RFID標準體系建議和重點研究

國外RFID標準情況

RFID技術在國外的發(fā)展較早也較快。歐美日等國家和地區(qū)也有相應的RFID標準制定機構，并制定了有關標準。ISO/IEC JTC 1/SC 31是ISO和IEC國際兩大標準化組織聯(lián)合技術委員會從事制訂RFID國際標準的機構，目前已發(fā)布的RFID技術標準和技術報告有下列幾大類：

（1） 識別標準

ISO/IEC 15418:1999 信息技術EAN/UCC應用識別器和事實數(shù)據(jù)識別器及維護；

ISO/IEC 15434:1999 信息技術 高容量ADC介質(zhì)的傳遞規(guī)則；

ISO/IEC 15459-1:1999 信息技術 傳輸設備的唯一識別 第1部分：總則；

ISO/IEC 15459-2:1999 信息技術 傳輸設備的唯一識別 第2部分：注冊程序；

ISO/IEC 15963:2004信息技術 項目管理的射頻識別 射頻標簽的唯一識別。

（2）數(shù)據(jù)和系統(tǒng)協(xié)議標準

ISO/IEC 15961:2004信息技術 項目管理的射頻識別（RFID）數(shù)據(jù)協(xié)議：應用接口；

ISO/IEC 15962:2004 信息技術 項目管理的射頻識別 （RFID）數(shù)據(jù)協(xié)議：數(shù)據(jù)編碼規(guī)則和邏輯存儲功能。

（3）空中接口標準

ISO/IEC 18000-1:2004 信息技術 項目管理的射頻識別 第1部分：參考結構和標準化參數(shù)的定義；

ISO/IEC 18000-2:2004 信息技術 項目管理的射頻識別 第2部分：135 kHz以下的空中接口通信用參數(shù)；

ISO/IEC 18000-3:2004 信息技術 項目管理的射頻識別 第3部分：13.56 MHz的空中接口通信用參數(shù)；

ISO/IEC 18000-4:2004 信息技術 項目管理的射頻識別 第4部分：2.45 GHz的空中接口通信用參數(shù)；

ISO/IEC 18000-6:2004 信息技術 項目管理的射頻識別 第6部分：860 MHz～960 MHz的空中接 口通信用參數(shù)；

ISO/IEC 18000-7:2004 信息技術 項目管理的射頻識別 第7部分：433 MHz的空中接口通信用參數(shù)。

（4）應用支持技術報告

ISO/IEC TR 18001:2004 信息技術 項目管理的射頻識別應用要求輪廓。

（5）檢驗方法和安全技術報告

ISO/IEC TR 18046:2005信息技術 自動識別和數(shù)據(jù)捕獲技術 射頻識別裝置性能檢驗方法；

ISO/IEC TR 18047-3:2004 信息技術 射頻識別裝置合格檢驗方法 第3部分：13.56 MHz空中接口

通信的檢驗方法；

ISO/IEC TR 18047-4:2004信息技術 射頻識別裝置合格檢驗方法 第4部分： 2.45 GHz空中接口通信的檢驗方法。

（6）術語標準

ISO/IEC 19762-1:2005 信息技術 自動識別和數(shù)據(jù)捕獲（AIDC）技術 協(xié)調(diào)詞匯 第1部分：與AIDC有關的一般術語；

ISO/IEC 19762-3:2005信息技術 自動識別和數(shù)據(jù)捕獲（AIDC）技術 協(xié)調(diào)詞匯 第3部分：射頻識別（RFID）。

EPCglobal是產(chǎn)品電子代碼（EPC）在全球的管理機構，它隸屬于國際物品編碼協(xié)會（GSI），是一個全球用戶參與的、中立的、非營利性標準化組織。EPCglobal制定的EPCGen2（全稱為：EPC 射頻識別協(xié)議 Class 1第二代 860 MHz～960 MHz的空中接口協(xié)議）是一個比較完備的標準，它融合了EPCGen1和ISO協(xié)議中有關空中接口的優(yōu)點，并加上了一些從其他通信系統(tǒng)借鑒來的信息，如從 802.11Wi-FI路由器，來實現(xiàn)讀寫器和標簽的通信，可解決對環(huán)境的噪聲問題。據(jù)悉：EPCGen2標準將以ISO/IEC18000-6 TypeC的形式，于2006年3月得到ISO/IEC的批準認可，納入ISO標準體系。

2 國內(nèi)RFID標準情況

我國還沒有任何RFID標準發(fā)布。2005年月12月，信息產(chǎn)業(yè)部在北京成立了電子標簽標準工作組，信息產(chǎn)業(yè)部電子信息產(chǎn)品管理司張琪司長任電子標簽標準工作組組長。標準工作組下設7個專題組：總體組、標簽與讀寫器專題組、頻率與通信專題組、數(shù)據(jù)格式專題組、信息安全專題組、應用專題組、知識產(chǎn)權專題組。電子標簽標準工作組的任務是結合國情，在研究、參考國際標準的基礎上，自力更生，自主創(chuàng)新，制訂具有中國自主知識產(chǎn)權的電子標簽國家標準?，F(xiàn)標準工作組正在積極進行標準制訂的準備工作。

3 RFID標準體系的建議

RFID標準體系由技術標準體系和應用標準體系組成。

4 RFID標準研究制定中的幾項重點專題

RFID標準研究制定應以ISO/IEC、EPCglobal相關標準為基礎，參照歐、美、日等區(qū)域標準，結合我國RFID產(chǎn)品研究、生產(chǎn)、應用的實際情況自主創(chuàng)新來制定。既要重視與國際相關標準的兼容和協(xié)調(diào)一致，也要考慮到我國實際情況和技術應用發(fā)展，制定相應國家標準，并向國際標準組織提出我國的建議和意見。因此根據(jù)標準研制的需要著重研究以下五個重點專題。

4.1 RFID頻率使用的需求

4.1.1 國際標準規(guī)定RFID使用的頻率范圍

國際標準ISO/IEC18000標準系列中使用的頻率范圍見表1

其中135 kHz以下和13.56 MHz屬于電磁耦合類型，是通過近場高頻交變電磁場實現(xiàn)耦合，屬短近距離使用的RFID，作用距離10cm以內(nèi)。

433.92MHz主要是有源RFID電子標簽，單頻點、遠距離（100m以內(nèi)），大多作為全球追蹤貨柜使用。

860MHz～960MHz以無源RFID電子標簽為主體、多頻點，作用范圍在20m內(nèi)，是目前應用最廣泛的產(chǎn)品。

2.45GHz以有源RFID電子標簽為主、多頻點、遠距離、多用途。

4.1.2 各國使用RFID頻率范圍

根據(jù)不完全資料，目前有關海運貨物使用RFID的頻率范圍見表2。

4.1.3 我國RFID使用頻率情況

RFID目前在我國使用還剛剛起步，據(jù)悉工作頻率主要在900MHz頻段。例如，鐵道部運輸局采用RFID鐵路車輛自動識別系統(tǒng)就是由國家無線電管理部門專批的900MHz頻段中4組頻率。目前深圳鹽田港貨柜碼頭采用433.92 MHz和123kHz兩頻點。而13.56MHz目前主要用于非接觸IC卡的系統(tǒng)，例如廣州羊城通IC卡收費系統(tǒng)和地鐵IC卡收費系統(tǒng)等，作用范圍不超過 10cm.

目前主要解決1m以外到100m的RFID使用頻率：對433MHz RFID系統(tǒng)，由于是使用單頻點，使用主要在港口貨柜運輸業(yè)，只要合理配置是可以使用的。余下的2個頻段有860 MHz～960MHz、2400～2483.5 MHz。2.45GHz屬于ISM頻段，是開放頻段，在該頻段有多個系統(tǒng)（無線局域網(wǎng)、寬帶城域網(wǎng)）共用，存在相互影響，能否使用要慎重處置。因此重點研究的是860 MHz～960MHz頻段，該頻段主要使用是無源電子標簽，成本低、使用方便，目前應用范圍最廣。而目前中國860 MHz～960MHz頻率資源已分配完畢（見表3）。

4.1.4 RFID標準研究制定中使用頻率的研究

RFID系統(tǒng)廣泛應用的頻率在860MHz～960MHz， 而我國目前在該頻段無法提供專用工作頻段，因此，標準制定應著重研究分析在860MHz～960MHz頻段中選擇相互影響最小的工作頻段作為RFID工作頻段。通過分析，917～925MHz頻段分配給點與點立體聲廣播傳輸使用，它用于調(diào)頻廣播發(fā)射臺之間信號（節(jié)目）互連，所以使用量小，范圍局限，僅點與點之間，只要采取適當技術措施（天線位置及方向性），就可以避免和減弱RFID使用時干擾，在頻率未確定前，建議進行以下試驗：

（1） 研究917～925MHz的RFID系統(tǒng)工作時對點與點立體聲廣播傳輸?shù)挠绊懀?/p>

（2） 研究在點與點立體聲廣播傳輸時對917～925MHz工作的RFID系統(tǒng)的影響；

（3） 通過分析選擇相應影響最小的工作頻段作為917～925MHz范圍的最佳工作頻段。

（4） 通過實際檢測電磁環(huán)境， 確定917～925MHz RFID產(chǎn)品的發(fā)射功率和雜散發(fā)射值。

4.2 標簽編碼規(guī)則

電子標簽應用特別是物流業(yè)是全球化的，融入世界經(jīng)濟交往之中，因此標準化工作非常重要。如果RFID標準的不統(tǒng)一將制約了它的應用和發(fā)展，而統(tǒng)一標準首先要統(tǒng)一標簽編碼規(guī)則。

有關標簽的數(shù)據(jù)編碼的規(guī)則ISO/IEC制定了ISO/IEC-15962 （2004-10-15）《信息技術－無線頻率識別（RFID）的項目管理－數(shù)據(jù)協(xié)議：數(shù)據(jù)編碼規(guī)則和邏輯存儲功能》標準。標準中對：協(xié)議模型、數(shù)據(jù)結構、數(shù)據(jù)協(xié)議處理器和應用接口、數(shù)據(jù)協(xié)議處理器和空中接口、數(shù)據(jù)流和處理、數(shù)據(jù)協(xié)議和RF標簽間的通信等都給出了規(guī)定。

對于電子標簽編碼，國際標準中首先規(guī)定了標簽的唯一身份碼（UID），其規(guī)定見表4。

在電子標簽的數(shù)據(jù)編碼中需要重要研究的是對數(shù)據(jù)正確與否的校驗編碼。通常校驗方法有：

（1）奇偶校驗編碼：奇偶校驗方法是在每個字節(jié)中增加一位，可以選奇校驗或偶校驗。接收端對接收到數(shù)據(jù)進行與發(fā)端相同的校驗，如果該字節(jié)是奇數(shù)與發(fā)端數(shù)據(jù)一致則正確；若為偶數(shù)則校驗不符（奇校驗），認為傳輸錯誤。但此種方法識別錯誤能力低，通常要與糾錯和重發(fā)編碼技術相結合。

（2）縱向冗余校驗編碼（LRC）：該方法在數(shù)據(jù)傳輸時把XOR校驗LRC模塊與數(shù)據(jù)一起傳輸，在接收端對接收的數(shù)據(jù)和校驗字節(jié)進行校驗，其結果為零則數(shù)據(jù)正確，校驗出的其它結果都表示數(shù)據(jù)在傳輸中出現(xiàn)錯誤。該算法主要用于快速校驗很小的數(shù)據(jù)塊。對RFID容量較小，一次交易量不大的情況，較為適合。

（3）循環(huán)冗余校驗編碼（CRC）：CRC校驗需要在傳輸數(shù)據(jù)塊附加一些校驗位（校驗位的數(shù)目主要有：4位、8位、12位、16位、32位），該校驗位（CRC 校驗）由該數(shù)據(jù)塊按一定的生成多項式算法產(chǎn)生。在接收端，對接收到的數(shù)據(jù)塊再按規(guī)定計算方法算CRC校驗和，其結果若為零，則數(shù)據(jù)正確；不為零則表示傳輸過程出現(xiàn)錯誤。選用的校驗位不同其校驗的數(shù)據(jù)塊長度也不同，例如選用16位CRC校驗，其有效校驗數(shù)據(jù)塊長度不超過4KB。根據(jù)RFID傳輸數(shù)據(jù)的不同長度可選12位和8位CRC校驗。在ISO/IEC 18000系列標準中，就推薦CRC校驗編碼。

在標準制定研究時，首先要對ISO/IEC相關標準中所規(guī)定的編碼規(guī)則進行驗證，在了解熟悉基礎上，重點進行提高糾錯校驗編碼能力的研究，盡管ISO/IEC相關標準推薦了校驗編碼方法，但經(jīng)過我們研究可以提出更為合理、可靠的校驗方法，成為我們的自立知識產(chǎn)權。

4.3 電子標簽數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議

電子標簽數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議，也就是電子標簽與讀取器之間的通信空中接口，它包括物理層和媒體接入控制層。其中，物理特性要求包括：發(fā)射功率、工作頻率、信道間隔、接收靈敏度、接收帶寬、調(diào)制方式、電磁兼容性能、天線能等。

協(xié)議包括：電子標簽與讀取器之間的指令和響應，建立通信的流程。例如：讀取器首先要校驗周圍有無干擾，然后選擇最佳工作頻率，接著它要主動激活標簽，激活后標簽要響應，待驗證確認后，激活的電子標簽，按指令發(fā)射數(shù)據(jù)，讀取器在接收數(shù)據(jù)后進行校驗后無誤，則此次建立有效，否則將重新激活電子標簽，重發(fā)數(shù)據(jù)。

有關RFID空中接口協(xié)議，ISO/IEC制定出了18000系列標準：

——18000-1第一部分：通則

——18000-2第二部分：低于135kHz空中接口通信協(xié)議

——18000-3第三部分：13.56MHz空中接口通信協(xié)議

——18000-4第四部分：2.45GHz空中接口通信協(xié)議（Ⅰ）

——18000-6第六部分：860MHz～960MHz空中接口通信協(xié)議

——18000-7第七部分：433MHz空中接口通信協(xié)議

在標準研究中，根據(jù)國家規(guī)定的RFID工作頻段驗證ISO/IEC 18000相關標準中的空中接口協(xié)議，以確定我國相應頻段RFID的物理特性要求和空中接口通信協(xié)議。

4.4 電子標簽應用系統(tǒng)接口規(guī)范

電子標簽與讀取器所構成的RFID系統(tǒng)其目的是為應用服務，而應用的需求是多種多樣，十分廣泛，各不相同。讀取器與應用系統(tǒng)之間的接口，通常采用標準的數(shù)據(jù)接口和相應協(xié)議。讀取器與應用系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理終端的工作程序，大體是：

·應用系統(tǒng)根據(jù)需要向讀取器發(fā)出配置指令。

·讀取器接到指令后向應用系統(tǒng)返回所有可能的讀取器的當前配置狀態(tài)。

·應用系統(tǒng)根據(jù)讀取器返回的信息向讀取器發(fā)送相應命令。

·讀取器執(zhí)行相應指令后，并向應用系統(tǒng)返回根據(jù)命令的執(zhí)行結果。

應用系統(tǒng)中計算機平臺主要包括Windows系列、Linux、Unix以及DOS等平臺系統(tǒng)。所謂電子標簽與應用系統(tǒng)接口主要指讀取器與應用系統(tǒng)計算機的接口方式。目前RFID的應用系統(tǒng)接口方式幾乎包羅了所有數(shù)據(jù)接口方式：RS232、RS485、RJ45（以太網(wǎng)），以及 WLAN802.11（無線局域網(wǎng)）等。其中RJ45采用TCP/IP傳輸協(xié)議。RS232接口最大傳輸速率115.2kb/s。RS485為全雙工接口，其抗干擾能力優(yōu)于RS232，其數(shù)據(jù)傳出速率達230kb/s～1Mb/s。802.11是無線局域網(wǎng)中國際承認的第一個標準，早期其無線傳輸速率 1Mb/s～2Mb/s，后發(fā)展提出802.11b，其傳輸速率提升到5.5Mb/s和11Mb/s。

RFID與應用系統(tǒng)的接口規(guī)范，就是要明確讀取器的輸出接口特性及相應協(xié)議需要進行標準化，以利于應用發(fā)展，因此需在RFID應用技術標準中加以規(guī)范，在相應標準研究制定時進行驗證。

4.5 電子標簽安全管理及可靠性

電子標簽安全性是電子標簽應用十分重要的問題，有些RFID系統(tǒng)對安全性能要求不高，例如：工業(yè)自動控制、庫房材料管理、車輛識別等。但有些 RFID系統(tǒng)就需要很高的安全性能，例如：自動收費，支付系統(tǒng)等。當然引入密碼、身份、數(shù)據(jù)鑒別一定會增加設備成本，但這也是不可避免的。

電子標簽安全性主要是：電子標簽對讀取器進行鑒別驗證其合法性后，才能按指令向讀取器發(fā)送數(shù)據(jù)；同樣讀取器也需要對電子標簽的數(shù)據(jù)進行鑒別驗證其合法性后，才能按要求處理這些數(shù)據(jù)。鑒別是RFID系統(tǒng)安全的首要問題。目前讀取器與電子標簽之間鑒別建立在國際標準ISO9798-2《三通相互鑒別》的基礎上，雙方通信中互相檢測另一方的密碼，而對電子標簽和讀取器都應是具有唯一性的身份密碼。

RFID系統(tǒng)中安全性還須注意數(shù)據(jù)在空中傳輸中被竊取的問題，對于重要數(shù)據(jù)，例如：銀行取存款自動柜員機，需要對其空中傳輸?shù)臄?shù)據(jù)本身進行加密處理，以保證數(shù)據(jù)的安全。而數(shù)據(jù)加密是一項專門技術應由國家指定機構處理。為了保證數(shù)據(jù)的可靠性，除對傳輸數(shù)據(jù)進行校驗和糾錯處理外，在RFID系統(tǒng)還需注意：多標簽同時識別和系統(tǒng)防沖撞的問題：

（1） 多標簽同時識別在RFID系統(tǒng)應用中經(jīng)常會遇到的情況，目前常用的一個讀取器配置4副天線進行多標簽同時識別的過程。多標簽同時識別常用的方法有：

·空分多路法：利用天線空間分離的技術分別讀取電子標簽的數(shù)據(jù)。

·頻分多路法：把若干各使用不同載波頻率的傳輸?shù)缆贩謩e讀取電子標簽的數(shù)據(jù)。

·時分多路法：把整個可供使用的通路容量按時間不同分配多個用戶分別讀取數(shù)據(jù)。

（2） 防沖撞：為了保證數(shù)據(jù)讀取的安全性和可靠性，在多讀取器隨機工作的RFID系統(tǒng)，還需采用因同時讀取產(chǎn)生的數(shù)據(jù)沖撞的技術。通常防沖撞采用ALOHA法。 ALOHA法是當讀取器發(fā)生同時讀取時，系統(tǒng)任意將沖撞中某一個讀取器作適量延遲讀取。電子標簽安全管理和可靠性是目前RFID應用標準中薄弱環(huán)節(jié)，也是標準制定研究中重點進行的工作。通過安全性、鑒別、鑒權的研究制定出中國自己的RFID鑒別、鑒權標準。還要根據(jù)要求制定中國RFID空中傳輸數(shù)據(jù)加密規(guī)范。

通過對多標簽同時識別和防沖撞的機制研究，制定中國多標簽同時識別國家標準和防沖撞的規(guī)范?？傊?，保障數(shù)據(jù)可靠性，電子標簽的安全管理和可靠性是標準制定研究的重點，是中國自主知識產(chǎn)權技術所在。