射頻識別(RFID,Radio Frequency Identification)系統(tǒng)主要是由讀寫器和射頻標簽兩個物理實體構成,兩者通過空中接口實現(xiàn)交互。為此,在國家標準GB/T 29261.3中對射頻識別(RFID)系統(tǒng)的定義是:一種自動識別和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng),包含一個或多個讀寫器以及一個或多個標簽,其中數(shù)據(jù)傳輸通過對電磁場載波信號的適當調制實現(xiàn)。射頻識別(RFID)系統(tǒng)的技術要求應是對讀寫器和射頻標簽提出技術要求,當然要包括兩者通信的空中接口的技術要求。在我國,對于工作在2.45Hz頻段射頻識別(RFID)系統(tǒng)的技術要求是由不同的國家標準所規(guī)范的。
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一、空中接口的技術要求
對于工作在2.45GHz頻段射頻識別(RFID)系統(tǒng)的讀寫器和射頻標簽,它們應該遵循其同一空中接口規(guī)范,以保證其互相通信與交互。我國國家標準GB/T 28925《信息技術 射頻識別 2.45Hz空中接口協(xié)議》規(guī)范了工作在2.45GHz頻段射頻識別(RFID)系統(tǒng)空中接口的技術要求,包括其物理層和媒體訪問控制層的參數(shù)、協(xié)議工作方式、讀寫器命令與標簽的響應、標簽的相關要求等。下述予以簡要的介紹之,若要詳細了解該標準具體內容的請查閱下附件1。
附件 1:GB/T 28925-2012《信息技術 射頻識別 2.45GHz空中接口協(xié)議》
1、空中接口的工作頻率特性
RFID系統(tǒng)空中接口的工作頻率工作在2400.00MHz~2483.50MHz范圍,即有83.5MHz帶寬,頻帶內共有16個信道,信道中心頻率fc的確定詳見下表1-1-1,即每信道帶寬為5MHz。默認工作信道為信道0,默認工作頻率為2405.00MHz。工作頻率準確度為20x10-6(20ppm),其發(fā)射頻譜密度模板應符合下表1-1-2的要求。
表 1-1-1:2.45GHz頻段RFID系統(tǒng)工作頻率信道中心頻率fc的選取
表 1-1-2:2.45GHz頻段RFID系統(tǒng)發(fā)送頻譜密度模板
溫馨提示:根據(jù)我國無線電管理機構的管理要求,2400.00MHz~2483.50MHz頻段屬于ISM頻段,是免許可頻段,它主要使用于無線接入系統(tǒng)(如WLAN、藍牙等)和點對點傳輸?shù)臒o線系統(tǒng)。因此,在使用工作于2.45GHz頻段射頻識別(RFID)系統(tǒng)時,其系統(tǒng)設備應符合我國無線電管理機構關于該頻段的無線電管理要求。
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2、空中接口物理層的其它技術要求
在GB/T 28925標準中,對于空中接口物理層除上述頻率特性要求外,其它技術要求還包括:調制方式(支持O-QPSK,可選支持DBPSK)與擴頻方式;信息速率(詳見下表1-2,包括碼片速率、擴頻序列長度等);收發(fā)轉換時間和誤差向量幅度(EVM)等,其具體要求的內容請詳見該標準原文,即見本文的附件1。在下述的表1-3-2和1-3-3中匯總了物理層的參數(shù),包括參數(shù)的編號、參數(shù)的名稱和參數(shù)值或描述。
表 1-2:不同調制方式下的碼片速率、擴頻序列長度與信息速率的關系
3、空中接口數(shù)據(jù)鏈路層的技術要求
讀寫器到標簽之間采用數(shù)據(jù)幀進行數(shù)據(jù)傳輸。數(shù)據(jù)幀由前導碼、同步碼、數(shù)據(jù)長度、幀選項、消息數(shù)據(jù)及檢驗碼構成,每個字段的長度(字節(jié)數(shù))詳見下表1-3-1。數(shù)據(jù)幀的發(fā)送順序依次為前導碼、同步碼、數(shù)據(jù)長度、幀選項、消息數(shù)據(jù)及檢驗碼。對每個由多個字節(jié)構成的字段,應先發(fā)送最高有效位;對每個字節(jié)應先發(fā)送最低有效位。數(shù)據(jù)幀各字段的具體要求請在本文的附件1中查閱。下表1-3-2和表1-3-3匯總了數(shù)據(jù)鏈路層的參數(shù),包括參數(shù)的編號、參數(shù)的名稱和參數(shù)值或描述。
表 1-3-1:數(shù)據(jù)幀結構
表 1-3-2:空中接口物理層和數(shù)據(jù)鏈路層的參數(shù)(讀寫器到標簽)
表 1-3-2:空中接口物理層和數(shù)據(jù)鏈路層的參數(shù)(標簽到讀寫器)
4、標簽的存儲區(qū)結構和狀態(tài)轉移
2.45GHz頻段射頻識別(RFID)系統(tǒng)的標簽存儲器邏輯上分為安全區(qū)和用戶區(qū)。安全區(qū)用于存放標簽安全類數(shù)據(jù),存放位置和存放方式由用戶確定。用戶區(qū)用于存放用戶數(shù)據(jù),使用文件系統(tǒng)方式組織和管理。GB/T 28925標準對標簽的存儲區(qū)結構做出了具體規(guī)定,包括安全區(qū)和用戶區(qū)的組織與管理。
標簽的狀態(tài)分為休眠、偵聽、就緒、工作和滅活5個狀態(tài),工作狀態(tài)可進一步分為仲裁、收集、會話和安全會話4個子狀態(tài)。GB/T 28925標準對標簽的狀態(tài)機各狀態(tài)的轉移條件進行了規(guī)定要求。
5、讀寫器命令和標簽響應
2.45GHz頻段射頻識別(RFID)系統(tǒng)讀寫器的命令分為必選命令、可選命令、專用命令和定制命令4種類型,其含義詳見下表1-5。讀寫器的命令按操作類型可分為就緒/休眠命令、接入命令、收集命令、文件訪問命令、監(jiān)測命令、安全協(xié)議命令和其它命令。GB/T 28925標準規(guī)定了各命令的代碼格式、功能、命令參數(shù),以及標簽在收到命令后的響應。
表 1-5:2.45GHz頻段射頻識別(RFID)系統(tǒng)讀寫器的命令類型
6、協(xié)議工作方式
GB/T 28925標準規(guī)定的2.45GHz頻段射頻識別(RFID)系統(tǒng),采用讀寫器先講的工作方式。每次通信交互過程均是由讀寫器發(fā)送命令,標簽對收到的讀寫器命令進行響應,標簽在未收到讀寫器的命令時不主動發(fā)送信息。其工作過程分為就緒期、接入期、收集期、會話期、監(jiān)測期。其工作模式分為盤點模式、監(jiān)測模式、信息發(fā)布模式和喚醒模式。在接入期當多個標簽同時響應讀寫器命令試圖接入讀寫器時,可能發(fā)生碰撞,GB/T 28925標準規(guī)定了一種防碰撞方法解決標簽的碰撞問題,以完成多標簽的接入。另外,為了保證系統(tǒng)空中接口通信安全,GB/T 28925標準規(guī)定了系統(tǒng)采用的安全協(xié)議,包括實體鑒別協(xié)議和安全通信協(xié)議。下表1-6給出了協(xié)議參數(shù),包括參數(shù)的編號、參數(shù)的名稱和參數(shù)值或描述。
表 1-6:2.45GHz頻段射頻識別(RFID)系統(tǒng)協(xié)議參數(shù)
二、讀寫器設備的技術要求
我國國家標準GB/T 36435《信息技術 射頻識別 2.45GHz讀寫器通用規(guī)范》規(guī)范了工作在2.45GHz頻段射頻識別(RFID)系統(tǒng)中讀寫器設備的通用技術要求。其中:設備的空中接口協(xié)議要求應符合上述GB/T 28925標準的要求;功能和性能要求可詳見下表2-1;環(huán)境條件要求包括了氣候環(huán)境適應性和機械環(huán)境適應性(含振動、沖擊、碰撞、運輸包裝件跌落等);下表2-2匯總了其它技術要求的內容,包括設備的防護等級要求、電磁兼容性要求、安全要求、電源適應能力要求、可靠性/維修性/互換性要求、有害物質限量要求等。若要詳細了解該標準具體內容的請查閱下附件2。
表 2-1:2.45Hz射頻識別讀寫器設備的功能和性能要求
表 2-2:2.45GHz射頻識別讀寫器設備的相關技術要求
附件 2:GB/T 36435-2018《信息技術 射頻識別 2.45GHz讀寫器通用規(guī)范》
三、有源標簽的技術要求
國家標準GB/T 36364《信息技術 射頻識別 2.45GHz標簽通用規(guī)范》規(guī)范了工作在2.45GHz頻段射頻識別(RFID)系統(tǒng)中有源標簽的通用技術要求。若要詳細了解該標準具體內容的請查閱下附件3。
附件 3:GB/T 36364-2018《信息技術 射頻識別 2.45GHz標簽通用規(guī)范》
其中要求:標簽應由天線、芯片、電池和外封裝構成,其尺寸應符合具體應用要求,外觀應完整無破損,標簽表面文字和圖形完整清晰。標簽的空中接口協(xié)議要求應符合上述GB/T 28925標準的要求。其應具備基本的應答功能,應能符合GB/T 29768標準要求的讀寫器發(fā)來的信號做出正確響應。標簽的功能和性能要求詳見下表3。標簽環(huán)境條件要求包括了氣候環(huán)境適應性和機械環(huán)境適應性(含振動沖擊、碰撞、運輸包裝件跌落等)。其電磁兼容性要求、電源適應性要求、可靠性要求、有害物質限量要求等同讀寫器設備(見表2-2)。
表 3:2.45GHz射頻識別系統(tǒng)中無源標簽的性能要求
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