超高频RFID空中接口协议的研究

1  RFID 系统组成

　　RFID ( Rad io Frequency Identificat iON)的基本原理就是将电子标签安装在被识别的物体上， 当被标识的物体进入RFID 系统的阅读范围时， 射频识别技术利用无线电波或微波能量进行非接触双向通信， 来实现识别和数据交换功能。

　　标签向读写器发送携带信息， 读写器接收这些信息并进行解码， 通过串口将读写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， 以达到自动识别被标识物体的目的。

　　RFID 应用系统的架构如图1所示， 基本由阅读器， 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合元件实现射频信号的非接触耦合。系统中有一个中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。标签与读写器之间通过空中接口协议进行通讯， 读写器与中间件之间的通信通过读写器协议进行定义， 中间件与应用系统之间的通信接口由ALE 协议规定。

 

　　图2为RFID 系统阅读器和标签之间的通信过程。读写器和标签通过射频电磁场进行数据交换。

　　阅读器首先发送连续载波信号， 通过ASK 调制等方式发送各种读写命令， 标签通过反向散射调制的方式响应阅读器发出的命令， 返回EPC (电子产品编码)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自的规范， 根据标签的供电方式不同， RFID系统可分为有源系统和无源系统两种;根据系统工作的频段不同， 可分为低频， 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RFID空中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ISO18000- 6 TYPE B 协议和EPCG loba l C lass1 GEN2协议( EPC C1GEN2协议， 现已经成为ISO 18000- 6TYPE C )。两种协议的对比如表1 所示。总体来讲， EPC C1GEN2空中接口协议定义更完备， 现有的产品大多遵循此类协议。另外， ISO 18000- 6 基本上是整合了一些现有RFID 厂商的产品规格和EAN- UCC所提出的标签架构要求而订出的规范。它只规定了空中接口协议， 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。

　　空中接口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。