超高頻RFID空中接口協議的研究

1 RFID 系統組成

　　RFID ( Rad io Frequency Identificat iON)的基本原理就是將電子標簽安裝在被識別的物體上， 當被標識的物體進入RFID 系統的閱讀范圍時， 射頻識別技術利用無線電波或微波能量進行非接觸雙向通信， 來實現識別和數據交換功能。

　　標簽向讀寫器發送攜帶信息， 讀寫器接收這些信息并進行解碼， 通過串口將讀寫器采集到的數據送到后端處理， 并通過網絡傳輸給服務器， 從而完成信息的全部采集與處理過程， 以達到自動識別被標識物體的目的。

　　RFID 應用系統的架構如圖1所示， 基本由閱讀器， 天線和標簽組成， 另外還有后臺的企業應用系統。標簽和讀寫器之間通過耦合元件實現射頻信號的非接觸耦合。系統中有一個中間件負責完成系統與多種閱讀器的適配， 過濾閱讀器從標簽獲得的數據， 以減少網絡流量。標簽與讀寫器之間通過空中接口協議進行通訊， 讀寫器與中間件之間的通信通過讀寫器協議進行定義， 中間件與應用系統之間的通信接口由ALE 協議規定。

　　圖2為RFID 系統閱讀器和標簽之間的通信過程。讀寫器和標簽通過射頻電磁場進行數據交換。

　　閱讀器首先發送連續載波信號， 通過ASK 調制等方式發送各種讀寫命令， 標簽通過反向散射調制的方式響應閱讀器發出的命令， 返回EPC (電子產品編碼)等信息。

　　2 空中接口協議

　　如圖1所示， RFID系統涉及的協議從底層通訊到上層應用都有各自的規范， 根據標簽的供電方式不同， RFID系統可分為有源系統和無源系統兩種;根據系統工作的頻段不同， 可分為低頻， 高頻， 超高頻和微波頻段的RFID 系統。論文主要討論超高頻段無源RFID空中接口協議部分的關鍵技術。

　　當前超高頻RFID 空中接口協議主要是ISO18000- 6 TYPE B 協議和EPCG loba l C lass1 GEN2協議( EPC C1GEN2協議， 現已經成為ISO 18000- 6TYPE C )。兩種協議的對比如表1 所示。總體來講， EPC C1GEN2空中接口協議定義更完備， 現有的產品大多遵循此類協議。另外， ISO 18000- 6 基本上是整合了一些現有RFID 廠商的產品規格和EAN- UCC所提出的標簽架構要求而訂出的規范。它只規定了空中接口協議， 對數據內容和數據結構無限制， 因此可用于EPC。所以EPC 協議得到廣泛的應用， 成為事實標準。

　　空中接口協議包含物理層和媒體接入控制(MAC)層， 物理層包含數據的幀結構定義， 調制/解調， 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。