物联网射频识别标准体系

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1、射频识别标准体 系全球三大RFID标准体系 v为了更好地推动这一新产业的发展，国际标 准化组织ISO、以美国为首的 EPC global、 日本UID等标准化组织纷纷制定RFID相关标 准，并在全球积极推广这些标准。vISO/IEC的射频识别标准体系vEPC global射频识别标准体系vUbiquitous ID射频识别标准体系2.1 ISO/IEC的射频识别标准体系v ISO/IEC是信息技术领域最重要的标准化组织之一 。v标准不仅要考虑物流供应链领域的单品标识，还要 考虑电子票证、物品防伪、动物管理、食品与医药 管理、固定资产管理等应用领域。vISO/IEC联合技术委员会JTC委托SC3

2、1子委员会， 负责所有RFID通用技术标准的制定工作，也即对所 有RFID应用领域的共同属性进行规范化；委托各专 业委员会负责应用技术标准的制定。v目前ISO RFID所有标准草案都可以在网站 http:/www.autoid.org 中找到。 ISO/IEC的通用技术标准分类ISO/IEC的通用技术标准可以分为:v数据采集数据采集类技术标准涉及标签、读写器、应用程序等， 可以理解为本地单个读写器构成的简单系统，也可以理解为 大系统中的一部分，其层次关系如图1所示；v信息共享信息共享类就是RFID应用系统之间实现信息共享所必须 的技术标准，如软件体系架构标准等。层次关系返回左半图是普通RFID

3、 标准分层框图；右半图是从2006年 开始制定的增加辅助 电源和传感器功能以 后的RFID标准分层 框图。 1、空中接口通信协议 v 空中接口通信协议规范了读写器与电子标签 之间信息交互，目的是为了不同厂家生产设 备之间的互联互通性。vISO/IEC制定五种频段的空中接口协议。主要由于不同频段的RFID标签在识读速 度、识读距离、适用环境等方面存在较大差 异，单一频段的标准不能满足各种应用的需 求。（1） ISO/IEC 18000-1 信息技术 v基于单品管理的射频识别参考结构和标 准化的参数定义。（适于每一种频段）v它规范了空中接口通信协议中共同遵守的读 写器与标签的通信参数表、知识产权基

4、本规 则等内容。这样每一个频段对应的标准不需 要对相同内容进行重复规定。（2）ISO/IEC 18000-2 信息技术 v基于单品管理的射频识别适用于中频125 134KHz。v规定了在标签和读写器之间通信的物理接口 ，读写器应具有与Type A(FDX)和Type B(HDX)标签通信的能力；规定了协议和指令 以及多标签通信的防碰撞方法。 （3）ISO/IEC 18000-3信息技术 v基于单品管理的射频识别适用于高频段13.56MHzv规定了读写器与标签之间的物理接口、协议和命令以及防碰 撞方法。v关于防碰撞协议可以分为两种模式，模式1又分为基本型与两种扩展型协议（无时隙无终止 多应答器协

5、议和时隙终止自适应轮询多应答器读取协议）。模式2采用时频复用FTDMA协议，共有8个信道，适用 于标签数量较多的情形。（4）ISO/IEC 18000-4信息技术 v基于单品管理的射频识别适用于微波段 2.45GHzv规定了读写器与标签之间的物理接口、协议和命令 以及防碰撞方法。v该标准包括两种模式：模式1是无源标签工作方式是读写器主动；模式2是有源标签，工作方式是标签主动。 （5）ISO/IEC 18000-6信息技术 v基于单品管理的射频识别适用于超高频段860 960MHzv规定了读写器与标签之间的物理接口、协议和命令 以及防碰撞方法。v它包含TypeA、TypeB和TypeC三种无源标

6、签的接 口协议，通信距离最远可以达到10m。注：其中TypeC是由EPCglobal起草的，并于2006 年7月获得批准，它在识别速度、读写速度、数据 容量、防碰撞、信息安全、频段适应能力、抗干扰 等方面有较大提高。2006年递交了V4.0草案，它针 对带辅助电源和传感器电子标签的特点进行了扩展 ，包括标签数据存储方式和交互命令。（6）ISO/IEC 18000-7 v适用于超高频段433.92 MHz，属于有源电子 标签。v规定了读写器与标签之间的物理接口、协议 和命令以及防碰撞方法。2、软件系统基本架构 v 2006年ISO/IEC将ISO/IEC 24752调整为6个部分并 重新命名为I

7、SO/IEC 24791。v制定该标准的目的是对RFID应用系统提供一种框架 ，解决读写器之间以及应用程序之间共享数据信息 。v内容： 1、规范了数据安全和多种接口，便于RFID系统之间 的信息共享；使得应用程序不再关心多种设备和不 同类型设备之间的差异，便于应用程序的设计和开 发； 2、能够支持设备的分布式协调控制和集中管理等功 能，优化密集读写器组网的性能。ISO/IEC 24791标准各部分之间关系如图2ISO/IEC 24791标准各部分之间关系返回标准的具体内容（1）v1）ISO/IEC 24791-1 体系架构：给出软件体系的总体框架和各部分标准的基本定位。它 将体系架构分成三大类

8、：数据平面、控制平面和管理平面。数据平面侧重于数据的传输与处理，控制平面侧重于运行过程中对读写器中空中接口协议参 数的配置，管理平面侧重于运行状态的监视、和设备管理。每个平面包含：数据管理、设备管理、应用接口、设备接口 和数据安全五个方面的部分内容。目前已经给出标准草案。v2） ISO/IEC 24791-2 数据管理：主要功能包括读、写、采集、过滤、分组、事件通告、 事件订阅等功能。另外支持ISO/IEC 15962 提供的接口，也支持其它标准 的标签数据格式。该标准位于数据平面，目前已经给出标准 草案。标准的具体内容（2）v3） ISO/IEC 24791-3 设备管理：能够支持设备的运行

9、参数设置、读写器运行性 能监视和故障诊断。设置包括初始化运行参数、动态改变的运行参数以及软 件升级等。性能监视包括历史运行数据收集和统计等功能。故障诊断包括故障的检测和诊断等功能。该标准位于管理平面，目前正在制定过程中。 4） ISO/IEC 24791-4 应用接口：位于最高层，提供读、写功能的调用格式和交 互流程。该标准位于数据平面，目前正在制定中。标准的具体内容（3）v5） ISO/IEC 24791-5 设备接口：它为客户控制和协调读写器的空中接口协议参 数提供通用接口规范，它与空中接口协议相关。该标准位于控制平面，目前正在制定中。 6） ISO/IEC 24791-6 数据安全：正在

10、制定中，目前没有见到草案。 2.1.2数据内容标准 v数据内容标准主要规定了数据在标签、读写器到主机（也即 中间件或应用程序）各个环节的表示形式。v由于标签能力（存储能力、通信能力）的限制，在各个环节 的数据表示形式必须充分考虑各自的特点，采取不同的表现 形式。v另外主机对标签的访问可以独立于读写器和空中接口协议， 也就是说读写器和空中接口协议对应用程序来说是透明的。vRFID数据协议的应用接口基于ASN.1，它提供了一套独立于 应用程序、操作系统和编程语言，也独立于标签读写器与标 签驱动之间的命令结构。数据内容各标准（1）vISO/IEC 15961规定了读写器与应用程序之间的接口，侧重于应

11、用命 令与数据协议加工器交换数据的标准方式，这样应用程序可 以完成对电子标签数据的读取、写入、修改、删除等操作功 能。该协议也定义了错误响应消息。vISO/IEC 15962规定了数据的编码、压缩、逻辑内存映射格式，以及 如何将电子标签中的数据转化为应用程序有意义的方式。该 协议提供了一套数据压缩的机制，能够充分利用电子标签中 有限数据存储空间以及空中通信能力。数据内容各标准（2）v ISO/IEC 24753扩展了ISO/IEC 15962数据处理能力，适用于具有辅助 电源和传感器功能的电子标签。增加传感器以后，电子标签中存储的数据量以及对传感 器的管理任务大大增加了，ISO/IEC 247

12、53规定了电池状态 监视、传感器设置与复位、传感器处理等功能。vISO/IEC 15963规定了电子标签唯一标识的编码标准，该标准兼容 ISO/IEC 7816-6、ISO/TS 14816、EAN.UCC标准编码体系 、INCITS 256以及保留对未来扩展。注：与物品编码的区别，物品编码是对标签所贴附物品的 编码，而该标准标识的是标签自身。2.1.3测试标准v测试是所有信息技术类标准中非常重要的部分，ISO/IEC RFID标准体系中包括设备性能测试方法和一致性测试方法 。vISO/IEC 18046射频识别设备性能测试方法。主要内容有标签性能参数及其检测方法：(1)标签检测参数、检测速度

13、、标签形状、标签检测方向、 单个标签检测及多个标签检测方法等；(2)读写器性能参数及其检测方法：(3)读写器检测参数、识读范围、识读速率、读数据速率、 写数据速率等检测方法。在附件中规定了测试条件，全电波暗室、半电波暗室以及开 阔场三种测试场。该标准定义的测试方法形成了性能评估的基本架构，可以根 据RFID系统应用的要求，扩展测试内容。2.1.3测试标准v ISO/IEC 18047对确定射频识别设备（标签和读写器） 一致性的方法进行定义，也称空中接口通信 测试方法。测试方法只要求那些被实现和被检测的 命令功能以及任何功能选项。一致性测试，是确保系统各部分之间的 相互作用达到的技术要求，也即系

14、统的一致 性要求。只有符合一致性要求，才能实现不 同厂家生产的设备在同一个RFID网络内能够 互连互通互操作。2.1.4 ISO/IEC RFID应用技术标准v 早在二十世纪九十年代，ISO/IEC已经开始制 定集装箱标准ISO 10374标准，后来又制定了集装 箱电子关封标准ISO 18185，动物管理标准ISO 11784/5、ISO 14223等。v 应用技术标准是在通用技术标准基础上，根据各个 行业自身的特点而制定，它针对行业应用领域所涉 及的共同要求和属性。v应用技术标准与用户应用系统的区别:应用技术标准针对一大类应用系统的共同属性 ，而用户应用系统针对具体的一个应用。1、货运集装箱

15、系列标准vISO TC 104技术委员会专门负责集装箱标准制定，是集装箱制造和操作 的最高权威机构。与RFID相关的标准，由第四子委员会（SC4）负责制 定。v包括如下标准： 1）ISO 6346 集装箱编码、ID和标识符号，1995制订.该标准提供了集装箱标识系统。该标准规定了集装箱尺寸、类型等数据的编码系统以及相应标记方 法，操作标记和集装箱标记的物理展示。v2）ISO 10374 集装箱自动识别标准，1991制订，1995年修订该标准基于微波应答器的集装箱自动识别系统，是把集装箱当作一 个固定资产来看。应答器为有源设备，工作频率为850MHz950Mhz及2.4GHz 2.5GHz。只要

16、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。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。v3）ISO 18185，集装箱电子关封标准草案（陆、海、空）该标准是海关用于监控集装箱装卸状况,包含7个部分，它们是：空 中接口通信协议、应用要求、环境特性、数据保护、传感器、信息交换 的消息集、物理层特性要求。2、物流供应链系列标准vISO TC 122包装技术委员会和ISO TC 104货运集装箱技术 委员会成立了联合工作组JWG，负责制定物流供应链系列标 准。按照应用要求、货运集装箱、装载单元、运输单元、产 品包装、单品五级物流单元，制定了六个应用标准。v1）ISO 17358 应用要求 这是供应链RFID的应用要求标准，由TC 122技术委员会主 持，目前正在制订过程中。该标准定义了供应链物流单元各 个层次的参数，定义了环境标识和数据流程。v2）ISO 1736317367系列标准 供应链RFI