RFID的ISOIEC标准.ppt

合肥工业大学计算机与信息学院 RFID原理与应用 第2版 单承赣教授 2 第6章RFID的ISOIEC标准 6 1标准概述6 1 1标准的作用和内容标准的作用确保协同工作的进行 规模经济的实现 工作实施的安全性以及其他许多方面RFID标准化的主要目的在于通过制定 发布和实施标准 解决编码 通信 空中接口和数据共享等问题 最大程度的促进RFID技术及相关系统的应用标准采用过早 有可能会制约技术的发展和进步 采用过晚 可能会限制技术的应用范围 RFID标准涉及的主要内容包括技术 接口和通信技术 如空中接口 防碰撞方法 中间件技术 通信协议 一致性 数据结构 编码格式及内存分配 电池辅助及与传感器的融合应用 如不停车收费系统 身份识别 动物识别 物流 追踪 门禁等 第6章RFID的ISOIEC标准 6 1 2标准分类国际标准国家标准行业标准 4 第6章RFID的ISOIEC标准 6 1 3ISO IEC及我国制定的RFID标准概况技术标准 5 第6章RFID的ISOIEC标准 ISO IEC及我国制定的RFID标准概况数据内容标准 6 第6章RFID的ISOIEC标准 ISO IEC及我国制定的RFID标准概况性能标准 7 第6章RFID的ISOIEC标准 ISO IEC及我国制定的RFID标准概况应用标准 8 第6章RFID的ISOIEC标准 6 1 4和RFID技术相关的标准无线通信管理频谱分布 功率 电磁兼容等内容人类健康的有关标准和规范国际非电离辐射保护委员会 ICNIRP 所提出的标准和规范数据安全的有关标准和规范经济合作与发展组织 OECD 隐私问题目前 很多用于物品识别的应答器 电子标签 都能支持KILL命令 第6章RFID的ISOIEC标准 6 1 5标准制定的推动力大零售商美国国防部广泛的应用6 1 6标准多元化的原因技术因素和利益因素6 1 7发展趋势 10 第6章RFID的ISOIEC标准 6 2ISO IEC的RFID标准简介非接触式IC卡 三种非接触式IC卡标准 11 第6章RFID的ISOIEC标准 ISO IEC的RFID标准简介动物识别标准ISO IEC11784规定动物识别的代码结构ISO IEC11785规定相关的技术准则ISO IEC14223为读取动物应答器内的特殊数字提供了协议 这些数字被存储在集中所有动物数据的中央数据库内 12 第6章RFID的ISOIEC标准 ISO IEC的RFID标准简介动物识别标准ISO IEC11784 动物识别代码 13 第6章RFID的ISOIEC标准 ISO IEC的RFID标准简介动物识别标准ISO IEC11785数据以差分曼彻斯特码为数字基带信号全双工 半双工应答器的数据帧结构 差分曼彻斯特码 14 第6章RFID的ISOIEC标准 ISO IEC的RFID标准简介物品识别标准ISO IEC18000 空中接口的重要标准 无线频段 频率 有6个 即低于135kHz 13 56MHz 433MHz 860 960MHz 2 45GHz和5 8GHz 作用距离从数厘米至十多米不等ISO IEC18001 给出了应答器的外形要求ISO IEC10374 微波应答器的集装箱识别标准 工作频率范围为850 950MHz以及2 4 2 5GHz 应答器的灵敏度以最大电场强度150mV m定义 最大可阅读距离为13mFSK副载波的数据位编码 15 第6章RFID的ISOIEC标准 6 3国际标准ISO IEC14443近耦合非接触式IC卡的国际标准用于身份证和各种智能卡 存储卡ISO IEC14443标准由四部分组成 即ISO IEC14443 1 2 3 46 3 1ISO IEC14443 1物理特性6 3 2ISO IEC14443 2射频能量和信号接口TYPEA型 TYPEA接口信号波形示例 16 第6章RFID的ISOIEC标准 TYPEB型 副载波相位变化和数位表示 TYPEB接口信号波形示例 17 第6章RFID的ISOIEC标准 6 3 3ISO IEC14443 4传输协议TYPEA型PICC激活的协议操作TYPEA型PICC激活过程RATSATSPPS 协议和参数选择 请求PPS响应 18 6RFID的ISOIEC标准 ISO IEC的RFID标准简介 PCD激活TYPEA型PICC 19 第6章RFID的ISOIEC标准 ISO IEC14443 4传输协议RATS命令的格式 20 第6章RFID的ISOIEC标准 ATSATS的结构 格式字节编码 TA 1 编码的结构 21 第6章RFID的ISOIEC标准 ISO IEC14443 4传输协议PPS 协议和参数选择 请求 22 第6章RFID的ISOIEC标准 ISO IEC14443 4传输协议TYPEB型PICC激活的协议操作参阅4 3 2节半双工分组传输协议 1 分组格式 分组格式 23 半双工分组传输协议PCB域三种分组 24 第6章RFID的ISOIEC标准 ISO IEC14443 4传输协议半双工分组传输协议CID域b8b7 PICC发送S block中 用于指示PICC从PCD获得的功率情况 在PCD向PICC通信时 这两位为00b b6b5 00bb4b3b2b1 CID编码NAD域用于PCD和PICC之间建立逻辑连接 8和4位为0 7 6 5位为目标节点地址 3 2 1位为原节点地址 INF域 可选 如果有 在信息分组中为应用数据 在管理分组中是状态信息 功率电平指示编码 25 第6章RFID的ISOIEC标准 2 帧等待时间扩展当PICC需要比定义的帧等待时间 FWT 更长的时间处理收到的分组时 它可以用WTX分组请求等待时间的扩展 表中b6到b1为倍增因子 FWTTEMP FWT WTXM WTX分组信息域 26 第6章RFID的ISOIEC标准 半双工分组传输协议 3 协议操作 多PICC激活 27 第6章RFID的ISOIEC标准 半双工分组传输协议协议操作 链接 分组链 28 第6章RFID的ISOIEC标准 6 4ISO IEC15693疏耦合射频卡 VICC 的国际标准物理特性 机械特性 物理尺寸 抗紫外线 X射线和电磁射线能力 弯曲和扭曲性能 空中接口与初始化防碰撞和传输协议命令扩展安全特性 29 第6章RFID的ISOIEC标准 ISO IEC156936 4 1空中接口和初始化 VCD到VICC的通信 30 ISO IEC15693空中接口和初始化10 ASK调制 ISO IEC15693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ISOIEC标准 Pause处的详细情况 4中取1的PPM方式 32 ISO IEC15693空中接口和初始化4中取1的PPM方式例 所传输的字节为E1H 11100001 b 33 第6章RFID的ISOIEC标准 ISO IEC15693空中接口和初始化VCD到VICC的帧帧用SOF和EOF分隔 34 第6章RFID的ISOIEC标准 SOF的结构 EOF的结构 35 第6章RFID的ISOIEC标准 ISO IEC15693空中接口和初始化副载波 单副载波时 副载波的频率423 75kHz 在使用双副载波时 频率484 28kHz数据速率位表示和编码 采用曼彻斯特码编码方式 VICC到VCD的通信 ISO IEC15693空中接口和初始化VICC到VCD的通信数据速率 36 第6章RFID的ISOIEC标准 37 第6章RFID的ISOIEC标准 ISO IEC15693空中接口和初始化位表示和编码 采用曼彻斯特码编码方式 VICC到VCD的通信 38 第6章RFID的ISOIEC标准 SOFEOF 39 第6章RFID的ISOIEC标准 6 4 2传输协议唯一标识符 UID 由制造商永久地设定应用族标识符 AFI 由VCD锁定的应用类型数据存储格式标识符 DSFID 指出了数据在VICC内存中的结构CRC 初始值为FFHVICC内存结构 可寻址块达256个 块大小可至256位 最大内存容量可达64kb 8kB 块安全状态 由VICC作为对VCD请求的响应参数返回 UID的格式 块安全状态 40 第6章RFID的ISOIEC标准 传输协议请求帧格式请求帧由SOF 帧开始 标志 命令编码 强制和可选的参数 数据 CRC EOF 帧结束 等域组成 请求标志域1 4位 41 第6章RFID的ISOIEC标准 传输协议请求帧格式 目录标志值为0时 5 8位的定义 42 第6章RFID的ISOIEC标准 传输协议请求帧格式 目录标志值为1时 5 8位的定义 传输协议应答帧格式应答帧的标志域为8位 43 第6章RFID的ISOIEC标准 传输协议应答帧格式8位错误码的编码 44 第6章RFID的ISOIEC标准 传输协议命令的类型和编码 45 第6章RFID的ISOIEC标准 传输协议强制命令目录命令目录命令的应答 46 第6章RFID的ISOIEC标准 传输协议强制命令保持静默命令 47 第6章RFID的ISOIEC标准 传输协议可选命令 48 第6章RFID的ISOIEC标准 传输协议 可选命令 49 第6章RFID的ISOIEC标准 50 第6章RFID的ISOIEC标准 VICC状态断电 Power Off 就绪 Ready 静默 Quiet 选择 Selected 4种状态 51 第6章RFID的ISOIEC标准 6 4 3防碰撞 时隙数为16的典型防碰撞处理过程 52 第6章RFID的ISOIEC标准 防碰撞过程VCD发送目录命令的请求帧 时隙数设置为16 VICC1在时隙0返回应答 因只有这一个VICC应答 故不存在碰撞 它的UID被VCD接收存储 VCD发送EOF 指示下一个时隙开始 在时隙1 VICC2和VICC3进行应答 发生了碰撞 VCD检测到碰撞 并记录该时隙发生了碰撞 VCD再发送EOF 进入时隙2 在时隙2 无VICC应答 VCD未检测到VICC的应答的SOF 因此VCD通过发送EOF 进入时隙3 在时隙3 VICC4和VICC5应答 产生了碰撞 VCD决定发送寻址请求 例如读块请求 给VICC1 VICC1的UID已被UCD正确接收 所有VICC都检测到对VICC1请求的SOF 它们都处理这个请求 但只有UID匹配的VICC1才返回应答 其他的VICC则退出防碰撞序列 所有VICC准备接收下一个请求 如果又是一个目录命令的请求 则又从时隙0开始按上面步序执行 53 第6章RFID的ISOIEC标准 防碰撞过程中VICC的UID匹配方法根据目录请求帧中的掩码长度和掩码值 去掉掩码值中的填充部分 将得到的掩码放入比较器 VICC中的时隙计数器对时隙数进行跟踪计数 将时隙数放入比较器 将上面两步得到的位值和VICC的UID相应低位值进行比较 如果相同即为匹配 6 5ISO IEC18000 6标准定义了阅读器和应答器之间的物理接口 协议 命令及防碰撞机制 标准包含三种通信模式 TYPEA TYPEB和TEPEC 6 5 1TYPEA模式1 物理接口PCD向PICC数据编码 脉冲间隔编码 PIE 54 第6章RFID的ISOIEC标准 帧格式调制 ASK 55 第6章RFID的ISOIEC标准 应答器向阅读器的数据传输数据编码帧格式前同步码 标志 参数 数据 CRC 56 第6章RFID的ISOIEC标准 TYPEA模式2 数据元素数据元素包括唯一标识符 UID 子唯一标识符 SUID 应用族标识符 AFI 和数据存储格式标识符 DSFID SUID和UID的映射关系3 协议元素 57 第6章RFID的ISOIEC标准 4 命令命令格式命令编码 58 第6章RFID的ISOIEC标准 TYPEA模式命令标志命令标志域由4位构成 b1为防碰撞过程 Census 标志 b1 0表示命令的执行不处于防碰撞过程中 b1 1表示命令的执行处于防碰撞过程中 b2b3b4位的含义取决于b1位的值 b1 0时 b2b3b4命令标志的定义 59 第6章RFID的ISOIEC标准 TYPEA模式命令标志b1 1时 b2b3b4命令标志的定义 60 第6章RFID的ISOIEC标准 5 响应应答器的响应格式标志域的编码错误码 61 第6章RFID的ISOIEC标准 TYPEA模式6 应答器的状态应答器具有离场 就绪 静默 选择 循环激活 循环准备6个状态 62 第6章RFID的ISOIEC标准 7 强制命令及状态转换INITROUND命令NEXTSLOT命令 确认已被识别的应答器 指示所有处于循环激活状态的应答器对它们的时隙计数器加1并进入下一个时隙CLOSESLOT命令 STANDBYROUND命令 确认来自一个应答器的有效应答 并指示该应答器进入选择状态 阅读器可以发送选择标志为1的读写命令等对此应答器进行操作 指示所有处于循环激活状态的应答器进入循环准备状态 等待NEXTSLOT NEWSLOT或CLOSESLOT命令的到来 重新进入循环激活状态进入新的循环NEWROUND命令 指示在循环准备和循环激活状态的应答器进入循环激活状态 复位它们的时隙计数器为1 进入新的循环 指示在选择状态的应答器变迁到静默状态 在静默和就绪状态的应答器仍维持它的状态 63 第6章RFID的ISOIEC标准 强制命令及状态转换SELECT bySUID 命令 无论应答器原先处于场内哪个状态 不含离场状态 接收到该命令且SUID匹配时进入选择状态 并发回应答帧 SUID不匹配的应答器不发回应答帧 当它处于循环激活状态时变迁到循环准备状态 处于选择状态时变迁到静默状态 处于就绪 静默或循环准备状态时保持状态不变READBLOCKS命令GETSYSTEMINFORMATION命令 获取应答器的有关系统信息 64 第6章RFID的ISOIEC标准 8 TYPEA的防碰撞过程启动防碰撞过程 阅读器发出INITROUND命令启动防碰撞过程 在命令中给出循环空间大小参与防碰撞过程的应答器对命令的处理阅读器发出INITROUND命令后出现的三种可能情况阅读器在一个时隙中没有检测到应答帧时 它发出CLOSESLOT命令 阅读器检测到碰撞或错误的CRC时 在确认无应答器仍在传输应答的情况下 发出CLOSESLOT命令 阅读器接收到一个应答器无差错的应答帧时 它发送NEXTSLOT命令 命令中包括该应答器的签名 对此已被识别的应答器进行确认 使它进入静默状态以便循环的继续接收到CLOSESLOT命令或NEXTSLOT而签名不匹配的参与循环的应答器将自己的时隙计数器加1并和所选择的随机数比较以决定该时隙是否发回应答帧 并根据本次循环时的时隙延迟标志决定发回应答帧的时延 65 第6章RFID的ISOIEC标准 TYPEA的防碰撞过程阅读器按第 3 步中的三种情况处理 直至该循环结束 达到了循环空间预置值 一个循环结束后 如果在INITROUND命令或CLOSESLOT命令中重复循环标志位置为1 则自动开始一个新的循环 如果重复循环标志位为0 阅读器可以决定用新的INITROUND命令或NEWROUND命令继续进行循环以完成防碰撞过程在一次循环中 阅读器可以通过发送STANDBYROUND命令来确认签名匹配的应答器的有效应答 并指示该应答器进入选择状态 同时让签名不匹配的应答器进入循环准备状态 以便在后续命令来到时将循环继续 66 第6章RFID的ISOIEC标准 6 5 2TYPEB 与TYPEA相类比 物理接口命令和应答的帧格