射頻技術RFID相關標準解析

　　物聯網涉及的關鍵技術非常多，從傳感器技術到通信技術，從嵌入式微處理節點到計算機軟件系統，包含了自動控制、通信、計算機等不同的領域，是跨學科的綜合應用。目前介入物聯網領域主要的國際標準組織有IEEE、ISO、ETSI、ITU-T、3GPP、3GPP2等，這些標準組織在物聯網總體架構、感知技術、通信網絡技術、應用技術等方面制訂了一系列標準，今天我們主要探討的是關于射頻技術RFID的標準。

　　射頻識別(RFID)是一種無線通信技術，可以通過無線電訊號識別特定目標并讀寫相關數據，而無需識別系統與特定目標之間建立機械或者光學接觸。

　　許多行業都運用了射頻識別技術，將標簽附著在一輛正在生產的騎車中，廠家便可以追蹤這輛車在生產線上的進度;將標簽附著在藥品包裝上，倉庫可以追蹤藥品的所在。標簽也可以附于牲畜與寵物上，方便對牲畜與寵物的積極識別(就是防止數只牲畜或寵物使用同一個身份)。射頻識別的身份識別卡可以使員工得以進入鎖住的建筑部分，汽車上的射頻應答器也可以用來征收路段與停車場的費用。

　　某些射頻標簽附在衣物、個人財物上，甚至植入人體內，由于這項技術可能會在未經本人許可的情況下讀取個人信息，這項技術也會有侵犯個人隱私的憂患。

　　【RFID的相關標準】

　　國際標準：由ISO(國際標準化組織)IEC(國際電工委員會)負責制定。ISO的主要功能是為人們制訂國際標準達成一致意見提供一種機制。

　　國家標準：由工業與信息化部與國家標準化管理委員會負責制定。

　　行業標準：由國際、國家的行業組織制定，例如：國際物品編碼協會(EAN)與美國統一代碼委員會(UCC)制定的用語物體識別的EPC標準。

　　此外，還有設計道德、倫理、健康、數據安全、隱私等的規范。

　　【標準的作用】

　　1.確保協同工作的進行，規范經濟的實現，工作實施的安全性。

　　2.主要目的在于通過制定、發布和實施標準，解決編碼、通信、空中接口和數據共享問題，最大程度的促進RFID技術及相關系統的應用。

　　【接口協議】

　　一、空中接口

　　空中接口通信協議規范 讀寫器與電子標簽之間信息交互，目的是為 不同廠家生產設備之間的互聯互通性。ISO/IEC制定五種頻段的空中接口協議，這種思想充分體現 標準統一的相對性，一個標準是對相當廣泛的應用系統的共同需求，但不是所有應用系統的需求，一組標準可以滿足更大范圍的應用需求。

　　ISO/IEC 18000-1 信息技術-基于單品管理的射頻識別-參考結構和標準化的參數定義。它規范空中接口通信協議中共同遵守的讀寫器與標簽的通信參數表、知識產權基本規則等內容。這樣每一個頻段對應的標準不需要對相同內容進行重復規定。

　　ISO/IEC 18000-2 信息技術-基于單品管理的射頻識別-適用于中頻125~134KHz，規定在標簽和讀寫器之間通信的物理接口，讀寫器應具有與Type A(FDX)和Type B(HDX)標簽通信的能力;規定協議和指令再加上多標簽通信的防碰撞方法。

　　ISO/IEC 18000-3信息技術-基于單品管理的射頻識別-適用于高頻段13.56MHz，規定 讀寫器與標簽之間的物理接口、協議和命令再加上防碰撞方法。關于防碰撞協議可以分為兩種模式，而模式1又分為基本型與兩種擴展型協議(無時隙無終止多應答器協議和時隙終止自適應輪詢多應答器讀取協議)。模式2采用時頻復用FTDMA協議，共有8個信道，適用于標簽數量較多的情形。

　　ISO/IEC 18000-4信息技術-基于單品管理的射頻識別-適用于微波段2.45GHz，規定讀寫器與標簽之間的物理接口、協議和命令再加上防碰撞方法。該標準包括兩種模式，模式1是無源標簽工作方式是讀寫器先講;模式2是有源標簽，工作方式是標簽先講。

　　ISO/IEC 18000-6信息技術-基于單品管理的射頻識別-適用于超高頻段860~960MHz，規定讀寫器與標簽之間的物理接口、協議和命令再加上防碰撞方法。它包含TypeA、TypeB和TypeC三種無源標簽的接口協議，通信距離最遠可以達到10m。其中TypeC是由EPCglobal起草的，并于2006年7月獲得批準，它在識別速度、讀寫速度、數據容量、防碰撞、信息安全、頻段適應能力、抗干擾等方面有較大提高。2006年遞交 V4.0草案，它針對帶輔助電源和傳感器電子標簽的特點進行 擴展，包括標簽數據存儲方式和交互命令。帶電池的主動式標簽可以提供較大范圍的讀取能力和更強的通信可靠性，不過其尺寸較大，價格也更貴一些。

　　ISO/IEC 18000-7適用于超高頻段433.92 MHz，屬于有源電子標簽。規定讀寫器與標簽之間的物理接口、協議和命令再加上防碰撞方法。有源標簽識讀范圍大，適用于大型固定資產的跟蹤。

　　二、數據標準

　　空中接口通信協議規范 讀寫器與電子標簽之間信息交互，目的是為 不同廠家生產設備之間的互聯互通性。ISO/IEC制定五種頻段的空中接口協議，這種思想充分體現 標準統一的相對性，一個標準是對相當廣泛的應用系統的共同需求，但不是所有應用系統的需求，一組標準可以滿足更大范圍的應用需求。

　　ISO/IEC 18000-1 信息技術-基于單品管理的射頻識別-參考結構和標準化的參數定義。它規范空中接口通信協議中共同遵守的讀寫器與標簽的通信參數表、知識產權基本規則等內容。這樣每一個頻段對應的標準不需要對相同內容進行重復規定。

　　ISO/IEC 18000-2 信息技術-基于單品管理的射頻識別-適用于中頻125~134KHz，規定在標簽和讀寫器之間通信的物理接口，讀寫器應具有與Type A(FDX)和Type B(HDX)標簽通信的能力;規定協議和指令再加上多標簽通信的防碰撞方法。

　　ISO/IEC 18000-3信息技術-基于單品管理的射頻識別-適用于高頻段13.56MHz，規定 讀寫器與標簽之間的物理接口、協議和命令再加上防碰撞方法。關于防碰撞協議可以分為兩種模式，而模式1又分為基本型與兩種擴展型協議(無時隙無終止多應答器協議和時隙終止自適應輪詢多應答器讀取協議)。模式2采用時頻復用FTDMA協議，共有8個信道，適用于標簽數量較多的情形。

　　ISO/IEC 18000-4信息技術-基于單品管理的射頻識別-適用于微波段2.45GHz，規定讀寫器與標簽之間的物理接口、協議和命令再加上防碰撞方法。該標準包括兩種模式，模式1是無源標簽工作方式是讀寫器先講;模式2是有源標簽，工作方式是標簽先講。

　　ISO/IEC 18000-6信息技術-基于單品管理的射頻識別-適用于超高頻段860~960MHz，規定讀寫器與標簽之間的物理接口、協議和命令再加上防碰撞方法。它包含TypeA、TypeB和TypeC三種無源標簽的接口協議，通信距離最遠可以達到10m。其中TypeC是由EPCglobal起草的，并于2006年7月獲得批準，它在識別速度、讀寫速度、數據容量、防碰撞、信息安全、頻段適應能力、抗干擾等方面有較大提高。2006年遞交 V4.0草案，它針對帶輔助電源和傳感器電子標簽的特點進行 擴展，包括標簽數據存儲方式和交互命令。帶電池的主動式標簽可以提供較大范圍的讀取能力和更強的通信可靠性，不過其尺寸較大，價格也更貴一些。

　　ISO/IEC 18000-7適用于超高頻段433.92 MHz，屬于有源電子標簽。規定讀寫器與標簽之間的物理接口、協議和命令再加上防碰撞方法。有源標簽識讀范圍大，適用于大型固定資產的跟蹤。

　　ISO/IEC 24730-3適用于433MH的RTLS空中接口協議。

　　三、技術標準

　　1.集裝箱

　　ISO TC 104技術委員會專門負責集裝箱標準制定，是集裝箱制造和操作的最高權威機構。與RFID相關的標準，由第四子委員會(SC4)負責制定。包括如下標準:

　　1)ISO 6346 集裝箱-編碼、ID和標識符號，1995制訂

　　該標準提供集裝箱標識系統。集裝箱標識系統用途很廣泛，比如在文件、控制和通信(包括自動數據處理)，象集裝箱本身顯示一樣。在集裝箱標識中的強制標識再加上在自動設備標識AEI(Automatic Equipment Identification)和電子數據交換EDI(Electronic Data Interchange)應用的可選特征。該標準規定集裝箱尺寸、類型等數據的編碼系統再加上相應標記方法，操作標記和集裝箱標記的物理展示。

　　2)ISO 10374 集裝箱自動識別標準，1991制訂，1995年修訂

　　該標準基于微波應答器的集裝箱自動識別系統，是把集裝箱當作一個固定資產來看。應答器為有源設備，工作頻率為850MHz~950Mhz及2.4GHz~2.5GHz。只要應答器處于此場內就會被活化并采用變形的FSK副載波通過反向散射調制做出應答。信號在兩個副載波頻率40kHz和20kHz之間被調制。因為它在1991年制定，還沒有用RFID這個詞，實際上有源應答器就是今天的有源RFID電子標簽。此標準和ISO 6346共同應用于集裝箱的識別，ISO 6346規定 光學識別，ISO 10374則用微波的方式來表征光學識別的信息。

　　3)ISO 18185，集裝箱電子官方標準草案(陸、海、空)

　　該標準是海關用于監控集裝箱裝卸狀況[9]，包含7個部分，它們是:空中接口通信協議、應用要求、環境特性、數據保護、傳感器、信息交換的消息集、物理層特性要求。

　　以上兩個標準涉及到的空中接口協議并沒有引用ISO/IEC 18000系列空中接口協議，主要原因它們的制定時間早于ISO/IEC 18000系列空中接口協議。

　　2.物流管理

　　為使RFID能在整個物流供應鏈領域發揮重要作用，ISO TC 122包裝技術委員會和ISO TC 104貨運集裝箱技術委員會成立聯合工作組JWG，負責制定物流供應鏈系列標準。工作組按照應用要求、貨運集裝箱、裝載單元、運輸單元、產品包裝、單品五級物流單元，制定六個應用標準。

　　1)ISO 17358 應用要求

　　這是供應鏈RFID的應用要求標準，由TC 122技術委員會主持，正在制訂過程中。該標準定義 供應鏈物流單元各個層次的參數，定義 環境標識和數據流程。

　　2)ISO 17363~17367系列標準

　　供應鏈RFID物流單元系列標準分別對貨運集裝箱、可回收運輸單元、運輸單元、產品包裝、產品標簽的RFID應用進行規范。該系列標準內容基本類同，如空中接口協議采用ISO/IEC 18000系列標準。在具體規定上存在差異，分別針對不同的使用對象做 補充規定，如使用環境條件、標簽的尺寸、標簽張貼的位置等特性，根據對象的差異要求采用電子標簽的載波頻率也不同。貨運集裝箱、可回收運輸單元和運輸單元使用的電子標簽一定是重復使用的，產品包裝則要根據實際情況而定，而產品標簽來說通常是一次性的。另外還要考慮數據的完整性、可視識讀標識等。可回收單元在數據容量、安全性、通信距離要求較高。這個系列標準正在制訂過程中。

　　這里需要注意的是ISO 10374、ISO 18185和ISO 17363三個標準之間的關系，它們都針對集裝箱，但是ISO 10374是針對集裝箱本身的管理，ISO 18185是海關為監視集裝箱，而ISO 17363是針對供應鏈管理目的而在貨運集裝箱上使用可讀寫的RFID標識標簽和貨運標簽。

　　3.動物管理

　　ISO TC 23/SC 19負責制訂動物管理RFID方面標準，包括ISO 11784/11785和ISO 14223三個標準。

　　ISO 11784 編碼結構

　　它規定動物射頻識別碼的64位編碼結構，動物射頻識別碼要求讀寫器與電子標簽之間能夠互相識別。通常由包含數據的比特流再加上為 保證數據正確所需要的編碼數據。代碼結構為64位，其中的27至64位可由各個國家自行定義。

　　【與RFID技術相關的標準】

　　1.無線通信管理

　　頻譜分布、功率、電磁兼容等。

　　2.人類健康的有關標準和規范

　　國際非電離輻射保護委員會(ICNIRP)所提出的標準和規范

　　3.數據安全的有關標準和規范

　　經濟合作與發展組織(OECD)

　　4.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

　　【RFID的標準體系框架】