RFID高頻ISO18000-3標準介紹

2011年9月，有關(guān)EPC Gen2 的標準就已經(jīng)出來了，作為ISO15693(ISO1800-3 M1)的升級版，ISO18000-3 M3也在NXP等巨頭的推動下，具備了和ISO1800-3 M2（PJM）的相抗衡的性能，不出所料，PJM只是作為“第二”的位置存在。ISO18000-3 M3協(xié)議作為目前新的高頻RFID技術(shù)協(xié)議，已經(jīng)在行業(yè)保密文件管理、證照管理、印鑒卡管理、合格證管理中大規(guī)模應(yīng)用起來了。

RFID高頻ISO/IEC18000-3 M3協(xié)議讀寫器HR3728，遵循ISO/IEC18000-3  EPC Class-1協(xié)議，作為比第二代的PJM技術(shù)更快的高頻RFID，理論識別速度可達700張/秒，另外對標簽層疊讀取效果好，對于層疊在一起的檔案，印鑒卡，證照，保密文件有良好的識別效果。采用軟件調(diào)整輸出功率（0.5-7W），可適應(yīng)各種應(yīng)用場合，可廣泛用于檔案管理（每頁檔案都貼標簽），印鑒卡層疊讀取、銀行抵押證件管理、汽車合格證管理、行業(yè)保密文件管理、智能文件柜、生物血樣采集卡管理等RFID標簽重疊識別應(yīng)用領(lǐng)域。

 RFID高頻ISO/IEC18000-3 M3協(xié)議讀寫器HR3728

1、 ISO18000-3標準范圍

2、 Conformance

2.1 ClAIming Conformance
2.2 General Conformance Requirements
2.2.1 閱讀器（Interrogators）
2.2.2 標簽（Tags）
2.3 命令結(jié)構(gòu)和擴展
允許四種命令類型：1）強制；2）可選；3）專有命令；4）定制
2.4 保留（RFU）

3、 Normative參考

ISO/IEC 3309
ISO/IEC7816-6
ISO/IEC15693
ISO/IEC15961
ISO/IEC15962
ISO/IEC15963
ISO/IEC18000-1
ISO/IEC18000-3
ISO/IEC18000-6
EPC
ISO/IEC TR18047-3
ISO/IEC19762
ESTI EN 300 330
CFR title 47
EPCglobal Tag Data Standards
EPCglobal FMCG RFID
EPCglobal ILT JRG Protocol Requirements

           RFID電子保密文件HT8427

4、 ISO18000-3標準術(shù)語定義

4.1 Cover-coding
4.2 Cover-Coded Text
4.3 全雙工通信/Full-duplex communications
4.4 半雙工通信/Half-duplex communications
4.5 句柄/Handle，16位認證數(shù)（Authentication Number）
4.6 負載調(diào)制/Load Modulation
4.7 Packet CRC，16位CRC校驗，標簽使用非零的XI動態(tài)計算PC/XPC/EPC，清點過程中使用
4.8 Packet PC，協(xié)議控制信息，標簽使用非零的XI動態(tài)計算，用于清點過程
4.9 Permalock，存儲，其鎖（Lock）狀態(tài)時不可改變的
4.10 相位抖動調(diào)制（Phase-Jitter-Modulation）
4.11 物理層/Physical layer
4.12 Pivot，R=>T數(shù)據(jù)符號的平均長度：pivot=(data-0 symbol length+data-1symbol length)/2
4.13 Plaintext，非Cover-編碼的信息
4.14 協(xié)議/Protocol，物理層和標簽識別層的規(guī)格
4.15 Recommisioning，A significant altering of a Tag’s functionality and/or memory contents, as commanded by an Interrogator, typically in response to a change in the Tag’s usage model or purpose
4.16 槽/Slot，在清點循環(huán)中標簽響應(yīng)的點，槽是標簽草計數(shù)器輸出的值，當標簽的槽為零的時候，標簽應(yīng)答
4.17 StoredCRC，16位CRC代碼，上電后標簽計算StoredPC和EPC，存儲在EPC存儲中，可能在清點過程中通過負載調(diào)制提供
4.18 StoredPC，EPC存儲中的協(xié)議控制信息，標簽在清點過程中零值XI通過負載調(diào)提供
4.19 Tari，閱讀器到標簽信號的數(shù)據(jù)0參考時間間隔
4.20 字/Word，16位

         RFID電子保密文件盤點天線HA6623

5、 ISO18000-3標準符號/縮略語

ISO/IEC18000-1，ISO/IEC19762

5.1 ISO18000-3標準符號/Symbol

DR - ASK方法：比值
PJM方法：應(yīng)答通道選擇的Bit 0
Fc – 載頻
M(ASK) – 標簽應(yīng)答調(diào)制類型
Mh – 射頻信號包絡(luò)的Ripple（Overshoot）
MI -射頻信號包絡(luò)的Ripple（Undershoot）
M(PJM) – 應(yīng)答通道選擇的Bit1和Bit2
Ms – OFF時射頻信號的水平
Q – 槽技術(shù)參數(shù)（閱讀器用于調(diào)整標簽應(yīng)答概率的參數(shù)）
R – 閱讀器
R=>T – 閱讀器到標簽
RTcal – 閱讀器到標簽的校準符號
T1 – 閱讀器發(fā)送到標簽應(yīng)答的時間
T2 – 標簽應(yīng)答到閱讀器發(fā)送的時間
T3 – 閱讀器等待時間，T1之后，處理另一命令之前的時間
T4 – 最小閱讀器命令的間隔
Tf或者Tf,10-90% - 射頻信號包絡(luò)的下降時間
Tpri – Link Pulse-repetition interval (Tpri=1/LF)
Tr或者Tr,10-90% - 射頻信號包絡(luò)上升時間
TRext – ASK方法，choose whether the T=R preamble is prefixed with a pilot tone
 PJM方法，應(yīng)答通道的Bit3
Ts- 射頻信號的建立時間
T=>R – 標簽到閱讀器
TRcal –標簽到閱讀器的校準符號
Xfp – 浮點值
Xxxx2 – 二進制表示
XXXXh – 十六進制表示

         RFID電子保密文件天線HAHA2008

5.2 ISO18000-3標準縮略語

AM – 幅度調(diào)制
CRC – 循環(huán)冗余校驗，使用兩種CRC算法：CRC-5（5 bit）和CRC16（16 Bit），三個不同的CRC-16邏輯：StoredCRC、PacketCRC和CRC-16c。
CW – 連續(xù)波
dBch – dB表示的參考通道功率
DSB – 雙邊帶
DSB-ASK – 雙邊帶幅移鍵控
DR – Divide ratio
EPC – 電子物品代碼
FCC – 聯(lián)邦通信委員會
FT – 頻率容差（Tolerance）
LF- Link Frequency (LF= 1/Tpri)
MFM – 修正/改進的頻率調(diào)制
N/A
NSI- Numbering System Identifier
PIE-脈沖間隔編碼
PJM – 相位抖晃調(diào)制
Ppm – 百萬分之一
PC – 協(xié)議控制
RF – 射頻
RFU – 保留
RN16 – 16位隨機數(shù)或者偽隨機數(shù)
RNG – 隨機數(shù)或者偽隨機數(shù)發(fā)生器
TDM – 時分
TID – 標簽識別，依賴于上下文
UMI – 用戶存儲指示
XI – XPC_W1指示
XPC- 擴展的協(xié)議控制
XPC_W1 – XPC字1
XPC_W2 – XPC字2
XEB – XPC擴展位

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6、需求：物理層，抗沖突管理系統(tǒng)和協(xié)議值

6.1 協(xié)議概要

6.1.1 物理層
閱讀器通過脈沖間隔編碼（PIE-Pulse-Interval Encoding）雙邊帶幅度調(diào)制（DSB-ASK）調(diào)制射頻載波向一個或者多個標簽發(fā)送送信息。標簽從同一射頻載波獲取能量。
閱讀器通過發(fā)送無調(diào)制的射頻載波監(jiān)聽負載調(diào)制應(yīng)答接收標簽的信息。標簽通過射頻載波的幅度和/或相位負載調(diào)制傳送信息。
應(yīng)答編碼方式，根據(jù)閱讀器的命令，可以是曼徹斯特編碼、密勒編碼子載波調(diào)制或者是FM0基帶（這是什么？）閱讀器和標簽之間的通信為半雙工，就是說標簽在負載調(diào)制應(yīng)答時，無需解調(diào)閱讀器的命令，標簽不響應(yīng)全雙工通信的強制或可選的命令。
閱讀器和標簽可以具有改進頻率調(diào)制（MFM-Modified Frequency Modulation）編碼的PJM調(diào)制物理層實現(xiàn)閱讀器向標簽的通信（R=>T），MFM編碼，二進制相移鍵控（BPSK）調(diào)制的子載波調(diào)制實現(xiàn)標簽向閱讀器的通信（T=>R）。
6.1.2 標簽識別層
閱讀器管理標簽使用三個基本操作：
1）選擇/Select；
2）清點/Inventory，這是識別標簽的操作：閱讀器的清點，從發(fā)送BeginRound命令開始，一個或多個標簽可能響應(yīng)；閱讀器檢測單個標簽的響應(yīng)并且如果得到標簽的packet CRC-16，就請求PC/XPC字，EPC。清點包括多個命令，清點循環(huán)每次僅在一個session操作。
3）訪問/Access。操作僅和一個標簽通信。

6.2 General

6.2.1 EPCTMClass-1高頻RFID的互操作性
所有EPCTM Class-1的高頻RFID空口（Air Interface - AI）都在13.56MHz工作，和ISO18000-3 M1(ISO15693)、ISO18000-3 M2不可互操作，但是可以工作在通信環(huán)境。

6.3 EPCTMClass-1高頻RFID空口：物理層，沖突管理系統(tǒng)和協(xié)議

6.3.1 規(guī)范：物理和介質(zhì)控制（MAC）參數(shù)
（閱讀器15個條目，有分條目：Int1-Int15）
（標簽16個條目，有分條目：Tag1-Tag16）
6.3.2 邏輯操作步驟參數(shù)
標簽清點和訪問參數(shù)：P1-P11
沖突管理參數(shù)：A1-A3
A1 – 類型（概率或者確定性）
A2 – 線性，在閱讀器射頻場中，線性至215個標簽
A3 – 標簽清點容量，〉215標簽
6.3.3 操作步驟描述

操作步驟描述了閱讀器先說、隨機槽抗沖突的13.56MHz射頻識別系統(tǒng)的物理和邏輯需求。
兩個操作方式：
> ASK方式（強制）
> 閱讀器使用ASK調(diào)制的PIE信令和一個/多個標簽通信，標簽采用規(guī)范的方式應(yīng)答，在這個過程中，標簽不能改變調(diào)制方式和數(shù)據(jù)速率；
> PJM方式（可選）
6.3.3.1 信令/Signaling
閱讀器和標簽之間的信令借口可以看成網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)的物理層。接口定義了：頻率、調(diào)制、數(shù)據(jù)編碼、RF包絡(luò)、數(shù)據(jù)碼率和射頻通信需要的其他參數(shù)。
6.3.3.1.1 工作頻率

13.56MHz
6.3.3.1.2 R=>T通信
ASK方法，PIE編碼，固定的調(diào)制方式和碼率。
PJM方法：MFM編碼，PJM調(diào)制，數(shù)據(jù)速率：212Kbps
6.3.3.1.2.1 閱讀器頻率精度 –本地無線規(guī)范
6.3.3.1.2.2 調(diào)制
ASK方式，附錄H
PJM方式，附錄G

相關(guān)解決方案：RFID應(yīng)用于智能書架微型圖書館

6.3.3.1.2.3 數(shù)據(jù)編碼
ASK方法：R=>T，PIE編碼，Tari是閱讀器->標簽的參考時間間隔，是data-0的持續(xù)時間；“高”表示發(fā)射連續(xù)波；“低”值表示衰減連續(xù)波；容差+/-1%。
data-0/data-1的調(diào)制深度、上升時間、下降時間定義，在清點過程中，閱讀器使用固定的調(diào)制深度、上升時間、下降時間、PW和Tari。
PJM方法：
R=>T使用MFM編碼，PJM調(diào)制，212Kbps碼率。命令編碼的Bit間隔為4.72us（64個13.56MHz載波），相位變化的規(guī)格見圖6.4，在清點過程中閱讀器的相位變化是固定的。
使用狀態(tài)變定義位的值，位編碼采用MFM編碼規(guī)則。規(guī)則如下：
> Data-1定義為位間隔中間的狀態(tài)變化；
> Data-0定義為位間隔開始的狀態(tài)變化；
> 當數(shù)據(jù)0后跟隨Data-1時，沒有狀態(tài)變化。
其邊緣表示小的相位變化（+/-3度）。典型的，圖6.2的邊緣應(yīng)該和載波同步。如果不同步，閱讀器產(chǎn)生的這些邊緣應(yīng)該在載波的+/-1個周期內(nèi)（如何理解）。
6.3.3.1.2.4 ASK方法：Tari值
閱讀器訪問標簽的Tari值應(yīng)該在8~25us范圍內(nèi)（包含邊界）。在清點循環(huán)中，閱讀器使用固定的data-0和data-1長度。Tari的取值和本地法規(guī)相關(guān)（為什么？）。
注：需要在8~25us之間至少一個值評估閱讀器的本地法規(guī)兼容性，x=1.5Tari和x=2.0Tari
6.3.3.1.2.5 R=>T的包絡(luò)
ASK方法：R=>T的RF保羅需要滿足圖6.3和表格6.5。場強A以A/m度量對應(yīng)RF保羅的最大幅度。Tari定義如圖6.1，脈沖寬度在50%處測量。

RFID高頻ISO/IEC18000-3 M3協(xié)議讀寫器HR3768，遵循ISO/IEC18000-3  EPC Class-1協(xié)議，作為比第二代的PJM技術(shù)更快的高頻RFID技術(shù)，理論識別速度可達700張/秒，另外對標簽層疊讀取效果好，對于疊放在一起的檔案，印鑒卡，證照，保密文件有良好的識別效果。采用軟件調(diào)整輸出功率（0.5-7W），可適應(yīng)各種應(yīng)用場合，可廣泛用于檔案管理（每頁檔案都貼標簽），印鑒卡層疊讀取、銀行抵押證件管理、汽車合格證管理、行業(yè)保密文件管理、智能文件柜、生物血樣采集卡管理等RFID標簽重疊識別應(yīng)用領(lǐng)域。

 RFID高頻ISO/IEC18000-3 M3協(xié)議讀寫器HR3768

ISO18000-3協(xié)議之PJM方法：

6.3.3.1.2.6 閱讀器上電波型

閱讀器上電射頻包絡(luò)應(yīng)滿足圖6.5和表格6.7。當載波水平上升到10%水平，上電的包絡(luò)盈單調(diào)上升直到紋波限制MI。在間隔Ts，載波包絡(luò)不應(yīng)低于90%或者超過110%；Ts之后，不低于99%或者不高于101%；在建立時間（表格6.7）結(jié)束之前，閱讀器不應(yīng)處理命令。閱讀器應(yīng)滿足頻率精度（6.3.3.1.2.1定義）。
注：進行法規(guī)測試，閱讀器電磁場中不應(yīng)有移動的標簽（到底是沒有標簽，還是有標簽但不能移動呢）。

6.3.3.1.2.7 閱讀器下電波性

6.3.3.1.2.8 R=>T的同步碼和幀同步

ASK方法：閱讀器開始R=>T信令要么使用同步碼（preamble），或者幀同步。
同步碼（preamble）先于BeginRound命令，表示清點循環(huán)的開始。其他信令必須使用幀同步。Tari各參數(shù)的容差在+/-1%。標簽可以比較data-0和RTcal的長度來確認同步碼。
同步碼包含：和Data-0符號相同的調(diào)制，Data-0符號，R=>T校準（RTcal）符號，Dummy TRcal。
> RTcal：Data-0+Data-1，標簽計算Pivot=RTcal/2，標簽將閱讀器符號長度短于Pivot的解釋為Data-0，常于pivot的符號解釋為Data-1，大于4RTcal的符號為非法。在改變RTcal之前，閱讀器要發(fā)送至少8個RTcal的連續(xù)波（CW）；
> TRcal：對于高頻協(xié)議，TRcal不用于定義T=>R的返回數(shù)據(jù)速率。TRcal的值應(yīng)該自阿1，1*RTcal和3*RTCal（1.1*RTcal<=TRCal<=3*RTcal）；
> 幀同步：幀同步比同步碼少一個TRcal符號，在清點過程中，閱讀器必須使用同步馬中長度相同的RTcal。

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協(xié)議之PJM方法：
6.3.3.1.3 標簽到閱讀器的通信（T=>R）
標簽到閱讀器的通信使用負載調(diào)制的方法。負載調(diào)制式一個通過改變標簽的電器負載（阻抗）疊加數(shù)據(jù)信號到載波的方法。標簽通過改變這個阻抗，從而改變閱讀器天線電壓來傳輸數(shù)據(jù)。閱讀器能夠把典雅的變化解釋為二進制信號。
負載調(diào)之可以使用下列辦法：
> 負載電阻；
> 并聯(lián)二極管；
> 天線調(diào)諧電容或者天線線圈的匝數(shù)。將調(diào)諧電容視為天線的部分，因此，應(yīng)答過程中，從標簽天線看到的負載是固定不變的。同樣的，調(diào)諧電容和芯片負載對于多匝線圈是恒定的。
ASK方法：標簽在清點過程中，使用固定的負載調(diào)制模式、數(shù)據(jù)編碼、數(shù)據(jù)碼率，“清點過程”的定義見6.3.3.4.8。閱讀器通過BeginRound命令設(shè)置編碼和數(shù)據(jù)碼率。根據(jù)BeginRound命令，標簽選擇T=>R調(diào)制方式。
6.3.3.1.3.1 調(diào)制
對于后續(xù)的圖，低值表示標簽天線有等效于閱讀器數(shù)據(jù)發(fā)送結(jié)束后連續(xù)波期間的阻抗；高值對應(yīng)連續(xù)波期間，標簽天線具有不同的阻抗。
ASK方法：標簽的應(yīng)答可以是基帶（FM0編碼）或者調(diào)制的子載波（Miller或者曼徹斯特編碼），定義見6.3.3.1.3.2到6.3.3.1.3.10。
PJM方法：BPSK調(diào)制的子載波。
為了保障標簽在不同通道的應(yīng)答被同時接收，所有標簽的應(yīng)答頻帶應(yīng)限制數(shù)據(jù)、子載波諧波水平。中間的負載調(diào)阻抗可以用于頻帶限制（什么意思？好像僅對PJM有效，因為PJM可以有8個應(yīng)答通道）。
6.3.3.1.3.2 數(shù)據(jù)編碼
ASK方法：標簽數(shù)據(jù)負載調(diào)制編碼采用FM0的基帶編碼，或者曼徹斯特編碼的子載波，或者Miller編碼的子載波。閱讀器通過BeginRound命令選擇編碼的方式和碼率。
PJM方法：
6.3.3.1.3.3 ASK方法：FM0基帶
顯示FM0（二相空間）編碼的基本。FM0在每個符號的邊界反向基帶相違，Data-0在符號中間反相。
顯示了產(chǎn)生FM0基帶的符號和序列。00/11序列的占空比，在調(diào)制輸出端測量，應(yīng)該是50%。FM0編碼器有存儲器，因此FM0序列的選擇取決于上一次的傳輸。FM0的信令應(yīng)總是使用圖6.12的EOF結(jié)束。

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