关于射频识别技术前端技术标准体系的概述

射频识别技术有许多突出的优点:实现被动、无接触操作，应用方便，无机械磨损，使用寿命长，没有直接向终端用户开放的物理接口，能更好地保证机床的安全；在数据安全方面，除了标签的密码保护之外，还可以使用一些算法来实现数据部分的安全管理，如des、RSA、DSA、MD5等。读写机器和卡也可以相互认证，以实现安全的通信和存储。总成本一直在下降，越来越接近接触式集成电路卡的成本，甚至更低，为其大量应用奠定了基础。应用领域也非常广泛。射频识别技术已成功应用于物流管理、生产线站识别、绿色畜牧业养殖个人记录跟踪、汽车安全控制、身份证、公共交通等诸多领域。

世界第一大零售商沃尔玛(Wal-Mart)在2003年宣布，到2005年1月，其前100家供应商将被要求采用射频识别技术来实现商品的自动识别，从而继续提高其供应链管理能力。这也威胁到我国零售商能否继续销售自己的产品，因为70%的商品是由中国制造商生产的，这表明射频识别技术的发展已经从下而上得到了推动。

此外，其他公司，如塔吉特百货、乐购和食品和药物管理局也宣布了他们的使用计划。

标准困扰下的射频识别推广

目前，世界上一些知名公司已经推出了许多自己的标准。这些标准彼此不兼容，并且在频带和数据格式上表现出差异，这也给广泛的射频识别应用带来困难。

目前，世界上有两个射频识别标准阵营:欧美的自动识别中心(Auto-IDCenter)和日本的泛在识别中心(UID)。前者的主导组织是美国的总承包全球协会(EPCGlobalAssociation)，该协会拥有沃尔玛集团、乐购等英国企业，而IBM、微软、飞利浦、汽车识别实验室等公司提供技术支持。后者主要由日本制造商组成。

欧美环保标准采用860兆赫至930兆赫的超高频频段，而日本射频识别标准采用2.45兆赫和13.56兆赫的频段；。日本标准电子标签有128位信息，而电子产品总承包标准有96位信息。

在供应链中应用射频识别技术时，还需要解决其他一些问题，如读写设备的可靠性、成本、数据安全、保护个人隐私和系统相关网络的可靠性、数据同步等。如果不能解决上述问题，必将制约射频识别技术的发展。然而，最近与射频识别相关的高层会议相继召开，射频识别技术的快速发展引发了一场燎原之势。

射频识别技术标准的几个方面

一般来说，射频识别阅读器发射的频率称为射频识别系统的工作频率或载波频率。射频识别载波频率基本上有三个范围:低频(30千赫~300千赫)、高频(3千赫~30千赫)和超高频(300千赫~3千赫)。常见工作频率包括低频125千赫和134.2千赫、高频13.56兆赫、超高频433兆赫、860兆赫至930兆赫、2.45千兆赫等。

射频识别(射频识别)的低频系统主要用于短距离、低成本的应用，如大多数门禁控制、校园一卡通、煤气表、水表等。高频系统用于需要传输大量数据的应用系统。超高频系统适用于需要长读写距离和高读写速度的场合。它的天线波束方向窄，价格相对较高。应用于列车监控、高速公路收费等系统。此外，值得一提的是它在供应链中的应用。《工程总承包全球》规定，工程总承包的载波频率为13.56兆赫和860兆赫~930兆赫，其中13.56兆赫的标准原型是已并入国际标准化组织/国际电工委员会18000-3的国际标准化组织/国际电工委员会15693。这个频点的应用非常成熟。

然而，860~930兆赫频带的应用更加复杂，世界各国采用的频率也不同:美国为915兆赫，欧洲为869兆赫，而中国由于被全球移动通信系统(GSM)、码分多址(CDMA)等占据，仍有待确定。

目前常用的射频识别国际标准包括用于动物识别的国际标准化组织11784和11785、用于容器识别的国际标准化组织10536(紧密耦合卡)、国际标准化组织15693(邻近卡)、国际标准化组织14443(邻近卡)、国际标准化组织10374等。一些标准正在形成和完善。例如，供应链中ISO18000无源超高频(860兆赫~930兆赫载波频率)部分的C1G2标准即将正式推出。中国自己的国家标准将于今年年底发布。这些标准简述如下。

国际标准化组织11784和11785

国际标准化组织11784和11785分别规定了动物识别的代码结构和技术标准。该标准没有规定应答器的尺寸，因此它可以被设计成适用于所涉及的各种动物，例如玻璃管、耳标或项圈。

代码结构是64位。27到64位可以由每个国家定义。

技术指南规定了转发器的数据传输方法和阅读器规格。工作频率为134.2千赫，数据传输模式为全双工和半双工。读取器数据由差分两相代码表示。应答器经过FSK调制和NRZ编码。

由于转发器的长充电时间和工作频率的限制，通信速率相对较低。

国际标准化组织10536、15693和14443

国际标准化组织10536标准主要是从1992年到1995年制定的。由于其成本高，与接触式集成电路卡相比优势少，该卡从未在市场上销售过。

国际标准化组织14443和国际标准化组织15693标准于1995年开始运作，单一系统于1999年进入市场，两个标准的完成是在2000年之后。二者都以13.56MHz交流信号为载频:ISO15693读写距离长，这也与应用系统的天线形状和发射功率有关。然而，国际标准化组织14443在阅读和写作上更接近一点，但是它被广泛使用。第二代电子身份目前采用的标准是国际标准化组织14443乙类协议。

ISO14443定义了两种协议，甲类和乙类，通信速率为106千比特/秒，它们的区别主要在于载波的调制深度和比特编码方法。

当从脉冲编码传输信号到PICC时，甲型采用改进的米勒编码方法，调制深度为100%的ASK信号。乙类采用NRZ编码方式调制深度为10%的ASK信号。

从PICC向PCD传输信号时，两者都通过调制载波传输信号，副载波频率为847千赫。甲类采用曼彻斯特码开关键控；乙型由核研究中心的BPSK编码

与甲类相比，乙类由于调制深度和编码方式的不同，具有传输能量不间断、速度更快、抗干扰能力更强的优点。

国际标准化组织15693标准中规定的载波频率也是13.56兆赫。VCD和VICC都使用ASK调制原理，调制深度分别为10%和100%。VICC必须正确解码两个调制深度。

从VCD向VICC传输信号时，有两种编码方法:“256/1”和“4/1”。两者都是在固定的时间段内按位置编码的。这两种编码方法的选择与调制深度无关。当使用“256/1”编码时，10%ASK调制优先用于长距离模式。在这种组合中，与载波信号的场强相比，调制边带的场强较低，这允许集成电路卡完全由允许的磁场强度供电。相反，当工作距离变短或在读取器附近被屏蔽时，读取器的“4/1”码可以与100%ASK调制结合使用。

当从VICC向VCD发送信号时，副载波由负载调制。电阻或电容调制阻抗在副载波频率的时钟中打开和关闭。副载波本身在曼彻斯特编码数据流的时钟中使用ASK或FSK调制进行调制。调制方法的选择由读取器发送的传输协议中标志字节的标志位指示。因此，VICC始终支持两种方法:ASK(副载波频率为424千赫)和FSK(副载波频率为424/484千赫)。数据传输速率的选择也由FLAG中的位表示，并且必须支持两种速率:高速和低速。根据不同的副载波速率，这两种速率略有不同。使用单个子载波时，低速为6.62千比特/秒，高速为26.48千比特/秒；当使用双副载波时，分别为6.67kbits/s和26.69kbits/s。

可以看出，国际标准化组织15693在应用上更加灵活，并且具有较长的工作距离。更重要的是，它与国际标准化组织18000-3兼容。理解国际标准化组织15693有助于将来理解中国的国家标准，因为中国的国家标准肯定会与国际标准化组织18000的大多数标准兼容。

如果在同一时间有多个VICC或PICC同时响应，就会发生冲突。射频识别的核心是防碰撞技术，这也是与接触式集成电路卡的主要区别。国际标准化组织14443-3规定了类型A和类型B的碰撞预防机制，两者之间的碰撞预防机制原理不同:前者基于位碰撞检测协议，而类型B通过一系列命令序列完成碰撞预防；国际标准化组织15693采用循环机制和分时查询来完成防碰撞机制，这在标准的第三部分有详细的规定。

防碰撞机制使得在读写区域同时正确操作多个卡成为可能。仅通过算法编程，读取头可以自动选择其中一个卡进行读写操作。这不仅便于操作，而且提高了操作速度。

如果与硬件相匹配，多卡识别可以通过一些算法快速实现。例如，TI的R6C接口芯片有一个解码错误指示引脚，可用于快速识别多张卡:当发生冲突时，引脚电平发生变化，然后记录用于查询的低UID位，然后基于该低位增加查询位，直到没有冲突发生，从而可以识别所有卡。

ISO10374

国际标准化组织10374标准描述了一种基于微波转发器的自动集装箱识别系统。

应答器是一种有源器件，工作频率为850MHz至950MHz和2.4GHz至2.5GHz。只要转发器在这个领域，它将被激活，并通过使用变形的FSK副载波的反向散射调制进行响应。信号在两个子载波频率40千赫和20千赫之间调制。

本标准和国际标准化组织6346共同适用于集装箱的识别。国际标准化组织6346规定了光学识别，而国际标准化组织10374使用微波来表征光学识别信息。

ISO18000

国际标准化组织18000是一系列标准。该标准是目前最新最热的标准，因为它可以用于商品供应链，其中一些标准也正在形成。表2显示了国际标准化组织18000标准的内容。

国际标准化组织18000-6基本上整合了一些现有射频识别制造商的产品规格和EAN-UCC提出的标签架构要求。它只规定了空中接口协议，对数据内容和数据结构没有限制，因此可以在工程总承包中使用。

事实上，如果空中接口采用国际标准化组织18000-6，采用工程总承包系统编码结构和国家统计局架构，就可以形成完整的供应链标准。

绿叶有助于花朵盛开。

射频识别技术的应用不仅包括接口设计，还包括天线设计和数据库管理技术，这将为以后的实际应用积累经验，提高创新性。因为该技术的应用前景决定了其技术和标准的提高。近年来，射频识别逐渐发展成为一个独立的跨学科专业领域。这个领域不同于其他传统学科。它集成了来自完全不同专业领域的大量技术:如高频技术、电磁兼容性、半导体技术、数据保护和加密、电信、制造技术和许多专业领域。因此，在这一领域有许多事情要做，问题要讨论，但所有这些都值得努力去做。

小数据2:数字调制技术

数字调制是指用数字数据调制模拟信号。主要有三种形式:幅移键控(ASK)、频移键控(FSK)和相移键控(PSK)。

振幅键控(ASK):即载波的振幅由数字数据调制，取不同的值，例如对应二进制0，载波的振幅为0；对于二进制1，载波幅度为1。调幅技术实现简单，但容易受到增益变化的影响。这是一种低效的调制技术。在电话线上，通常只能达到1200个基点。

频移键控(FSK):载波频率由数字数据的值(0或1)调制。例如，对应于二进制0的载波频率是F1，而对应于二进制1的载波频率是F2。该技术具有良好的抗干扰性能，但占用带宽较大。在电话线上，全双工操作可以由FSK实现，通常达到1200bps的速率。

相移键控(PSK):用数字数据值调制载波相位。例如，相移180表示1，相移0表示0。这种调制技术具有最好的抗干扰性能，并且相位变化也可以用作定时信息来同步发射机和接收机的时钟，并且使传输速率加倍。