《工业互联网标识解析技术》课件-项目三：RFID技术基础与标准

RFID技术定义及其特点工业互联网标识解析技术RFID技术RFID无接触精度高抗干扰速度快适应环境能力强物流管理交通运输医疗卫生商品防伪资产管理国防军事RFID技术定义RFID技术特点主要内容RFID技术RFID技术定义什么是RFID技术?RFID（Radio

Frequency

Identification）中文译名是无线射频识别。它通过射频信号非接触地自动识别目标对象并获取相关数据，并对其进行标志、登记、存储和管理，无须人工干预。RFID技术特点特点一操作方便，工作距离长，可以实现对移动目标的识别特点二无硬件接触，避免了因机械接触而产生的各种故障，使用寿命长特点三射频识别卡无外露金属触点，整个卡片完全密封，具有良好的防水、防尘、防污损、防磁、防静电，适合恶劣环境条件下工作RFID技术特点特点四对无线传输数据都经过随机序列的加密，并有完善、保密的通信协议，安全性高特点五卡内具有防碰撞机制，可实现同时对多个移动目标进行识别特点六信号的穿透能力强，数据传输量小，抗干扰能力强，感应灵敏，易于维护和操作 RFID是一种突破性的技术，可以识别单个的非常具体的物体，可以透过外部材料读取数据，可以同时对多个移动的物体进行识读，储存的信息量也非常大。

RFID标准概述RFID

标准概述RFID标准化通过制定、发布和实施标准，解决编码、数据通信和空中接口等共性需求问题，促进射频识别在全球跨地区、跨行业和跨平台的应用。RFID技术未普及欠缺可供业界共用的标准需要标准化场合RFID

标准概述RFID标准化RFID

标准概述一致性问题与传感器的融合问题性能问题技术问题+++

RFID标准可以处理以下几个问题：1）技术问题如接口和转送技术。2）一致性问题主要指能够支持多种编码格式。3）性能问题主要是指数据结构和内容。4）与传感器的融合问题在一些RFID技术中采用了传感器来代替芯片。RFID标准组织与现状RFID标准分类RFID标准多元化原因主要内容RFID

标准概述标准化组织图

全球5大RFID标准组织RFID

标准概述标准化组织

以欧美跨国列强为阵营，是当今世界最大的RFID标准组织。是世界上历史最长、涉及领域做多的国际标准制定组织。即全球自动识别组织，AIM在全球有13个国家与地区性的分支。即为日本泛在技术核心组织。主要在南非、南美、澳大利亚、瑞士等国家推行。GS1/EPCglobal组织ISO/IEC组织AIMglobal组织UID（UbiquitousID，泛在ID）IP-X组织RFID

标准概述国际标准化组织（三足鼎立）ISO/IEC国际标准组织/国际电工委员会在各个频段的RFID都颁布了标准全球电子物品编码以欧美企业为主要阵营的RFID标准组织；专注于860-960MHz频段EPCglobal日本泛在技术核心组织有300多家日本电子厂商、IT企业；已经公布了电子标签超微芯片部分规格，但正式标准尚未推出UIDRFID

标准概述标准化现状RFID

标准概述RFID还未形成统一的全球化标准，市场表现为多种标准并存的局面。随着RFID在全球物流、交通行业的大规模商用，RFID标准的统一已经成为业界认同的趋势。RFID标准分类

射频识别标准体系数据内容标准性能标准应用标准技术标准划分工作频率定义空中接口定义中间接口数据协议刷吗规则语法设备性能测试一致性测试特定环境应用标准特定环境应用规划RFID

标准概述1.技术标准——定义接口和通信技术等定义询问者与标签之间在不同频率上的空中接口。定义频率在860～890MHz之间的空中接口标准。ISO18000EPCGen2RFID

标准概述RFID标准分类2.数据内容标准——定义数据结构、编码格式、语法标准等数据载波和特征标识符。EAN/UCC应用标识符及柔性电路数据标识符和保护。高容量ADC媒体传输语法。物品管理的惟一ID。数据协议的应用接口。数据协议的数据编码方案和逻辑内存功能射频标签的惟一IDISO/IEC15424ISO/IEC15418ISO/IEC15459ISO/IEC15434ISO/IEC15961ISO/IEC15962ISO/IEC15963RFID

标准概述RFID标准分类3.性能标准——定义电子标签和读写器是否遵循某个特定标准的测试方法RFID设备性能测试方法RFID设备一致性测试方法ISO/IEC18046ISO/IEC18047RFID

标准概述RFID标准分类4.应用标准——定义实现某个特定应用的技术方法。货运集装箱标准（自动识别）。货运集装箱的电子封条的射频通信协议。动物的无线射频识别－编码结构。动物的无线射频识别-技术准则。动物的无线射频识别－高级标签第一部分的空中接口。可回收容器的RFID标准。轮胎电子标签标准（汽车工业行动组）。RFID的供应链应用。ISO10374ISO18185ISO11785ISO11784ISO14223-1ANSIMH10.8.4AIAGB－11ISO122/104JWGRFID

标准概述RFID标准分类标准多元化原因RFID的工作频率作用距离的差异应用目标的不同技术的发展技术因素RFID

标准概述标准多元化原因尽管标准是开放的，但标准中的技术专利也会给相应的国家、集团、公司带来巨大的市场和经济效益，所以标准的多元化与标准之争也是这些利益之争的必然反映。RFID

标准概述利益因素思考思考1、RFID标准可以处理以下哪些问题？思考A、技术问题B、一致性问题C、性能问题D、与传感器的融合问题2、RFID标准分类有哪些？A、技术标准B、数据内容标准C、性能标准D、应用标准RFID工作频率目录Contents发展趋势频率划分技术特点射频基础主要内容PART.1射频基础射频基础电磁波频谱电磁波频谱编码穿透吸收遮挡####日元/度金属石墨水液体木材塑料纸张油类纺织品微波WM2.45GHz-5.8GHz超高频UHF860MHz-960MHz高频HF13.56MHz低频LF125KHz-134KHz频谱特性波长越长，绕射能力越强，穿透能力越强。电磁波特性传播方式自由空间传播地面波传播对流层传播电离层传播射线射线一次反射距离4000Km电离层散射传播距离100~6000Km无线电的传播方式对流层RFID技术一般是短距离应用，因此自由空间传播是最常见的一种传播方式。PART.2频率划分频率划分频段名波长：1~10km频率：30~300KHz长波中波波长：100~1000m频率：300~3000KHz波长：10~100cm频率：300~3000MHz微波波段名短波波长：10~100m频率：3~30MHz超短波波长：1~10m频率：30~300MHz低频LF中频MF高频HF甚高频VHF特高频UHF电磁波波段划分波长：1~10cm频率：3~30GHz超高频SHF433MHz910MHz低频：30~300KHz高频：3~30MHz超高频：300M~3GHz微波：3~30GHz5.8GHz13.56MHz125KHz、134KHzRFID工作频率划分100KHz——5.8GHzRFID系统的工作频率是指读写器发送无线信号时所使用的频率。PART.3技术特点技术特点电磁耦合原理电磁散射原理参数低频(LF)高频(HF)超高频(UHF)微波(uW)频率125～134KHz13.56MHz433MHz，860～960MHz2.45GHz，5.8GHz技术特点穿透及绕射能力强(能穿透水及绕射金属物质)；但速度慢、距离近。性价比适中，适用于绝大多数环境；但抗冲突能力差。速度快、作用距离远；但穿透能力弱(不能穿透水，被金属物质全反射)，且全球标准不统一。一般为有源系统，作用距离远；但抗干扰力差。作用距离<10cm1～20cm3～8m>10m主要应用门禁、防盗系统畜牧、宠物管理智能卡、电子票务、图书管理、商品防伪仓储管理、物流跟踪、航空包裹、自动控制道路收费技术特点PART.4发展趋势发展趋势读签距离&速度发展趋势物流、标签行李处理电子收费系统LF：<135kHz<0.5mHF：13.56MHz1mUHF：860~960MHz4~5m微波：2.45GHz10m智能卡、电子收费系统接入控制智能卡、接入控制、行李控制、交通运输服装接入控制动物标签金属和液体穿透率标签尺寸美国南韩美国中国日本美国欧洲865-868MHz902-928MHz908.5-914MHz950-956MHz各国超高频系统UHF的频率发展趋势从应用的趋势来看，UHF频段的RFID技术将会成为全球热点。PART.5思考思考1、RFID技术一般是短距离应用，采用的传播方式是？思考A、自由空间B、地面波C、电离层D、对流层2、从应用的趋势来看，___频段的RFID技术将会成为全球的热点？A、低频B、高频C、超高频D、微波ISO/IECRFID标准体系RFID各个频段标准目录ContentsISO/IEC应用标准ISO/IEC数据结构标准ISO/IEC性能标准ISO/IEC技术标准主要内容PART.1ISO/IEC技术标准ISO/IEC技术标准18000标准系列ISO/IEC18000ISO/IEC18000-7ISO/IEC18000-1ISO/IEC18000-4ISO/IEC18000-6ISO/IEC18000-2ISO/IEC18000-3低于135kHz的空中接口参数13.56MHz的空中接口参数2.45GHz的空中接口参数860-960MHz的空中接口参数433.9MHz的空中接口参数ISO/IEC18000-5已经被否决技术指标工作模式频率调制方式数据编码数据传输速率/（kbps）UID长度差错检测标签识别数目ISO/IEC18000—2TYPEA125kHz

4kHzASKPIE,Manchester4.264CRC—16264TYPEB134.2kHz

8kHzASK,FSKPIE,NRZ8.2,7.764CRC—16264ISO/IEC18000-3Mod113.56kHz

7kHzASK,PPMManchester1.65，26.486.62，26.4864CRC—16264Mod213.56kHz

7kHzPJM,BPSKMFM105.9464CRC—16CRC—32>32000ISO/IEC18000-4Mod12400～2483.5MHzASKManchester,FM00～4064CRC—16≥250Mod22400～2483.5MHzGMSK,CW,DifferentialBPSKShortenedFire,Manchester76.8,38432用不同的CRC检测由系统安装配确定ISO/IEC18000-6TYPEA860～969MHzASKPIE，

FM03364CRC—16≥250TYPEB860～969MHzASKManchester,FM0，Bi-phase10，4064CRC—16≥250ISO/IEC18000-7433.92MHzFSKManchester27.732CRC—163000空中接口通信协议智能卡标准系列ISO/IEC14443近耦合（PICC）13.56MHZPCDISO/IEC10536密耦合（CICC）13.56MHZCCDISO/IEC15693疏耦合（VICC）13.56MHZVCD作用距离工作频率卡的类型标准阅读器紧靠<10cm约50cmISO/IEC14443PICC（Proximitycouplingsmartcards）VICC（Vicinitycouplingsmartcards）ISO14443A/B读取器智慧卡ISO14443A106KBaudISO14443Bl调制：ASK100%l编码：改进的Miller编码l同步：一位元资料框l防碰撞：二进位搜寻l调制：ASK10%l编码：不归零编码(NRZ)l同步：每个位元组各有一个起始于终止位元l防碰撞：SlottedAloha106KBaud847KHZ、ASK曼彻斯特码一位元资料框847KHZ、BPSK不归零编码（NRZ）每个位元组各有一个起始与终止位元PART.2数据结构标准数据结构标准ISO/IEC

数据结构标准数据结构标准ISO/IEC15961(数据协议/应用接口)ISO/IEC15962(数据编码规则和逻辑存储功能协议)ISO/IEC15963(电子标签的唯一标识)ISO/IEC15459(物理管理的唯一

标识)ISO/IEC15424（数据载体/特征标识符）ISO/IEC15418（EAN/UCC应用标识符）ISO/IEC15434（大容量ADC媒体用的传送语法）PART.3性能标准性能标准性能标准ISO/IEC18047ISO/IEC10373ISO/IEC18046ISO/IEC性能标准IC卡测试方法RFID设备性能测试方法设备一致性测试方法PART.4应用标准应用标准应用标准动物识别应用标准动物识别应用标准1集装箱运输应用标准物流供应链应用标准目录123应用标准ISO11784规定动物识别的代码结构

ISO11785规定相关的技术准则ISO14223为读取动物应答器内的特殊数字提供了协议

集装箱运输应用标准动物识别应用标准1集装箱运输应用标准物流供应链应用标准目录223应用标准ISO6346标准ISO10374标准：微波应答器的集装箱识别标准ISO18185标准：货运集装箱的电子封条的射频通信协议应用标准物流供应链应用标准动物识别应用标准1集装箱运输应用标准物流供应链应用标准目录323应用标准ISO17358标准：应用需求ISO17363标准：货运集装箱ISO17364标准：装载单元ISO17365标准：运输单元ISO17366标准：产品包装单元ISO17367标准：单品物流单元应用标准全球供应链管理货柜物流、行李运输识别门禁卡大众运输票价卡畜牧及动物管理门禁卡动物追踪ISO14443A/BISO11784/5ISO18000-2即时定位系统高速公路收费系统ISO/IEC标准总览135KHz以下低频（LF）13.56MHz以下高频（HF）433MHz以下超高频（UHF）860-960MHz922-928MHz（台湾）超高频（UHF）2.4GHz微波（MW）ISO15693ISO18000-3ISO18000-7ISO18000-6ISO18000-4PART.5思考思考1、RFID非接触式智能卡标准的载波频率是？思考A、125KHzB、13.56MHzC、433MHzD、960MHz2、ISO/IECRFID标准体系主要包括哪几个方面的内容？A、数据结构标准B、应用标准C、性能标准D、技术标准EPCglobalRFID标准体系EPC的特点开放的体系结构独立的平台高度的互动灵活的可持续发展体系目标透明性追踪性目录Contents与ISO标准比较EPCglobal标准框架EPCglobal标签标准EPCglobal概述主要内容PART.1EPCglobal概述EPCglobal概述EPC的概念

ElectronicProductCode电子产品编码什么是EPC？最终目标是为每一个商品建立全球的、开放的编码标准。1999年，MIT的SanjaySarma教授提出EPC，给全球每个物品一个代码，实现物品跟踪与传递。RFIDEAN.UCCEPCglobalAuto-IDUCC(统一编码协会)：总部位于美国，UPC码的发布机构EANInternational(国际物品编码协会)：总部位于布鲁塞尔UCCUPCEANInternationalEAN1999麻省理工学院技研所创立EPC电子产品编码EPC系统ElectronicProductCode总部位于美国波士顿RadioFrequencyIdentification明日之星EPCglobal组织EPC（ElectronicProductCode）电子产品编码标准是由电子产品代码环球协会（EPCGlobal）提出的。EPCGlobal是由美国统一代码协会（UCC）和国际物品编码协会（EAN）于2003年9月共同成立的非营利性组织EPCglobal组织EPCglobal终端用户技术委员会硬件技术组软件技术组Auto-IDlabs实验室EPCglobalUS各国编码组织中国物品编码中心EPCglobal-China（ANCC）PART.2EPCglobal标准框架EPCglobal标准框架EPCglobal标准框架数据识别层标准说明功用概述EPCTagDataStandard(TDS)EPC标签数据标准不同编码系统下，如何编码成产品电子码标签资料EPCTagDataTranslation(TDT)EPC标签数据转换一个读取器如何就读取的标签资料转换成机器可读(Machine-readable)的资料格式数据识别层数据获取层数据交换层数据识别层数据获取层EPCglobal标准框架数据获取层标准说明功用概述Class1Generation2UHFAirInterfaceProtocolStandard"Gen2"空中接口协议以超高频为空中沟通介面，RFID标签如何与读取器进行通讯来交换资料ReaderProtocol(RP)Standard读写器协议读取器如何与中介软体运作（以利资料收集）之通讯协定LowLevelReaderProtocol(LLRP)Standard低层读写器协议第二代的EPCglobal读取器协定，提供读取器与中介软体之间更完整通讯协定ReaderManagement(RM)Standard读写器管理协议如何管理多家或多个产品电子码读取器的标准ApplicationLevelEvents(ALE)Standard应用层事件标准基于特定条件下，如何从多个读取器识别对应的事件资讯数据交换层标准说明功用概述EPCIS-EPCInformationServicesStandardEPCIS标准对于一个产品电子码如何储存与撷取相关资料ObjectNamingService(ONS)StandardONS标准根据一个产品电子码，到哪里可以取得更多资讯PedigreeStandard谱系标准药品供应链中，如何维护与交换药品履历资料EPCglobalCertificateProfileStandard安全认证标准确保EPCglobal会员在EPCglobal网路都能安全互通资料的凭证标准数据交换层PART.3EPCglobal标签标准EPCglobal标签标准C5C4C5C4EPC标签等级C0C1C2C3C0C1C2C3无源：只读被动式标签，可以自毁，不能人写；无源：具备0类标签特征，一次性写入具有访问控制保护特性无源：具备1类标签功能，可以重写半无源：具备2类标签功能，内设感应器，附带电池有源：具备3类标签特征，还具有标签之间的通讯功能有源+无源读卡器：具备4类标签特征，可以无源读取EPC标签代G特性工作频率固定记忆体锁定读取速度（每秒）写入速度(96-bitEPC)（每秒）读取对应标签的方式ID长度标签资料检验安全性Class1Gen1860-930MHz无230个标签（美国）115个标签（欧洲）3个标签BinaryTreeWalkingProtocolSleep/Wake状态96位元读取有16-bitCRC来检验讯息正确性Write、Kill有8-bit的密码保护Class1Gen2860-960MHz可880个标签（美国）450个标签（欧洲）5个标签“Q”Protocol“Symmetric”状态512位元读写皆有16-bitCRC来检验讯息正确性Read、Write、Lock与Kill皆有32-bit的密码保护PART.4与ISO标准比较与ISO标准比较从标准内容来看从应用领域来说从关注的频段来看物流供应链领域不同行业领域EPCISOEPCISO信息采集、信息共享制定物联网标准自动身份识别前端数据采集13.5KHz13.56MHz900MHz2.45GHzEPCISO11784/5ISO14443ISO15693ISO18000PART.5思考思考1、判断题EPCglobal标准只面向物流供应链领域，是一个应用标准？思考2、EPCglobal标准体系框架主要包括哪些层次标准？A、数据识别层B、数据获取层C、数据交换层D、数据处理层我国RFID标准及现状目录Contents主要内容我国RFID标准应用情况我国RFID标准发展我国RFID标准体系PART.1我国RFID标准发展我国RFID标准发展国家标准化管理委员会成立电子标签国家标准工作组，年底终止成立电子标签标准工作组，组建了7个专项小组，分别为：总体基础标准组、标签与读写器组、频率与通信、数据格式组、信息安全组、应用组、知识产权组。成立无线射频识别技术标准工作组，负责无线射频相关标准的研究；

发表了《中国射频识别(RFID)技术政策白皮书》，研究制定我国RFID标准体系发布《800/900MHz频段射频识别(RFID)技术应用试行规定的通知》，确定我国UHF频段，标志RFID国家标准制定迈出一大步。我国RFID标准发展2004年初2005年2006年2007年PART.2我国RFID标准体系我国RFID标准体系基本原则《我国RFID标准体系框架报告》《我国RFID标准体系表》系统性衔接性自主性兼容性1234基本原则标准体系框架基础技术标准应用技术标准管理类我国RFID标准体系基础类编码类应用类技术类信息安全类标准体系射频识别子类信息网络子类测试子类我国RFID标准的关键技术信息安全标准公共服务体系标准中间件标准数据采集标准编码标准铁路机车车辆自动识别标准射频读写器通用技术标准道路运输电子收费系列标准1234应用技术标准标准体系动物识别代码结构标准PART.3我国RFID标准应用情况我国RFID标准应用情况存在问题21RFID产业发展较慢标准化工作相对滞后整体技术水平较低RFID企业自主研发能力不足RFID企业创新能力不足不具备规模优势国际标准应用情况中国实用的任何RFID频率都有国际标准可以参照高频微波低频超高频125KHz/135KHz执行标准：ISO18000-213.56MHz执行标准：ISO15693和ISO14443开发出符合ISO14443A、ISO14443B与ISO15693的芯片860MHz-960MHz执行标准：ISO18000-6开发出符合国际标准的UHF读写器模块2.45GHz执行标准：ISO18000-4PART.4思考思考1、我国UHF频段RFID技术的具体使用频率为？思考A、840-845MHzB、860-960MHzC、920-925MHzD、902-928MHz2、我国高频RFID技术应用的国际标准有哪些？A、ISO14443AB、ISO15693C、ISO18000-2D、ISO14443BRFID系统通信模型数字通信的系统模型是什么呢？RFID系统通信是指RFID读写器和电子标签之间的数据信息传输，属于数字通信。目录Contents数字通信系统模型RFID通信模型通信系统模型主要内容PART.1通信系统模型通信系统模型通信的定义人类在生活、生产和社会活动中总是伴随着消息（或信息）的传递，这种传递消息（或信息）的过程就叫做通信。通信的定义发送设备信道接收设备信息源发送端受信者接收端信道数字信源模拟信源无线信道有线信道信息源简称信源，把各种消息转换成原始电信号发送设备：产生适合于在信道中传输的信号信道：将来自发送设备的信号传送到接收端的物理媒质接收设备：从受到减损的接收信号中正确恢复出原始电信号受信者（信宿）：把原始电信号还原成相应的信息PART