射頻識別技術原理、協(xié)議及系統(tǒng)設計：第5章 協(xié)議標準

射頻識別技術原理、協(xié)議及系統(tǒng)設計第二篇

協(xié)議射頻識別技術原理、協(xié)議及系統(tǒng)設計第五章

協(xié)議標準本章內(nèi)容5.1EPCglobalClass05.2EPCglobalClass1Generation15.3EPCglobalClass1Generation25.4小結(jié)5.1EPCglobalClass0超高頻RFID協(xié)議標準主要由兩個組織制定：兩個標準的使用者：5.1EPCglobalClass0

如今，EPCglobal組織致力于發(fā)展通用的EPC系統(tǒng)，并建立全球的信息網(wǎng)絡保證自動識別技術在供應鏈中的應用。因此，本章將集中介紹超高頻RFID協(xié)議中的EPCglobal標準。EPCglobalClass0EPCglobalClass15.1EPCglobalClass0EPCglobalClass0的標簽是只讀的其包含的信息由廠商寫入，用戶不可寫入其EPC碼（ElectronicProductCode）包括64比特和96比特兩種。5.1EPCglobalClass0EPCglobalClass0標準使用了二進制樹的變種算法用于媒介訪問控制，訪問模式如下圖：00010100010110001100110111110001111標簽的回復閱讀器發(fā)送的序列NULL,00011(mute)(mute)(mute)(mute)00(mute)(mute)(mute)(mute)(mute)(mute)5.1EPCglobalClass0EPCglobalClass0標準使用了二進制樹的變種算法用于媒介訪問控制，訪問模式如下圖：0001010001011000110011011111標簽的回復閱讀器發(fā)送的序列NULL,0001(mute)(mute)(mute)(mute)(mute)(mute)01標簽0001的EPC碼已經(jīng)發(fā)送結(jié)束，標簽0001被識別此類標簽的電子產(chǎn)品編碼包括64比特和96比特兩種，并且支持鎖定（LOCK）和滅活（KILL)命令。EPCCIG1協(xié)議標準中使用數(shù)據(jù)包式的半雙工協(xié)議。5.2EPCglobalClass1Generation1屬于EPCC1G1的標簽是被動標簽。能夠反射一個唯一的識別碼（ID）給閱讀器。EPCC1G1標準中，假設所有的標簽至少能被重寫一次。EPCC1G1和EPCglobalClass0標準是不兼容的，無論是在標簽符號、媒介訪問控制、命令集還是在狀態(tài)圖方面。5.2EPCglobalClass1Generation1EPCC1G1協(xié)議提供一些命令來改善媒介訪問控制過程，并具有可以直接訪問標簽EPC碼的命令。PingID：提供掩碼（Mask）過濾器，其指定了遍歷過程的起始位置以及對標簽的訪問情況。5.2EPCglobalClass1Generation1EPCC1G1使用PingID命令遍歷二叉樹，識別標簽。掩碼為

1前綴為

15.3EPCglobalClass1Generation2遵守EPCglobalClass1Generation2（EPC

G1G2)標準的RFID系統(tǒng)工作頻段在860MHz~960MHz。EPCC1G2標準主要致力于提供一個統(tǒng)一的方法來讀取RFID標簽中的數(shù)據(jù)、向標簽中寫入數(shù)據(jù)以及與標簽通信等。5.3.1物理層的通信機制在EPCC1G2中的物理層通信接口與OSI協(xié)議棧七層模型中的物理層通信接口相同。在EPCC1G2中存在兩種通信鏈路，即閱讀器到標簽的通信鏈路以及標簽到閱讀器的通信鏈路。這兩個鏈路是獨立的并且有著不同的數(shù)據(jù)編碼方式、數(shù)據(jù)速率和數(shù)據(jù)調(diào)制模式。5.3.1物理層的通信機制閱讀器到標簽的通信鏈路維持CW命令標簽到閱讀器的通信鏈路響應調(diào)制CWASK調(diào)制ASK/PSK調(diào)制EPCC1G2協(xié)議標準是半雙工的協(xié)議，在一次傳輸中，只允許一個閱讀器發(fā)送信號或者只有一個標簽發(fā)送信號。5.3.2標簽的狀態(tài)機EPCC1G2協(xié)議標準中，標簽的行為可以用有限狀態(tài)機來描述。以下為標簽的七個狀態(tài)：5.3.2標簽的狀態(tài)機標簽在通電前所處的狀態(tài)。此時標簽不參加詢問過程。標簽從閱讀器發(fā)送的查詢命令中，選擇一個參數(shù)生成隨機數(shù)用于計算發(fā)送的時隙。若為0，標簽進入回復狀態(tài)，否則進入仲裁態(tài)。5.3.2標簽的狀態(tài)機標簽參加本輪查詢。此時標簽時隙不為0，將等待時隙數(shù)變?yōu)?，然后進入回復狀態(tài)。5.3.2標簽的狀態(tài)機當標簽需要回復EPC碼時，首先進入回復態(tài)。RN16ACKEPC/PC/CRC標簽接受到ACK后進入確認態(tài)。否則，標簽會自動進入仲裁態(tài)。5.3.2標簽的狀態(tài)機標簽回復EPC碼后進入確認態(tài)。這是標簽進入訪問命令的必經(jīng)狀態(tài)。如回復態(tài)一樣，若標簽在指定時間內(nèi)沒有接受到閱讀器的命令，將會自動返回仲裁態(tài)。標簽進入訪問命令時需要互斥使用的狀態(tài)。若標簽沒接受閱讀器的命令將一直保持在此狀態(tài)直至沒有能量。標簽能從開放態(tài)進入安全態(tài)。5.3.2標簽的狀態(tài)機標簽可以使用一個可選的密碼功能要求閱讀器在執(zhí)行任何訪問命令時都要提供保護的密碼。RFID標簽中存儲特定對象的信息，在不需要該標簽將其殺死以保護信息。當標簽進入殺死態(tài)以后，將不再響應閱讀器發(fā)出的任何命令。5.3.2標簽的狀態(tài)機標簽可以使用一個可選的密碼功能要求閱讀器在執(zhí)行任何訪問命令時都要提供保護的密碼。RFID標簽中存儲特定對象的信息，在不需要該標簽將其殺死以保護信息。當標簽進入殺死態(tài)以后，將不再響應閱讀器發(fā)出的任何命令。EPCC1G2采用基于時隙的ALOHA的防沖突算法來減少由于沖突造成的數(shù)據(jù)損壞。RFID系統(tǒng)必須允許多個閱讀器和同一個標簽通信。會話機制：在EPCC1G2標準中，最多能允許四個閱讀器在同一時間幀中與標簽通信。5.3.3讀取標簽在EPCC1G2的四個會話中，每個會話都有一個自己的查詢標記，其他的標簽狀態(tài)則在每一個會話中共享。這四個狀態(tài)分別為S0/S1/S2/S3。5.3.3讀取標簽會話狀態(tài)圖FlagPersistence：TagPowerOnPersistence：TagPowerLostS0IndefinitenoneS1500ms<t<5s500ms<t<5sS2Indefinitet>2sS3Indefinitet>2sS4Indefinitet>2s不同情況下標簽的標志位持續(xù)時間多個閱讀器的并發(fā)讀取，每個閱讀器必須選擇一個不同的會話，避免讀取EPC碼以后不斷地在A和B之間切換標記位的值。在EPCC1G2協(xié)議中，收集標簽的EPC碼（ID）是一個很重要的操作。5.3.3讀取標簽選擇命令查詢命令QueryRep命令QueryAdjust命令識別標簽的四個命令。5.3.3讀取標簽選擇命令定義了參與下一個查詢過程的標簽數(shù)目，選擇參與下一輪查詢的標簽子集。選擇命令可以允許閱讀器更改選擇的標記位或者存儲在標簽中的四個標記位的任意一個。選擇命令包含6個強制的域和一個可選的域5.3.3讀取標簽查詢命令啟動一輪新的識別過程，識別將參與下一輪查詢過程的標簽集合，并且選擇標簽到閱讀器的編碼方式和數(shù)據(jù)速率。指定SL標記位的值以及一個特定的會話中的標記位的值。

CommandDRMTRextSelSessionTargetQCRC-5比特數(shù)412122145描述10000:DR=81:DR=64/300:M=101:M=210:M=411:M=80:無導頻信號1:使用導頻信號00:All01:All10:~SL11:SL00:S001:S110:S211:S30:A1:B0-15

22個比特。只有當標簽的標記位（SLflag）和其一個特定會話中的標記位與查詢命令中的值相同時，標簽才會參加下一輪的識別。5.3.3讀取標簽QueryRep命令用于指示標簽進入下一個時隙。當標簽響應該命令時，將自身時隙計算器減1，至0時，標簽向閱讀器發(fā)送RN16。QueryAdjust命令用于調(diào)整時隙數(shù)目并選擇一個新的時隙計數(shù)器，或者指示標簽不改變時隙數(shù)目而選擇一個新的時隙計數(shù)器。不會啟動一輪新的查詢。5.3.4選擇指定的標簽選擇標簽的過程：閱讀器與一個特定的標簽建立一個讀取標簽EPC碼或者高級命令（讀、寫、安全命令）的通信過程。EPCglobal標準中定義了11種有著不同數(shù)據(jù)編碼方式的標簽。其中一種數(shù)據(jù)格式是通用識別符（GID-96),其為96比特的EPC碼。GID-96包含4個域：頭部通用管理者代碼對象類別序列號用來識別根據(jù)GID-96編碼的EPC碼頭部通用管理者代碼用來識別物體的擁有者對象類別用來識別資產(chǎn)的類別序列號用來識別資產(chǎn)集合中的一個唯一的實例5.3.4選擇指定的標簽選擇一個標簽需要知道當前閱讀器范圍內(nèi)的標簽集合標簽的EPC碼作為選擇命令的掩碼域查詢命令可用來查找標記位是asserted狀態(tài)的標簽，可以通過將Q值置為0來強制被選中的那一個標簽進行響應。一旦該標簽響應了閱讀器的命令并且收到了閱讀器的確認命令，高級別的命令就可以在上面執(zhí)行了。5.3.4選擇指定的標簽閱讀器通過Query命令識別、訪問標簽5.3.4選擇指定的標簽選擇一組標簽根據(jù)標簽的標記位的值及會話中InventoriedFlag標記位的值（不能保證正確性）根據(jù)標簽的EPC碼，借助GID-96的編碼結(jié)構(gòu)實現(xiàn)標簽集合的劃分選擇所有標簽通過發(fā)送一個單一的選擇命令該過程中，必須使用會話S0頭部通用管理者代碼對象類別序列號5.3.5性能的權衡在EPCC1G2協(xié)議中有很多性能權衡問題。構(gòu)建參與識別過程的標簽集合需要使用選擇命令和查詢命令選擇閱讀器到標簽、標簽到閱讀器、閱讀器自身的數(shù)據(jù)編碼方式及標簽自身的數(shù)據(jù)編碼方式依賴于系統(tǒng)工作的射頻環(huán)境（RPenvironmemt）5.3.5性能的權衡識別和訪問一種類型的標簽識別和訪問對象產(chǎn)品類型：蒙牛谷物酸牛奶供應商：蒙牛乳業(yè)公司5.3.5性能的權衡識別和訪問來自一個供應商的多種類型的標簽識別和訪問對象產(chǎn)品類型：蒙牛奶粉供應商：蒙牛乳業(yè)公司產(chǎn)品類型：蒙牛純牛奶供應商：蒙牛乳業(yè)公司產(chǎn)品類型：蒙牛酸奶供應商：蒙牛乳業(yè)公司5.3.5性能的權衡識別和訪問來自多個供應商的多種類型的標簽識別和訪問對象產(chǎn)品類型：好時巧克力供應商：好時公司產(chǎn)品類型：蒙牛奶粉產(chǎn)品類型：蒙牛純牛奶產(chǎn)品類型：蒙牛酸牛奶供應商：蒙牛乳業(yè)公司產(chǎn)品類型：可口可樂供應商：可口可樂公司5.4小結(jié)隨著RFID技術的不斷發(fā)展，有關RFID的應用不斷涌現(xiàn)。為了更好地實現(xiàn)RFID系統(tǒng)的管理、方便數(shù)據(jù)的傳輸以及不同設備之間的數(shù)據(jù)交換，有關RFID技術的標準也在逐漸完善。介紹了EPCglobalClass0、EPCC1G1和EPCC1G2標準。詳細分析了EPCC1G2標準，介紹了在該標準中物理層數(shù)據(jù)通信的特點、標簽的響應方式、閱讀器讀取標簽的機制以及閱