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超高频RFID空中接口协议研究

发布时间:2020-02-14 08:10:08 阅读: 来源:换热器厂家

超高频RFID空中接口协议研究

2012-02-03 16:11:33来源:评论:0 点击:1 RFID 系统组成 RFID ( Rad io Frequency Identificat iON)的基本原理就是将电子标签安装在

1 RFID 系统组成

RFID ( Rad io Frequency Identificat iON)的基本原理就是将电子标签安装在被识别的物体上, 当被标识的物体进入RFID 系统的阅读范围时, 射频识别技术利用无线电波或微波能量进行非接触双向通信, 来实现识别和数据交换功能。

标签向读写器发送携带信息, 读写器接收这些信息并进行解码, 通过串口将读写器采集到的数据送到后端处理, 并通过网络传输给服务器, 从而完成信息的全部采集与处理过程, 以达到自动识别被标识物体的目的。

RFID 应用系统的架构如图1所示, 基本由阅读器, 天线和标签组成, 另外还有后台的企业应用系统。标签和读写器之间通过耦合元件实现射频信号的非接触耦合。系统中有一个中间件负责完成系统与多种阅读器的适配, 过滤阅读器从标签获得的数据, 以减少网络流量。标签与读写器之间通过空中接口协议进行通讯, 读写器与中间件之间的通信通过读写器协议进行定义, 中间件与应用系统之间的通信接口由ALE 协议规定。

图1 RFID系统应用架构

图2为RFID 系统阅读器和标签之间的通信过程。读写器和标签通过射频电磁场进行数据交换。

阅读器首先发送连续载波信号, 通过ASK 调制等方式发送各种读写命令, 标签通过反向散射调制的方式响应阅读器发出的命令, 返回EPC (电子产品编码)等信息。

图2 RFID系统原理图。

2 空中接口协议

如图1所示, RFID系统涉及的协议从底层通讯到上层应用都有各自的规范, 根据标签的供电方式不同, RFID系统可分为有源系统和无源系统两种;根据系统工作的频段不同, 可分为低频, 高频, 超高频和微波频段的RFID 系统。论文主要讨论超高频段无源RFID空中接口协议部分的关键技术。

当前超高频RFID 空中接口协议主要是ISO18000- 6 TYPE B 协议和EPCG loba l C lass1 GEN2协议( EPC C1GEN2协议, 现已经成为ISO 18000- 6TYPE C )。两种协议的对比如表1 所示。总体来讲, EPC C1GEN2空中接口协议定义更完备, 现有的产品大多遵循此类协议。另外, ISO 18000- 6 基本上是整合了一些现有RFID 厂商的产品规格和EAN- UCC所提出的标签架构要求而订出的规范。它只规定了空中接口协议, 对数据内容和数据结构无限制, 因此可用于EPC。所以EPC 协议得到广泛的应用, 成为事实标准。

表1 RFID空中接口协议对比

空中接口协议包含物理层和媒体接入控制(MAC)层, 物理层包含数据的帧结构定义, 调制/解调, 编码/解码, 链路时序等, MAC 层包含链路时序,交互流程, 防碰撞算法及安全加密算法等。

2. 1 物理层

EPC 协议中, 前向通信使用双边带幅移键控( DSB - ASK )、单边带幅移键控( SSB- ASK )或者反相幅移键控( PR - ASK ) 等调制方式。标签通过阅读器的RF电磁场来获得工作电源能量。阅读器通过发送一个未经调制的RF载波并侦听标签的反向散射的回复来获得标签的信息。标签通过反向散射调制射频载波的幅度或者相位来传送信息。编码格式由标签根据阅读器命令进行选择, 可以是FM0或者M iller调制副载波。

在链路时序方面, EPC 协议规定了读写器发送不同命令, 读写器发送命令与标签响应命令之间的时间间隔最大、最小和典型时间。

数据帧结构方面, EPC 协议通过规定查询命令前的前导码, 指定反向数据速率, 编码方式等, 其他命令前使用帧同步码实现同步。反向帧同步码自相关性能较差, 可以修改反向帧同步码进一步提高其自相关性。

EPC协议中, 前向通讯采用不等长的PIE 编码,简化标签端的解码算法。另外, PIE 编码还带有时钟信息, 在通信过程中, 能较好地保持数据同步, 抵抗各种无线干扰, 从而提高系统在无线环境的可靠性。反向通讯采用FM0或者M iller子载波编码方式。

信号调制方面, 阅读器使用DSB - ASK, SSB -ASK, 或者PR - ASK 调制方式跟标签进行通讯, 标签应该能够对全部三种调制类型进行解调。

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