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1、RFID參數簡介,標籤技術參數可分為：標籤能量需求、標籤的讀寫速度、標籤的封裝形式、標籤的記憶容量、標籤的容量、標籤的頻率、標籤的傳輸速率、標籤的資料安全性等。,RFID參數簡介,標籤的能量需求：指啟動標籤晶片電路所需的能量範圍，能量太小無法啟動。 標籤的傳輸速率：指標籤向閱讀器回饋資料的傳輸速度，及接收閱讀器的寫入命令的速度率。 標籤的讀寫速度：由閱讀器識別與寫入的時間決定，一般為毫秒級，因此標籤的識別速度可達到1100公尺/秒，即最高每小時360公里。,RFID參數簡介,標籤的頻率：指標籤所採用的頻率，即低頻、中頻、高頻、超高頻、微波。 標籤的記憶體：指電子標籤可供寫入資料的記憶體大小，一
2、般可達1k。 標籤的封裝形式：取決於標籤天線的形狀，不同的天線，可封裝成不同的標籤形式，運用在不同的場合，具有不同的識別性能。,RFID參數簡介,閱讀器的技術參數可分為：閱讀器的頻率及是否可調、閱讀器的輸出功率、閱讀器的傳輸速率、閱讀器的輸出埠形式等,典型參數工作頻率,RFID屬於無線的的應用範疇，因此其使用不能干擾到其他系統，工業、科學與醫療所使用的頻率範圍（Industrial,Science,Medical，ISM）通常是局部無線電通訊頻段，因此一般RFID使用的頻段，也是ISM頻段。,典型參數有效距離,RFID的有效距離，指系統的有效識別距離。閱讀器識別距離的影響因素很多，包括閱讀器的
3、發射功率、系統的頻率、標籤的封裝形式等。,典型參數有效距離,頻率：頻率越低距離越短，標籤晶片可設計成全頻段，只要閱讀器頻率發生改變，系統頻率隨之改變。 功率：RFID系統的有效識別距離，與閱讀器發射功率成正比，但電磁波產生的輻射超過範圍，會對環境與人體產生影響，稱為電磁污染。因此電磁功率需遵循一定的功率標準。,典型參數有效距離,標籤的封裝形式：就電磁感應系統而言，標籤天線越大，穿過識讀區時獲取的磁通量越大，儲存的能量越多，對電磁場邊緣的天空洞不敏感，即使在識讀區域邊緣，也能有效識別場區內的標籤。,RFID的基本模形如圖1-5所示。標籤與閱讀器透過耦合元件，進行訊號的無接觸空間耦合。在耦合通道內
4、，根據時序關係，進行能量傳遞、資料的交換。 圖1-6為RFID系統前端原理示意圖，主要完成能量耦合，資料調制等功能。,圖1-7表示唯讀被動標籤與閱讀系統。 圖1-8表示唯讀主動標籤與閱讀器系統。,圖1-9表示可讀寫被動標籤與閱讀器系統。 圖1-10表示可讀寫的主動標籤與閱讀系統,RFID基本工作原理,標籤與閱讀器的資料通信方式包括： （1）標籤收到閱讀器的射頻能量時，即同時被啟動，並向閱讀器反射標籤內儲存的數據資訊。 （2）標籤被啟動後，根據閱讀器的指令，轉入資料發送狀態或呈現休眠狀態。 在這兩種工作方式中，前者屬於單向通信，後者屬於半雙工雙向通信。,RFID基本工作原理,閱讀器與應用系統之間
5、介面API（Application Programming Interface），通常用開發工具（如VC+，VB，PB等）的標準介面函數來表示。,RFID基本工作原理,標準介面函數的功能，大致包括四個方面 （1）應用系統根據需要，向可能收訊的閱 讀器，發出閱讀器配置命令。 （2）閱讀器向應用系統，返回可能收訊的 閱讀器，目前的配置狀態。 （3）應用系統向閱讀器發送各種命令，如 讀取ID，讀寫資料等。 （4）閱讀器向應用系統，返回所有可能的 命令，帶回執行結果。,能量耦合與資料傳輸,電子標籤與閱讀器透過各自的天線，建構二者之間非接觸傳輸通道。這種空間資訊傳輸通道的性能，完全由天線周圍的場區特性決
6、定，是電磁傳播的基本規律。射頻信號載入到天線之後，在緊鄰天線的空間，除了輻射場之外，還有一個非輻射場，該場與距離的高次冪成反比，隨著離開天線的距離迅速減小。,能量耦合與資料傳輸,在這個區域，由於電抗場佔優勢，所以把此區叫電抗近場區，它的外圍約為一個波長。超過電抗近場區，就到了輻射場區，依離開天線的遠近，又把輻射場區分為輻射近場區與輻射遠場區。通常可根據觀測點距天線的距離，將天線周圍的場區劃分為無功近場區、輻射近場區和輻射遠場區。,能量耦合與資料傳輸,RFID標籤可被正確識別與交換的距離，是標籤與閱讀器之間的有效距離。根據RFID有效距離，標籤天線與閱讀器天線之間的耦合可分為密耦合系統、遙耦合系
7、統與遠距離系統。 閱讀器與標籤之間的通信，是藉由電磁波。閱讀器與標籤之間資料交換方式，也稱為負載調制與反向散射調制。,能量耦合與資料傳輸,負載調制：近距離低頻RFID，藉由靜態場域的耦合來完成，在這種情況下，閱讀器與標籤之間的天線能量交換方式，類似於變壓器結構。這種調制方式在125KHZ與13.56MHz RFID中廣泛應用。,能量耦合與資料傳輸,反向散射調制：指無源RFID電子標籤，將資料發送回閱讀器所採用的通信方式。電子標籤返回資料的方式，是控制天線的阻抗，控制電子標籤天線阻抗的方法有多種，都是基於稱為“阻抗開關”的方法。實際採用的幾種阻抗開關有：變容二極體、邏輯門與高速開關等。此種調制方
8、式用在典型的遠場，如915MHz與2.4G中,能量耦合與資料傳輸,常用的資料調制解調方式有幅度調制鍵控（ASK）、頻移鍵控（FSK）、與相移鍵控（PSK）等方式。為了簡化電子標籤的設計複雜性與成本，多數RFID採用ASK調制方式。,資料的完整性與數據校驗,非接觸技術傳輸資料時，容易遇上干擾，使傳輸資料發生改變，導致傳輸錯誤，可用資料檢錯與糾錯演算法來解決。 最常用的方法有奇偶校驗、縱向冗餘校驗、迴圈冗餘校驗等。用於識別傳輸錯誤，並啟動校正措施，或捨棄錯誤傳輸的資料，或要求重新傳輸有錯誤的資料。,資料的完整性與數據校驗,奇偶校驗：是簡單而廣泛的校驗和法。用一個奇偶校驗位元組合到每一個位元組中，並
9、被傳輸，即每個字發送9位。可採用奇校驗或偶校驗，在接收端對接到到的資料，進行與發送端相同的校驗方法，如果校驗不符，則可識別傳輸錯誤。缺點是識別錯誤的能力低，如果錯誤改變的位元數為奇數，那麼錯誤可被識別，但卻無法識別偶數次的改變。,資料的完整性與數據校驗,縱向冗餘校驗：其XOR校驗和可簡單、快速的計算出來，把資料塊的所有資料位元組，遞迴經過XOR選通後，即可產生XOR核對總和。在資料傳輸時，把校驗和LRC附在資料塊後面一起傳輸，對收資料與校驗位元組進行校驗時，其結果總和應該為零，其他結果都表示出現傳輸錯誤。由於標籤的容量較小，交換的資料也不大，所以比較適合這種演算法。,資料的完整性與數據校驗,迴
10、圈冗餘校驗法：與其他兩種相比，能可靠的識別傳輸錯誤，但不能校正錯誤。 CRC校驗：是對傳送的資料塊，附加一些校驗位元，這些校驗位元由該資料塊算出，並隨同資料塊一併傳送。在接收端，對資料塊重新按規定的演算法計算CRC校驗和，因此可判別傳輸過程是否有錯。,資料的完整性與數據校驗,資料的完整性與數據校驗,當資料被傳輸時，資料的CRC校驗和附到資料塊後面一起傳輸。如圖1-11所示，在接收端，計算所有接收資料的CRC校驗和，結果應該為零，如果不為零，則表示傳輸過程中出現錯誤。用零校驗可以容易分析CRC校驗和，並避免代價很高的校驗和比較過程。,資料的完整性與數據校驗,CRC在資料通信中得到了廣泛應用，表1
11、-2中列出了已經稱為國際標準的四種CRC碼，其中CRC-12用於字元長度為6 bit的情形，其餘三種用於8 bit字元。,資料的完整性與數據校驗,標籤在接收閱讀器發出的命令與數據資訊時，可能導致錯誤結果： （1）標籤錯誤的回應閱讀器的命令。 （2）造成標籤工作狀態混亂。 （3）造成寫入標籤錯誤的進入休眠狀態。,資料的完整性與數據校驗,閱讀器在接收標籤發送的資料資訊時出錯，可能導致的結果： （1）不能識別正常工作的標籤，誤判標籤故障。 （2）將標籤判讀為另一個標籤，造成識別錯誤。,可能抗干擾措施包括：,（1）經由通信約定的資料完整性方法，校驗出收到干擾出錯的資料。 （2）經由資料編碼提高資料傳輸
12、過程中的抗干擾能力，使資料傳輸過程中，不容易受到干擾。 （3）經由資料編碼與資料完整性校驗，糾正資料傳輸過程中的某些差錯。 （4）經由多次重發、比較、剔除出錯的資料，並保留判斷為正確的資料。,多標籤同時識別與系統防衝撞,從閱讀器到標籤的通信，類似於無線電廣播方式，多個接收機（閱讀器）接收同一個發射機（標籤）發出的資訊。這種通訊方式也被稱為無線電廣播。 從標籤到閱讀器的通信方式稱為多路存取，在閱讀器的有效範圍內，有多個標籤的資料同時傳送給閱讀器。,資料的完整性與數據校驗,無線電通信系統中多路存取方式，一般具有以下幾種形式，空分多路法（SDMA）、頻分多路法（FDMA）、時分多路法（TDMA）、碼
13、分多路法（CDMA）。,空分多路法,空分多路法是在分離的空間範圍內，進行多個目標是別的技術。將閱讀器與天線的有效據哩，依空間區域進行劃分，把多個閱讀器與天線放置在這個陣列中。這樣，當標籤進入不同閱讀器範圍時，就可從空間上，將電子標籤區別開來。,空分多路法,另一種方式，可在閱讀器上利用一個相控陣天線，並使天線的方向性圖，對準某個應答器，所以不同的應答器，可根據其在閱讀器有效範圍內，因角度與位置的不同相互區別開來。空分多路法缺點，是複雜的天線系統，與相當高的實施費用，採用這種技術的系統，一般在特殊的應用場合，如大型的馬拉松活動就獲得了成功。,頻分多路法,頻分多路法使把不同頻率的傳輸通路，同時供通信
14、用戶使用的技術。一般情況下，RFID用的下行鏈路（從閱讀器到標籤），頻率是固定的，能用於能量供應與命令資料的傳輸，而上行鏈路，可採用不同的副載波頻率，進行資料傳輸。FDMA缺點是閱讀器成本高，因每個接收通路需使用單獨接收器，射頻標籤的差異更為麻煩。,時分多路法,時分多路法是把可使用的通路，依時間分配給多用戶的技術，TDMA構成防碰撞演算法最大的一族。可分標籤控制與閱讀器控制法。 標籤控制法：非同步，因為沒有閱讀器的資料傳輸控制，例如ALOHA法。依照射頻標籤完成資料讀取後，閱讀器是否發出命令進入“靜止”狀態（即不再發送自己的ID號碼及資料），又可分為“開關斷開法”與“非開關”法。,時分多路法,
15、閱讀器控制法：所有標籤同時由閱讀器進行觀察控制，藉規定的演算法，在閱讀器有效範圍內，首先選擇標籤組中一個標籤，在完成閱讀器與標籤的通信。在同一個時間只能建立一個通信關係，如果要選擇另一個標籤，應該解除與原來標籤的通信關係。閱讀器控制方法可進一步規劃分為“輪詢法”與“二進位搜索法”。,時分多路法,輪詢法：需所有標籤的序列號，所有序列號被閱讀器依次詢問，直至某相同序列號的標籤回應為止。這個過程依賴於標籤的數量，只適於幾個已知標籤的場合。 二進位搜索法：應用最廣泛，為了從一組標籤中選擇其中之一，閱讀器發出一個請求命令，閱讀器通過一個合適的信號編碼，能確定發生碰撞的Bit位置，而對電子標籤返回的資料，做出近一步的判斷，發出另外的請求命令，最後確定閱讀器有效範圍內的所有標籤。,