RFID标准专题培训课件.ppt

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,RFID标准,3.1.6 RFID标准化现状,标准化概况,目前为止，,RFID,还未形成统一的全球化标准，市场表现为多种标准并存的局面。随着,RFID,在全球物流、交通行业的大规模商用，,RFID,标准的统一已经成为业界认同的趋势。,RFID,系统构成,1.,数据采集系统,(1)RFID,读写器与RFID电子标签之间的空中接,口,(2)读写器与计算机之间的数据交换协议,(3)RFID电子标签与读写器的性能和一致性测,试规范,(4)RFID电子标签的数据内容编码标准,3.1.6 RFID标准化现状,2.,后台数据库网络应用系统,目前还没有形成正式的国际标准,3.1.6 RFID标准化现状,RFID,相关标准,1.,电气特性部分,2.通信频率,3.数据格式,4.元数据,3.1.6 RFID标准化现状,RFID,标准体系,1.ISO/IEC,2.,以美国为首的EPCglobal,3.日本UID,3.1.6 RFID标准化现状,ISO/IEC,的,RFID,标准体系,ISO/IEC,已出台的RFID标准主要关注基本的模块构建、空中接口、涉及的数据结构以及其实施问题。,目前制定的RFID标准可以分为四个方面：,1.数据标准,2.空中接口标准,3.测试标准,4.应用标准,3.1.6 RFID标准化现状,ISO,有关,RFID,协议，按照信息流向可以表述为以下层次关系，如图所示。,ISO/IEC18000,是一系列空中协议。此标准是目前最新的也是最热门的标准，原因是它可用于商品的供应链。其中ISO/IEC18000-6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。,3.1.6 RFID标准化现状,ISO/IEC,的,RFID,标准体系,标 准 号,内 容,应 用 领 域,18000-1,一般参数定义,18000-2,135kHz,以下空中接口参数,适合短距离标签如门禁卡,18000-3,13.56MHz,空中接口参数,适合中距离使用，如货架,18000-4,2.45GHz,空中接口参数,适合较长距离使用,18000-5,5.8GHz,空中接口参数,已中止,18000-6,860,930MHz,空中接口参数,适合较长距离使用,18000-7,433.92MHz,空中接口参数,易于被干扰,ISO/IEC 18000标准组成,3.1.6 RFID标准化现状,ISO/IEC,的RFID标准制订思想，既保证了RFID技术具有互通与互操作性，又兼顾了应用领域的特点，能够很好地满足应用领域的具体要求。,3.1.6 RFID标准化现状,ISO/IEC,的,RFID,标准体系,EPCglobal,的,RFID,标准体系,EPCglobal,是由美国统一代码协会（UCC）和国际物品编码协会（EAN）于2003年9月共同成立的非营利性组织。,EPC global以推广RFID电子标签的网络化应用为宗旨，继承了Auto-ID中心的行业内企业的技术标准制订工作，统一研究标准并推动商业应用，此外还负责EPCglobal号码注册管理。,3.1.6 RFID标准化现状,EPC,概念的提出源于射频识别技术的发展和计算机网络技术的发展。,EPC的标准是由EPCglobal建立和推动，主要面向物流供应链领域。,EPC系统最终目标是为每一商品建立全球的、开放的标识标准。,EPCglobal,的,RFID,标准体系,3.1.6 RFID标准化现状,系 统 构 成,名,称,注,释,EPC,编码体系,EPC,编码,用来标识目标的特定代码,射频识别系统,EPC,标签,贴在物品之上或者内嵌在物品之中,读写器,识读,EPC,标签,信息网络系统,EPC,中间件,EPC,系统的软件支持系统,对象名称解析服务,（Object Naming Service，ONS）,EPC,信息服务,（EPC IS）,EPC,系统的构成表,3.1.6 RFID标准化现状,EPC系统构成,1.EPC,编码体系:,EPC,编码是存储在射频标签中的唯一信息。,2.,射频识别系统:,射频识别（RFID）系统由EPC标签和EPC标签读写器组成。,3.EPC信息网络系统,:,在全球互联网的基础上，通过EPC中间件、对象名称解析服务和EPC信息服务来实现全球“实物互联”或是“物联网”。,3.1.6 RFID标准化现状,EPCglobal,的,RFID,标准体系,EPC系统的工作流程,3.1.6 RFID标准化现状,与ISO通用性RFID标准相比，EPCglobal标准体系是面向物流供应链领域，可以看成是一个应用标准。,物联网标准是EPCglobal所特有的，ISO仅仅考虑自动身份识别与数据采集的相关标准，数据采集以后如何处理、共享并没有做规定。,物联网是未来的一个目标，对当前RFID应用系统建设来说具有长远的指导意义。,3.1.6 RFID标准化现状,EPCglobal,的,RFID,标准体系,UID,的,RFID,标准体系,UID,的泛在识别技术体系架构由泛在识别码（Ucode）、信息系统服务器、泛在通信器和Ucode解析服务器等四部分构成。UID的核心是赋予现实世界中任何物理对象唯一的泛在识别码Ucode。,UID采用扁平式信息采集分析方式，强调信息的获取与分析，比较强调前端的微型化与集成。,3.1.6 RFID标准化现状,3.2 ZigBee技术,3.2.1 ZigBee技术概述,3.2.2 ZigBee协议,3.2.3 ZigBee技术的应用,3.2.1 ZigBee技术概述,ZigBee技术模拟蜂群使用飞翔和嗡嗡（zig）的抖动翅膀的“舞蹈”来与同伴传递花粉所在方位信息的通信方式。,ZigBee,技术则是物联网的热门技术。ZigBee是一种低数据传输速率的短距离无线通信技术。,ZigBee,技术来源,2002,年英国Invensys公司、日本三菱电气、美国摩托罗拉公司宣布组成ZigBee技术联盟。,IEEE于2003年制定了针对ZigBee技术的IEEE 802.15.4-2003无线规范，定义了一种新的无线设备的物理层和MAC层，致力于开发一种可以应用在固定或移动设备上的低成本、低功耗、低速率的无线连接技术。,ZigBee是基于IEEE 802.15.4无线标准研制开发的。802.15.4仅仅定义了物理层和MAC层，并不足以保证不同的设备之间可以对话，于是便有了ZigBee。,3.2.1 ZigBee技术概述,ZigBee,技术来源,近距离无线通信技术一览,3.2.1 ZigBee技术概述,（1）低功耗,ZigBee主要通过降低传输的数据量、降低收发,信机的忙闲比及数据传输的频率、降低帧开销以,及实行严格的功率管理机制来降低设备的功耗。,（2）工作可靠,ZigBee采用了载波侦听多址/冲突避免（CSMA/CA）,的信道接入方式和完全握手协议。,MAC层采用了回复确认的数据传输机制，提高了,可靠性。,3.2.1 ZigBee技术概述,ZigBee,技术优势,（3）成本低,主机芯片成本低，其他终端成本低。,（4）网络容量大,每个ZigBee网络最多可支持65000个节点。,（5）有效范围大,可多级拓展。,（6）时延短,对时延敏感的应用做了优化。,3.2.1 ZigBee技术概述,ZigBee,技术优势,（7）优良的拓扑能力,ZigBee具有组成星、网和簇树网络结构能力。,还具有无线网络自愈能力。,（8）安全性较好,ZigBee提供了数据完整性检查和鉴权能力，加,密算法采用通用的AES-128。,（9）工作频段灵活,使用的频段分别为2.4GHz、868MHz（欧洲）,及915MHz（美国），均为免执照频段。,ZigBee,技术优势,3.2.1 ZigBee技术概述,ZigBee,网络结构,（1）ZigBee的网络组成,基于ZigBee技术的无线个人局域网（WPAN）,是一种低速率的无线个人区域网（LR-WPAN）。,LR-WPAN网状结构简单、成本低廉，具有有限,的功率和灵活的吞吐量。,3.2.2 ZigBee协议,（,2）ZigBee网络设备,在一个LR-WPAN网络中，可同时存在两种不,同类型的设备:,全功能设备,（,Full Functional Device,，,FFD,）,精简功能设备,（,Reduced Function Device,，,RFD,）,ZigBee,网络结构,3.2.2 ZigBee协议,FFD通常有3种状态：,作为一个主协调器；,作为一个协调器；,作为一个终端设备。,一个FFD可以同时和多个RFD或多个其他的FFD通信。,3.2.2 ZigBee协议,ZigBee,网络结构,RFD的应用非常简单，容易实现，且RFD仅需要使用较小的资源和存储空间，这样就可非常容易地组建一个低成本、低功耗的无线通信网络。,RFD只能和一个FFD进行通信。,ZigBee,网络结构,3.2.2 ZigBee协议,（3）ZigBee网络拓扑,3.2.2 ZigBee协议,ZigBee,网络结构,ZigBee支持3种拓扑结构：,星形、网状形、簇树形,星形网络拓扑是一种常用且适用于长期运行使,用操作的网络，整个网络由一个网络协调器来,控制。,网状型拓扑结构的网络具有强大的功能，可以通,过“多级跳”的方式来通信，还可以组成极为复杂,的网络，而且这种网络还具备自组织、自愈功能。,ZigBee,网络结构,3.2.2 ZigBee协议,簇树形网络是星形和网状形的混合型拓扑网络，结合了上述两种拓扑的优点。,星型和树型网络适合多点、距离相对较近的应 用。,可以根据实际应用需要来选择合适的网络结构。,ZigBee,网络结构,3.2.2 ZigBee协议,3.2.2 ZigBee协议,ZigBee,协议自下而上包括物理层、MAC层、网络层、安全层和应用层。,物理层和MAC层由IEEE 802.15.4定义,网络层、应用层和安全服务由ZigBee联盟定义。,ZigBee,协议架构,ZigBee,协议架构,3.2.2 ZigBee协议,（1）IEEE 802.15.4协议,IEEE 802.15.4标准定义了ZigBee物理层和MAC,子层，符合开放系统互联模型（OSI）。,IEEE 802.15.4的物理层提供两类服务：物理层数据服务和物理层管理服务。,物理层功能包括无线收发信机的开启和关闭、能量检测（ED）链路质量指示（LQI）、信道评估（CCA）和通过物理媒体收发数据包。,ZigBee,协议架构,3.2.2 ZigBee协议,IEEE 802.15.4中两个不同的物理层,3.2.2 ZigBee协议,ZigBee,协议架构,（1）IEEE 802.15.4协议,IEEE 802.15.4定义了两种不同工作频段的物理层：868/915MHz和2450MHz。,下表给出了各国对ZigBee频率工作范围的划分。,工作频率范围/MHz,频 段 类 型,国家和地区,868868.6,ISM,欧洲,902928,ISM,北美,24002483.5,ISM,全球,ZigBee,协议架构,3.2.2 ZigBee协议,（1）IEEE 802.15.4协议,由于各个国家和地区采用的工作频率范围不同，为了提高数据传输速率，IEEE 802.15.4对于不同的频率范围，规定了不同的调制方式。,（1）IEEE 802.15.4协议,ZigBee,协议架构,3.2.2 ZigBee协议,频段（MHz）,扩 展 参 数,数 据 参 数,码片速率,（kchip/s）,调,制,比特速率,（kbit/s）,符号速率,（kBaud/s）,符,号,868868.6,300,BPSK,20,20,二进制,902928,600,BPSK,40,40,二进制,24002483.5,2000,O-QPSK,250,62.5,16相正交,（2）ZigBee的上层协议,应用层、网络层、安全服务,应用层,包括3个组成部分：,应用支持子层（APS）,应用框架,ZigBee设备对象（ZDO）,ZigBee,协议架构,3.2.2 ZigBee协议,（2）ZigBee的上层协议,网络层,实现节点加入或离开网络,接收或抛弃其他节点,路由查找,数据传送,ZigBee,协议架构,3.2.2 ZigBee协议,安全服务,ZigBee中引入了信任中心的概念，负责分配安,全密钥,ZigBee中定义了3种密钥：,网络密钥,-用在数据链路层、网络层和应用层,链路密钥,-应用在应用层,主密钥,-应用在应用层,ZigBee,协议架构,3.2.2 ZigBee协议,（1）家庭自动化,3.2.3 ZigBee技术的应用,（2）无线定位,3.2.3 ZigBee技术的应用,（3）工业领域,3.2.3 ZigBee技术的应用,