超高频RFID空中接口协议的研究.doc

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1、超高频RFID空中接口协议研究1RFID系统组成RFID(RadioFrequencyTdentificatiON)的基本原理就是将电子标签安装在被识另lj的物体上，当被标识的物体进入RFID系统的阅读范I韦I时，射频识别技术利用无线电波或微波能暈进行菲接触双向通信，来实现识别和数据交换功能。标签向读為器发送携带信息，读写器接收这些信息并进行解码，通过串口将读得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,以达到白动识别被标识物体的日的。REIDby：用系统的架构如图1所示，基木由阅读器

2、，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介元件实现射频信号的非接触耦合。系统中有一个屮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Z间通过空屮接口协议进行通讯，读写器与屮间件Z河的通信通过读写器协议进行定义，中间件与应用系统Z间的通信接口由ALE协议规定。图1RFID系统应用架构图2为RFID系统阅读器和标签Z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。阅读器怦先发送连续载波信号，通过ASK调制等方式发送备种读写命令，标签通过反向散射调制的方

3、式响应阅读器发出的命令，返冋EPC(电了产品编码)等信息。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白的规范，根据标签的供电方式不同，RFID系统可分为冇源系统和无源系统两种;根据系统丁作的频段不同，nJ'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RFTD空屮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IS018000-6TYPEB协议和EPCGloba1ClassiGEN2协议（EPCC1GEX2协议，现已经成为ISO18000-6TYPEC）。两

4、种协议的对比如表1所示。总体来讲EPCC1GEN2空屮接口协议定义更完备，现有的产品大多遵循此类协议。另外TSO18000-6基木上是整合了一些现有RFID厂閤的产品规格和EAN-UCC所提出的标签架构要求而订出的规范。它只规定了空屮接I」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1RFID空中接口协议对比类型H)18000-6TypeBEPCC1G2载波频段860~96CMIIz读写器调制方式ASC18%or100^DSB-ASKSSB-ASKPR-ASKMhi80%,

5、Max100%编码方式Man(hesterPIE电源供电PassivePassive标签调制方式ASK,(Backscaiter)ASC/PSK反向编码FMOFM0AlilbrW我波空屮接II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

6、来获得工作电源能暈。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冋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。编码格式市标签根据阅读器命令进行选择，可以是FMO或者Miller调制副载波。在链路时序方血，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。数据帧结构方而，EPC协议通过规定杳询命令前的前导码，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并，可以修改反向帧同步码进一步提高其自相关性

7、。EPC协议屮，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，PTE编码还带有时钟信息，在通信过稈屮，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FMO或者Miller了载波编码方式。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二种调制类世进行解调。ASK调制受数字数据的调制而取不同值，它采用包络检波方式解调，适合电了标签的特点。PSK用需要传输的数据值来调整载波相位，这种调制技术具有更好的抗干扰性能，相

8、位的变化可作为沱时信息来同步发送机和接收机时钟。2.2MAC层2.2.1标签访问控制阅读器通过选择，清点，访问三个基木操作来管理标签群体。阅读器选择标签群体以便对标签进行清点和访问。这个操作类似于从数据库屮选择记录。阅读器通过在四个会话屮的一个会话发出一个杏询命令来启动一轮清