超高頻RFID空中接口協(xié)議的研究

1 RFID 系統組成

　　RFID ( Rad io Frequency Identificat iON)的基本原理就是將電子標簽安裝在被識別的物體上， 當被標識的物體進(jìn)入RFID 系統的閱讀范圍時(shí)， 射頻識別技術(shù)利用無(wú)線(xiàn)電波或微波能量進(jìn)行非接觸雙向通信， 來(lái)實(shí)現識別和數據交換功能。

　　標簽向讀寫(xiě)器發(fā)送攜帶信息， 讀寫(xiě)器接收這些信息并進(jìn)行解碼， 通過(guò)串口將讀寫(xiě)器采集到的數據送到后端處理， 并通過(guò)網(wǎng)絡(luò )傳輸給服務(wù)器， 從而完成信息的全部采集與處理過(guò)程， 以達到自動(dòng)識別被標識物體的目的。

　　RFID 應用系統的架構如圖1所示， 基本由閱讀器， 天線(xiàn)和標簽組成， 另外還有后臺的企業(yè)應用系統。標簽和讀寫(xiě)器之間通過(guò)耦合元件實(shí)現射頻信號的非接觸耦合。系統中有一個(gè)中間件負責完成系統與多種閱讀器的適配， 過(guò)濾閱讀器從標簽獲得的數據， 以減少網(wǎng)絡(luò )流量。標簽與讀寫(xiě)器之間通過(guò)空中接口協(xié)議進(jìn)行通訊， 讀寫(xiě)器與中間件之間的通信通過(guò)讀寫(xiě)器協(xié)議進(jìn)行定義， 中間件與應用系統之間的通信接口由ALE 協(xié)議規定。

　　圖2為RFID 系統閱讀器和標簽之間的通信過(guò)程。讀寫(xiě)器和標簽通過(guò)射頻電磁場(chǎng)進(jìn)行數據交換。

　　閱讀器首先發(fā)送連續載波信號， 通過(guò)ASK 調制等方式發(fā)送各種讀寫(xiě)命令， 標簽通過(guò)反向散射調制的方式響應閱讀器發(fā)出的命令， 返回EPC (電子產(chǎn)品編碼)等信息。

　　2 空中接口協(xié)議

　　如圖1所示， RFID系統涉及的協(xié)議從底層通訊到上層應用都有各自的規范， 根據標簽的供電方式不同， RFID系統可分為有源系統和無(wú)源系統兩種;根據系統工作的頻段不同， 可分為低頻， 高頻， 超高頻和微波頻段的RFID 系統。論文主要討論超高頻段無(wú)源RFID空中接口協(xié)議部分的關(guān)鍵技術(shù)。

　　當前超高頻RFID 空中接口協(xié)議主要是ISO18000- 6 TYPE B 協(xié)議和EPCG loba l C lass1 GEN2協(xié)議( EPC C1GEN2協(xié)議， 現已經(jīng)成為ISO 18000- 6TYPE C )。兩種協(xié)議的對比如表1 所示?？傮w來(lái)講， EPC C1GEN2空中接口協(xié)議定義更完備， 現有的產(chǎn)品大多遵循此類(lèi)協(xié)議。另外， ISO 18000- 6 基本上是整合了一些現有RFID 廠(chǎng)商的產(chǎn)品規格和EAN- UCC所提出的標簽架構要求而訂出的規范。它只規定了空中接口協(xié)議， 對數據內容和數據結構無(wú)限制， 因此可用于EPC。所以EPC 協(xié)議得到廣泛的應用， 成為事實(shí)標準。

　　空中接口協(xié)議包含物理層和媒體接入控制(MAC)層， 物理層包含數據的幀結構定義， 調制/解調， 編碼/解碼， 鏈路時(shí)序等， MAC 層包含鏈路時(shí)序，交互流程， 防碰撞算法及安全加密算法等。