RFID空中接口协议简介

2023-06-23 理论教育版权反馈

【摘要】：目前，在RFID空中接口方面尚未形成国际统一的标准。EPCglobal、ISO/IEC、UID等标准化组织都在制定和推广RFID空中接口协议相关的系列标准。ISO/IEC 18000的其他部分分别定义了通信频率在125～134kHz、13.56MHz、2.45GHz、860～960MHz、433MHz下的空中接口通信协议，规定了读写器与标签之间的物理层和MAC参数、协议和命令及防碰撞判断机制。

目前，在RFID空中接口方面尚未形成国际统一的标准。EPCglobal、ISO/IEC、UID等标准化组织都在制定和推广RFID空中接口协议相关的系列标准。空中接口协议定义了读写器与标签之间进行命令和数据双向交换的机制（包括编码解码、调制解调、防碰撞机制、数据格式等）。因此，空中接口标准决定了RFID射频部分的信道模型，在RFID系统中具有举足轻重的地位，它将直接决定射频系统传输和识别的可靠性、安全性和有效性。

1.EPCglobal标准

EPCglobal是由EAN和UCC共同组建的RFID标准研究机构，该机构推出了Class0～Class4等系列的RFID技术标准。其中，最典型的超高频第二代空中接口标准EPCglobal C1G2为供应链提供了全球统一的标准，给物流业带来了革命性的变革，推动了供应链和物流管理向智能化方向的发展。另外，该标准体系关注于超高频860～960MHz频段的空中接口协议，是一套面向物流供应链领域的应用标准。其目标是解决供应链的可追溯性、透明性问题，保障供应链环节中的各个用户能够及时准确地了解物品的相关信息。

EPCglobal制定的空中接口协议EPCglobal C1G2具有以下优点：

1）标准开放性　该标准对EPCglobal成员和签订了EPCglobal IP协议的单位免收专利费，允许厂商生产基于该标准的产品。这意味着更多的技术提供商可以据此标准在不交纳专利授权费的情况下生产符合供应商、制造商和终端用户需要的产品，也减少了终端用户部署RFID系统的费用，可以吸引更多的用户采用RFID技术。

2）标签优越性标签芯片尺寸较小，适于满足多种应用场景需求；存储能力强，利于保护存储标签数据信息。同时标签在Unconceal（公开）、Unlock（解锁）和Kill（灭活）指令中都设置了专门的口令，所以标签不能随意被公开、解锁和灭活，使标签具有更好的安全机制，在一定程度上保证了读写器访问标签的通信安全。其中灭活指令具有不可逆性，永久灭活标签芯片功能将有助于防止芯片被非法读取，提高了数据的安全性能，减轻了人们对隐私泄漏问题的担忧。被灭活的标签在任何情况下都会保持被灭活的状态，不会产生调制信号以激活射频场。

3）系统兼容性EPCglobal C1G2标准的推出，保证了不同生产商的设备之间将具有良好的兼容性，也保证了EPCglobal网络系统中的不同组件（包括硬件部分）之间的协调工作。此外，基于EPCglobal C1G2标准的读写器还具有较高的读取率和识读速度，使得通过应用RFID标签可以实现高速自动化作业。

2.ISO/IEC系列标准

国际标准化组织ISO和国际电工委员会IEC联合制定了一系列RFID空中接口标准，典型的标准包括ISO/IEC 14443、ISO/IEC 15693和ISO/IEC 18000等。

ISO/IEC 14443《识别卡——无触点的集成电路卡——接近式卡》系列标准是由ISO/IEC JTC1 SC17负责制定的非接触式IC卡国际标准，它采用的载波频率是13.56MHz，应用范围广泛，目前的二代身份证标准中采用的就是ISO/IEC 14443 TYPE B协议。该系列标准共分为物理特性、空中接口和初始化、防碰撞和传输协议、扩展命令集和安全特性4个部分。它定义了TYPE A、TYPE B两种类型协议，通信速率为106kbps，它们的区别主要在于载波的调制度和位的编码方式。ISO/IEC 14443主要应用在短距离、中等速率读取少量数据的领域，如门禁控制、电子门票、电子证照等。

ISO/IEC 15693《识别卡——无触点的集成电路卡——邻近式卡》系列标准也是由ISO/IEC JTC1 SC17负责制定的载波频率为13.56MHz的非接触式IC卡国际标准。同时，该系列标准也分为4个部分：物理特性、空中接口和初始化、防碰撞和传输协议、扩展命令集和安全特性。ISO/IEC 15693由于读写距离稍远，目前在危险品管理方面应用比较广泛。

ISO/IEC 18000《信息技术——用于物品管理的射频识别技术》系列标准是由ISO/IEC JTC1 SC31负责制定的RFID空中接口通信协议标准，它涵盖了从125kHz到2.45GHz的通信频率，识读距离由几厘米到几十米，主要适用于射频识别技术在单品管理中的应用。目前该系列标准分为以下6部分：

ISO/IEC 18000-1：2004《参考结构和标准化参数定义》；

ISO/IEC 18000-2：2004《频率小于135kHz的空中接口通信参数》；

ISO/IEC 18000-3：2004《13.56MHz频率下的空中接口通信参数》；

ISO/IEC 18000-4：2004《2.45GHz频率下的空中接口通信参数》；

ISO/IEC 18000-6：2004《860～960MHz频率下的空中接口通信参数》；

ISO/IEC 18000-7：2004《433MHz频率下的有源空中接口通信参数》。

其中，ISO/IEC 18000-1定义了在所有ISO/IEC18000系列标准中空中接口定义所要用到的参数，还列出了所有相关的技术参数元数据及各种通信模式，如工作频率、跳频速率、跳频序列、占用频道带宽、最大发射功率、杂散发射、调制方式、调制指数、数据编码、比特速率、标签唯一标识符（UID）、读处理时间、写处理时间、错误检测、存储容量、防碰撞类型、标签识读数目等。ISO/IEC 18000的其他部分分别定义了通信频率在125～134kHz、13.56MHz、2.45GHz、860～960MHz、433MHz下的空中接口通信协议，规定了读写器与标签之间的物理层和MAC参数、协议和命令及防碰撞判断机制。

ISO/IEC 18000的应用广泛，其中ISO/IEC 18000-2适用于低成本、短距离、小量数据和低速率的应用，如动物识别、工具识别等；ISO/IEC18000-3适用于产品标识和门禁管理；ISO/IEC 18000-4适合较长阅读距离的应用，如高速公路收费、托盘和货箱标识等；ISO/IEC 18000-6适合以较长的阅读距离和较高速率读取数据的应用，如物流和供应管理，生产制造和装配；ISO/IEC 18000-7可用于集装箱、托盘和货箱标识的管理。

特别需要说明的是，适用于超高频860～960MHz频段的ISO/IEC18000-6在业内受到广泛关注。ISO/IEC 18000-6系列标准包括了ISO/IEC18000-6 TYPE A、ISO/IEC 18000-6 TYPE B、ISO/IEC 18000-6 TYPE C和ISO/IEC 18000-6 TYPE TOTAL 4种类型。这4种类型所选择的调制方式、编码方式、算法、标签查询能力等均存在一定的差异，下面，通过表13-6，我们对ISO/IEC 18000-6标准的这4种类型作一下比较。

表13-6 ISO/IEC 18000-6标准的4种类型比较

3.UID标准

日本泛在ID中心负责制定的RFID标准UID，其目标是构建和推广物品自动识别技术并最终形成一个无处不在的计算环境和标准体系，包括编码体系、空中接口协议及泛在网络体系结构。该标准体系对频段没有强制要求，标签和读写器都是多频段设备，能同时支持2.45GHz和13.56MHz频段。UID标签泛指所有包含Ucode码的设备，如条码、RFID标签、智能卡和主动芯片等，并定义了9种不同类别的标签。适用于库存管理、信息发送与接收及产品和零部件的跟踪管理等应用场景。

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