物联网工程物联网标准化体系中的RFID标

全球有很多RFID标准体系,如ISO/IEC、EPCGlobal和UID等,也制定了RFID标准体系来推动RFID产业的全面发展。

目前全球有五大射频识别标准组织:EPCGlobal、UID、ISO/IEC、AIMGlobal和IP-X,如图1所示,其中EPCGlobalJSO/IEC和UID是实力最大的三大射频识别标准组织。这些不同的标准组织各自推出了自己的标准,这些标准在频段和电子标签数据编码格式上有所不同。

图1全球五大射频识别标准组织

1.EPCGlobal

年,美国麻省理工学院提出了电子产品编码EPC的概念,并成立了Auto-ID中心。年,国际物品编码协会EAN和美国统一编码委员会UCC联合收购了EPC,共同成立了全球电子产品编码中心EPCGlobale。EPCGlobal以创建物联网为使命,与众多成员共同制订了一个开发的技术标准。

EPCGlobal发布的技术规范,有电子产品代码EPC、电子标签规范和互操作性、读写器、电子标签通信协议、中间件软件系统接口、PML数据库服务器接口、对象名称服务和PML产品数据规范等。

EPCGlobal的组织机构如图2所示。

图2EPCGlobal的组织机构

EAN和UCC组成EPCGlobal的董事会。EPCGlobal通过各国的编码组织开展工作,管理EPC系统用户的注册、续展工作,同时通过技术中心提供技术支持。

EPCGlobal的主要工作如下:

加强研发工作,通过与6个Auto-ID实验室合作来进行。

推广EPC标准,包括推广硬件和软件标准。

管理EPCGlobal网络,包括编码系统、对象名称解析服务、开展一致性服务。

EPC系统的推广工作,包括市场推广、应用系统的建立和提供实施支持。

2.UID

泛在识别中心(UbiquitousIDCenter,UID)是日本的射频识别标准组织。主导日本射频识别标准与应用的组织是T-Engine论坛,该论坛已经拥有几百家成员,这些成员绝大多数是日本的厂商。年12月,在T-Engine论坛下成立泛在识别中心UID,UID负责研究推广射频识别技术。

3.ISO/IEC

国际标准化组织(InternationalOrganizationforStandardization,ISO)是一个全球性的非政府组织,是国际标准化领域一个十分重要的组织。中国是ISO的正式成员,中国参加ISO的国家机构是中国国家标准化管理委员会(StandardizationAdministrationofChina,SAC)。

国际电工委员会简称(InternationalElectrotechnicalCommission,IEC),是非政府性国际组织和联合国社会经济理事会的甲级咨询机构,成立于年,是世界上成立最早的国际标准化机构,中国参加IEC的国家机构是国家技术监督局。

ISO和IEC担负着制定全球国际标准的任务,ISO和IEC都是非政府机构,它们制定的标准都是自愿性的,选择的标准都是最优秀的标准,目的是给工业和服务业带来收益。ISO和IEC约有个专业技术委员会和分委员会,各会员国以国家为单位参加这些技术委员会和分委员会的活动。ISO和IEC每年制定和修订个国际标准,标准的内容涉及广泛,涉及信息技术、交通运输和环境等领域。

ISO/IEC组织有多个技术委员会从事RFID标准研究,大部分RFID标准都是由ISO/IEC制订的,在射频识别的每个频段ISO/IEC都发布了标准。EPCGlobal专注于~MHz颇段,UID专注于2.45GHz,在这些频段ISO/IEC的标准大量涵盖了EPC和UID两种编码体系。

4.AIMGlobal

全球自动识别和移动技术行业协会AIM(AutomaticIdentificationManufacturers)Global是一个射频识别的标准化组织,这个组织相对较小。AIM组织由AIDC(AutomaticIdentificationandDataCollection)组织发展而来,目的是推出RFID技术标准。

AIDC自动识别和数据采集组织最初制定通行全球的条码标准,年AIDC组织另成立了AIM组织,AIM组织在全球几十个国家与地区有分支机构,全球的会员数已超过个。

AIMGlobal是可移动环境中自动识别、数据搜集及网络建设方面的专业协会,是世界性的机构,致力于促进自动识别和移动技术在世界范围内的普及和应用。AIMGlobal包括技术符号委员会、北美及全球标准咨询集团、RFID专家组(RFIDExpertsGroup,REG),并开发射频识别技术标准,AIMGlobal是条码、射频识别RFID及磁条技术认证的机构,AIMGlobal的成员主要是射频识别技术、系统和服务的提供商。

5.IP-X

IP-X是一个较小的射频识别标准化组织,IP-X标准主要在非洲、大洋洲和亚洲推广,目前南非、澳大利亚和瑞士等国家采用IP-X标准。

二、RFID标准体系

RFID标准体系主要由4部分组成,如图3所示,分别为技术标准、数据内容标准、一致性标准和应用标准(如产品包装标准)。编码标准和通信协议构成了RFID标准的核心。

图3射频识别标准体系的构成

1.RFID技术标准

RFID技术标准主要定义了不同频段的空中接口及相关参数,包括基本术语、物理参数、通信协议和相关设备等。

RFID技术标准划分了不同的工作频率,工作频率主要有低频、高频、超高频和微波。

RFID技术标准规定了不同频率电子标签的数据传输方法和读写器工作规范。

RFID技术标准也定义了中间件的应用接口。中间件是电子标签与应用程序之间的中介,从应用程序端使用中间件所提供的一组应用接口API就能连接到读写器,读取电子标签的数据。

2.RFID数据内容标准

RFID数据内容标准涉及数据协议、数据编码规则及语法,主要包括编码格式、语法标准、数据对象、数据结构和数据安全等。RFID数据内容标准能够支持多种编码格式。

3.RFID一致性标准

RFID一致性标准即RFID性能标准,主要涉及设备性能标准和一致性测试标准,主要包括设计工艺、测试规范和试验流程等。

4.RFID应用标准

RFID应用标准用于设计特定应用环境RFID的构架规则,包括RFID在工业制造、物流配送、仓储管理、交通运输、信息管理和动物识别等领域的应用标准和应用规范。

三、EPCGlobal标准体系

EPC系统是一种基于EAN/UCC编码的系统,作为产品与服务流通过程信息的代码化表示,EAN/UCC编码具有一整套涵盖贸易流通过程中各种有形或无形产品所需的全球唯一标识代码,包括贸易项目、物流单元、服务关系、商品位置和相关资产等标识代码。EAN/UCC标识代码随着产品或服务的产生在流通源头建立,并伴随着该产品或服务的流动贯穿全过程。

1.EPC系统的特点

EPC系统的主要特点包括:

(1)开放的结构体系。

(2)独立的平台与高度的互动性。

(3)灵活的可持续发展的体系。

2.EPCGlobal标准简介

1)体系框架活动

EPCGlobal体系框架包含三种主要的活动,每种活动都是由EPCGlobal体系框架内相应的标准支撑的,如图4所示。

图4EPCGlobal体系框架

(1)EPC物理对象交换标准:在EPCGlobal网络中,物理对象是商品,用户是该商品供应链中的成员。EPCGlobal标准体系框架定义了EPC物理对象交换标准,当用户将一种物理对象交给另一个用户时,后者能够根据该物理对象的EPC编码,方便地获得相应的物品信息。

(2)EPC基础设施标准:为实现EPC数据共享,每个新生成的物理对象都要进行EPC编码,通过监视物理对象携带的EPC编码对其进行跟踪,并将收集到的信息记录到EPC网络中的基础设施内。EPCGlobal标准体系框架定义了用来收集和记录EPC数据的主要设施部件接口标准,并允许用户使用互操作部件来构建其内部系统。

(3)EPC数据交换标准:用户通过相互交换数据,可提高物品在供应链中的可见性。EPCGlobal标准体系框架定义了EPC的数据标准,为用户提供了一种点对点共享EPC数据的方法,从而可让用户访问EPCGlobal业务和其他共事业务。

对整个组织和EPCGlobal体系框架,活动可以进行分类。EPCGlobal体系框架设计用来为EPCGlobal用户提供多种选择,通过应用这些标准满足其特定的商业运作。

2)EPCGlobal体系框架标准

EPCGlobal体系框架的标准如表1所示,这些标准与EPC物理对象交换、EPC基础设施和EPC数据交换三种活动密切相关。

表1主要是对于目前EPCGlobal体系框架中所有的部件进行规范。

(1)MHzClass0射频识别标签规范:本规范定义了MHzClass0所采用的通信协议和通信接口,它指明了该频段的射频通信要求和标签要求,并给出了该频段通信所需的基本算法。

(2)13.56MHzISM频段Class1射频识别标签接口规范:本规范定义了13.56MHzClass1所采用的通信协议和通信接口,它指明了该频段的射频通信要求和标签要求,并给出了该频段通信所需的基本算法。

(3)~MHzClass1射频识别标签射频与逻辑通信接口规范:本规范定义了~MHzClass1所采用的通信协议和通信接口,它指明了该频段的射频通信要求和标签要求,并给出了该频段通信所需的基本算法。

(4)Class1Gen2超高频RFID一致性要求规范:本规范给出了EPCGlobal~MHz的Class1Gen2超高频RFID协议,包括读写器和电子标签之间在物理交互上的协同要求,以及读写器和电子标签之间在操作流程与命令上的协同要求。

(5)EPCGlobal体系框架:本文件定义和描述了EPCGlobal体系框架。EPCGlobal体系框架是由硬件、软件、数据接口以及EPCGlobal核心业务组成,它代表了通过EPC代码提升供应链效率的所有业务。

(6)EPC标签数据标准:这项由EPCGlobal管理委员会通过的标准,给出了EPC标签的系列编码方案。

(7)Class1Gen2超高频空中接口协议标准:该标准是EPC系统应用最多的标准,其定义了在~MHz频段内被动式反向散射、读写器先激励工作方式RFID系统的物理和逻辑要求。Class1Gen2空中协议标准具有以下几个特点。

①开放的标准。符合全球各国超高频段的规范,不同销售商的设备具有良好的兼容性。

②可靠性强。标签具有识别率,在较远距离测试具有将近%的识别率。

③芯片将缩小到现有版本的1/2~l/3,Gen2标签在芯片中有96B的存储空间,具有特定的口令、更大的存储能力以及更好的安全性能,可以有效地防止芯片被非法读取,能够迅速地适应变化无常的标签群。

④可在密集的读写器环境中工作。

⑤标签的隔离速度高。隔离率在北美可达每秒个标签,在欧洲可达每秒个标签。

⑥安全性和保密性强。协议允许使用两个32位的密码,一个用来控制标签的读写权,另一个用来控制标签的禁用/销毁权,并且读写器与标签的单向通信也采用加密。

⑦实时性好。容许标签延时后进入识读区仍能被读取,这是Genl所不能达到的。

⑧抗干扰性强。更广泛的频谱与射频分布提高了UHF的频率调制性能,可以减少与其他无线电设备的干扰。

⑨标签内存采用可延伸性的存储空间。

⑩识读速率提高。Gen2标签的识读速率是现有标签的10倍,这使得通过使用RFID标签可实现高速自动化作业。

(8)应用水平事件规范:该标准定义了某种接口的参数与功能,通过该接口,用户可以获取过滤后的和整理过的电子产品代码数据。

(9)对象名解析业务规范:本规范指明了域名服务系统如何用来定位与确定电子产品码部分相关的权威数据和业务,其目标群体是对象名称解析业务系统的开发者和应用者。

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