(RM)1.0.1如何管多家或多個產品電子碼取器的標準ApplicationLevelEvents(ALE)1.0基於特定條件下,如何從多個取器別對應的事件資訊EPCIS-EPCInformationServices1.0.11.0對於一個產品電子碼如何儲存與擷取相
6、關資ObjectNamingService(ONS)1.0根據一個產品電子碼,到哪裡可以取得更多資訊Pedigree1.0藥品供應鏈中,如何維護與交換藥品履歷資CertificateProfile1.0確保EPCglobal會員在EPCglobalNetwork上都能安全互通資的認證標準10初稿標籤的分類Class0身分別用標籤(IdentityTag)n被動式(Passive)n唯(RO,Readonly)n在出廠時寫入產品電子碼(EPC)n發射訊號能來自取器n取範圍:最遠到10公尺n由Symbol(前身是Matrics)製造n與Class1使用不同協定n應用於商品電子防盜系統Class1身
7、分別用標籤(IdentityTag)n被動式n一寫多n由使用者寫入產品電子碼n發射訊號能來自取器n取範圍:最遠達10公尺n主要製造廠商有Alien等n應用於商品別11初稿標籤的分類(續)Class2多功能標籤(HigherFunctionalityTag)n被動式n具有65KB可重複寫記憶體n具備感測器的能力n取範圍:最遠到10公尺Class3半被動式標籤(Semi-PassiveTag)n具備電池供應感測器進行運作,如記錄溫、濕等外在環境的變化n擁有筆Class2多的可用記憶體n感測器n取範圍:最遠達30公尺12初稿標籤的分類(續)Class4主動式標籤(ActiveTag)n可寫n相較於C
8、lass3功能較多電池電力較多可用記憶體較多n取範圍:大於100公尺Class5主動式RFID標籤(ActiveRFIDTag)n可寫n內建電源n可與其他Class5標籤或設備傳送訊號n應用於遠距無線網路系統上13初稿標籤的分類(續)nUHF Class 1 Gen1 在Auto-ID中心時期所制定包括Class0和Class1nUHF Class 1 Gen2由加入EPCglobal組織的主要公司於2004年12月16日合作開發完成Gen2標準是制定推動新的RFID硬體產品開發的標準接口和協議的一項基礎要素,能夠在供應鏈內提供準確的、有成本效益的訊息可見,使企業間可以共享貨物在供應鏈中傳輸的
9、相關訊息標籤的訊息儲存增大、準確性提高、符合全球許多條例的要求於2006年6月被ISO組織批准併入ISO/IEC18000-6c標準裡,使得全球UHFRFID技術發展得到規範渥爾瑪於2006年9月正式開始用Gen2標籤替代Gen1標籤,所有新進入渥爾瑪配送網路的貨物都必須貼上Gen2標籤,當前許多新的供應商都決定支持Gen2,這樣製造商就可以在統一標準的基礎上充分發揮各種標籤、晶片、印表機或者編碼器通用性的優點14初稿標籤與取器間之通訊協定nUHFClass1Gen2協定之概述PhysicalLayernDouble-sidebandAmplitudeShiftKeying(DSB-ASK)n
10、Single-sidebandAmplitudeShiftKeying(SSB-ASK)nPhase-reversalAmplitudeShiftKeying(PR-ASK)Tag-identificationLayer三個基本的操作nSelectnInventorynAccess15初稿標籤與取器間之通訊協定(續)nSelect指令nInventory指令QueryQueryAdjustQueryRepACKNAKnAccess指令Req_RNReadWriteKillLockAccess(選擇性操作)BlockWrite(選擇性操作)BlockErase(選擇性操作)16初稿標籤與取器間之
11、通訊協定(續)n目前最常見的搜尋標籤之機制二元搜尋法(BinarySearch)n將資範圍切半,運用到除法運算來減少搜尋範圍反碰撞搜尋法(Anti-Collision):EPC所採行n在每個標籤中建一個獨的亂數產生器,當進行多個標籤取時,每個標籤的亂數產生器會各產生一組亂數,而此亂數會載入計數器並用命令同時進行往下數的動作,直到哪個標籤先數到零,則取器就會跟此標籤進行取上的溝通17初稿標籤與取器間之通訊協定(續)nUHFClass1Gen1防碰撞nBinaryTreeWalkingProtocol錯誤偵測nCRC-16nUHFClass1Gen2防碰撞nQueryTreeProtocol(QP
12、rotocol):Aloha-basedn取器對標籤發出查詢時,會送出此標籤ID最前面的位元,如果這個標籤的ID符合他所送出的資訊,此標籤才會做出回應,如果發生碰撞,取器會將送出的資增加1個bit的長直到沒有碰撞發生為止錯誤偵測nCRC-1618初稿標籤與取器通訊時所使用的參數19初稿UHFClass1Gen1vs.UHFClass1Gen2特性Class1Gen2Class1Gen1頻860-960MHz860-930MHz固定記憶體鎖定可無讀取速度(每秒)880個標籤(美國)450個標籤(歐洲)230個標籤(美國)115個標籤(歐洲)寫入速度(96-bitEPC)(每秒)5個標籤3個標籤讀
13、取對應標籤的方式“Q”Protocol“Symmetric”狀態BinaryTreeWalkingProtocolSleep/Wake狀態ID長度512位元96位元標籤資料檢驗讀寫皆有16-bitCRC來檢驗訊息正確性讀取有16-bitCRC來檢驗訊息正確性安全性Read、Write、Lock與Kill皆有32-bit的密碼保護Write、Kill有8-bit的密碼保護20初稿ISO21初稿標準介紹n動物別標準:ISO11784、ISO11785和ISO14223n非接觸式智慧卡標準:ISO10536、ISO14443和ISO15693n品項管(ItemManagement)標準:ISO180
14、00、ISO24710n其他相關的標準22初稿動物別標準nISO11784:定義編碼結構(CodeStructure)nISO11785:定義技術概念(TechnicalConcept)詢答器(Transponder)可設計成適合於所涉及動物的各種形式,如玻璃管狀、耳標或項圈等一種長在2毫米至數十毫米之間(視其取距離而定)的可注射之玻璃管造型的標籤被用來注射在像牛羊等動物的脂肪組織內,以該動物的追蹤與管,此晶片內儲存64位元的唯別碼,飛浦所生產的HITAG2和HITAGS詢答器晶片符合此標準23初稿動物別標準(續)nISO11784定義64位元的別碼位元資訊說明11:動物應用0:無動物應用設定
15、此標籤是作為動物別還是其他別用途215保留保留給未來的應用來使用161:允許額外的資塊被傳送0:無設定當傳送完動物別碼後是否有額外的資快要被傳送1726依照ISO3166編制的國碼設定哪一個國家在使用,當此碼是999時表示為測試用2764國家別碼該國設定的一個唯一的註冊編號,由各國自行管,ex.動物種類、飼養地區等之資訊,這部分無標準格式24初稿動物別標準(續)nISO11785定義取器與標籤間的資傳輸方式全雙工(FullDuplex,FDX)半雙工(HalfDuplex,HDX)序列式(Sequential,SEQ)25初稿動物別標準(續)nISO14223:規範進階的標籤(Advanced
16、Transponders)規範使用於動物身上之RFID標籤的標準為ISO11784/11785的延伸能直接取動物的資而不需透過資庫,例如可以讓接種資直接儲存在標籤上包含三個部分n第一部份:空中介面。定義連接到寫裝置硬體的主要介面參數,如程式類型與調變類型n第二部分:編碼與命令的結構n第三部分:應用26初稿非接觸式智慧卡標準n非接觸式智慧卡(ContactlessSmartCard)ISO10536:近耦合卡(CloseCouplingCard)ISO14443:近傍型卡(ProximityCard)ISO15693:近距型卡(VicinityCard)n涵蓋項目智慧卡的實際特性智慧卡的測試方法
17、射頻介面和調變結構(OSI的實體層)初始化和防碰撞(OSI傳輸和資鏈結層)傳輸協定、命令與資結構27初稿非接觸式智慧卡標準(續)nISO10536此標準主要發展於1992到1995年間這種卡的成本高,與接觸式IC卡相比優點很少,同時也因為ISO14443與ISO15693擁有更進階的技術,業者較少以此標準來開發產品,目前此一標準也沒有再發佈新的技術標準允許標籤與取器之間在兩公分內使用電容耦合或感應耦合進行資的存取存在共鳴或無線電干擾的問題28初稿非接觸式智慧卡標準(續)nISO14443由以下四部分所組成實際的特性(2000/4/15發佈)射頻功和訊號介面(20001/7/1發佈)初始化和防碰
18、撞(Anti-collision)協定(2001/2/1發佈)取器和智慧卡之間的傳輸協定(2001/2/1發佈)29初稿非接觸式智慧卡標準(續)nISO14443定義下列的標準智慧卡的尺寸大小:寬5.4公分,長8.56公分,厚0.076公分智慧卡表面具有可印刷的特質可抗應力、防紫外線與X光易受周遭磁場的影響30初稿非接觸式智慧卡標準(續)nISO14443射頻功和訊號介面非接觸式近傍型智慧卡(ContactlessProximitySmartCards)此標準描述感應偶合功傳輸的特性以及取器和智慧卡之間的通訊方式取器使用一個13.56MHz7KHz的操作頻所產生的RF電磁場來傳輸功給10公分以
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