第6章RFID的ISOIEC標準

1、合肥工業(yè)大學 計算機與信息學院RFID原理與應用原理與應用第第2版版單承贛 教授2第6章 RFID的ISO IEC標準6.1 標準概述標準概述6.1.1 標準的作用和內容標準的作用和內容標準的作用 確保協(xié)同工作的進行，規(guī)模經(jīng)濟的實現(xiàn)，工作實施的安全性以及其他許多方面 RFID標準化的主要目的在于通過制定、發(fā)布和實施標準，解決編碼、通信、空中接口和數(shù)據(jù)共享等問題，最大程度的促進RFID技術及相關系統(tǒng)的應用 標準采用過早，有可能會制約技術的發(fā)展和進步；采用過晚，可能會限制技術的應用范圍。RFID標準涉及的主要內容包括 技術（接口和通信技術，如空中接口、防碰撞方法、中間件技術、通信協(xié)議） 一致性（數(shù)

2、據(jù)結構、編碼格式及內存分配 ） 電池輔助及與傳感器的融合 應用（如不停車收費系統(tǒng)、身份識別、動物識別、物流、追蹤、門禁等 ）第6章 RFID的ISO IEC標準6.1.2 標準分類標準分類 國際標準國際標準 國家標準國家標準 行業(yè)標準行業(yè)標準4第6章 RFID的ISO IEC標準6.1.3 ISO/IEC及我國制定及我國制定的的RFID標準概況標準概況 技術標準 5第6章 RFID的ISO IEC標準 ISO/IEC及我國制定的RFID標準概況 數(shù)據(jù)內容標準 6第6章 RFID的ISO IEC標準 ISO/IEC及我國制定的RFID標準概況 性能標準 7第6章 RFID的ISO IEC標準 I

3、SO/IEC及我國制定的RFID標準概況 應用標準8第6章 RFID的ISO IEC標準6.1.4 和和RFID技術相關的標準技術相關的標準 無線通信管理 頻譜分布、功率、電磁兼容等內容 人類健康的有關標準和規(guī)范 國際非電離輻射保護委員會（ICNIRP）所提出的標準和規(guī)范 數(shù)據(jù)安全的有關標準和規(guī)范 經(jīng)濟合作與發(fā)展組織（OECD） 隱私問題 目前，很多用于物品識別的應答器（電子標簽）都能支持KILL命令 第6章 RFID的ISO IEC標準6.1.5 標準制定的推動力標準制定的推動力 大零售商 美國國防部 廣泛的應用6.1.6 標準多元化的原因標準多元化的原因 技術因素和利益因素6.1.7 發(fā)展

4、趨勢發(fā)展趨勢10第6章 RFID的ISO IEC標準6.2 ISO/IEC的的RFID標準簡介標準簡介 非接觸式IC卡 三種非接觸式IC卡標準標準卡的類型閱讀器作用距離ISO/IEC 10536密耦合（CICC）CCD緊靠ISO/IEC 14443近耦合（PICC）PCD10 cmISO/IEC 15693疏耦合（VICC）VCD約50 cm11第6章 RFID的ISO IEC標準 ISO/IEC的RFID標準簡介 動物識別標準 ISO /IEC 11784 規(guī)定動物識別的代碼結構 ISO/IEC 11785規(guī)定相關的技術準則 ISO/IEC 14223 為讀取動物應答器內的特殊數(shù)字提供了協(xié)議

5、，這些數(shù)字被存儲在集中所有動物數(shù)據(jù)的中央數(shù)據(jù)庫內 12第6章 RFID的ISO IEC標準 ISO/IEC的RFID標準簡介 動物識別標準 ISO/IEC 11784 動物識別代碼13第6章 RFID的ISO IEC標準 ISO/IEC的RFID標準簡介 動物識別標準 ISO/IEC 11785 數(shù)據(jù)以差分曼徹斯特碼為數(shù)字基帶信號 全雙工/半雙工應答器的數(shù)據(jù)幀結構差分曼徹斯特碼14第6章 RFID的ISO IEC標準 ISO/IEC的RFID標準簡介 物品識別標準 ISO/IEC 18000 ：空中接口的重要標準 ，無線頻段（頻率）有6個，即低于135 kHz，13.56 MHz，433 MH

6、z，860960 MHz，2.45 GHz和5.8 GHz。作用距離從數(shù)厘米至十多米不等 ISO/IEC 18001 ：給出了應答器的外形要求 ISO/IEC 10374 ：微波應答器的集裝箱識別標準 ，工作頻率范圍為850950 MHz以及2.42.5 GHz，應答器的靈敏度以最大電場強度150 mV/m定義，最大可閱讀距離為13 mFSK副載波的數(shù)據(jù)位編碼15第6章 RFID的ISO IEC標準6.3 國際標準國際標準ISO/IEC 14443 近耦合非接觸式IC卡的國際標準 用于身份證和各種智能卡、存儲卡 ISO/IEC 14443標準由四部分組成，即ISO/IEC 14443-1/2/

7、3/46.3.1 ISO/IEC 14443-1物理特性物理特性6.3.2 ISO/IEC 14443-2射頻能量和信號接口射頻能量和信號接口TYPE A型 1 0 0 0 1 1 0 0 1 0 ASK 100% 修正密勒碼 106 kbps 曼徹斯特碼 副載波頻率為 fc/16 負載調制 106 kbps PCD PICC PICC PCD Pause TYPE A接口信號波形示例16第6章 RFID的ISO IEC標準TYPE B型副載波相位變化和數(shù)位表示 TYPE B接口信號波形示例17第6章 RFID的ISO IEC標準6.3.3 ISO/IEC14443-4傳輸協(xié)議傳輸協(xié)議TYPE

8、 A型PICC激活的協(xié)議操作 TYPE A 型 PICC激活過程 RATS ATS PPS（協(xié)議和參數(shù)選擇）請求 PPS響應 186 RFID的ISO IEC標準ISO/IEC的RFID標準簡介 PCD激活TYPE A 型PICC 19第6章 RFID的ISO IEC標準ISO/IEC 14443-4傳輸協(xié)議 RATS 命令的格式20第6章 RFID的ISO IEC標準 ATS ATS的結構格式字節(jié)編碼TA(1)編碼的結構21第6章 RFID的ISO IEC標準 ISO/IEC14443-4傳輸協(xié)議 PPS（協(xié)議和參數(shù)選擇）請求 22第6章 RFID的ISO IEC標準 ISO/IEC 144

9、43-4傳輸協(xié)議 TYPE B型PICC激活的協(xié)議操作 參閱4.3.2節(jié) 半雙工分組傳輸協(xié)議 （1）分組格式 分組格式23 半雙工分組傳輸協(xié)議 PCB域三種分組24第6章 RFID的ISO IEC標準 ISO/IEC 14443-4傳輸協(xié)議 半雙工分組傳輸協(xié)議 CID域 b8b7 ： PICC發(fā)送S-block中，用于指示PICC從PCD獲得的功率情況。在PCD向PICC通信時，這兩位為00b。 b6b5: 00b b4b3b2b1: CID編碼 NAD域 用于PCD和PICC之間建立邏輯連接，8和4位為0,7、6、5位為目標節(jié)點地址，3、2、1位為原節(jié)點地址。 INF域：可選。如果有，在信息

10、分組中為應用 數(shù)據(jù)，在管理分組中是狀態(tài)信息。 功率電平指示編碼25第6章 RFID的ISO IEC標準（2）幀等待時間擴展當PICC需要比定義的幀等待時間（FWT）更長的時間處理收到的分組時，它可以用WTX分組請求等待時間的擴展。表中b6到b1為倍增因子。 FWTTEMP = FWTWTXM WTX分組信息域26第6章 RFID的ISO IEC標準 半雙工分組傳輸協(xié)議（3）協(xié)議操作多PICC激活27第6章 RFID的ISO IEC標準 半雙工分組傳輸協(xié)議 協(xié)議操作鏈接（分組鏈）28第6章 RFID的ISO IEC標準6.4 ISO/IEC 15693 疏耦合射頻卡（VICC）的國際標準 物理特

11、性（機械特性，物理尺寸，抗紫外線、X射線和電磁射線能力，彎曲和扭曲性能 ） 空中接口與初始化 防碰撞和傳輸協(xié)議 命令擴展 安全特性29第6章 RFID的ISO IEC標準 ISO/IEC 156936.4.1 空中接口和初始化空中接口和初始化 VCD到VICC的通信 30 ISO/IEC 15693 空中接口和初始化 10% ASK調制 ISO/IEC 15693 空中接口和初始化 256中取1的PPM方式的原理31第6章 RFID的ISO IEC標準Pause處的詳細情況 4中取1的PPM方式32 ISO/IEC 15693 空中接口和初始化 4中取1的PPM方式 例：所傳輸?shù)淖止?jié)為E1H

12、= (1110 0001)b33第6章 RFID的ISO IEC標準 ISO/IEC 15693 空中接口和初始化 VCD到VICC的幀 幀用SOF和EOF分隔34第6章 RFID的ISO IEC標準 SOF的結構EOF的結構35第6章 RFID的ISO IEC標準 ISO/IEC 15693 空中接口和初始化 副載波：單副載波時，副載波的頻率423.75 kHz；在使用雙副載波時，頻率484.28 kHz 數(shù)據(jù)速率 位表示和編碼 ：采用曼徹斯特碼編碼方式 VICC到VCD的通信 ISO/IEC 15693 空中接口和初始化 VICC到VCD的通信 數(shù)據(jù)速率36第6章 RFID的ISO IEC

13、標準37第6章 RFID的ISO IEC標準 ISO/IEC 15693 空中接口和初始化 位表示和編碼 ：采用曼徹斯特碼編碼方式 VICC到VCD的通信 38第6章 RFID的ISO IEC標準SOFEOF39第6章 RFID的ISO IEC標準6.4.2 傳輸協(xié)議傳輸協(xié)議 唯一標識符（UID） ：由制造商永久地設定 應用族標識符（AFI） ：由VCD鎖定的應用類型 數(shù)據(jù)存儲格式標識符（DSFID） ：指出了數(shù)據(jù)在VICC內存中的結構 CRC ：初始值為FFH VICC內存結構 ：可尋址塊達256個，塊大小可至256位，最大內存容量可達64 kb（8 kB）。 塊安全狀態(tài) ：由VICC作為對

14、VCD請求的響應參數(shù)返回 UID的格式塊安全狀態(tài)40第6章 RFID的ISO IEC標準 傳輸協(xié)議 請求幀格式 請求幀由SOF（幀開始）、標志、命令編碼、強制和可選的參數(shù)、數(shù)據(jù)、CRC、EOF（幀結束）等域組成。請求標志域14位41第6章 RFID的ISO IEC標準 傳輸協(xié)議 請求幀格式目錄標志值為0時，58位的定義42第6章 RFID的ISO IEC標準 傳輸協(xié)議 請求幀格式目錄標志值為1時，58位的定義 傳輸協(xié)議 應答幀格式 應答幀的標志域為8位43第6章 RFID的ISO IEC標準 傳輸協(xié)議 應答幀格式 8位錯誤碼的編碼44第6章 RFID的ISO IEC標準 傳輸協(xié)議 命令的類型和

15、編碼45第6章 RFID的ISO IEC標準 傳輸協(xié)議 強制命令 目錄命令 目錄命令的應答46第6章 RFID的ISO IEC標準 傳輸協(xié)議 強制命令 保持靜默命令47第6章 RFID的ISO IEC標準 傳輸協(xié)議 可選命令48第6章 RFID的ISO IEC標準 傳輸協(xié)議 可選命令49第6章 RFID的ISO IEC標準50第6章 RFID的ISO IEC標準 VICC狀態(tài) 斷電（Power-Off）、就緒（Ready）、靜默（Quiet）、選擇（Selected）4種狀態(tài) 51第6章 RFID的ISO IEC標準6.4.3 防碰撞防碰撞 時隙數(shù)為16的典型防碰撞處理過程 52第6章 RFI

16、D的ISO IEC標準防碰撞過程VCD發(fā)送目錄命令的請求幀，時隙數(shù)設置為16。VICC1在時隙0返回應答，因只有這一個VICC應答，故不存在碰撞，它的UID被VCD接收存儲。VCD發(fā)送EOF，指示下一個時隙開始。在時隙1，VICC2和VICC3進行應答，發(fā)生了碰撞。VCD檢測到碰撞，并記錄該時隙發(fā)生了碰撞。VCD再發(fā)送EOF，進入時隙2。在時隙2，無VICC應答，VCD未檢測到VICC的應答的SOF，因此VCD通過發(fā)送EOF，進入時隙3。在時隙3，VICC4和VICC5應答，產(chǎn)生了碰撞。VCD決定發(fā)送尋址請求（例如讀塊請求）給VICC1（VICC1的UID已被UCD正確接收）。所有VICC都檢

17、測到對VICC1請求的SOF，它們都處理這個請求，但只有UID匹配的VICC1才返回應答，其他的VICC則退出防碰撞序列。所有VICC準備接收下一個請求。如果又是一個目錄命令的請求，則又從時隙0開始按上面步序執(zhí)行。53第6章 RFID的ISO IEC標準防碰撞過程中VICC的UID匹配方法 根據(jù)目錄請求幀中的掩碼長度和掩碼值，去掉掩碼值中的填充部分，將得到的掩碼放入比較器。 VICC中的時隙計數(shù)器對時隙數(shù)進行跟蹤計數(shù)，將時隙數(shù)放入比較器。 將上面兩步得到的位值和VICC的UID相應低位值進行比較，如果相同即為匹配。6.5 ISO/IEC 18000-6標準標準 定義了閱讀器和應答器之間的物理接

18、口、協(xié)議、命令及防碰撞機制。 標準包含三種通信模式：TYPE A、TYPE B和TEPE C。 6.5.1 TYPE A模式模式 1.物理接口 PCD向PICC 數(shù)據(jù)編碼（脈沖間隔編碼，PIE） 54第6章 RFID的ISO IEC標準幀格式調制：ASK55第6章 RFID的ISO IEC標準應答器向閱讀器的數(shù)據(jù)傳輸 數(shù)據(jù)編碼 幀格式 前同步碼、標志、參數(shù)、數(shù)據(jù)、CRC 56第6章 RFID的ISO IEC標準 TYPE A模式2. 數(shù)據(jù)元素 數(shù)據(jù)元素包括唯一標識符（UID），子唯一標識符（SUID），應用族標識符（AFI）和數(shù)據(jù)存儲格式標識符（DSFID）。 SUID和UID的映射關系 3.

19、協(xié)議元素57第6章 RFID的ISO IEC標準4.命令 命令格式 命令編碼58第6章 RFID的ISO IEC標準 TYPE A模式 命令標志 命令標志域由4位構成。b1為防碰撞過程（Census）標志，b1 = 0表示命令的執(zhí)行不處于防碰撞過程中，b1 = 1表示命令的執(zhí)行處于防碰撞過程中。b2b3b4位的含義取決于b1位的值。 b1 = 0時，b2b3b4命令標志的定義59第6章 RFID的ISO IEC標準 TYPE A模式 命令標志 b1 = 1時，b2b3b4命令標志的定義60第6章 RFID的ISO IEC標準5. 響應 應答器的響應格式 標志域的編碼 錯誤碼61第6章 RFID

20、的ISO IEC標準 TYPE A模式 6.應答器的狀態(tài) 應答器具有離場、就緒、靜默、選擇、循環(huán)激活、循環(huán)準備6個狀態(tài)62第6章 RFID的ISO IEC標準7.強制命令及狀態(tài)轉換 INIT ROUND命令 NEXT SLOT命令 ：確認已被識別的應答器；指示所有處于循環(huán)激活狀態(tài)的應答器對它們的時隙計數(shù)器加1并進入下一個時隙 CLOSE SLOT命令 ： STANDBY ROUND 命令 ：確認來自一個應答器的有效應答，并指示該應答器進入選擇狀態(tài)，閱讀器可以發(fā)送選擇標志為1的讀寫命令等對此應答器進行操作；指示所有處于循環(huán)激活狀態(tài)的應答器進入循環(huán)準備狀態(tài)，等待NEXT SLOT，NEW SLOT

21、或CLOSE SLOT命令的到來，重新進入循環(huán)激活狀態(tài)進入新的循環(huán) NEW ROUND命令 ：指示在循環(huán)準備和循環(huán)激活狀態(tài)的應答器進入循環(huán)激活狀態(tài)，復位它們的時隙計數(shù)器為1，進入新的循環(huán)；指示在選擇狀態(tài)的應答器變遷到靜默狀態(tài)，在靜默和就緒狀態(tài)的應答器仍維持它的狀態(tài) 63第6章 RFID的ISO IEC標準 強制命令及狀態(tài)轉換 SELECT（by SUID）命令 ：無論應答器原先處于場內哪個狀態(tài)（不含離場狀態(tài)），接收到該命令且SUID匹配時進入選擇狀態(tài)，并發(fā)回應答幀；SUID不匹配的應答器不發(fā)回應答幀，當它處于循環(huán)激活狀態(tài)時變遷到循環(huán)準備狀態(tài)，處于選擇狀態(tài)時變遷到靜默狀態(tài)，處于就緒、靜默或循環(huán)準

22、備狀態(tài)時保持狀態(tài)不變 READ BLOCKS命令 GET SYSTEM INFORMATION命令 ：獲取應答器的有關系統(tǒng)信息 64第6章 RFID的ISO IEC標準8. TYPE A的防碰撞過程 啟動防碰撞過程 ：閱讀器發(fā)出INIT ROUND命令啟動防碰撞過程，在命令中給出循環(huán)空間大小 參與防碰撞過程的應答器對命令的處理 閱讀器發(fā)出INIT ROUND命令后出現(xiàn)的三種可能情況 閱讀器在一個時隙中沒有檢測到應答幀時，它發(fā)出CLOSE SLOT命令。 閱讀器檢測到碰撞或錯誤的CRC時，在確認無應答器仍在傳輸應答的情況下，發(fā)出CLOSE SLOT命令。 閱讀器接收到一個應答器無差錯的應答幀時，

23、它發(fā)送NEXT SLOT命令，命令中包括該應答器的簽名，對此已被識別的應答器進行確認，使它進入靜默狀態(tài)以便循環(huán)的繼續(xù) 接收到CLOSE SLOT命令或NEXT SLOT而簽名不匹配的參與循環(huán)的應答器將自己的時隙計數(shù)器加1并和所選擇的隨機數(shù)比較以決定該時隙是否發(fā)回應答幀，并根據(jù)本次循環(huán)時的時隙延遲標志決定發(fā)回應答幀的時延 65第6章 RFID的ISO IEC標準 TYPE A的防碰撞過程 閱讀器按第（3）步中的三種情況處理，直至該循環(huán)結束（達到了循環(huán)空間預置值） 一個循環(huán)結束后，如果在INIT ROUND命令或CLOSE SLOT命令中重復循環(huán)標志位置為1，則自動開始一個新的循環(huán)。如果重復循環(huán)標

24、志位為0，閱讀器可以決定用新的INIT ROUND命令或NEW ROUND命令繼續(xù)進行循環(huán)以完成防碰撞過程 在一次循環(huán)中，閱讀器可以通過發(fā)送STANDBY ROUND命令來確認簽名匹配的應答器的有效應答，并指示該應答器進入選擇狀態(tài)，同時讓簽名不匹配的應答器進入循環(huán)準備狀態(tài)，以便在后續(xù)命令來到時將循環(huán)繼續(xù)。 66第6章 RFID的ISO IEC標準6.5.2 TYPE B （與TYPE A相類比） 物理接口 命令和應答的幀格式 數(shù)據(jù)元素 應答器的存儲器 應答器的狀態(tài) 命令 強制和推薦的命令 防碰撞算法 67 TYPE BTYPE B防碰撞流程 第6章 RFID的ISO IEC標準6.5.3 TYPE C （與（與TYPE A相類比）相類比） 物理接口 應答器的存儲器 閱讀器對應答器的命令Select命令盤存命令訪問命令69第6章 RFID的ISO IEC標準6.6 ISO/I