超高頻RFID空中接口協(xié)議的研究

1 RFID 系統(tǒng)組成

　　RFID ( Rad io Frequency Identificat iON)的基本原理就是將電子標(biāo)簽安裝在被識別的物體上， 當(dāng)被標(biāo)識的物體進(jìn)入RFID 系統(tǒng)的閱讀范圍時， 射頻識別技術(shù)利用無線電波或微波能量進(jìn)行非接觸雙向通信， 來實現(xiàn)識別和數(shù)據(jù)交換功能。

　　標(biāo)簽向讀寫器發(fā)送攜帶信息， 讀寫器接收這些信息并進(jìn)行解碼， 通過串口將讀寫器采集到的數(shù)據(jù)送到后端處理， 并通過網(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程， 以達(dá)到自動識別被標(biāo)識物體的目的。

　　RFID 應(yīng)用系統(tǒng)的架構(gòu)如圖1所示， 基本由閱讀器， 天線和標(biāo)簽組成， 另外還有后臺的企業(yè)應(yīng)用系統(tǒng)。標(biāo)簽和讀寫器之間通過耦合元件實現(xiàn)射頻信號的非接觸耦合。系統(tǒng)中有一個中間件負(fù)責(zé)完成系統(tǒng)與多種閱讀器的適配， 過濾閱讀器從標(biāo)簽獲得的數(shù)據(jù)， 以減少網(wǎng)絡(luò)流量。標(biāo)簽與讀寫器之間通過空中接口協(xié)議進(jìn)行通訊， 讀寫器與中間件之間的通信通過讀寫器協(xié)議進(jìn)行定義， 中間件與應(yīng)用系統(tǒng)之間的通信接口由ALE 協(xié)議規(guī)定。

　　圖2為RFID 系統(tǒng)閱讀器和標(biāo)簽之間的通信過程。讀寫器和標(biāo)簽通過射頻電磁場進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。

　　閱讀器首先發(fā)送連續(xù)載波信號， 通過ASK 調(diào)制等方式發(fā)送各種讀寫命令， 標(biāo)簽通過反向散射調(diào)制的方式響應(yīng)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(tǒng)涉及的協(xié)議從底層通訊到上層應(yīng)用都有各自的規(guī)范， 根據(jù)標(biāo)簽的供電方式不同， RFID系統(tǒng)可分為有源系統(tǒng)和無源系統(tǒng)兩種;根據(jù)系統(tǒng)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(tǒng)。論文主要討論超高頻段無源RFID空中接口協(xié)議部分的關(guān)鍵技術(shù)。

　　當(dāng)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(xiàn)已經(jīng)成為ISO 18000- 6TYPE C )。兩種協(xié)議的對比如表1 所示?？傮w來講， EPC C1GEN2空中接口協(xié)議定義更完備， 現(xiàn)有的產(chǎn)品大多遵循此類協(xié)議。另外， ISO 18000- 6 基本上是整合了一些現(xiàn)有RFID 廠商的產(chǎn)品規(guī)格和EAN- UCC所提出的標(biāo)簽架構(gòu)要求而訂出的規(guī)范。它只規(guī)定了空中接口協(xié)議， 對數(shù)據(jù)內(nèi)容和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)無限制， 因此可用于EPC。所以EPC 協(xié)議得到廣泛的應(yīng)用， 成為事實標(biāo)準(zhǔn)。

　　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(shù)據(jù)的幀結(jié)構(gòu)定義， 調(diào)制/解調(diào)， 編碼/解碼， 鏈路時序等， MAC 層包含鏈路時序，交互流程， 防碰撞算法及安全加密算法等。