RFID標準體系建議和重點(diǎn)研究
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國外RFID標準情況
RFID技術(shù)在國外的發(fā)展較早也較快。歐美日等國家和地區也有相應的RFID標準制定機構，并制定了有關(guān)標準。ISO/IEC JTC 1/SC 31是ISO和IEC國際兩大標準化組織聯(lián)合技術(shù)委員會(huì )從事制訂RFID國際標準的機構，目前已發(fā)布的RFID技術(shù)標準和技術(shù)報告有下列幾大類(lèi)：
（1） 識別標準
- ISO/IEC 15418:1999 信息技術(shù)EAN/UCC應用識別器和事實(shí)數據識別器及維護；
- ISO/IEC 15434:1999 信息技術(shù) 高容量ADC介質(zhì)的傳遞規則；
- ISO/IEC 15459-1:1999 信息技術(shù) 傳輸設備的唯一識別 第1部分:總則；
- ISO/IEC 15459-2:1999 信息技術(shù) 傳輸設備的唯一識別 第2部分:注冊程序；
- ISO/IEC 15963:2004信息技術(shù) 項目管理的射頻識別 射頻標簽的唯一識別。
（2）數據和系統協(xié)議標準
- ISO/IEC 15961:2004信息技術(shù) 項目管理的射頻識別(RFID)數據協(xié)議:應用接口；
- ISO/IEC 15962:2004 信息技術(shù) 項目管理的射頻識別 (RFID)數據協(xié)議:數據編碼規則和邏輯存儲功能。
（3）空中接口標準
- ISO/IEC 18000-1:2004 信息技術(shù) 項目管理的射頻識別 第1部分:參考結構和標準化參數的定義；
- ISO/IEC 18000-2:2004 信息技術(shù) 項目管理的射頻識別 第2部分:135 kHz以下的空中接口通信用參數；
- ISO/IEC 18000-3:2004 信息技術(shù) 項目管理的射頻識別 第3部分:13.56 MHz的空中接口通信用參數；
- ISO/IEC 18000-4:2004 信息技術(shù) 項目管理的射頻識別 第4部分:2.45 GHz的空中接口通信用參數；
- ISO/IEC 18000-6:2004 信息技術(shù) 項目管理的射頻識別 第6部分:860 MHz～960 MHz的空中接 口通信用參數；
- ISO/IEC 18000-7:2004 信息技術(shù) 項目管理的射頻識別 第7部分:433 MHz的空中接口通信用參數。
（4）應用支持技術(shù)報告
- ISO/IEC TR 18001:2004 信息技術(shù) 項目管理的射頻識別應用要求輪廓。
（5）檢驗方法和安全技術(shù)報告
- ISO/IEC TR 18046:2005信息技術(shù) 自動(dòng)識別和數據捕獲技術(shù) 射頻識別裝置性能檢驗方法；
- ISO/IEC TR 18047-3:2004 信息技術(shù) 射頻識別裝置合格檢驗方法 第3部分:13.56 MHz空中接口
通信的檢驗方法；
- ISO/IEC TR 18047-4:2004信息技術(shù) 射頻識別裝置合格檢驗方法 第4部分: 2.45 GHz空中接口通信的檢驗方法。
（6）術(shù)語(yǔ)標準
- ISO/IEC 19762-1:2005 信息技術(shù) 自動(dòng)識別和數據捕獲(AIDC)技術(shù) 協(xié)調詞匯 第1部分：與AIDC有關(guān)的一般術(shù)語(yǔ)；
- ISO/IEC 19762-3:2005信息技術(shù) 自動(dòng)識別和數據捕獲(AIDC)技術(shù) 協(xié)調詞匯 第3部分：射頻識別(RFID)。
EPCglobal是產(chǎn)品電子代碼（EPC）在全球的管理機構，它隸屬于國際物品編碼協(xié)會(huì )（GSI），是一個(gè)全球用戶(hù)參與的、中立的、非營(yíng)利性標準化組織。EPCglobal制定的EPCGen2（全稱(chēng)為：EPC 射頻識別協(xié)議 Class 1第二代 860 MHz～960 MHz的空中接口協(xié)議）是一個(gè)比較完備的標準，它融合了EPCGen1和ISO協(xié)議中有關(guān)空中接口的優(yōu)點(diǎn)，并加上了一些從其他通信系統借鑒來(lái)的信息，如從 802.11Wi-FI路由器,來(lái)實(shí)現讀寫(xiě)器和標簽的通信,可解決對環(huán)境的噪聲問(wèn)題。據悉：EPCGen2標準將以ISO/IEC18000-6 TypeC的形式，于2006年3月得到ISO/IEC的批準認可，納入ISO標準體系。
2 國內RFID標準情況
我國還沒(méi)有任何RFID標準發(fā)布。2005年月12月,信息產(chǎn)業(yè)部在北京成立了電子標簽標準工作組，信息產(chǎn)業(yè)部電子信息產(chǎn)品管理司張琪司長(cháng)任電子標簽標準工作組組長(cháng)。標準工作組下設7個(gè)專(zhuān)題組：總體組、標簽與讀寫(xiě)器專(zhuān)題組、頻率與通信專(zhuān)題組、數據格式專(zhuān)題組、信息安全專(zhuān)題組、應用專(zhuān)題組、知識產(chǎn)權專(zhuān)題組。電子標簽標準工作組的任務(wù)是結合國情，在研究、參考國際標準的基礎上，自力更生，自主創(chuàng )新，制訂具有中國自主知識產(chǎn)權的電子標簽國家標準?，F標準工作組正在積極進(jìn)行標準制訂的準備工作。
3 RFID標準體系的建議
RFID標準體系由技術(shù)標準體系和應用標準體系組成。
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RFID標準研究制定應以ISO/IEC、EPCglobal相關(guān)標準為基礎，參照歐、美、日等區域標準，結合我國RFID產(chǎn)品研究、生產(chǎn)、應用的實(shí)際情況自主創(chuàng )新來(lái)制定。既要重視與國際相關(guān)標準的兼容和協(xié)調一致，也要考慮到我國實(shí)際情況和技術(shù)應用發(fā)展，制定相應國家標準，并向國際標準組織提出我國的建議和意見(jiàn)。因此根據標準研制的需要著(zhù)重研究以下五個(gè)重點(diǎn)專(zhuān)題。
4.1 RFID頻率使用的需求
4.1.1 國際標準規定RFID使用的頻率范圍
國際標準ISO/IEC18000標準系列中使用的頻率范圍見(jiàn)表1
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433.92MHz主要是有源RFID電子標簽，單頻點(diǎn)、遠距離（100m以?xún)龋?，大多作為全球追蹤貨柜使用?
860MHz～960MHz以無(wú)源RFID電子標簽為主體、多頻點(diǎn)，作用范圍在20m內，是目前應用最廣泛的產(chǎn)品。
2.45GHz以有源RFID電子標簽為主、多頻點(diǎn)、遠距離、多用途。
4.1.2 各國使用RFID頻率范圍
根據不完全資料，目前有關(guān)海運貨物使用RFID的頻率范圍見(jiàn)表2。
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RFID目前在我國使用還剛剛起步，據悉工作頻率主要在900MHz頻段。例如，鐵道部運輸局采用RFID鐵路車(chē)輛自動(dòng)識別系統就是由國家無(wú)線(xiàn)電管理部門(mén)專(zhuān)批的900MHz頻段中4組頻率。目前深圳鹽田港貨柜碼頭采用433.92 MHz和123kHz兩頻點(diǎn)。而13.56MHz目前主要用于非接觸IC卡的系統，例如廣州羊城通IC卡收費系統和地鐵IC卡收費系統等，作用范圍不超過(guò) 10cm.
目前主要解決1m以外到100m的RFID使用頻率：對433MHz RFID系統，由于是使用單頻點(diǎn)，使用主要在港口貨柜運輸業(yè)，只要合理配置是可以使用的。余下的2個(gè)頻段有860 MHz～960MHz、2400～2483.5 MHz。2.45GHz屬于ISM頻段，是開(kāi)放頻段，在該頻段有多個(gè)系統（無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)、寬帶城域網(wǎng)）共用，存在相互影響，能否使用要慎重處置。因此重點(diǎn)研究的是860 MHz～960MHz頻段，該頻段主要使用是無(wú)源電子標簽，成本低、使用方便，目前應用范圍最廣。而目前中國860 MHz～960MHz頻率資源已分配完畢（見(jiàn)表3）。
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4.1.4 RFID標準研究制定中使用頻率的研究
RFID系統廣泛應用的頻率在860MHz～960MHz, 而我國目前在該頻段無(wú)法提供專(zhuān)用工作頻段，因此，標準制定應著(zhù)重研究分析在860MHz～960MHz頻段中選擇相互影響最小的工作頻段作為RFID工作頻段。通過(guò)分析，917～925MHz頻段分配給點(diǎn)與點(diǎn)立體聲廣播傳輸使用，它用于調頻廣播發(fā)射臺之間信號（節目）互連，所以使用量小，范圍局限，僅點(diǎn)與點(diǎn)之間，只要采取適當技術(shù)措施（天線(xiàn)位置及方向性），就可以避免和減弱RFID使用時(shí)干擾，在頻率未確定前，建議進(jìn)行以下試驗：
(1) 研究917～925MHz的RFID系統工作時(shí)對點(diǎn)與點(diǎn)立體聲廣播傳輸的影響；
(2) 研究在點(diǎn)與點(diǎn)立體聲廣播傳輸時(shí)對917～925MHz工作的RFID系統的影響；
(3) 通過(guò)分析選擇相應影響最小的工作頻段作為917～925MHz范圍的最佳工作頻段。
(4) 通過(guò)實(shí)際檢測電磁環(huán)境, 確定917～925MHz RFID產(chǎn)品的發(fā)射功率和雜散發(fā)射值。
4.2 標簽編碼規則
電子標簽應用特別是物流業(yè)是全球化的，融入世界經(jīng)濟交往之中，因此標準化工作非常重要。如果RFID標準的不統一將制約了它的應用和發(fā)展，而統一標準首先要統一標簽編碼規則。
有關(guān)標簽的數據編碼的規則ISO/IEC制定了ISO/IEC-15962 (2004-10-15)《信息技術(shù)－無(wú)線(xiàn)頻率識別（RFID）的項目管理－數據協(xié)議：數據編碼規則和邏輯存儲功能》標準。標準中對：協(xié)議模型、數據結構、數據協(xié)議處理器和應用接口、數據協(xié)議處理器和空中接口、數據流和處理、數據協(xié)議和RF標簽間的通信等都給出了規定。
對于電子標簽編碼，國際標準中首先規定了標簽的唯一身份碼（UID），其規定見(jiàn)表4。
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（1）奇偶校驗編碼：奇偶校驗方法是在每個(gè)字節中增加一位，可以選奇校驗或偶校驗。接收端對接收到數據進(jìn)行與發(fā)端相同的校驗，如果該字節是奇數與發(fā)端數據一致則正確；若為偶數則校驗不符（奇校驗），認為傳輸錯誤。但此種方法識別錯誤能力低，通常要與糾錯和重發(fā)編碼技術(shù)相結合。
（2）縱向冗余校驗編碼（LRC）：該方法在數據傳輸時(shí)把XOR校驗LRC模塊與數據一起傳輸，在接收端對接收的數據和校驗字節進(jìn)行校驗，其結果為零則數據正確，校驗出的其它結果都表示數據在傳輸中出現錯誤。該算法主要用于快速校驗很小的數據塊。對RFID容量較小，一次交易量不大的情況，較為適合。
（3）循環(huán)冗余校驗編碼（CRC）：CRC校驗需要在傳輸數據塊附加一些校驗位（校驗位的數目主要有：4位、8位、12位、16位、32位），該校驗位（CRC 校驗）由該數據塊按一定的生成多項式算法產(chǎn)生。在接收端，對接收到的數據塊再按規定計算方法算CRC校驗和，其結果若為零，則數據正確；不為零則表示傳輸過(guò)程出現錯誤。選用的校驗位不同其校驗的數據塊長(cháng)度也不同，例如選用16位CRC校驗，其有效校驗數據塊長(cháng)度不超過(guò)4KB。根據RFID傳輸數據的不同長(cháng)度可選12位和8位CRC校驗。在ISO/IEC 18000系列標準中，就推薦CRC校驗編碼。
在標準制定研究時(shí)，首先要對ISO/IEC相關(guān)標準中所規定的編碼規則進(jìn)行驗證，在了解熟悉基礎上，重點(diǎn)進(jìn)行提高糾錯校驗編碼能力的研究，盡管ISO/IEC相關(guān)標準推薦了校驗編碼方法，但經(jīng)過(guò)我們研究可以提出更為合理、可靠的校驗方法，成為我們的自立知識產(chǎn)權。
4.3 電子標簽數據傳輸協(xié)議
電子標簽數據傳輸協(xié)議，也就是電子標簽與讀取器之間的通信空中接口，它包括物理層和媒體接入控制層。其中，物理特性要求包括：發(fā)射功率、工作頻率、信道間隔、接收靈敏度、接收帶寬、調制方式、電磁兼容性能、天線(xiàn)能等。
協(xié)議包括：電子標簽與讀取器之間的指令和響應，建立通信的流程。例如：讀取器首先要校驗周?chē)袩o(wú)干擾，然后選擇最佳工作頻率，接著(zhù)它要主動(dòng)激活標簽，激活后標簽要響應，待驗證確認后，激活的電子標簽，按指令發(fā)射數據，讀取器在接收數據后進(jìn)行校驗后無(wú)誤，則此次建立有效，否則將重新激活電子標簽，重發(fā)數據。
有關(guān)RFID空中接口協(xié)議，ISO/IEC制定出了18000系列標準：
——18000-1第一部分：通則
——18000-2第二部分：低于135kHz空中接口通信協(xié)議
——18000-3第三部分：13.56MHz空中接口通信協(xié)議
——18000-4第四部分：2.45GHz空中接口通信協(xié)議（Ⅰ）
——18000-6第六部分：860MHz～960MHz空中接口通信協(xié)議
——18000-7第七部分：433MHz空中接口通信協(xié)議
在標準研究中，根據國家規定的RFID工作頻段驗證ISO/IEC 18000相關(guān)標準中的空中接口協(xié)議，以確定我國相應頻段RFID的物理特性要求和空中接口通信協(xié)議。
4.4 電子標簽應用系統接口規范
電子標簽與讀取器所構成的RFID系統其目的是為應用服務(wù)，而應用的需求是多種多樣，十分廣泛，各不相同。讀取器與應用系統之間的接口，通常采用標準的數據接口和相應協(xié)議。讀取器與應用系統數據處理終端的工作程序，大體是：
·應用系統根據需要向讀取器發(fā)出配置指令。
·讀取器接到指令后向應用系統返回所有可能的讀取器的當前配置狀態(tài)。
·應用系統根據讀取器返回的信息向讀取器發(fā)送相應命令。
·讀取器執行相應指令后，并向應用系統返回根據命令的執行結果。
應用系統中計算機平臺主要包括Windows系列、Linux、Unix以及DOS等平臺系統。所謂電子標簽與應用系統接口主要指讀取器與應用系統計算機的接口方式。目前RFID的應用系統接口方式幾乎包羅了所有數據接口方式：RS232、RS485、RJ45（以太網(wǎng)），以及 WLAN802.11（無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)）等。其中RJ45采用TCP/IP傳輸協(xié)議。RS232接口最大傳輸速率115.2kb/s。RS485為全雙工接口，其抗干擾能力優(yōu)于RS232，其數據傳出速率達230kb/s～1Mb/s。802.11是無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)中國際承認的第一個(gè)標準，早期其無(wú)線(xiàn)傳輸速率 1Mb/s～2Mb/s，后發(fā)展提出802.11b，其傳輸速率提升到5.5Mb/s和11Mb/s。
RFID與應用系統的接口規范，就是要明確讀取器的輸出接口特性及相應協(xié)議需要進(jìn)行標準化，以利于應用發(fā)展，因此需在RFID應用技術(shù)標準中加以規范，在相應標準研究制定時(shí)進(jìn)行驗證。
4.5 電子標簽安全管理及可靠性
電子標簽安全性是電子標簽應用十分重要的問(wèn)題，有些RFID系統對安全性能要求不高，例如：工業(yè)自動(dòng)控制、庫房材料管理、車(chē)輛識別等。但有些 RFID系統就需要很高的安全性能，例如：自動(dòng)收費，支付系統等。當然引入密碼、身份、數據鑒別一定會(huì )增加設備成本，但這也是不可避免的。
電子標簽安全性主要是：電子標簽對讀取器進(jìn)行鑒別驗證其合法性后，才能按指令向讀取器發(fā)送數據；同樣讀取器也需要對電子標簽的數據進(jìn)行鑒別驗證其合法性后，才能按要求處理這些數據。鑒別是RFID系統安全的首要問(wèn)題。目前讀取器與電子標簽之間鑒別建立在國際標準ISO9798-2《三通相互鑒別》的基礎上，雙方通信中互相檢測另一方的密碼，而對電子標簽和讀取器都應是具有唯一性的身份密碼。
RFID系統中安全性還須注意數據在空中傳輸中被竊取的問(wèn)題，對于重要數據，例如：銀行取存款自動(dòng)柜員機，需要對其空中傳輸的數據本身進(jìn)行加密處理，以保證數據的安全。而數據加密是一項專(zhuān)門(mén)技術(shù)應由國家指定機構處理。為了保證數據的可靠性，除對傳輸數據進(jìn)行校驗和糾錯處理外，在RFID系統還需注意：多標簽同時(shí)識別和系統防沖撞的問(wèn)題：
(1) 多標簽同時(shí)識別在RFID系統應用中經(jīng)常會(huì )遇到的情況，目前常用的一個(gè)讀取器配置4副天線(xiàn)進(jìn)行多標簽同時(shí)識別的過(guò)程。多標簽同時(shí)識別常用的方法有：
·空分多路法：利用天線(xiàn)空間分離的技術(shù)分別讀取電子標簽的數據。
·頻分多路法：把若干各使用不同載波頻率的傳輸道路分別讀取電子標簽的數據。
·時(shí)分多路法：把整個(gè)可供使用的通路容量按時(shí)間不同分配多個(gè)用戶(hù)分別讀取數據。
(2) 防沖撞:為了保證數據讀取的安全性和可靠性，在多讀取器隨機工作的RFID系統，還需采用因同時(shí)讀取產(chǎn)生的數據沖撞的技術(shù)。通常防沖撞采用ALOHA法。 ALOHA法是當讀取器發(fā)生同時(shí)讀取時(shí)，系統任意將沖撞中某一個(gè)讀取器作適量延遲讀取。電子標簽安全管理和可靠性是目前RFID應用標準中薄弱環(huán)節，也是標準制定研究中重點(diǎn)進(jìn)行的工作。通過(guò)安全性、鑒別、鑒權的研究制定出中國自己的RFID鑒別、鑒權標準。還要根據要求制定中國RFID空中傳輸數據加密規范。
通過(guò)對多標簽同時(shí)識別和防沖撞的機制研究，制定中國多標簽同時(shí)識別國家標準和防沖撞的規范?？傊?，保障數據可靠性，電子標簽的安全管理和可靠性是標準制定研究的重點(diǎn)，是中國自主知識產(chǎn)權技術(shù)所在。
以上是我們對中國RFID標準研究和制定應注意的幾個(gè)問(wèn)題的看法，供有關(guān)人士研究，達到“拋磚引玉”的目的。
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