物联网RFID标准ppt课件.ppt
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1、第十章 物联网RFID标准 InternetInternet之所以能够在全球范围内实现软之所以能够在全球范围内实现软硬件以及信息资源共享,是因为实现了各种网硬件以及信息资源共享,是因为实现了各种网络设备的软硬件及数据交换标准的统一。随着络设备的软硬件及数据交换标准的统一。随着物联网的迅猛全球化和国际射频识别日趋激烈物联网的迅猛全球化和国际射频识别日趋激烈的竞争,物联网的竞争,物联网RFIDRFID标准体系已经成为各个企标准体系已经成为各个企业和国家参与国际竞争的重要手段。业和国家参与国际竞争的重要手段。10.1 RFID标准概述 标准化标准化是指对产品、过程或者服务中现实和潜在的问题做出规是指
2、对产品、过程或者服务中现实和潜在的问题做出规定,提供可共同遵守的工作语言,以利于技术合作,同时防止贸易定,提供可共同遵守的工作语言,以利于技术合作,同时防止贸易壁垒。通过制定、发布和实施壁垒。通过制定、发布和实施RFIDRFID标准,可以解决编码通信、空中标准,可以解决编码通信、空中接口和数据共享等问题,以最大程度地促进接口和数据共享等问题,以最大程度地促进RFIDRFID技术及相关系统的技术及相关系统的应用。应用。nRFID国际标准化机构1.ISO/IEC RFIDRFID技术在国际标准化组织的分类中属于信息技术中的自动识别技术在国际标准化组织的分类中属于信息技术中的自动识别与数据采集领域(
3、与数据采集领域(AIDCAIDC),由国际标准化组织),由国际标准化组织ISOISO和国际电工委员会和国际电工委员会IEC IEC 负责制定。负责制定。10.1 RFID标准概述1.ISO/IEC ISO ISO和和IECIEC专门为专门为AIDCAIDC技术成立了技术标准组(技术成立了技术标准组(JTC-1JTC-1),),19961996年年又成立了又成立了SC31SC31分委员会,负责自动识别和数据采集技术的标准化制分委员会,负责自动识别和数据采集技术的标准化制定工作定工作,ISO/IECISO/IEC目前已下设目前已下设6 6个工作组:个工作组:WG1WG1负责数据载体,负责数据载体,
4、WG2WG2负责数据结构,负责数据结构,WG4WG4负责物品管理的负责物品管理的RFIDRFID技术,技术,WG5WG5负责实时定位系统,负责实时定位系统,WG6WG6负责移动物品识别和管理,负责移动物品识别和管理,WG7WG7负负责物品管理的安全性。责物品管理的安全性。还有一些其他的还有一些其他的ISOISO技术委员会也涉及到部分技术委员会也涉及到部分RFIDRFID的相关标准,的相关标准,如如ISO/IEC TC-104ISO/IEC TC-104货运集装箱标准化技术委员会公布了一个货运集装箱标准化技术委员会公布了一个RFIDRFID用用于海运集装箱的标准,于海运集装箱的标准,ISO TC
5、-122ISO TC-122包装标准化技术委员会和包装标准化技术委员会和TC-104yTC-104y的联合工作组也正在开发一系列的联合工作组也正在开发一系列RFIDRFID供应链管理的应用标准。和其供应链管理的应用标准。和其他非强制的标准一样,他非强制的标准一样,ISOISO标准是否被采用也取决于市场的需求。标准是否被采用也取决于市场的需求。10.1 RFID标准概述2.EPCglobal EPCglobalEPCglobal是由美国统一代码协会(是由美国统一代码协会(UCCUCC)和国际物品编码协会)和国际物品编码协会(EANEAN)共同成立的非营利性组织,其主要职责是在全球范围内对各)共同
6、成立的非营利性组织,其主要职责是在全球范围内对各个行业建立和维护个行业建立和维护EPCglobalEPCglobal网络,保证物联网各环节信息的自动识网络,保证物联网各环节信息的自动识别,并采用全球统一标准。别,并采用全球统一标准。EPCglobalEPCglobal制定了标准开发过程规范,规范了制定了标准开发过程规范,规范了EPCglobalEPCglobal各部门各部门的职责以及标准开发的业务流程,对递交的标准草案进行多方审的职责以及标准开发的业务流程,对递交的标准草案进行多方审核,确保制定的标准具有很强的竞争力。核,确保制定的标准具有很强的竞争力。目前目前EPCglobalEPCglob
7、al提供的服务主要有:提供的服务主要有:1)1)分配、维护和注册分配、维护和注册EPCEPC管理者代码;管理者代码;2)2)对用户提供对用户提供EPCEPC技术和技术和EPCEPC网络相关内容的教育和培训;网络相关内容的教育和培训;3)3)参与参与EPCEPC商业应用案例实施和商业应用案例实施和EPCglobalEPCglobal网络标准的制定;网络标准的制定;4)4)参与参与EPCglobalEPCglobal网络、网络组成、研究开发和软件系统等的网络、网络组成、研究开发和软件系统等的规范的制定和实施;规范的制定和实施;10.1 RFID标准概述3.其他组织 其它其它RFIDRFID标准化组
8、织还包括各种区域、国家、行业等标准组织。标准化组织还包括各种区域、国家、行业等标准组织。日本的泛在中心制定日本的泛在中心制定RFID UIDRFID UID标准的思路类似标准的思路类似EPCglobalEPCglobal,目标,目标也是构建一个完整的标准体系,即从编码体系、空中接口协议到泛在也是构建一个完整的标准体系,即从编码体系、空中接口协议到泛在网络体系结构,但在很多细节方面与网络体系结构,但在很多细节方面与EPCEPC系统还是有差异。系统还是有差异。韩国利用国内移动通信的发展优势,把韩国利用国内移动通信的发展优势,把RFIDRFID和移动通信结合起和移动通信结合起来,并从来,并从2000
9、2000年开始在系统架构、编码格式、空中接口、安全隐私等年开始在系统架构、编码格式、空中接口、安全隐私等方面开展相关的标准化工作,以此为突破口,主导国际标准的制定。方面开展相关的标准化工作,以此为突破口,主导国际标准的制定。与与RFIDRFID应用相关的国际标准化机构:国际电信联盟(应用相关的国际标准化机构:国际电信联盟(ITU)ITU)、世界邮联(世界邮联(UPUUPU)等;区域性标准化机构,如欧洲标准化委员会)等;区域性标准化机构,如欧洲标准化委员会(CENCEN)等;国家标准化机构,如)等;国家标准化机构,如BSIBSI(英国标准协会)等;行业组(英国标准协会)等;行业组织,如织,如AT
10、AATA(世界海关组织暂准进口协议)等。(世界海关组织暂准进口协议)等。10.1 RFID标准概述nRFID标准体系10.1 RFID标准概述RFIDRFID标准的主要内容包括以下几个方面标准的主要内容包括以下几个方面:1)技术标准 主要包括接口和通信技术,如空中接口、防碰撞方法、中间件主要包括接口和通信技术,如空中接口、防碰撞方法、中间件技术和传输协议等,例如:技术和传输协议等,例如:ISO 18000:ISO 18000:定义了询问者与标签之间在不同频率上的空中接口。定义了询问者与标签之间在不同频率上的空中接口。PC Gen2:PC Gen2:定义了频率在定义了频率在86086096096
11、0MHzMHz之间的空中接口标准。之间的空中接口标准。2)数据内容标准 主要指数据结构、编码格式和数据安全等相关内容。主要指数据结构、编码格式和数据安全等相关内容。ISO/IEC ISO/IEC 1596115961、1596215962与与1596315963标准规定了信息交换过程中的数据协议,它们标准规定了信息交换过程中的数据协议,它们独立于独立于ISO 18000ISO 18000系列空中接口通信协议。系列空中接口通信协议。10.1 RFID标准概述3)性能标准 狭义的狭义的RFIDRFID系统系统是指由承载了唯一编码的是指由承载了唯一编码的RFIDRFID标签通过天线与标签通过天线与读
12、写器实现通信,因此读写器实现通信,因此RFIDRFID标签、读写器和天线就构成了完成自动标签、读写器和天线就构成了完成自动识别与数据采集的有机整体。要实现系统的目标功能,系统各部分识别与数据采集的有机整体。要实现系统的目标功能,系统各部分之间必须满足一致性要求,从而实现不同厂家生产设备之间的互通之间必须满足一致性要求,从而实现不同厂家生产设备之间的互通性和互操作性。因此,性和互操作性。因此,SC31 WG3SC31 WG3制定了性能测试和一致性测试的方制定了性能测试和一致性测试的方法及标准,并作为法及标准,并作为RFIDRFID测试工作的基础。测试工作的基础。ISO/IEC 18046ISO/
13、IEC 18046定义了定义了RFIDRFID设备的性能检测方法,包括对标签参设备的性能检测方法,包括对标签参数、速度、标签阵列、方向、单标签检测及多标签检测等标签性能数、速度、标签阵列、方向、单标签检测及多标签检测等标签性能的检测方法,以及对读取距离、读取率、单标签和多标签读取等读的检测方法,以及对读取距离、读取率、单标签和多标签读取等读写器性能的检测方法。写器性能的检测方法。IS0/IEC 18047IS0/IEC 18047定义了定义了RFIDRFID设备的一致性测试方法,也称空中接设备的一致性测试方法,也称空中接口通信协议测试方法。口通信协议测试方法。10.1 RFID标准概述IS0/
14、IEC 18047IS0/IEC 18047分为以下几个部分分为以下几个部分:ISO/IEC 180472 ISO/IEC 180472:125125134134kHzkHz,对应,对应ISO 180002ISO 180002;ISO/IEC 180473ISO/IEC 180473:13.5613.56MHzMHz,对应,对应ISO 180003ISO 180003;ISO/IEC 180474ISO/IEC 180474:2.452.45GHzGHz,对应,对应ISO 180004ISO 180004;ISO/IEC 180476ISO/IEC 180476:860860960960MHz
15、MHz,对应,对应ISO 18000-6ISO 18000-6;ISO/IEC 180477ISO/IEC 180477:433433MHzMHz,对应,对应ISO 180007ISO 180007。10.1 RFID标准概述4)应用标准 RFIDRFID涉及了众多的具体应用,各种不同的应用涉及不同的行涉及了众多的具体应用,各种不同的应用涉及不同的行业,因此标准还需要涉及有关行业的规范,典型标准包括有:业,因此标准还需要涉及有关行业的规范,典型标准包括有:ISO 10374ISO 10374:货运集装箱标准(自动识别)。:货运集装箱标准(自动识别)。ISO 18185ISO 18185:货运集
16、装箱的电子封条的射频通信协议。:货运集装箱的电子封条的射频通信协议。ISO 11784ISO 11784:动物的射频识别:动物的射频识别编码结构。编码结构。ISO 11785ISO 11785:动物的射频识别:动物的射频识别技术准则。技术准则。ISO 142231ISO 142231:动物的射频识别:动物的射频识别高级标签的空中接口。高级标签的空中接口。ANSI MH 10.8.4ANSI MH 10.8.4:可回收容器的:可回收容器的RFIDRFID标准。标准。AIAGB11AIAGB11:轮胎电子标签标准(汽车工业性动组)。:轮胎电子标签标准(汽车工业性动组)。ISO 122/104 JW
17、GISO 122/104 JWG:RFIDRFID的供应链应用。的供应链应用。10.1 RFID标准概述nRFID标准多元化的原因 RFIDRFID的国际标准比较多,主要基于技术因素和利益因素两方面的国际标准比较多,主要基于技术因素和利益因素两方面.1.技术因素1)RFID的工作频率和信息传输方式 RFIDRFID的工作频率分布在低频至微波的各个频段中,技术差异很的工作频率分布在低频至微波的各个频段中,技术差异很大。例如,大。例如,125125kHzkHz的电路、天线设计与的电路、天线设计与2.452.45GHzGHz的电路、天线设计的电路、天线设计就有很大的不同。即使对于相同的频率,由于基带
18、信号和调制方式就有很大的不同。即使对于相同的频率,由于基带信号和调制方式的不同,也会形成不同的技术标准。例如,对于的不同,也会形成不同的技术标准。例如,对于13.5613.56MHzMHz的工作频的工作频率,率,ISO/IEC 14443ISO/IEC 14443标准有标准有TYPE ATYPE A和和TYPE BTYPE B两种方式。两种方式。10.1 RFID标准概述2)作用距离 作用距离的差异也是标准不同的主要原因。作用距离不同产生作用距离的差异也是标准不同的主要原因。作用距离不同产生的差异主要表现在以下几个方面:应答器的工作方式分有源工作方的差异主要表现在以下几个方面:应答器的工作方式
19、分有源工作方式和无源工作方式两种;式和无源工作方式两种;RFIDRFID系统的工作原理不同,近距离采用电系统的工作原理不同,近距离采用电感耦合方式,远距离采用基于微波的反射散射耦合方式;载波功率感耦合方式,远距离采用基于微波的反射散射耦合方式;载波功率的差异。例如,同为的差异。例如,同为13.5613.56MHzMHz工作频率的工作频率的ISO/IEC 14443ISO/IEC 14443标准和标准和ISO/IEC 15693ISO/IEC 15693标准,由于后者作用距离较远,所以其阅读器输出的标准,由于后者作用距离较远,所以其阅读器输出的载波功率较大(但不能超出载波功率较大(但不能超出EM
20、IEMI有关标准的规定)。有关标准的规定)。3)应用目标的不同 RFIDRFID的应用很广泛,针对不同应用,其存储的数据代码、的应用很广泛,针对不同应用,其存储的数据代码、外形需求、频率选择、作用距离以及复杂度等都会有很大的差异。外形需求、频率选择、作用距离以及复杂度等都会有很大的差异。例如,动物识别和货物识别、高速公路的车辆识别计费和超市货物例如,动物识别和货物识别、高速公路的车辆识别计费和超市货物的识别计费等,它们之间都存在较大的不同。的识别计费等,它们之间都存在较大的不同。10.1 RFID标准概述4)技术的发展 随着信息技术的进步和制造业的进步,随着信息技术的进步和制造业的进步,RFI
21、DRFID标准需要不断融入标准需要不断融入这些新进展,以形成与时俱进的标准。这些新进展,以形成与时俱进的标准。2.利益因素 尽管标准是开放的,但标准中的技术专利会给相应的国家、集团尽管标准是开放的,但标准中的技术专利会给相应的国家、集团以及企业等带来巨大的市场效应和经济效益,因此标准的多元化之以及企业等带来巨大的市场效应和经济效益,因此标准的多元化之争也是这些利益之争的必然反映。争也是这些利益之争的必然反映。10.2 ISO/IEC的相关标准nISO/IEC的标准体系 ISO/IECISO/IEC已出台的已出台的RFIDRFID标准主要关注基本的模块构建、空中接口标准主要关注基本的模块构建、空
22、中接口和涉及的数据结构以及它们的实施问题。具体可以分为技术标准、和涉及的数据结构以及它们的实施问题。具体可以分为技术标准、数据结构标准、性能标准及应用标准四个方面。数据结构标准、性能标准及应用标准四个方面。l数据标准数据标准(如编码标准(如编码标准ISO/IEC15691ISO/IEC15691、数据协议、数据协议ISO/IEC 15692ISO/IEC 15692、ISO/IEC 15693ISO/IEC 15693,解决了应用程序、标签和空中接口的多样性要求,解决了应用程序、标签和空中接口的多样性要求,提供一套通用的通信机制)提供一套通用的通信机制)l空中接口标准空中接口标准(ISO/IE
23、C 18000ISO/IEC 18000系列)系列)l测试标准测试标准(性能测试(性能测试ISO/IEC 18047ISO/IEC 18047和一致性测试标准和一致性测试标准ISO/IEC ISO/IEC 1804618046)l实时定位实时定位(RTLS)RTLS)(ISO/IEC 24730ISO/IEC 24730系列应用接口与空中接口通信系列应用接口与空中接口通信标准)方面的标准。标准)方面的标准。10.2 ISO/IEC的相关标准10.2 ISO/IEC的相关标准n非接触式IC卡国际标准(ISO/IEC 14443)目前目前RFIDRFID非接触式智能卡常用的三个非接触式智能卡常用的
24、三个ISOISO标准:标准:ISO/IEC 14443ISO/IEC 14443、ISO/IEC 15693ISO/IEC 15693和和ISO/IEC 10536ISO/IEC 10536。目前。目前ISO 14443ISO 14443以以13.5613.56MHzMHz交变交变信号为载波频率,应用较为广泛。信号为载波频率,应用较为广泛。ISO/IEC 14443ISO/IEC 14443是近耦合非接触式是近耦合非接触式ICIC卡的国际标准,可用于身份卡的国际标准,可用于身份证和各种智能卡、存储卡等。证和各种智能卡、存储卡等。ISO/IEC 14443ISO/IEC 14443标准由四部分组
25、成,即标准由四部分组成,即ISO/IEC 144431/2/3/4ISO/IEC 144431/2/3/4。标准卡的类型阅读器作用距离ISO/IEC 10536密耦合(CICC)CCD紧靠ISO/IEC 14443近耦合(PICC)PCD6464T Ts s(T Ts s为副载波周期)。然后,在为副载波周期)。然后,在TR1TR1时间内,时间内,PICCPICC产生产生相位为相位为q q0 0的副载波(在此期间相位不变),的副载波(在此期间相位不变),TRTR0 08080T Ts s。副载波的初始。副载波的初始相位定义为逻辑相位定义为逻辑1 1,所以第一次相位转变(相位为,所以第一次相位转变
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