• RFID系統的標準及分類

    RFID系統的標準及分類 百恒物聯 2018-12-15 1894

    RFID系統的標準及分類


      RFID系統的標準


      RFID標準的發展體現了RFID技術的發展歷程。早在1948年,它的理論基礎就隨著雷達的應用和研究建立起來,20世紀90年代后進入商用階段。早期的RFID應用并沒有統一的標準,由各公司自己制定的標準,后來發展成為了第一代UHF RFID標準,例如,美國出現的以Matrics和Impinj等公司推出的EPC Class 0、Alien公司和Rafsec公司等支持的EPC Class1,以及在歐洲出現的以ISO組織支持的ISO-18000-6A/B等標準。由于這些標準互不兼容,因此無法在全球范圍內通用。

      隨著RFID技術的不斷成熟,跨地區、跨行業的應用的不斷增多,RFID產品間的互通性、兼容性變得越來越重要,RFID系統的標準化已經成為該領域普遍關注的熱點。參與RFID標準研究的機構分為標準化組織和產業聯盟。標準化組織又有國際標準化組織、區域性標準化組織和國家標準化組織。

      國際標準化組織(ISO)和國際電工委員會(IEC)是從事RFID國際標準化研究的重要組織ISO/IEC18000標準是最早制定的關于RFID的國際標準,按頻段被劃分為7個部分。目前支持ISO/EC18000標準的RFID產品最多相對也最為成熟。

      區域性的標準化組織—歐洲計算機制造協會(ECMA)在RFID基礎上提出了近距離通信(NFC)的技術標準,并獲得歐洲電信標準協會ETSD以及ISO/ IEC JTC1/SC6(系統間通信與信息交換)的認可,發布了相應的技術標準。

      美國國家標準學會(ANSI)下的MH1、NCITS等也制定了與RFID技術相關的技術標準,大部分標準目前已經或者正在上升為ISO標準。

      除了標準化組織進行RFID的標準化研究外,一些行業協會也在從事RFID技術的市場標準化工作。目前比較有代表性的兩個組織是以歐美企業為主的EPC global和以日本企業為主的 Iniquitous ID。

      美國EPC global是由美國統一代碼委員會(UCC)和國際物品編碼協會(EAN)兩大組織聯合成立的,它吸收了麻省理工學院Auto ID中心的研究成果后推出了系列標準草案。EPC global重視UHF頻段的RFID產品,極力推廣基于EPC編碼標準的RFID產品。目前,EPC global標準的推廣和發展十分迅速,許多大公司如沃爾瑪等都是EPC標準的支持者。

      日本Uniquitous ID一直致力于本國標準的RFID產品開發和推廣,拒絕采用美國的EPC編碼標準。與美國大力發展UHF頻段RFID不同的是,日本對2.4GHz微波頻段的RFID似乎更加青睞,目前日本已經開始了許多2.4 GHZ RFID產品的實驗和推廣工作。但是,迫于和美國UHF頻段RFID產品互通的壓力,日本也開始考慮和EPC標準兼容問題。

      ISO/EC18000、美國EPC Global、日本Uniquitous ID都在分別制定標準。這3個主要標準相互之間并不兼容,主要差別在無線調制方式、傳輸協議和傳輸距離各有差異,因此不同標準的RFID標簽和讀寫器很難互通。

      我國有關政府部門已經充分認識到RFID產業的重要性,在2004年初,正式成立了電子標簽國家標準工作組,其目的就是制定中國自己的RFID標準,推動中國自己的RFID產業。

      RFID系統的分類


      RFID系統按照不同的原則有多種分類方法。常用的分類方法有兩種:按RFID標簽有源、無源劃分和按工作頻率劃分。

      1、按RFID標簽有源、無源劃分


      按照RFID標簽有源和無源,RFID系統可分為:主動式、半主動式和被動式3種。

      主動式和半主動式標簽內部都攜帶電源,因此均為有源標簽。主動標簽和一臺通用無線收發終端沒有太大區別,例如,Wi-Fi RFID和ZigBee RFID等,這種標簽的無線信號收發都由標簽內的電源供電,其工作距離遠,價格也最貴;半主動標簽與主動標簽不同,內部電源只是對標簽內部處理芯片供電,例如,接收解調、譯碼編碼和控制等部分的芯片,半主動標簽不同于主動標簽的是它本身并不發送電磁波,而是反向散射來自閱讀器的電磁波,這使得它比主動標簽省電,有更長的工作時間,比被動標簽有更強的處理能力,更遠的識讀能力,能適應較惡劣通信環境要求。主動標簽和半主動標簽由于成本均較高,限制了它們的推廣,目前只是在一些特定場合中應用,例如,高速公路自動繳費、高速電氣化火車的定位等領域。

      無源被動RFID標簽內部沒有電源設備,其內部集成電路通過接收由閱讀器發出的電磁波進行驅動,向閱讀器發送數據。與前述兩種類型比較起來,最大的優勢就是成本低,它的成本只是前兩種的十分之一或幾十分之一,由于被動標簽的成本優勢,使它得到了大規模的應用,也成為了近年來RFID產業發展的主要方向。

      2、按RFID系統工作頻率劃分


      RFID系統工作頻率可以分為低頻(LF)、高頻(HF)、超高頻(UHF)和微波(MF)。

      被動式RFID按工作方式有兩種:電磁感應和反向散射。其中,低頻和高頻RFID的工作原理都成為電磁感應,這是因為LF RFID的波長都較長,例如:LF RFID的波長約為2km,HF RFID的波長約為22m,即使標簽與閱讀器有1m的距離,也僅是整個波長的5%(取13.56MHz無線信號的波長),標簽天線與閱讀器天線之間的電磁場分不清哪個是發射場,哪個是反射場,稱為電磁互耦更恰當些。對于UHF和MF頻段的RFID,可輕易地將工作時電磁波分為發射電磁波和反射電磁波,因此它們的工作方式稱為反向散射。

      閱讀器讀頭天線是一個線圈,工作時產生一定頻率的交變電磁場;標簽天線也是一個線圈,放在感應區中,根據法拉第電磁感應定律,可以產生感生電動勢和電流,經濾波為標簽芯片供電;標簽芯片通過控制標簽內與標簽天線相連的負載,改變互感量,由此改變讀頭和標簽之間的電磁場;閱讀器讀頭感應到互感的變化,解調出標簽傳遞的信息。電磁互耦的工作距離短,適用于門禁、身份證等短距離自動識別應用,但不適用于需要幾米識讀距離的場合,例如,物流、供應鏈管理等,在這些領域里,UHIE RPID的特點得到了充分發揮。

      閱讀器發送電磁波給標簽,標簽通過天線拾取無線電波能量,以供標簽芯片工作,標簽芯片控制天線的負載,影響天線的雷達散射截面(Radar Cross Section,RCS)值,從而調制反射信號;閱讀器天線接收到標簽反向散射的信號后,解調出標簽的信息。UHF RFID工作距離長,為物流、倉儲等應用提供了快捷的自動識別方法,已成為了RFID行業的發展熱點。
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