无线射频辨认技能(Radio Frequency IdenTIficaTIon,RFID)是20世纪90年代开端鼓起的一种自动辨认技能。该技能是一种非触摸的自动辨认技能,其根本原理是运用射频信号和空间耦合(电感或电磁耦合)传输特性完成对被辨认物体的自动辨认。其间心技能包含无线电射频、计算机软件硬件、编码学和芯片加工技能等多种现代高新科学技能,是多种跨类别科学技能的综合体。被广泛运用于工业自动化、商业自动化、现代服务业、交通运送操控办理等很多范畴。
RFID俗称“电子标签”,是一种非触摸式的自动辨认技能,它经过射频信号自动辨认方针目标并获取相关数据,辨认作业无须人工干预,作为条形码的无线版别,RFID技能具有条形码所不具备的防水、防磁、耐高温、运用寿命长、读取间隔大、标签上数据可以加密、存储数据容量更大、存储信息更改自若等长处,其运用将给零售、物流等工业带来革命性改变。
RFID的相关技能与运用规范:
由于RFID的运用牵涉到很多职业,因而其相关的规范错综复杂,非常复杂。从类别看,RFID规范可以分为以下四类:技能规范(如RFID技能、IC卡规范等);数据内容与编码规范(如编码格局、语法规范等);功用与一致性规范(如测验规范等);运用规范(如船运标签、产品包装规范等)。详细来讲,RFID相关的规范触及电气特性、通讯频率、数据格局和元数据、通讯协议、安全、测验、运用等方面。
与RFID技能和运用相关的世界规范化安排首要有:世界规范化安排(ISO)、世界电工委员会(IEC)、世界电信联盟(ITU)、世界邮联(UPU)。此外还有其他的区域性规范化安排(如EPC global、UID Center、CEN)、国家规范化安排(如BSI、ANSI、DIN)和工业联盟(如ATA、AIAG、EIA)等也拟定与RFID相关的区域、国家、或工业联盟规范,并经过不同的途径提升为世界规范。
现在RFID存在三个首要的技能规范体系,总部设在美国麻省理工学院(MIT)的Auto-ID Center(自动辨认中心)、日本的Ubiquitous ID Center (泛在ID中心,UIC)和ISO规范体系。
EPC Global
EPC Global是由美国一致代码协会(UCC)和世界物品编码协会(EAN)于2003年9月一同树立的非营利性安排,其前身是1999年10月1日在美国麻省理工学院树立的非营利性安排Auto-ID中心。Auto-ID中心以创立“物联网”(Internet of Things)为使命,与很多成员企业一同拟定一个一致的敞开技能规范。旗下有沃尔玛集团、英国Tesco等100多家欧美的零售流转企业,一同有IBM、微软、飞利浦、Auto-IDLab等公司供给技能研究支撑。现在EPC Global已在加拿大、日本、我国等国树立了分支安排,专门担任EPC码段在这些国家的分配与办理、EPC相关技能规范的拟定、EPC相关技能在本国的宣扬广泛以及推行运用等作业。EPC Global“物联网”体系架构由EPC编码、EPC标签及读写器、EPC中间件、ONS服务器和EPCIS服务器等部分构成。
EPC赋予物品专一的电子编码,其位长一般为64位或96位,也可扩展为256位。对不同的运用规矩有不同的编码格局,首要寄存企业代码、产品代码和序列号等。最新的GEN2规范的EPC编码可兼容多种编码。 EPC中间件对读取到的EPC编码进行过滤和容错等处理后,输入到企业的事务体系中。它经过界说与读写器的通用接口(API)完成与不同制造商的读写器兼容。ONS服务器依据EPC编码及用户需求进行解析,以确认与EPC编码相关的信息寄存在哪个EPCIS服务器上。 EPCIS服务器存储并供给与EPC相关的各种信息。这些信息一般以PML的格局存储,也可以寄存于联系数据库中。
Ubiquitous ID
日本在电子标签方面的展开,始于20世纪80年代中期的实时嵌入式体系TRON。T-Engine是其间中心的体系架构。 在T-Engine论坛领导下,泛在ID中心于2003年3月树立,并得到日本政府经产省和总务省以及大企业的支撑,现在包含微软、索尼、三菱、日立、日电、东芝、夏普、富士通、NTT DoCoMo、KDDI、J-Phone、伊藤忠、大日本印刷、凸版印刷、理光等重量级企业。泛在ID中心的泛在辨认技能体系架构由泛在辨认码(uCode)、信息体系服务器、泛在通讯器和ucode解析服务器等四部分构成。
uCode选用128位记载信息,供给了340&TImes;1036编码空间,并可以以128位为单元进一步扩展至256、384或512位。uCode能容纳现有编码体系的元编码规划,可以兼容多种编码,包含JAN、UPC、ISBN、IPv6地址,乃至电话号码。uCode标签具有多种办法,包含条码、射频标签、智能卡、有源芯片等。泛在ID中心把标签进行分类,设立了9个等级的不同认证规范。
信息体系服务器存储并供给与ucode相关的各种信息。
uCode解析服务器确认与uCode相关的信息寄存在哪个信息体系服务器上。uCode解析服务器的通讯协议为uCodeRP和eTP,其间eTP是依据eTron(PKI)的暗码认证通讯协议。 泛在通讯器首要由IC标签、标签读写器和无线广域通讯设备等部分构成,用来把读到的uCode送至uCode解析服务器,并从信息体系服务器取得有关信息。
ISO规范体系
世界规范化安排(ISO)以及其他世界规范化安排如世界电工委员会(IEC)、世界电信联盟(ITU)等是RFID世界规范的首要拟定安排。大部分RFID规范都是由ISO(或与IEC联合组成)的技能委员会(TC)或分技能委员会(SC)拟定的。
RFID首要规范简介
RFID体系首要由数据收集和后台运用体系两大部分组成。现在现已发布或许正在拟定中的规范首要是与数据收集相关的,首要有电子标签与读写器之间的空气接口、读写器与计算机之间的数据交流协议、电子标签与读写器的功用和一致性测验规范,以及电子标签的数据内容编码规范等。后台运用体系现在并没有构成正式的世界规范,只要少量工业联盟拟定了一些规范,现阶段还在不断演化中。
电子产品编码规范
RFID是一种只读或可读写的数据载体,它所带着的数据内容中最重要的是专一标识号。因而,专一标识体系以及它的编码办法和数据格局,是我国电子标签规范中的一个重要组成部分。专一标识号广泛运用于国民经济活动中,例如我国的公民身份证号、安排安排代码、全国产品与服务一致代码扩展码、电话号、车辆辨认代号、世界证券号等。虽然国家多个部委在专一标识范畴展开了一系列的相关研究作业,但与发达国家比较,我国的专一标识体系总体上处于展开的起步阶段,正在逐步完善中。
1、产品电子代码 EPC
EPC是由EPC global安排、各运用方和谐一致的编码规范,可以完成对一切实体目标(包含零售产品、物流单元、集装箱、货运包装等)的专一有用标识。EPC由一个版别号加上域名办理者、目标分类、序列号三段数据组成的一组数字。其间EPC的版别号标识EPC的长度或类型;域名办理者是描绘与此EPC相关出产厂商的信息;目标分类记载产品准确类型的信息;序列号用于专一标识货品单件。
EPC与现在运用最成功的商业规范EAN.UCC全球一致标识体系是兼容,成为EAN.UCC体系的一个重要组成部分,是EAN.UCC体系的连续和拓宽,是EPC体系的中心与要害。
2、EAN.UCC
EAN世界物品编码协会树立于1977年,是依据比利时法律规矩树立的一个非营利性世界安排,总部设在比利时首都布鲁塞尔。EAN意图是树立一套世界通行的全球跨职业的产品、运送单元、财物、方位和服务的标识规范体系和通讯规范体系,即“全球商业言语——EAN.UCC体系”。世界EAN的前身是欧洲物品编码协会,现首要担任除北美以外的EAN.UCC体系的一致办理及推行作业。现在,其会员广泛90多个国家和区域,全世界已有约90万家公司、企业经过各国或区域的编码安排加入到EAN.UCC体系中来。近几年,世界EAN加强了与美国一致代码委员会(UCC)的协作,先后两次到达EAN/UCC联盟协议,以一同开发、办理EAN.UCC体系。
3、GB 18937 (NPC)
强制性国家规范 GB 18937《全国产品与服务一致标识代码编制规矩》规矩了全国产品与服务一致代码(NPC)的适用规模、代码结构及其表现办法,由国务院规范化行政主管部门于2003年2月2日公布,2003年4月16日正式施行。全国产品与服务一致代码是依照《全国产品与服务一致标识代码编制规矩》国家规范要求编制的全国产品与服务一致标识代码,现在现已用于电子设备、食物、建材、轿车、石油化工、农业、专业服务等范畴。依据国内外对海量赋码目标进行赋码的一般规矩,全国产品与服务一致代码依照全数字、最长不超越十四位、便于保护安排保护和办理的准则规划,由十三位数字本体代码和一位数字校验码组成,其间本体代码选用序列次序码或次序码。
通讯规范
RFID的无线接口规范中最受留意图是ISO/IEC 18000系列协议,涵盖了从125KHz到2.45GHz的通讯频率,识读间隔由几厘米到几十米,其间首要是无源标签但也有用于集装箱的有源标签。
近间隔无线通讯(NFC)是一项让两个接近(近乎触摸)的电子设备以13.56MHz频率通讯的RFID运用技能。由诺基亚、飞利普和索尼兴办的近间隔无线通讯论坛(NFC Forum)起草了相关的通讯和测验规范,让消费类电子设备(特别是手机)与其他的网络产品或电脑外设进行通讯和数据交流。该规范还与ISO/IEC 14443和ISO/IEC 15693非触摸式IC卡兼容。现在,现已有支撑NFC功用的手机问世,可以用手机来阅览兼容ISO/IEC 14443 Type A或Sony FeliCa 的非触摸式%&&&&&%卡或电子标签。
超宽带无线技能(UWB)是一种直接以载波频率传送数据的通讯技能。以UWB作为射频通讯接口的电子标签可完成半米以内的准确认位。这种准确认位功用便利完成医院里的宝贵仪器和设备办理、大楼或商场里以致奥运场馆内的人员办理。无线传感器网络是另一种RFID技能的扩展。传感器网络技能的目标模型和数字接口现已构成工业联盟规范IEEE 1451。该规范正进一步扩展,供给依据射频的无线传感器网络,相关规范草案1451.5正在草议中。有关主张将会对现有的ISO/IEC 18000系列RFID规范,以及ISO/IEC 15961、ISO/IEC 15862读写器数据编码内容和接口协议进行扩展。
频率规范
RFID标签与阅览器之间进行无线通讯的频段有多种,常见的作业频率有135kHz以下、13.56MHz、860~928MHz (UHF)、2.45GHz及5.8GHz等。
低频体系作业频率一般低于30MHz,典型的作业频率有125KHz、225KHz、13.56MHz等,这些频点运用的射频辨认系一致般都有相应的世界规范予以支撑。其根本特色是电子标签的本钱较低、标签内保存的数据量较少、阅览间隔较短(无源状况,典型阅览间隔为10cm)、电子标签外形多样(卡状、环状、钮扣状、笔状)、阅览天线方向性不强等。
高频系一致般指其作业频率高于400MHz,典型的作业频段有915MHz、2.45gHz、5.8gHz等。高频体系在这些频段上也有很多的世界规范予以支撑。根本特色是电子标签及阅览器本钱均较高、标签内保存的数据量较大、阅览间隔较远(可达几米至十几米), 习惯物体高速运动功用好,外形一般为卡状,阅览天线及电子标签天线均有较强的方向性。
各种频段有其技能特性和合适的运用范畴。低频体系运用最广,但通讯速度过慢,传输间隔也不行长;高频体系通讯间隔远,但耗电量也大。短间隔的射频卡可以在必定环境下代替条码,用在工厂的流水线等场合盯梢物体。长间隔的产品多用于交通体系,间隔可达几十米,可用在自动收费或辨认车辆身份等场合。
运用规范
RFID在职业上的运用规范包含动物辨认、道路交通、集装箱辨认、产品包装、自动辨认等。
我国RFID规范的拟定与推行 国内RFID技能与运用的规范化研究作业起步比世界上要晚4~5年时刻,2003年2月国家规范化委员会公布强制规范《全国产品与服务一致代码编码规矩》,为我国施行产品的电子标签化办理打下根底,并确认首先在药品、烟草防伪和政府收购项目上施行。此外,我国正在拟定的RFID范畴技能规范是选用了ISO/IEC 15693系列规范,该系列规范与ISO/IEC 18000-3相对应,均在13.56MHz的频率下作业,前者以卡的办法封装。现在,在这一频率下作业的电子标签技能已相对老练。
在充沛照料我国国情和运用我国优势的前提下,应该参照或引证ISO、IEC、ITU等世界规范并做出本地化修正,这样能尽量防止引起知识产权争议,把握国家在电子标签范畴展开的自动权。
RFID的广泛运用蕴藏着巨大的工业利益、还触及国家安全利益、信息操控利益等,在这一点上我国政府主管部门应高度注重。我国应全面布置电子标签规范体系,特别应注重编码体系、频率区分以及与知识产权有关的技能和运用,并推出具有我国自主知识产权的规范,特别是在处理安全、防伪、辨认、办理等运用范畴。
RFID的接口协议:
空中接口
空中接口通讯协议规范 读写器与电子标签之间信息交互,意图是为 不同厂家出产设备之间的互联互通性。ISO/IEC拟定五种频段的空中接口协议,这种思维充沛体现 规范一致的相对性,一个规范是对适当广泛的运用体系的一同需求,但不是一切运用体系的需求,一组规范可以满意更大规模的运用需求。
ISO/IEC 18000-1 信息技能-依据单品办理的射频辨认-参阅结构和规范化的参数界说。它规范空中接口通讯协议中一同恪守的读写器与标签的通讯参数表、知识产权根本规矩等内容。这样每一个频段对应的规范不需要对相同内容进行重复规矩。
ISO/IEC 18000-2 信息技能-依据单品办理的射频辨认-适用于中频125~134KHz,规矩在标签和读写器之间通讯的物理接口,读写器应具有与Type A(FDX)和Type B(HDX)标签通讯的才能;规矩协议和指令再加上多标签通讯的防磕碰办法。
ISO/IEC 18000-3信息技能-依据单品办理的射频辨认-适用于高频段13.56MHz,规矩 读写器与标签之间的物理接口、协议和指令再加上防磕碰办法。关于防磕碰协议可以分为两种办法,而办法1又分为根本型与两种扩展型协议(无时隙无停止多应答器协议和时隙停止自习惯轮询多应答器读取协议)。办法2选用时频复用FTDMA协议,共有8个信道,适用于标签数量较多的景象。
ISO/IEC 18000-4信息技能-依据单品办理的射频辨认-适用于微波段2.45GHz,规矩读写器与标签之间的物理接口、协议和指令再加上防磕碰办法。该规范包含两种办法,办法1是无源标签作业办法是读写器先讲;办法2是有源标签,作业办法是标签先讲。
ISO/IEC 18000-6信息技能-依据单品办理的射频辨认-适用于超高频段860~960MHz,规矩读写器与标签之间的物理接口、协议和指令再加上防磕碰办法。它包含TypeA、TypeB和TypeC三种无源标签的接口协议,通讯间隔最远可以到达10m。其间TypeC是由EPCglobal起草的,并于2006年7月取得同意,它在辨认速度、读写速度、数据容量、防磕碰、信息安全、频段习惯才能、抗干扰等方面有较大进步。2006年递送 V4.0草案,它针对带辅佐电源和传感器电子标签的特色进行 扩展,包含标签数据存储办法和交互指令。带电池的自动式标签可以供给较大规模的读取才能和更强的通讯可靠性,不过其尺度较大,价格也更贵一些。
ISO/IEC 18000-7适用于超高频段433.92 MHz,归于有源电子标签。规矩读写器与标签之间的物理接口、协议和指令再加上防磕碰办法。有源标签识读规模大,适用于大型固定财物的盯梢。
数据规范
数据内容规范首要规矩数据在标签、读写器到主机(也即中间件或运用程序)各个环节的标明办法。由于标签才能(存储才能、通讯才能)的约束,在各个环节的数据标明办法有必要充沛考虑各自的特色,采纳不同的表现办法。别的主机对标签的拜访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运用程序来说是通明的。RFID数据协议的运用接口依据ASN.1,它供给 一套独立于运用程序、操作体系和编程言语,也独立于标签读写器与标签驱动之间的指令结构。
ISO/IEC 15961规矩 读写器与运用程序之间的接口[3],侧重于运用指令与数据协议加工器交流数据的规范办法,这样运用程序可以完成对电子标签数据的读取、写入、修正、删去等操作功用。该协议也界说 过错呼应音讯。
ISO/IEC 15962规矩 数据的编码、紧缩、逻辑内存映射格局[3],再加上如何将电子标签中的数据转化为运用程序有意义的办法。该协议供给 一套数据紧缩的机制,可以充沛运用电子标签中有限数据存储空间再加上空中通讯才能。
ISO/IEC 24753扩展 ISO/IEC 15962数据处理才能[3],适用于具有辅佐电源和传感器功用的电子标签。添加传感器今后,电子标签中存储的数据量再加上对传感器的办理使命大大添加 ,ISO/IEC 24753规矩 电池状况监督、传感器设置与复位、传感器处理等功用。图1标明ISO/IEC 24753与ISO/IEC 15962一同,规范 带辅佐电源和传感器功用电子标签的数据处理与指令交互。它们的效果使得ISO/IEC 15961独立于电子标签和空中接口协议。
ISO/IEC 15963规矩 电子标签仅有标识的编码规范[5],该规范兼容ISO/IEC 7816-6、ISO/TS 14816、EAN.UCC规范编码体系、INCITS 256再加上保存对未来扩展。留意与物品编码的差异,物品编码是对标签所贴附物品的编码,而该规范标识的是标签本身。
实时定位
实时定位体系可以改进供应链的通明性[8],船队办理、物流和船队安全等。RFID标签可以处理短间隔特别是室内物体的定位,可以补偿GPS等定位体系只能适用于室外大规模的缺乏。GPS定位、手机定位再加上RFID短间隔定位手法与无线通讯手法一同可以完成物品方位的全程盯梢与监督。正在拟定的规范有:
ISO/IEC 24730-1 运用编程接口API,它规范 RTLS服务功用再加上拜访办法,意图是运用程序可以便利地拜访RTLS体系,它独立于RTLS的低层空中接口协议。
ISO/IEC 24730-2 适用于2450MHz的RTLS空中接口协议。它规范 一个网络定位体系,该体系运用RTLS发射机发射无线电信标,接收机依据收到的几个信标信号解算方位。发射机的许多参数可以长途实时装备。
ISO/IEC 24730-3适用于433MH的RTLS空中接口协议。内容与第2部分相似。
根本架构
2006年ISO/IEC开端注重RFID运用体系的规范化作业,将ISO/IEC 24752调整为6个部分偏重新命名为ISO/IEC 24791。拟定该规范的意图是对RFID运用体系供给一种结构,并规范 数据安全和多种接口,便于RFID体系之间的信息同享;使得运用程序不再关怀多种设备和不同类型设备之间的差异,便于运用程序的规划和开发;可以支撑设备的分布式和谐操控和会集办理等功用,优化密布读写器组网的功用。该规范首要意图是处理读写器之间再加上运用程序之间同享数据信息,跟着RFID技能的广泛运用RFID数据信息的同享越来越重要。