射頻識(shí)別技術(shù)原理、協(xié)議及系統(tǒng)設(shè)計(jì)：第5章 協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)

射頻識(shí)別技術(shù)原理、協(xié)議及系統(tǒng)設(shè)計(jì)第二篇

協(xié)議射頻識(shí)別技術(shù)原理、協(xié)議及系統(tǒng)設(shè)計(jì)第五章

協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)本章內(nèi)容5.1EPCglobalClass05.2EPCglobalClass1Generation15.3EPCglobalClass1Generation25.4小結(jié)5.1EPCglobalClass0超高頻RFID協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)主要由兩個(gè)組織制定：兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的使用者：5.1EPCglobalClass0

如今，EPCglobal組織致力于發(fā)展通用的EPC系統(tǒng)，并建立全球的信息網(wǎng)絡(luò)保證自動(dòng)識(shí)別技術(shù)在供應(yīng)鏈中的應(yīng)用。因此，本章將集中介紹超高頻RFID協(xié)議中的EPCglobal標(biāo)準(zhǔn)。EPCglobalClass0EPCglobalClass15.1EPCglobalClass0EPCglobalClass0的標(biāo)簽是只讀的其包含的信息由廠(chǎng)商寫(xiě)入，用戶(hù)不可寫(xiě)入其EPC碼（ElectronicProductCode）包括64比特和96比特兩種。5.1EPCglobalClass0EPCglobalClass0標(biāo)準(zhǔn)使用了二進(jìn)制樹(shù)的變種算法用于媒介訪(fǎng)問(wèn)控制，訪(fǎng)問(wèn)模式如下圖：00010100010110001100110111110001111標(biāo)簽的回復(fù)閱讀器發(fā)送的序列NULL,00011(mute)(mute)(mute)(mute)00(mute)(mute)(mute)(mute)(mute)(mute)5.1EPCglobalClass0EPCglobalClass0標(biāo)準(zhǔn)使用了二進(jìn)制樹(shù)的變種算法用于媒介訪(fǎng)問(wèn)控制，訪(fǎng)問(wèn)模式如下圖：0001010001011000110011011111標(biāo)簽的回復(fù)閱讀器發(fā)送的序列NULL,0001(mute)(mute)(mute)(mute)(mute)(mute)01標(biāo)簽0001的EPC碼已經(jīng)發(fā)送結(jié)束，標(biāo)簽0001被識(shí)別此類(lèi)標(biāo)簽的電子產(chǎn)品編碼包括64比特和96比特兩種，并且支持鎖定（LOCK）和滅活（KILL)命令。EPCCIG1協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)中使用數(shù)據(jù)包式的半雙工協(xié)議。5.2EPCglobalClass1Generation1屬于EPCC1G1的標(biāo)簽是被動(dòng)標(biāo)簽。能夠反射一個(gè)唯一的識(shí)別碼（ID）給閱讀器。EPCC1G1標(biāo)準(zhǔn)中，假設(shè)所有的標(biāo)簽至少能被重寫(xiě)一次。EPCC1G1和EPCglobalClass0標(biāo)準(zhǔn)是不兼容的，無(wú)論是在標(biāo)簽符號(hào)、媒介訪(fǎng)問(wèn)控制、命令集還是在狀態(tài)圖方面。5.2EPCglobalClass1Generation1EPCC1G1協(xié)議提供一些命令來(lái)改善媒介訪(fǎng)問(wèn)控制過(guò)程，并具有可以直接訪(fǎng)問(wèn)標(biāo)簽EPC碼的命令。PingID：提供掩碼（Mask）過(guò)濾器，其指定了遍歷過(guò)程的起始位置以及對(duì)標(biāo)簽的訪(fǎng)問(wèn)情況。5.2EPCglobalClass1Generation1EPCC1G1使用PingID命令遍歷二叉樹(shù)，識(shí)別標(biāo)簽。掩碼為

1前綴為

15.3EPCglobalClass1Generation2遵守EPCglobalClass1Generation2（EPC

G1G2)標(biāo)準(zhǔn)的RFID系統(tǒng)工作頻段在860MHz~960MHz。EPCC1G2標(biāo)準(zhǔn)主要致力于提供一個(gè)統(tǒng)一的方法來(lái)讀取RFID標(biāo)簽中的數(shù)據(jù)、向標(biāo)簽中寫(xiě)入數(shù)據(jù)以及與標(biāo)簽通信等。5.3.1物理層的通信機(jī)制在EPCC1G2中的物理層通信接口與OSI協(xié)議棧七層模型中的物理層通信接口相同。在EPCC1G2中存在兩種通信鏈路，即閱讀器到標(biāo)簽的通信鏈路以及標(biāo)簽到閱讀器的通信鏈路。這兩個(gè)鏈路是獨(dú)立的并且有著不同的數(shù)據(jù)編碼方式、數(shù)據(jù)速率和數(shù)據(jù)調(diào)制模式。5.3.1物理層的通信機(jī)制閱讀器到標(biāo)簽的通信鏈路維持CW命令標(biāo)簽到閱讀器的通信鏈路響應(yīng)調(diào)制CWASK調(diào)制ASK/PSK調(diào)制EPCC1G2協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)是半雙工的協(xié)議，在一次傳輸中，只允許一個(gè)閱讀器發(fā)送信號(hào)或者只有一個(gè)標(biāo)簽發(fā)送信號(hào)。5.3.2標(biāo)簽的狀態(tài)機(jī)EPCC1G2協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)中，標(biāo)簽的行為可以用有限狀態(tài)機(jī)來(lái)描述。以下為標(biāo)簽的七個(gè)狀態(tài)：5.3.2標(biāo)簽的狀態(tài)機(jī)標(biāo)簽在通電前所處的狀態(tài)。此時(shí)標(biāo)簽不參加詢(xún)問(wèn)過(guò)程。標(biāo)簽從閱讀器發(fā)送的查詢(xún)命令中，選擇一個(gè)參數(shù)生成隨機(jī)數(shù)用于計(jì)算發(fā)送的時(shí)隙。若為0，標(biāo)簽進(jìn)入回復(fù)狀態(tài)，否則進(jìn)入仲裁態(tài)。5.3.2標(biāo)簽的狀態(tài)機(jī)標(biāo)簽參加本輪查詢(xún)。此時(shí)標(biāo)簽時(shí)隙不為0，將等待時(shí)隙數(shù)變?yōu)?，然后進(jìn)入回復(fù)狀態(tài)。5.3.2標(biāo)簽的狀態(tài)機(jī)當(dāng)標(biāo)簽需要回復(fù)EPC碼時(shí)，首先進(jìn)入回復(fù)態(tài)。RN16ACKEPC/PC/CRC標(biāo)簽接受到ACK后進(jìn)入確認(rèn)態(tài)。否則，標(biāo)簽會(huì)自動(dòng)進(jìn)入仲裁態(tài)。5.3.2標(biāo)簽的狀態(tài)機(jī)標(biāo)簽回復(fù)EPC碼后進(jìn)入確認(rèn)態(tài)。這是標(biāo)簽進(jìn)入訪(fǎng)問(wèn)命令的必經(jīng)狀態(tài)。如回復(fù)態(tài)一樣，若標(biāo)簽在指定時(shí)間內(nèi)沒(méi)有接受到閱讀器的命令，將會(huì)自動(dòng)返回仲裁態(tài)。標(biāo)簽進(jìn)入訪(fǎng)問(wèn)命令時(shí)需要互斥使用的狀態(tài)。若標(biāo)簽沒(méi)接受閱讀器的命令將一直保持在此狀態(tài)直至沒(méi)有能量。標(biāo)簽?zāi)軓拈_(kāi)放態(tài)進(jìn)入安全態(tài)。5.3.2標(biāo)簽的狀態(tài)機(jī)標(biāo)簽可以使用一個(gè)可選的密碼功能要求閱讀器在執(zhí)行任何訪(fǎng)問(wèn)命令時(shí)都要提供保護(hù)的密碼。RFID標(biāo)簽中存儲(chǔ)特定對(duì)象的信息，在不需要該標(biāo)簽將其殺死以保護(hù)信息。當(dāng)標(biāo)簽進(jìn)入殺死態(tài)以后，將不再響應(yīng)閱讀器發(fā)出的任何命令。5.3.2標(biāo)簽的狀態(tài)機(jī)標(biāo)簽可以使用一個(gè)可選的密碼功能要求閱讀器在執(zhí)行任何訪(fǎng)問(wèn)命令時(shí)都要提供保護(hù)的密碼。RFID標(biāo)簽中存儲(chǔ)特定對(duì)象的信息，在不需要該標(biāo)簽將其殺死以保護(hù)信息。當(dāng)標(biāo)簽進(jìn)入殺死態(tài)以后，將不再響應(yīng)閱讀器發(fā)出的任何命令。EPCC1G2采用基于時(shí)隙的ALOHA的防沖突算法來(lái)減少由于沖突造成的數(shù)據(jù)損壞。RFID系統(tǒng)必須允許多個(gè)閱讀器和同一個(gè)標(biāo)簽通信。會(huì)話(huà)機(jī)制：在EPCC1G2標(biāo)準(zhǔn)中，最多能允許四個(gè)閱讀器在同一時(shí)間幀中與標(biāo)簽通信。5.3.3讀取標(biāo)簽在EPCC1G2的四個(gè)會(huì)話(huà)中，每個(gè)會(huì)話(huà)都有一個(gè)自己的查詢(xún)標(biāo)記，其他的標(biāo)簽狀態(tài)則在每一個(gè)會(huì)話(huà)中共享。這四個(gè)狀態(tài)分別為S0/S1/S2/S3。5.3.3讀取標(biāo)簽會(huì)話(huà)狀態(tài)圖FlagPersistence：TagPowerOnPersistence：TagPowerLostS0IndefinitenoneS1500ms<t<5s500ms<t<5sS2Indefinitet>2sS3Indefinitet>2sS4Indefinitet>2s不同情況下標(biāo)簽的標(biāo)志位持續(xù)時(shí)間多個(gè)閱讀器的并發(fā)讀取，每個(gè)閱讀器必須選擇一個(gè)不同的會(huì)話(huà)，避免讀取EPC碼以后不斷地在A和B之間切換標(biāo)記位的值。在EPCC1G2協(xié)議中，收集標(biāo)簽的EPC碼（ID）是一個(gè)很重要的操作。5.3.3讀取標(biāo)簽選擇命令查詢(xún)命令QueryRep命令QueryAdjust命令識(shí)別標(biāo)簽的四個(gè)命令。5.3.3讀取標(biāo)簽選擇命令定義了參與下一個(gè)查詢(xún)過(guò)程的標(biāo)簽數(shù)目，選擇參與下一輪查詢(xún)的標(biāo)簽子集。選擇命令可以允許閱讀器更改選擇的標(biāo)記位或者存儲(chǔ)在標(biāo)簽中的四個(gè)標(biāo)記位的任意一個(gè)。選擇命令包含6個(gè)強(qiáng)制的域和一個(gè)可選的域5.3.3讀取標(biāo)簽查詢(xún)命令啟動(dòng)一輪新的識(shí)別過(guò)程，識(shí)別將參與下一輪查詢(xún)過(guò)程的標(biāo)簽集合，并且選擇標(biāo)簽到閱讀器的編碼方式和數(shù)據(jù)速率。指定SL標(biāo)記位的值以及一個(gè)特定的會(huì)話(huà)中的標(biāo)記位的值。

CommandDRMTRextSelSessionTargetQCRC-5比特?cái)?shù)412122145描述10000:DR=81:DR=64/300:M=101:M=210:M=411:M=80:無(wú)導(dǎo)頻信號(hào)1:使用導(dǎo)頻信號(hào)00:All01:All10:~SL11:SL00:S001:S110:S211:S30:A1:B0-15

22個(gè)比特。只有當(dāng)標(biāo)簽的標(biāo)記位（SLflag）和其一個(gè)特定會(huì)話(huà)中的標(biāo)記位與查詢(xún)命令中的值相同時(shí)，標(biāo)簽才會(huì)參加下一輪的識(shí)別。5.3.3讀取標(biāo)簽QueryRep命令用于指示標(biāo)簽進(jìn)入下一個(gè)時(shí)隙。當(dāng)標(biāo)簽響應(yīng)該命令時(shí)，將自身時(shí)隙計(jì)算器減1，至0時(shí)，標(biāo)簽向閱讀器發(fā)送RN16。QueryAdjust命令用于調(diào)整時(shí)隙數(shù)目并選擇一個(gè)新的時(shí)隙計(jì)數(shù)器，或者指示標(biāo)簽不改變時(shí)隙數(shù)目而選擇一個(gè)新的時(shí)隙計(jì)數(shù)器。不會(huì)啟動(dòng)一輪新的查詢(xún)。5.3.4選擇指定的標(biāo)簽選擇標(biāo)簽的過(guò)程：閱讀器與一個(gè)特定的標(biāo)簽建立一個(gè)讀取標(biāo)簽EPC碼或者高級(jí)命令（讀、寫(xiě)、安全命令）的通信過(guò)程。EPCglobal標(biāo)準(zhǔn)中定義了11種有著不同數(shù)據(jù)編碼方式的標(biāo)簽。其中一種數(shù)據(jù)格式是通用識(shí)別符（GID-96),其為96比特的EPC碼。GID-96包含4個(gè)域：頭部通用管理者代碼對(duì)象類(lèi)別序列號(hào)用來(lái)識(shí)別根據(jù)GID-96編碼的EPC碼頭部通用管理者代碼用來(lái)識(shí)別物體的擁有者對(duì)象類(lèi)別用來(lái)識(shí)別資產(chǎn)的類(lèi)別序列號(hào)用來(lái)識(shí)別資產(chǎn)集合中的一個(gè)唯一的實(shí)例5.3.4選擇指定的標(biāo)簽選擇一個(gè)標(biāo)簽需要知道當(dāng)前閱讀器范圍內(nèi)的標(biāo)簽集合標(biāo)簽的EPC碼作為選擇命令的掩碼域查詢(xún)命令可用來(lái)查找標(biāo)記位是asserted狀態(tài)的標(biāo)簽，可以通過(guò)將Q值置為0來(lái)強(qiáng)制被選中的那一個(gè)標(biāo)簽進(jìn)行響應(yīng)。一旦該標(biāo)簽響應(yīng)了閱讀器的命令并且收到了閱讀器的確認(rèn)命令，高級(jí)別的命令就可以在上面執(zhí)行了。5.3.4選擇指定的標(biāo)簽閱讀器通過(guò)Query命令識(shí)別、訪(fǎng)問(wèn)標(biāo)簽5.3.4選擇指定的標(biāo)簽選擇一組標(biāo)簽根據(jù)標(biāo)簽的標(biāo)記位的值及會(huì)話(huà)中InventoriedFlag標(biāo)記位的值（不能保證正確性）根據(jù)標(biāo)簽的EPC碼，借助GID-96的編碼結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)標(biāo)簽集合的劃分選擇所有標(biāo)簽通過(guò)發(fā)送一個(gè)單一的選擇命令該過(guò)程中，必須使用會(huì)話(huà)S0頭部通用管理者代碼對(duì)象類(lèi)別序列號(hào)5.3.5性能的權(quán)衡在EPCC1G2協(xié)議中有很多性能權(quán)衡問(wèn)題。構(gòu)建參與識(shí)別過(guò)程的標(biāo)簽集合需要使用選擇命令和查詢(xún)命令選擇閱讀器到標(biāo)簽、標(biāo)簽到閱讀器、閱讀器自身的數(shù)據(jù)編碼方式及標(biāo)簽自身的數(shù)據(jù)編碼方式依賴(lài)于系統(tǒng)工作的射頻環(huán)境（RPenvironmemt）5.3.5性能的權(quán)衡識(shí)別和訪(fǎng)問(wèn)一種類(lèi)型的標(biāo)簽識(shí)別和訪(fǎng)問(wèn)對(duì)象產(chǎn)品類(lèi)型：蒙牛谷物酸牛奶供應(yīng)商：蒙牛乳業(yè)公司5.3.5性能的權(quán)衡識(shí)別和訪(fǎng)問(wèn)來(lái)自一個(gè)供應(yīng)商的多種類(lèi)型的標(biāo)簽識(shí)別和訪(fǎng)問(wèn)對(duì)象產(chǎn)品類(lèi)型：蒙牛奶粉供應(yīng)商：蒙牛乳業(yè)公司產(chǎn)品類(lèi)型：蒙牛純牛奶供應(yīng)商：蒙牛乳業(yè)公司產(chǎn)品類(lèi)型：蒙牛酸奶供應(yīng)商：蒙牛乳業(yè)公司5.3.5性能的權(quán)衡識(shí)別和訪(fǎng)問(wèn)來(lái)自多個(gè)供應(yīng)商的多種類(lèi)型的標(biāo)簽識(shí)別和訪(fǎng)問(wèn)對(duì)象產(chǎn)品類(lèi)型：好時(shí)巧克力供應(yīng)商：好時(shí)公司產(chǎn)品類(lèi)型：蒙牛奶粉產(chǎn)品類(lèi)型：蒙牛純牛奶產(chǎn)品類(lèi)型：蒙牛酸牛奶供應(yīng)商：蒙牛乳業(yè)公司產(chǎn)品類(lèi)型：可口可樂(lè)供應(yīng)商：可口可樂(lè)公司5.4小結(jié)隨著RFID技術(shù)的不斷發(fā)展，有關(guān)RFID的應(yīng)用不斷涌現(xiàn)。為了更好地實(shí)現(xiàn)RFID系統(tǒng)的管理、方便數(shù)據(jù)的傳輸以及不同設(shè)備之間的數(shù)據(jù)交換，有關(guān)RFID技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)也在逐漸完善。介紹了EPCglobalClass0、EPCC1G1和EPCC1G2標(biāo)準(zhǔn)。詳細(xì)分析了EPCC1G2標(biāo)準(zhǔn)，介紹了在該標(biāo)準(zhǔn)中物理層數(shù)據(jù)通信的特點(diǎn)、標(biāo)簽的響應(yīng)方式、閱讀器讀取標(biāo)簽的機(jī)制以及閱