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RFID相关标准总览

作者:郭艳丽 山东省标准化研究院 苏冠群 来源:RFID射频快报 2005-11-30 10:18:28

摘要:本文就RFID技术及其应用的相关标准作一结构化梳理,并分析了RFID相关标准在中国的发展、RFID标准的社会影响因素、标准的推动力等方面。

关键词:RFID标准[2篇]  ISO/IEC[5篇]  ETSI[0篇]  SC31[0篇]  AIM[0篇]  中国标准[2篇]  

    标准能够确保协同工作的进行,规模经济的实现,工作实施的安全性以及其他许多方面。RFID标准化的主要目的在于通过制定、发布和实施标准解决编码、通信、空气接口和数据共享等问题,最大程度的促进RFID技术及相关系统的应用。但是,如果标准采用过早,有可能会制约技术的发展进步;如果采用太晚的话,则可能会限制技术的应用范围,导致危险事件的发生以及不必要的开销。    

    事实上,RFID的相关标准涉及到其许多具体的应用,例如:不停车收费系统,宠物标识,货物集装箱标识以及智能卡应用等。而RFID主要用于物流管理等行业,需要标签能够实现数据共享。目前,许多与RFID有关的ISO标准正在研制当中,主要包括可回收货运集装箱,可回收运输单品,运输单元,产品包装,产品标识以及电子货柜封条等。从GS1(电子商务、物品标识、数据同步交换方面的全球标准化组织)、EPC Global及ISO到国家与地方的众多组织(如日本UID等)以及US IEEE和AIM Global等都已参与到RFID相关标准的研制当中。    


    由于WiFi,WiMax,蓝牙,ZigBee,专用短程通信协议(DSRC)以及其他短程无线通信协议正用于RFID系统或融入到RFID设备当中,这使得RFID等的实际应用变得更为复杂。此外,RFID当中“接口间的接口” 近距无线通信(Near Field Communication,NFC)的采用有其根源所在:因其用到了RFID设备通常采用的最佳频率。    

    引用业界某专家的分析来说,RFID与标准的关系可以从处理一下几个问题来说:

   (1)技术—如接口和转送技术。比如,中间件技术—RFID中间件扮演RFID标签和应用程序之间的中介角色,从应用程序端使用中间件所提供一组通用的应用程序接口(API),即能连到RFID读写器,读取RFID标签数据。RFID中间件采用程序逻辑及存储再转送(Store-and-Forward)的功能来提供顺序的消息流,具有数据流设计与管理的能力。   

   (2)一致性。主要指其能够支持多种编码格式,比如支持EPC,DOD等规定的编码格式,也包括EPCglobal所所规定的标签数据格式标准。   

   (3)性能—尤其是指数据结构和内容,即数据编码格式及其内存分配。   

   (4)电池辅助及传感器的融合。目前,RFID同传感逐步相融合, 物品定位采用RFID三角定位法以及更多复杂的技术,还有一些RFID技术中用传感代替芯片。比如,能够实现温度和应变传感的声表面波(SAW)标签用于RFID技术中。然而,几乎所有的传感器系统,包括有源RFID等都需要从电池获取能量。   

   标准总览

  (一)ISO/IEC相关RFID标准   

    ISO/IEC已出台的RFID标准主要关注基本的模块构建,空中接口,涉及到的数据结构以及其实施问题。具体可以分为技术标准、数据内容标准、一致性标准及应用标准四个方面。

  

           图: ISO/IEC已制定的RFID相关标准(点击放大

    
    其中,ISO18000系列含括了有源和无源RFID技术标准,主要是基于物品管理的RFID空中接口参数。

   ISO 17363 至17364 是一系列物流容器识别的规范,它们还未被认定为标准。该系列内的每种规范都用于不同的包装等级,比如货盘、货箱、纸盒与个别物品。
    

    目前在我国常用的两个RFID标准为用于非接触智能卡两个ISO标准:ISO 14443,ISO 15693。
ISO 14443和ISO 15693标准在1995年开始操作,其完成则是在2000年之后,二者皆以13.56MHz交变信号为载波频率。ISO 15693读写距离较远,而ISO 14443读写距离稍近,但应用较广泛。目前的第二代电子身份证采用的标准是ISO 14443 TYPE B协议。ISO 14443定义了TYPE A、TYPE B两种类型协议,通信速率为106kbit/s,它们的不同主要在于载波的调制深度及位的编码方式。TYPE A采用开关键控(On-Off keying)的曼切斯特编码,TYPE B采用NRZ-L的BPSK编码。TYPE B与TYPE A相比,具有传输能量不中断、速率更高、抗干扰能力列强的优点。RFID的核心是防冲撞技术,这也是和接触式IC卡的主要区别。ISO 14443-3规定了TYPE A和TYPE B的防冲撞机制。二者防冲撞机制的原理不同,前者是基于位冲撞检测协议,而TYPE B通信系列命令序列完成防冲撞。ISO 15693采用轮寻机制、分时查询的方式完成防冲撞机制。防冲撞机制使得同时处于读写区内的多张卡的正确操作成为可能,既方便了操作,也提高了操作的速度。

    ISO技术委员会及联合工作组TC104/SC4主要处理有关ISO/IEC贸易应用方面,如货运集装箱及包装,制定了 RFID电子封条 (ISO 18185)、集装箱标签(ISO 10374)和供应链标签 (ISO 17363)等标准。 

   (二)EPCglobal标准

    EPCglobal主要关注的是:

    物理对象系统标识的数据载体/内容;

    "物联网"自动识别基础架构最低性能;

    网络数据交换准—如对象名解析系统(Object Numbering System,ONS);

  

    其中EPCglobal的第二代(Gen2)RFID标签标准已在今年6月作为ISO18000-6 Part C部分的提案修改稿在没有作任何大的技术改动的情况下通过了ISO委员会的第一轮投票,最后的通过要在今年底明年初完成。

   RFID相关标准在中国

   在RFID技术发展的前10年中,有关RFID技术的国际标准的研讨空前热烈,国际标准化组织ISO/IEC JTCl SC31下级委员会成立了RFID标准化研究工作组WG4。而中国RFID有关的标准化活动,由信标委自动识别与数据采集分委会对口国际ISO/IEC JTC1 SC31,负责条码与射频部分国家标准的统一归口管理。

  

   条码与物品编码领域国家标准主管部门是国家标准化管理委员会,射频领域国家标准主管部门是信息产业部和国家标准化管理委员会,该领域的技术归口由信标委自动识别与数据采集技术分委会负责。

   中国ISO/IEC JTC1 SC31秘书处设在中国物品编码中心。挂靠在中国物品编码中心的中国自动识别技术协会,于2003年开始组织其射频工作组的业内资深专家开始跟踪和进行ISO/IEC18000国际标准的研究,目前已完成标准草案的工作,ISO18000相关国标制定工作今年国标委正式立项后,明年相关国标将会看到这一系列基础标准。

  RFID相关标准的社会影响因素

  (1)无线通信管理—如ETSI( 欧洲电信标准协会),FCC( 美国联邦通信委员会)等相关要求;

  (2)人类健康—主要是ICNIRP(国际非电离辐射保护委员会),一个为世界卫生组织及其他机构提供有关非电离放射保护建议的独立机构的相关要求,目前许多国家使用其推荐的标准作为该国的放射规范标准。其主要是有关工作频率、功率、无线电波辐射等对健康的影响标准。   

  (3)隐私。隐私问题的解决基于同意原则,即用户或消费者是否能够容忍的程度。

  (4)数据安全—OECD ( 经济合作与发展组织)曾发布有关文件,规定了信息系统和网络安全的指导方针。与ISO 17799(信息安全管理的实践代码) 相似,并不强制要求遵从这些指导方针,但这些指导方针却为信息安全计划提供了坚实的基础。

   RFID相关标准的推动力

   (1)大零售商(如沃尔玛、麦德龙等)的要求。
  
随着RFID标签价格下降,沃尔玛与其供货商继续商议,寻找在他们更多分店及分销中心接收供货商更多RFID贴标货品的可行性。我们来看一下最新的沃尔玛RFID要求进度表:

   沃尔玛要求  时间 
 前100家供应商贴RFID标签  2005年1月前
 前300家供应商贴RFID标签  2006年1月前
 前600家供应商贴RFID标签  2007年1月前
 Gen2开始取代Gen1标签  2006年中期
来源:RFID射频快报

    由此可以看出,沃尔玛对应用RFID 和EPC标识的决心。

    而世界第三大零售商麦德龙集团(Metro Group)也计划在供应链上采用射频识别技术(RFID),并在其德国莱茵博格市(Rheinberg)的一家“未来商店”里大量应用RFID。

    英国大零售商Tesco也已将RFID技术应用于Sandhurst商店以跟踪DVD的销售,并在年初将这一类型的芯片尝试使用在Cambridge商店的Gilette剃须刀的出售上。最近的一次计划中,公司打算将RFID技术覆盖整个商店和所有产品,除了对item-level产品的跟踪,还要包括如茶杯和常用工具等普通产品。所有的产品,包括化妆品,电池,以及移动通讯设备等等,都会在英国全国范围内被Tesco的RFID技术跟踪。

   (2)美国国防部(DOD)的推动。
    美国国防是RFID在军事国防应用上的主动力。今年,美国国防部在RFID应用上公布了对其供应商的详细指导方针,计划在今年年底前开始接收贴有带RFID电子标签的物品。美国国防部也采用EPC编码作为其供应商军需物资惟一标识,为与民用系统的EPC标识相区别,EPCglobal专门给其分配一个标头(Header)。

   (3)RFID设备安装—ETSI TG34

       2004年9月ETSI就发布了EN 302 208标准,规定了865 MHz至868 MHz波段中UHF( 欧洲RFID所用超高频段)段RFID设备的“技术要求和测量方法”。2005年3月第一次RFID Plugtests™测试在ETSI总部进行,测试关注的焦点是码头仓库库门环境下的多解读器同时识读。

   (4)AIM REG

   2004年11月,AIM( 国际自动识别技术协会,其在中国对口协会为中国自动识别技术协会)和CompTIA宣布为发展RFID的第三方认证而合作。AIM的REG小组( RFID Experts Group,RFID专家组)已经提供从物理硬件安装和现有业务整合进行认证和培训。

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