RFID高頻ISO18000-3標(biāo)準(zhǔn)介紹
2011年9月,有關(guān)EPC Gen2 的標(biāo)準(zhǔn)就已經(jīng)出來(lái)了,作為ISO15693(ISO1800-3 M1)的升級(jí)版,ISO18000-3 M3也在NXP等巨頭的推動(dòng)下,具備了和ISO1800-3 M2(PJM)的相抗衡的性能,不出所料,PJM只是作為“第二”的位置存在。ISO18000-3 M3協(xié)議作為目前新的高頻RFID技術(shù)協(xié)議,已經(jīng)在行業(yè)保密文件管理、證照管理、印鑒卡管理、合格證管理中大規(guī)模應(yīng)用起來(lái)了。
RFID高頻ISO/IEC18000-3 M3協(xié)議讀寫(xiě)器HR3728,遵循ISO/IEC18000-3 EPC Class-1協(xié)議,作為比第二代的PJM技術(shù)更快的高頻RFID,理論識(shí)別速度可達(dá)700張/秒,另外對(duì)標(biāo)簽層疊讀取效果好,對(duì)于層疊在一起的檔案,印鑒卡,證照,保密文件有良好的識(shí)別效果。采用軟件調(diào)整輸出功率(0.5-7W),可適應(yīng)各種應(yīng)用場(chǎng)合,可廣泛用于檔案管理(每頁(yè)檔案都貼標(biāo)簽),印鑒卡層疊讀取、銀行抵押證件管理、汽車合格證管理、行業(yè)保密文件管理、智能文件柜、生物血樣采集卡管理等RFID標(biāo)簽重疊識(shí)別應(yīng)用領(lǐng)域。
RFID高頻ISO/IEC18000-3 M3協(xié)議讀寫(xiě)器HR3728
1、 ISO18000-3標(biāo)準(zhǔn)范圍
2、 Conformance
2.1 ClAIming Conformance
2.2 General Conformance Requirements
2.2.1 閱讀器(Interrogators)
2.2.2 標(biāo)簽(Tags)
2.3 命令結(jié)構(gòu)和擴(kuò)展
允許四種命令類型:1)強(qiáng)制;2)可選;3)專有命令;4)定制
2.4 保留(RFU)
3、 Normative參考
ISO/IEC 3309
ISO/IEC7816-6
ISO/IEC15693
ISO/IEC15961
ISO/IEC15962
ISO/IEC15963
ISO/IEC18000-1
ISO/IEC18000-3
ISO/IEC18000-6
EPC
ISO/IEC TR18047-3
ISO/IEC19762
ESTI EN 300 330
CFR title 47
EPCglobal Tag Data Standards
EPCglobal FMCG RFID
EPCglobal ILT JRG Protocol Requirements
RFID電子保密文件HT8427
4、 ISO18000-3標(biāo)準(zhǔn)術(shù)語(yǔ)定義
4.1 Cover-coding
4.2 Cover-Coded Text
4.3 全雙工通信/Full-duplex communications
4.4 半雙工通信/Half-duplex communications
4.5 句柄/Handle,16位認(rèn)證數(shù)(Authentication Number)
4.6 負(fù)載調(diào)制/Load Modulation
4.7 Packet CRC,16位CRC校驗(yàn),標(biāo)簽使用非零的XI動(dòng)態(tài)計(jì)算PC/XPC/EPC,清點(diǎn)過(guò)程中使用
4.8 Packet PC,協(xié)議控制信息,標(biāo)簽使用非零的XI動(dòng)態(tài)計(jì)算,用于清點(diǎn)過(guò)程
4.9 Permalock,存儲(chǔ),其鎖(Lock)狀態(tài)時(shí)不可改變的
4.10 相位抖動(dòng)調(diào)制(Phase-Jitter-Modulation)
4.11 物理層/Physical layer
4.12 Pivot,R=>T數(shù)據(jù)符號(hào)的平均長(zhǎng)度:pivot=(data-0 symbol length+data-1symbol length)/2
4.13 Plaintext,非Cover-編碼的信息
4.14 協(xié)議/Protocol,物理層和標(biāo)簽識(shí)別層的規(guī)格
4.15 Recommisioning,A significant altering of a Tag’s functionality and/or memory contents, as commanded by an Interrogator, typically in response to a change in the Tag’s usage model or purpose
4.16 槽/Slot,在清點(diǎn)循環(huán)中標(biāo)簽響應(yīng)的點(diǎn),槽是標(biāo)簽草計(jì)數(shù)器輸出的值,當(dāng)標(biāo)簽的槽為零的時(shí)候,標(biāo)簽應(yīng)答
4.17 StoredCRC,16位CRC代碼,上電后標(biāo)簽計(jì)算StoredPC和EPC,存儲(chǔ)在EPC存儲(chǔ)中,可能在清點(diǎn)過(guò)程中通過(guò)負(fù)載調(diào)制提供
4.18 StoredPC,EPC存儲(chǔ)中的協(xié)議控制信息,標(biāo)簽在清點(diǎn)過(guò)程中零值XI通過(guò)負(fù)載調(diào)提供
4.19 Tari,閱讀器到標(biāo)簽信號(hào)的數(shù)據(jù)0參考時(shí)間間隔
4.20 字/Word,16位
RFID電子保密文件盤(pán)點(diǎn)天線HA6623
5、 ISO18000-3標(biāo)準(zhǔn)符號(hào)/縮略語(yǔ)
ISO/IEC18000-1,ISO/IEC19762
5.1 ISO18000-3標(biāo)準(zhǔn)符號(hào)/Symbol
DR - ASK方法:比值
PJM方法:應(yīng)答通道選擇的Bit 0
Fc – 載頻
M(ASK) – 標(biāo)簽應(yīng)答調(diào)制類型
Mh – 射頻信號(hào)包絡(luò)的Ripple(Overshoot)
MI -射頻信號(hào)包絡(luò)的Ripple(Undershoot)
M(PJM) – 應(yīng)答通道選擇的Bit1和Bit2
Ms – OFF時(shí)射頻信號(hào)的水平
Q – 槽技術(shù)參數(shù)(閱讀器用于調(diào)整標(biāo)簽應(yīng)答概率的參數(shù))
R – 閱讀器
R=>T – 閱讀器到標(biāo)簽
RTcal – 閱讀器到標(biāo)簽的校準(zhǔn)符號(hào)
T1 – 閱讀器發(fā)送到標(biāo)簽應(yīng)答的時(shí)間
T2 – 標(biāo)簽應(yīng)答到閱讀器發(fā)送的時(shí)間
T3 – 閱讀器等待時(shí)間,T1之后,處理另一命令之前的時(shí)間
T4 – 最小閱讀器命令的間隔
Tf或者Tf,10-90% - 射頻信號(hào)包絡(luò)的下降時(shí)間
Tpri – Link Pulse-repetition interval (Tpri=1/LF)
Tr或者Tr,10-90% - 射頻信號(hào)包絡(luò)上升時(shí)間
TRext – ASK方法,choose whether the T=R preamble is prefixed with a pilot tone
PJM方法,應(yīng)答通道的Bit3
Ts- 射頻信號(hào)的建立時(shí)間
T=>R – 標(biāo)簽到閱讀器
TRcal –標(biāo)簽到閱讀器的校準(zhǔn)符號(hào)
Xfp – 浮點(diǎn)值
Xxxx2 – 二進(jìn)制表示
XXXXh – 十六進(jìn)制表示
5.2 ISO18000-3標(biāo)準(zhǔn)縮略語(yǔ)
AM – 幅度調(diào)制
CRC – 循環(huán)冗余校驗(yàn),使用兩種CRC算法:CRC-5(5 bit)和CRC16(16 Bit),三個(gè)不同的CRC-16邏輯:StoredCRC、PacketCRC和CRC-16c。
CW – 連續(xù)波
dBch – dB表示的參考通道功率
DSB – 雙邊帶
DSB-ASK – 雙邊帶幅移鍵控
DR – Divide ratio
EPC – 電子物品代碼
FCC – 聯(lián)邦通信委員會(huì)
FT – 頻率容差(Tolerance)
LF- Link Frequency (LF= 1/Tpri)
MFM – 修正/改進(jìn)的頻率調(diào)制
N/A
NSI- Numbering System Identifier
PIE-脈沖間隔編碼
PJM – 相位抖晃調(diào)制
Ppm – 百萬(wàn)分之一
PC – 協(xié)議控制
RF – 射頻
RFU – 保留
RN16 – 16位隨機(jī)數(shù)或者偽隨機(jī)數(shù)
RNG – 隨機(jī)數(shù)或者偽隨機(jī)數(shù)發(fā)生器
TDM – 時(shí)分
TID – 標(biāo)簽識(shí)別,依賴于上下文
UMI – 用戶存儲(chǔ)指示
XI – XPC_W1指示
XPC- 擴(kuò)展的協(xié)議控制
XPC_W1 – XPC字1
XPC_W2 – XPC字2
XEB – XPC擴(kuò)展位
相關(guān)解決方案:RFID電子保密文件管理解決方案(內(nèi)有視頻演示)
6、需求:物理層,抗沖突管理系統(tǒng)和協(xié)議值
6.1 協(xié)議概要
6.1.1 物理層
閱讀器通過(guò)脈沖間隔編碼(PIE-Pulse-Interval Encoding)雙邊帶幅度調(diào)制(DSB-ASK)調(diào)制射頻載波向一個(gè)或者多個(gè)標(biāo)簽發(fā)送送信息。標(biāo)簽從同一射頻載波獲取能量。
閱讀器通過(guò)發(fā)送無(wú)調(diào)制的射頻載波監(jiān)聽(tīng)負(fù)載調(diào)制應(yīng)答接收標(biāo)簽的信息。標(biāo)簽通過(guò)射頻載波的幅度和/或相位負(fù)載調(diào)制傳送信息。
應(yīng)答編碼方式,根據(jù)閱讀器的命令,可以是曼徹斯特編碼、密勒編碼子載波調(diào)制或者是FM0基帶(這是什么?)閱讀器和標(biāo)簽之間的通信為半雙工,就是說(shuō)標(biāo)簽在負(fù)載調(diào)制應(yīng)答時(shí),無(wú)需解調(diào)閱讀器的命令,標(biāo)簽不響應(yīng)全雙工通信的強(qiáng)制或可選的命令。
閱讀器和標(biāo)簽可以具有改進(jìn)頻率調(diào)制(MFM-Modified Frequency Modulation)編碼的PJM調(diào)制物理層實(shí)現(xiàn)閱讀器向標(biāo)簽的通信(R=>T),MFM編碼,二進(jìn)制相移鍵控(BPSK)調(diào)制的子載波調(diào)制實(shí)現(xiàn)標(biāo)簽向閱讀器的通信(T=>R)。
6.1.2 標(biāo)簽識(shí)別層
閱讀器管理標(biāo)簽使用三個(gè)基本操作:
1)選擇/Select;
2)清點(diǎn)/Inventory,這是識(shí)別標(biāo)簽的操作:閱讀器的清點(diǎn),從發(fā)送BeginRound命令開(kāi)始,一個(gè)或多個(gè)標(biāo)簽可能響應(yīng);閱讀器檢測(cè)單個(gè)標(biāo)簽的響應(yīng)并且如果得到標(biāo)簽的packet CRC-16,就請(qǐng)求PC/XPC字,EPC。清點(diǎn)包括多個(gè)命令,清點(diǎn)循環(huán)每次僅在一個(gè)session操作。
3)訪問(wèn)/Access。操作僅和一個(gè)標(biāo)簽通信。
6.2 General
6.2.1 EPCTMClass-1高頻RFID的互操作性
所有EPCTM Class-1的高頻RFID空口(Air Interface - AI)都在13.56MHz工作,和ISO18000-3 M1(ISO15693)、ISO18000-3 M2不可互操作,但是可以工作在通信環(huán)境。
6.3 EPCTMClass-1高頻RFID空口:物理層,沖突管理系統(tǒng)和協(xié)議
6.3.1 規(guī)范:物理和介質(zhì)控制(MAC)參數(shù)
(閱讀器15個(gè)條目,有分條目:Int1-Int15)
(標(biāo)簽16個(gè)條目,有分條目:Tag1-Tag16)
6.3.2 邏輯操作步驟參數(shù)
標(biāo)簽清點(diǎn)和訪問(wèn)參數(shù):P1-P11
沖突管理參數(shù):A1-A3
A1 – 類型(概率或者確定性)
A2 – 線性,在閱讀器射頻場(chǎng)中,線性至215個(gè)標(biāo)簽
A3 – 標(biāo)簽清點(diǎn)容量,〉215標(biāo)簽
6.3.3 操作步驟描述
操作步驟描述了閱讀器先說(shuō)、隨機(jī)槽抗沖突的13.56MHz射頻識(shí)別系統(tǒng)的物理和邏輯需求。
兩個(gè)操作方式:
> ASK方式(強(qiáng)制)
> 閱讀器使用ASK調(diào)制的PIE信令和一個(gè)/多個(gè)標(biāo)簽通信,標(biāo)簽采用規(guī)范的方式應(yīng)答,在這個(gè)過(guò)程中,標(biāo)簽不能改變調(diào)制方式和數(shù)據(jù)速率;
> PJM方式(可選)
6.3.3.1 信令/Signaling
閱讀器和標(biāo)簽之間的信令借口可以看成網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)的物理層。接口定義了:頻率、調(diào)制、數(shù)據(jù)編碼、RF包絡(luò)、數(shù)據(jù)碼率和射頻通信需要的其他參數(shù)。
6.3.3.1.1 工作頻率
13.56MHz
6.3.3.1.2 R=>T通信
ASK方法,PIE編碼,固定的調(diào)制方式和碼率。
PJM方法:MFM編碼,PJM調(diào)制,數(shù)據(jù)速率:212Kbps
6.3.3.1.2.1 閱讀器頻率精度 –本地?zé)o線規(guī)范
6.3.3.1.2.2 調(diào)制
ASK方式,附錄H
PJM方式,附錄G
相關(guān)解決方案:RFID應(yīng)用于智能書(shū)架微型圖書(shū)館
6.3.3.1.2.3 數(shù)據(jù)編碼
ASK方法:R=>T,PIE編碼,Tari是閱讀器->標(biāo)簽的參考時(shí)間間隔,是data-0的持續(xù)時(shí)間;“高”表示發(fā)射連續(xù)波;“低”值表示衰減連續(xù)波;容差+/-1%。
data-0/data-1的調(diào)制深度、上升時(shí)間、下降時(shí)間定義,在清點(diǎn)過(guò)程中,閱讀器使用固定的調(diào)制深度、上升時(shí)間、下降時(shí)間、PW和Tari。
PJM方法:
R=>T使用MFM編碼,PJM調(diào)制,212Kbps碼率。命令編碼的Bit間隔為4.72us(64個(gè)13.56MHz載波),相位變化的規(guī)格見(jiàn)圖6.4,在清點(diǎn)過(guò)程中閱讀器的相位變化是固定的。
使用狀態(tài)變定義位的值,位編碼采用MFM編碼規(guī)則。規(guī)則如下:
> Data-1定義為位間隔中間的狀態(tài)變化;
> Data-0定義為位間隔開(kāi)始的狀態(tài)變化;
> 當(dāng)數(shù)據(jù)0后跟隨Data-1時(shí),沒(méi)有狀態(tài)變化。
其邊緣表示小的相位變化(+/-3度)。典型的,圖6.2的邊緣應(yīng)該和載波同步。如果不同步,閱讀器產(chǎn)生的這些邊緣應(yīng)該在載波的+/-1個(gè)周期內(nèi)(如何理解)。
6.3.3.1.2.4 ASK方法:Tari值
閱讀器訪問(wèn)標(biāo)簽的Tari值應(yīng)該在8~25us范圍內(nèi)(包含邊界)。在清點(diǎn)循環(huán)中,閱讀器使用固定的data-0和data-1長(zhǎng)度。Tari的取值和本地法規(guī)相關(guān)(為什么?)。
注:需要在8~25us之間至少一個(gè)值評(píng)估閱讀器的本地法規(guī)兼容性,x=1.5Tari和x=2.0Tari
6.3.3.1.2.5 R=>T的包絡(luò)
ASK方法:R=>T的RF保羅需要滿足圖6.3和表格6.5。場(chǎng)強(qiáng)A以A/m度量對(duì)應(yīng)RF保羅的最大幅度。Tari定義如圖6.1,脈沖寬度在50%處測(cè)量。
RFID高頻ISO/IEC18000-3 M3協(xié)議讀寫(xiě)器HR3768,遵循ISO/IEC18000-3 EPC Class-1協(xié)議,作為比第二代的PJM技術(shù)更快的高頻RFID技術(shù),理論識(shí)別速度可達(dá)700張/秒,另外對(duì)標(biāo)簽層疊讀取效果好,對(duì)于疊放在一起的檔案,印鑒卡,證照,保密文件有良好的識(shí)別效果。采用軟件調(diào)整輸出功率(0.5-7W),可適應(yīng)各種應(yīng)用場(chǎng)合,可廣泛用于檔案管理(每頁(yè)檔案都貼標(biāo)簽),印鑒卡層疊讀取、銀行抵押證件管理、汽車合格證管理、行業(yè)保密文件管理、智能文件柜、生物血樣采集卡管理等RFID標(biāo)簽重疊識(shí)別應(yīng)用領(lǐng)域。
RFID高頻ISO/IEC18000-3 M3協(xié)議讀寫(xiě)器HR3768
ISO18000-3協(xié)議之PJM方法:
6.3.3.1.2.6 閱讀器上電波型
閱讀器上電射頻包絡(luò)應(yīng)滿足圖6.5和表格6.7。當(dāng)載波水平上升到10%水平,上電的包絡(luò)盈單調(diào)上升直到紋波限制MI。在間隔Ts,載波包絡(luò)不應(yīng)低于90%或者超過(guò)110%;Ts之后,不低于99%或者不高于101%;在建立時(shí)間(表格6.7)結(jié)束之前,閱讀器不應(yīng)處理命令。閱讀器應(yīng)滿足頻率精度(6.3.3.1.2.1定義)。
注:進(jìn)行法規(guī)測(cè)試,閱讀器電磁場(chǎng)中不應(yīng)有移動(dòng)的標(biāo)簽(到底是沒(méi)有標(biāo)簽,還是有標(biāo)簽但不能移動(dòng)呢)。
6.3.3.1.2.7 閱讀器下電波性
6.3.3.1.2.8 R=>T的同步碼和幀同步
ASK方法:閱讀器開(kāi)始R=>T信令要么使用同步碼(preamble),或者幀同步。
同步碼(preamble)先于BeginRound命令,表示清點(diǎn)循環(huán)的開(kāi)始。其他信令必須使用幀同步。Tari各參數(shù)的容差在+/-1%。標(biāo)簽可以比較data-0和RTcal的長(zhǎng)度來(lái)確認(rèn)同步碼。
同步碼包含:和Data-0符號(hào)相同的調(diào)制,Data-0符號(hào),R=>T校準(zhǔn)(RTcal)符號(hào),Dummy TRcal。
> RTcal:Data-0+Data-1,標(biāo)簽計(jì)算Pivot=RTcal/2,標(biāo)簽將閱讀器符號(hào)長(zhǎng)度短于Pivot的解釋為Data-0,常于pivot的符號(hào)解釋為Data-1,大于4RTcal的符號(hào)為非法。在改變RTcal之前,閱讀器要發(fā)送至少8個(gè)RTcal的連續(xù)波(CW);
> TRcal:對(duì)于高頻協(xié)議,TRcal不用于定義T=>R的返回?cái)?shù)據(jù)速率。TRcal的值應(yīng)該自阿1,1*RTcal和3*RTCal(1.1*RTcal<=TRCal<=3*RTcal);
> 幀同步:幀同步比同步碼少一個(gè)TRcal符號(hào),在清點(diǎn)過(guò)程中,閱讀器必須使用同步馬中長(zhǎng)度相同的RTcal。
相關(guān)解決方案:RFID醫(yī)療耗材管理解決方案
協(xié)議之PJM方法:
6.3.3.1.3 標(biāo)簽到閱讀器的通信(T=>R)
標(biāo)簽到閱讀器的通信使用負(fù)載調(diào)制的方法。負(fù)載調(diào)制式一個(gè)通過(guò)改變標(biāo)簽的電器負(fù)載(阻抗)疊加數(shù)據(jù)信號(hào)到載波的方法。標(biāo)簽通過(guò)改變這個(gè)阻抗,從而改變閱讀器天線電壓來(lái)傳輸數(shù)據(jù)。閱讀器能夠把典雅的變化解釋為二進(jìn)制信號(hào)。
負(fù)載調(diào)之可以使用下列辦法:
> 負(fù)載電阻;
> 并聯(lián)二極管;
> 天線調(diào)諧電容或者天線線圈的匝數(shù)。將調(diào)諧電容視為天線的部分,因此,應(yīng)答過(guò)程中,從標(biāo)簽天線看到的負(fù)載是固定不變的。同樣的,調(diào)諧電容和芯片負(fù)載對(duì)于多匝線圈是恒定的。
ASK方法:標(biāo)簽在清點(diǎn)過(guò)程中,使用固定的負(fù)載調(diào)制模式、數(shù)據(jù)編碼、數(shù)據(jù)碼率,“清點(diǎn)過(guò)程”的定義見(jiàn)6.3.3.4.8。閱讀器通過(guò)BeginRound命令設(shè)置編碼和數(shù)據(jù)碼率。根據(jù)BeginRound命令,標(biāo)簽選擇T=>R調(diào)制方式。
6.3.3.1.3.1 調(diào)制
對(duì)于后續(xù)的圖,低值表示標(biāo)簽天線有等效于閱讀器數(shù)據(jù)發(fā)送結(jié)束后連續(xù)波期間的阻抗;高值對(duì)應(yīng)連續(xù)波期間,標(biāo)簽天線具有不同的阻抗。
ASK方法:標(biāo)簽的應(yīng)答可以是基帶(FM0編碼)或者調(diào)制的子載波(Miller或者曼徹斯特編碼),定義見(jiàn)6.3.3.1.3.2到6.3.3.1.3.10。
PJM方法:BPSK調(diào)制的子載波。
為了保障標(biāo)簽在不同通道的應(yīng)答被同時(shí)接收,所有標(biāo)簽的應(yīng)答頻帶應(yīng)限制數(shù)據(jù)、子載波諧波水平。中間的負(fù)載調(diào)阻抗可以用于頻帶限制(什么意思?好像僅對(duì)PJM有效,因?yàn)镻JM可以有8個(gè)應(yīng)答通道)。
6.3.3.1.3.2 數(shù)據(jù)編碼
ASK方法:標(biāo)簽數(shù)據(jù)負(fù)載調(diào)制編碼采用FM0的基帶編碼,或者曼徹斯特編碼的子載波,或者M(jìn)iller編碼的子載波。閱讀器通過(guò)BeginRound命令選擇編碼的方式和碼率。
PJM方法:
6.3.3.1.3.3 ASK方法:FM0基帶
顯示FM0(二相空間)編碼的基本。FM0在每個(gè)符號(hào)的邊界反向基帶相違,Data-0在符號(hào)中間反相。
顯示了產(chǎn)生FM0基帶的符號(hào)和序列。00/11序列的占空比,在調(diào)制輸出端測(cè)量,應(yīng)該是50%。FM0編碼器有存儲(chǔ)器,因此FM0序列的選擇取決于上一次的傳輸。FM0的信令應(yīng)總是使用圖6.12的EOF結(jié)束。