常用的RFID国际标准简述

摘要:  目前常用的RFID国际标准主要有用于对动物识别的ISO 11784和11785,用于非接触智能卡的ISO 10536(Close coupled cards)、ISO 15693(Vicinity cards)、ISO 14443 (Proximity cards),用于集装箱识别的ISO 10374等。有 ...

目前常用的RFID国际标准主要有用于对动物识别的ISO 11784和11785,用于非接触智能卡的ISO 10536(Close coupled cards)、ISO 15693(Vicinity cards)、ISO 14443 (Proximity cards),用于集装箱识别的ISO 10374等。有些标准正在形成和完善之中,比如用于供应链的ISO 18000无源超高频(860Mhz~930Mhz载波频率)部分的C1G2标准不久会正式推出,我国自己的国家标准最快在今年年末会出台。下面对这几个标准加以简述。 


ISO 11784和ISO 11785 

ISO 11784和11785分别规定了动物识别的代码结构和技术准则,标准中没有对应答器样式尺寸加以规定,因此可以设计成适合于所涉及的动物的各种形式,如玻璃管状、耳标或项圈等。 

技术准则规定了应答器的数据传输方法和阅读器规范。工作频率为134.2KHz,数据传输方式有全双工和半双工两种,阅读器数据以差分双相代码表示。应答器采用FSK调制,NRZ编码。 

由于存在较长的应答器充电时间和工作频率的限制,通信速率较低。 

ISO 10536、ISO 15693和ISO 14443 

ISO 10536标准主要发展于1992到1995年间,由于这种卡的成本高,与接触式IC卡相比优点很少,因此这种卡从未在市场上销售。 

ISO 14443和ISO 15693标准在1995年开始操作,单个系统于1999年进入市场,两项标准的完成则是在2000年之后。二者皆以13.56MHz交变信号为载波频率:ISO15693读写距离较远,当然这也与应用系统的天线形状和发射功率有关;而ISO 14443 读写距离稍近,但应用较广泛,目前的第二代电子身份证采用的标准是ISO 14443 TYPE B协议。 

ISO14443定义了TYPE A、TYPE B两种类型协议。通信速率为106kbits/s,它们的不同主要在于载波的调制深度及位的编码方式。 

从PCD向PICC传送信号时,TYPE A采用改进的Miller编码方式,调制深度为100%的ASK信号;TYPE B则采用NRZ编码方式,调制深度为10%的ASK信号。 

从PICC向PCD传送信号时,二者均通过调制载波传送信号,副载波频率皆为847KHz。TYPE A采用开关键控(On-Off keying)的Manchester编码;TYPE B采用NRZ-L的BPSK编码。 

TYPE B与TYPE A相比,由于调制深度和编码方式的不同,具有传输能量不中断、速率更高、抗干扰能力更强的优点。 

ISO 15693标准规定的载波频率亦为13.56MHz,VCD和VICC全部都用ASK调制原理,调制深度为10%和100%,VICC必须对两种调制深度正确解码。 

从VCD向VICC传送信号时,编码方式为两种:“256出1”和“4出1”。二者皆以固定时间段内以位置编码。这两种编码方式的选择与调制深度无关。当“256出1”编码时,10%的ASK调制优先在长距离模式中使用,在这种组合中,与载波信号的场强相比,调制波边带较低的场强允许充分利用许可的磁场强度对IC卡提供能量。与此相反,阅读器的“4出1”编码可和100%的ASK调制的组合在作用距离变短或在阅读器的附近被屏蔽时使用。 

从VICC向VCD传送信号时,用负载调制副载波。电阻或电容调制阻抗在副载波频率的时钟中接通和断开。而副载波本身在Manchester编码数据流的时钟中进行调制,使用ASK或FSK调制。调制方法的选择是由阅读器发送的传输协议中FLAG字节的标记位来标明,因此,VICC总是支持两种方法:ASK(副载波频率为424KHz)和FSK(副载波频率为424/484KHz)。数据传输速率的选择同样由FLAG中的位来表明,而且必须两种速率都支持:高速和低速。这两种速率根据采用的副载波速率不同而略有不同,采用单副载波时低速为6.62kbits/s,高速为2?$%%&@* ##?$%%&@* ##?$%%&@* ##?$%%&@* ##8kbits/s;采用双副载波时则分别为6.67kbits/s和26.69kbits/s。 

可见,ISO 15693应用更加灵活,操作距离又远,更重要的是它与ISO 18000-3兼容,了解ISO 15693标准对将来了解我国的国家标准是有助益的,因为我国的国家标准肯定会与ISO 18000大部分兼容。 

如果在同一时间段内有多于一个的VICC或PICC同时响应,则说明发生冲撞。RFID的核心是防冲撞技术,这也是和接触式IC卡的主要区别。ISO 14443-3规定了TYPE A和TYPE B的防冲撞机制。二者防冲撞机制的原理不同:前者是基于位冲撞检测协议,而TYPE B通过系列命令序列完成防冲撞;ISO 15693 采用轮寻机制、分时查询的方式完成防冲撞机制,在标准的第三部分有详细规定。 

防冲撞机制使得同时处于读写区内的多张卡的正确操作成为可能,只用算法编程,读头即可自动选取其中一张卡进行读写操作。这样既方便了操作,也提高了操作的速度。 

如果与硬件配合,可用一些算法快速实现多卡识别,比如TI公司的R6C接口芯片有一个解码出错指示引脚,利用它可以快速识别多卡:当冲撞产生时引脚电平发生变化,此时记录下用来查询的低UID位,然后在此低位基础上增加查询位数,直到没有冲撞发生,这样就可以识别出所有卡片。

ISO 10374 

ISO 10374标准说明了基于微波应答器的集装箱自动识别系统。 

应答器为有源设备,工作频率为850MHz~950Mhz及2.4GHz~2.5GHz。只要应答器处于此场内就会被活化并采用变形的FSK副载波通过反向散射调制做出应答。信号在两个副载波频率40kHz和20kHz之间被调制。 

此标准和ISO 6346共同应用于集装箱的识别,ISO 6346规定了光学识别,ISO 10374则用微波的方式来表征光学识别的信息。 

ISO 18000 

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2是ISO 18000标准的内容。 

其中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订出的规范。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。 

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,就可以构成一个完整的供应链标准。 

花好还需绿叶扶 

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,这在以后的实际应用中会不断地积累经验,不断地改进创新。因为这项技术的应用前景决定了它的技术和标准的日臻完善。近年来,射频识别已经逐步发展成为一个独立的跨学科的专业领域,这个领域与其他传统学科不同,它将大量来自完全不同专业领域的技术综合到一起:如高频技术、电磁兼容性、半导体技术、数据保护和密码学、电信、制造技术和许多专业领域。所以在这个领域要做的事很多,要探讨的问题也很多,但这一切都是值得努力去做的。 

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