ISO-IEC标准
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• 技术标准
• ISO/IEC 10536 、ISO/IEC 14443 、ISO/IEC 18000系列标准 等
• 数据结构标准
• ISO/IEC 15424 、ISO/IEC 15418 、ISO/IEC 15434 等
• 性能标准
• ISO/IEC 18046 、ISO/IEC 18047 、ISO/IEC 10373-6 等
6 RFID的ISO IEC标准
• TYPE A的防碰撞过程
• 1启动防碰撞过程 ：阅读器发出INIT ROUND命令启动防碰撞过程，在命令中给出 循环空间大小 • 2参与防碰撞过程的标签对命令的处理 • 3阅读器发出INIT ROUND命令后出现的三种可能情况
• 阅读器在一个时隙中没有检测到应答帧时，它发出CLOSE SLOT命令。 • 阅读器检测到碰撞或错误的CRC时，在确认无标签仍在传输应答的情况下，发出CLOSE SLOT命 令。 • 阅读器接收到一个标签无差错的应答帧时，它发送NEXT SLOT命令，命令中包括该应答器的签 名，对此已被识别的应答器进行确认，使它进入静默状态以便循环的继续
TYPE B防碰撞流程
计数器值=0 的应答器发 UID N Y
阅读器检测到碰撞？ Y 阅读器发送 FAIL 命令
56.64 μs
37.46 μs
56.64 μs （b）EOF 的双副载波调制波形
56.75 μs
13
RFID的ISO IEC标准
• 传输协议
• • • • • 唯一标识符（UID） ：由制造商永久地设定 应用族标识符（AFI） ：由VCD锁定的应用类型 数据存储格式标识符（DSFID） ：指出了数据在VICC内存中的结构 CRC ：初始值为FFH VICC内存结构 ：可寻址块达256个，块大小可至256位，最大内存容量可 达64 kb（8 kB）。 • 块安全状态 ：由VICC作为对VCD请求的响应参数返回
18.88 μs 37.76 μs （b）逻辑 1
12
RFID的ISO IEC标准
• SOF
56.64 μs 56.64 μs （a）使用单副载波时的 SOF 37.76 μs
56.75 μs
56.64 μs （b）使用双副载波时的 SOF
Байду номын сангаас
37.46 μs
• EOF
37.76 μs
56.64 μs （a）EOF 的单副载波调制波形
时隙数为4的典型防碰撞处理过程
16
RFID的ISO IEC标准
• ISO/IEC 18000-6标准
• 定义了阅读器和标签之间的物理接口、协议、命令及防碰撞机制。 Trai • 标准包含两种通信模式：TYPE A和TEPE B。 0 • TYPE A模式 ：
• 数据编码 • 帧格式 • 调制
Taq 1Tari 3Tari
• 4接收到CLOSE SLOT命令或NEXT SLOT而签名不匹配的参与循环的标签将自己的时 隙计数器加1并和所选择的随机数比较以决定该时隙是否发回应答帧，并根据本 次循环时的时隙延迟标志决定发回应答帧的时延
19
6 RFID的ISO IEC标准
• TYPE A的防碰撞过程
• 5阅读器按第（3）步中的三种情况处理，直至该循环结束（达到了循环 空间预置值） • 6一个循环结束后，如果在INIT ROUND命令或CLOSE SLOT命令中重复循环 标志位置为1，则自动开始一个新的循环。如果重复循环标志位为0，阅 读器可以决定用新的INIT ROUND命令或NEW ROUND命令继续进行循环以 完成防碰撞过程 • 7在一次循环中，阅读器可以通过发送STANDBY ROUND命令来确认签名匹 配的标签的有效应答，并指示该标签进入选择状态，同时让签名不匹配 的应答器进入循环准备状态，以便在后续命令来到时将循环继续。
5
• ISO/IEC的RFID标准简介
• 动物识别标准
• ISO /IEC 11784
• 规定动物识别的代码结构
• ISO/IEC 11785
• 规定相关的技术准则
• ISO/IEC 14223
• 为读取动物应答器内的特殊数字提供了协议，这些数字被存储在集中所有动物数据的 中央数据库内
6
• ISO/IEC的RFID标准简介
PCD
PICC Pause
ASK 100% 修正密勒码 106 kbps 0 1 0 0 1
60%
5% 5% t1 t2 60% t4 t3 t4 条件 t1>2.5μs t1≤2.5μs
t Min 2.5μs 0.5μs 0.7μs 0 0 Max 3.0μs t1 1.5μs 0.4μs
曼彻斯特码 副载波频率为 f c/16 负载调制 PICC PCD 0 1 0 0 1 106 kbps
• RFID标准涉及的主要内容包括
• 技术（接口和通信技术，如空中接口、防碰撞方法、中间件技术、通信协议） • 一致性（数据结构、编码格式及内存分配 ） • 电池辅助及与传感器的融合
• 应用（如身份识别、不停车收费系统、动物识别、物流、追踪、门禁等 ）
2
RFID的ISO IEC标准
• ISO/IEC制定的RFID标准概况
• 应用标准
• ISO/IEC 10374 、ISO/IEC 18185 、ISO/IEC 11784 等
3
RFID技术相关的标准
• 无线通信管理
• 频谱分布、功率、电磁兼容等内容
• 人类健康的有关标准和规范
• 国际非电离辐射保护委员会（ICNIRP）所提出的标准和规范
• 数据安全的有关标准和规范
• ISO/IEC 14443-4传输协议 • TYPE A 型 PICC激活过程
发送 REQA
6 RFID的ISO IEC标准
• ISO/IEC 15693
• 疏耦合射频卡（VICC）的国际标准 • 物理特性（机械特性，物理尺寸，抗紫外线、X射线和电磁射线能力，弯 曲和扭曲性能 ） • 空中接口与初始化 • 防碰撞和传输协议 • 命令扩展 • 安全特性
14
• VICC状态
• 断电（Power-Off）、就绪（Ready）、静默（Quiet）、选择（Selected） 4种状态
断电
离 离 开 场 开 场
于 场 内 选择标志位为 0 任何其他命令 选 择 选择（UID）
离 开 场
复位至 就绪
就绪 或
静默 任何其他命令 寻址标志位为 1，目 录标志位为 0
标准
为什么要制定标准
• 标准的作用与制定
• 确保协同工作的进行，规模经济的实现，工作实施的安全性以及其他许多方面 • RFID标准化的主要目的在于通过制定、发布和实施标准，解决编码、通信、空中接口和数据共享 等问题，最大程度的促进RFID技术及相关系统的应用 • 标准采用过早，有可能会制约技术的发展和进步；采用过晚，可能会限制技术的应用范围。
1 2Trai SOF Trai EOF 4Trai
B B B 命令 B ＥOF
3Trai
静默
SOF
17
• 强制命令及状态转换
• INIT ROUND命令 • NEXT SLOT命令 ：确认已被识别的标签；指示所有处于循环激活状态的应答器对 它们的时隙计数器加1并进入下一个时隙 • CLOSE SLOT命令 ： • STANDBY ROUND 命令 ：确认来自一个标签的有效应答，并指示该标签进入选择状 态，阅读器可以发送选择标志为1的读写命令等对此应答器进行操作；指示所有处 于循环激活状态的应答器进入循环准备状态，等待NEXT SLOT，NEW SLOT或CLOSE SLOT命令的到来，重新进入循环激活状态进入新的循环 • NEW ROUND命令 ：指示在循环准备和循环激活状态的应答器进入循环激活状态， 复位它们的时隙计数器为1，进入新的循环；指示在选择状态的应答器变迁到静默 状态，在静默和就绪状态的应答器仍维持它的状态 • SELECT（by SUID）命令 ：无论标签原先处于场内哪个状态（不含离场状态），接 收到该命令且SUID匹配时进入选择状态，并发回应答帧；SUID不匹配的应答器不 发回应答帧，当它处于循环激活状态时变迁到循环准备状态，处于选择状态时变 迁到静默状态，处于就绪、静默或循环准备状态时保持状态不变 • READ BLOCKS命令 ： • GET SYSTEM INFORMATION命令 ：获取标签的有关系统信息 18
• 物品识别标准
• ISO/IEC 18000 ：空中接口的重要标准 ，无线频段（频率）有6个，即低于135 kHz， 13.56 MHz，433 MHz，860~960 MHz，2.45 GHz和5.8 GHz。作用距离从数厘米至十 多米不等 • ISO/IEC 18001 ：给出了标签的外形要求 • ISO/IEC 10374 ：微波应答器的集装箱识别标准 ，工作频率范围为850~950 MHz以及 2.4~2.5 GHz，标签的灵敏度以最大电场强度150 mV/m定义，最大可阅读距离为13 m
20
6 RFID的ISO IEC标准
• TYPE B （与TYPE A相类比）
• • • • • • • • 物理接口 命令和应答的帧格式 数据元素 应答器的存储器 应答器的状态 命令 强制和推荐的命令 防碰撞算法
• 更高的安全性、通信速率、简单的外围电路设计、抗干扰能力
21
阅读器选择应答器组进入识别状态
• 经济合作与发展组织（OECD）
• 隐私问题
• 目前，很多用于物品识别的应答器（电子标签）都能支持KILL命令
4
• ISO/IEC的RFID标准简介
• 非接触式IC卡
三种非接触式IC卡标准
标准 ISO/IEC 10536 ISO/IEC 14443 ISO/IEC 15693 卡的类型 密耦合（CICC） 近耦合（PICC） 疏耦合（VICC） 阅读器 CCD PCD VCD 作用距离 紧靠 <10 cm 约50 cm
7
RFID的ISO IEC标准简介
• 国际标准ISO/IEC 14443
• 近耦合非接触式IC卡的国际标准 • 用于身份证和各种智能卡、存储卡 • ISO/IEC 14443标准由四部分组成，即ISO/IEC 14443-1/2/3/4
• ISO/IEC 14443-2射频能量
载波幅度
110% 100% 90%
非 ISO/IEC 14443-4 协议
是 使用 ISO/IEC 14443-4 协议？ 是 发送 RATS 接收 DECELECT 响应 否
接收 ATS
发送 DECELECT 请求
是
否
是 改变参数？
否
发送 PPS 请求
接收 PPS 应答
9
交换传输数据
ISO/IEC 14443-4
支持 PPS？
ISO/IEC 14443-3
90% 100% 110% t1
t2
t3
8
进入能量场
接收 ATQA
发送 WUPA
• • • • •
REQA/WUPA命令 （A型卡） ATQA应答 （等级） ANTICOLLISION和SELECT命令 SAK应答 （防冲突、选卡回应） HALT命令 （结束）
防碰撞循环
发送 HLTA
否 可以使用 ATS？
复 保持静默 不 同 位 （UID） 的 至 UID 选择（UID） 就 绪 (选择 选择 保持静默（UID） 标志位为 1)
任何 其他命令
保持静默（UID）
15
• 防碰撞
目录请求 VCD VICC SOF EOF VICC1 应答 时隙 0 EOF VICC2 应答 VICC3 应答 定时 时间 VCD VICC 定时 时间 时隙 2 EOF 无 VICC 应答 EOF VICC4 应答 VICC5 应答 t3 t1 t2 t1 t1 无碰撞 时隙 3 t2 t1 碰 撞 对 VICC1 的请求 SOF EOF VICC1 的应答 t2 时隙 1
VCD到VICC的通信
RFID的ISO IEC标准
• ISO/IEC 15693
• 空中接口和初始化
• 副载波：单副载波时，副载波的频率423.75 kHz；在使用双副载波时，频率484.28 kHz • 数据速率 • 位表示和编码 ：采用曼彻斯特码编码方式 VICC到VCD的通信
18.88 μs 37.76 μs （a）逻辑 0
10
RFID的ISO IEC标准
• ISO/IEC 15693
• 空中接口和初始化
t1 载波幅度 105% a 95% 60% 5% b t2 t 最小值（μs） 最大值（μs） 6.0 9.44 2.1 0 0 t1 4.5 0.8
11
t3 t4
t1 t2 t3 工作时钟必须在 t4 最大值之后恢复 t4
• ISO/IEC 10536 、ISO/IEC 14443 、ISO/IEC 18000系列标准 等
• 数据结构标准
• ISO/IEC 15424 、ISO/IEC 15418 、ISO/IEC 15434 等
• 性能标准
• ISO/IEC 18046 、ISO/IEC 18047 、ISO/IEC 10373-6 等
6 RFID的ISO IEC标准
• TYPE A的防碰撞过程
• 1启动防碰撞过程 ：阅读器发出INIT ROUND命令启动防碰撞过程，在命令中给出 循环空间大小 • 2参与防碰撞过程的标签对命令的处理 • 3阅读器发出INIT ROUND命令后出现的三种可能情况
• 阅读器在一个时隙中没有检测到应答帧时，它发出CLOSE SLOT命令。 • 阅读器检测到碰撞或错误的CRC时，在确认无标签仍在传输应答的情况下，发出CLOSE SLOT命 令。 • 阅读器接收到一个标签无差错的应答帧时，它发送NEXT SLOT命令，命令中包括该应答器的签 名，对此已被识别的应答器进行确认，使它进入静默状态以便循环的继续
TYPE B防碰撞流程
计数器值=0 的应答器发 UID N Y
阅读器检测到碰撞？ Y 阅读器发送 FAIL 命令
56.64 μs
37.46 μs
56.64 μs （b）EOF 的双副载波调制波形
56.75 μs
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RFID的ISO IEC标准
• 传输协议
• • • • • 唯一标识符（UID） ：由制造商永久地设定 应用族标识符（AFI） ：由VCD锁定的应用类型 数据存储格式标识符（DSFID） ：指出了数据在VICC内存中的结构 CRC ：初始值为FFH VICC内存结构 ：可寻址块达256个，块大小可至256位，最大内存容量可 达64 kb（8 kB）。 • 块安全状态 ：由VICC作为对VCD请求的响应参数返回
18.88 μs 37.76 μs （b）逻辑 1
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RFID的ISO IEC标准
• SOF
56.64 μs 56.64 μs （a）使用单副载波时的 SOF 37.76 μs
56.75 μs
56.64 μs （b）使用双副载波时的 SOF
Байду номын сангаас
37.46 μs
• EOF
37.76 μs
56.64 μs （a）EOF 的单副载波调制波形
时隙数为4的典型防碰撞处理过程
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RFID的ISO IEC标准
• ISO/IEC 18000-6标准
• 定义了阅读器和标签之间的物理接口、协议、命令及防碰撞机制。 Trai • 标准包含两种通信模式：TYPE A和TEPE B。 0 • TYPE A模式 ：
• 数据编码 • 帧格式 • 调制
Taq 1Tari 3Tari
• 4接收到CLOSE SLOT命令或NEXT SLOT而签名不匹配的参与循环的标签将自己的时 隙计数器加1并和所选择的随机数比较以决定该时隙是否发回应答帧，并根据本 次循环时的时隙延迟标志决定发回应答帧的时延
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6 RFID的ISO IEC标准
• TYPE A的防碰撞过程
• 5阅读器按第（3）步中的三种情况处理，直至该循环结束（达到了循环 空间预置值） • 6一个循环结束后，如果在INIT ROUND命令或CLOSE SLOT命令中重复循环 标志位置为1，则自动开始一个新的循环。如果重复循环标志位为0，阅 读器可以决定用新的INIT ROUND命令或NEW ROUND命令继续进行循环以 完成防碰撞过程 • 7在一次循环中，阅读器可以通过发送STANDBY ROUND命令来确认签名匹 配的标签的有效应答，并指示该标签进入选择状态，同时让签名不匹配 的应答器进入循环准备状态，以便在后续命令来到时将循环继续。
5
• ISO/IEC的RFID标准简介
• 动物识别标准
• ISO /IEC 11784
• 规定动物识别的代码结构
• ISO/IEC 11785
• 规定相关的技术准则
• ISO/IEC 14223
• 为读取动物应答器内的特殊数字提供了协议，这些数字被存储在集中所有动物数据的 中央数据库内
6
• ISO/IEC的RFID标准简介
PCD
PICC Pause
ASK 100% 修正密勒码 106 kbps 0 1 0 0 1
60%
5% 5% t1 t2 60% t4 t3 t4 条件 t1>2.5μs t1≤2.5μs
t Min 2.5μs 0.5μs 0.7μs 0 0 Max 3.0μs t1 1.5μs 0.4μs
曼彻斯特码 副载波频率为 f c/16 负载调制 PICC PCD 0 1 0 0 1 106 kbps
• RFID标准涉及的主要内容包括
• 技术（接口和通信技术，如空中接口、防碰撞方法、中间件技术、通信协议） • 一致性（数据结构、编码格式及内存分配 ） • 电池辅助及与传感器的融合
• 应用（如身份识别、不停车收费系统、动物识别、物流、追踪、门禁等 ）
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RFID的ISO IEC标准
• ISO/IEC制定的RFID标准概况
• 应用标准
• ISO/IEC 10374 、ISO/IEC 18185 、ISO/IEC 11784 等
3
RFID技术相关的标准
• 无线通信管理
• 频谱分布、功率、电磁兼容等内容
• 人类健康的有关标准和规范
• 国际非电离辐射保护委员会（ICNIRP）所提出的标准和规范
• 数据安全的有关标准和规范
• ISO/IEC 14443-4传输协议 • TYPE A 型 PICC激活过程
发送 REQA
6 RFID的ISO IEC标准
• ISO/IEC 15693
• 疏耦合射频卡（VICC）的国际标准 • 物理特性（机械特性，物理尺寸，抗紫外线、X射线和电磁射线能力，弯 曲和扭曲性能 ） • 空中接口与初始化 • 防碰撞和传输协议 • 命令扩展 • 安全特性
14
• VICC状态
• 断电（Power-Off）、就绪（Ready）、静默（Quiet）、选择（Selected） 4种状态
断电
离 离 开 场 开 场
于 场 内 选择标志位为 0 任何其他命令 选 择 选择（UID）
离 开 场
复位至 就绪
就绪 或
静默 任何其他命令 寻址标志位为 1，目 录标志位为 0
标准
为什么要制定标准
• 标准的作用与制定
• 确保协同工作的进行，规模经济的实现，工作实施的安全性以及其他许多方面 • RFID标准化的主要目的在于通过制定、发布和实施标准，解决编码、通信、空中接口和数据共享 等问题，最大程度的促进RFID技术及相关系统的应用 • 标准采用过早，有可能会制约技术的发展和进步；采用过晚，可能会限制技术的应用范围。
1 2Trai SOF Trai EOF 4Trai
B B B 命令 B ＥOF
3Trai
静默
SOF
17
• 强制命令及状态转换
• INIT ROUND命令 • NEXT SLOT命令 ：确认已被识别的标签；指示所有处于循环激活状态的应答器对 它们的时隙计数器加1并进入下一个时隙 • CLOSE SLOT命令 ： • STANDBY ROUND 命令 ：确认来自一个标签的有效应答，并指示该标签进入选择状 态，阅读器可以发送选择标志为1的读写命令等对此应答器进行操作；指示所有处 于循环激活状态的应答器进入循环准备状态，等待NEXT SLOT，NEW SLOT或CLOSE SLOT命令的到来，重新进入循环激活状态进入新的循环 • NEW ROUND命令 ：指示在循环准备和循环激活状态的应答器进入循环激活状态， 复位它们的时隙计数器为1，进入新的循环；指示在选择状态的应答器变迁到静默 状态，在静默和就绪状态的应答器仍维持它的状态 • SELECT（by SUID）命令 ：无论标签原先处于场内哪个状态（不含离场状态），接 收到该命令且SUID匹配时进入选择状态，并发回应答帧；SUID不匹配的应答器不 发回应答帧，当它处于循环激活状态时变迁到循环准备状态，处于选择状态时变 迁到静默状态，处于就绪、静默或循环准备状态时保持状态不变 • READ BLOCKS命令 ： • GET SYSTEM INFORMATION命令 ：获取标签的有关系统信息 18
• 物品识别标准
• ISO/IEC 18000 ：空中接口的重要标准 ，无线频段（频率）有6个，即低于135 kHz， 13.56 MHz，433 MHz，860~960 MHz，2.45 GHz和5.8 GHz。作用距离从数厘米至十 多米不等 • ISO/IEC 18001 ：给出了标签的外形要求 • ISO/IEC 10374 ：微波应答器的集装箱识别标准 ，工作频率范围为850~950 MHz以及 2.4~2.5 GHz，标签的灵敏度以最大电场强度150 mV/m定义，最大可阅读距离为13 m
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6 RFID的ISO IEC标准
• TYPE B （与TYPE A相类比）
• • • • • • • • 物理接口 命令和应答的帧格式 数据元素 应答器的存储器 应答器的状态 命令 强制和推荐的命令 防碰撞算法
• 更高的安全性、通信速率、简单的外围电路设计、抗干扰能力
21
阅读器选择应答器组进入识别状态
• 经济合作与发展组织（OECD）
• 隐私问题
• 目前，很多用于物品识别的应答器（电子标签）都能支持KILL命令
4
• ISO/IEC的RFID标准简介
• 非接触式IC卡
三种非接触式IC卡标准
标准 ISO/IEC 10536 ISO/IEC 14443 ISO/IEC 15693 卡的类型 密耦合（CICC） 近耦合（PICC） 疏耦合（VICC） 阅读器 CCD PCD VCD 作用距离 紧靠 <10 cm 约50 cm
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RFID的ISO IEC标准简介
• 国际标准ISO/IEC 14443
• 近耦合非接触式IC卡的国际标准 • 用于身份证和各种智能卡、存储卡 • ISO/IEC 14443标准由四部分组成，即ISO/IEC 14443-1/2/3/4
• ISO/IEC 14443-2射频能量
载波幅度
110% 100% 90%
非 ISO/IEC 14443-4 协议
是 使用 ISO/IEC 14443-4 协议？ 是 发送 RATS 接收 DECELECT 响应 否
接收 ATS
发送 DECELECT 请求
是
否
是 改变参数？
否
发送 PPS 请求
接收 PPS 应答
9
交换传输数据
ISO/IEC 14443-4
支持 PPS？
ISO/IEC 14443-3
90% 100% 110% t1
t2
t3
8
进入能量场
接收 ATQA
发送 WUPA
• • • • •
REQA/WUPA命令 （A型卡） ATQA应答 （等级） ANTICOLLISION和SELECT命令 SAK应答 （防冲突、选卡回应） HALT命令 （结束）
防碰撞循环
发送 HLTA
否 可以使用 ATS？
复 保持静默 不 同 位 （UID） 的 至 UID 选择（UID） 就 绪 (选择 选择 保持静默（UID） 标志位为 1)
任何 其他命令
保持静默（UID）
15
• 防碰撞
目录请求 VCD VICC SOF EOF VICC1 应答 时隙 0 EOF VICC2 应答 VICC3 应答 定时 时间 VCD VICC 定时 时间 时隙 2 EOF 无 VICC 应答 EOF VICC4 应答 VICC5 应答 t3 t1 t2 t1 t1 无碰撞 时隙 3 t2 t1 碰 撞 对 VICC1 的请求 SOF EOF VICC1 的应答 t2 时隙 1
VCD到VICC的通信
RFID的ISO IEC标准
• ISO/IEC 15693
• 空中接口和初始化
• 副载波：单副载波时，副载波的频率423.75 kHz；在使用双副载波时，频率484.28 kHz • 数据速率 • 位表示和编码 ：采用曼彻斯特码编码方式 VICC到VCD的通信
18.88 μs 37.76 μs （a）逻辑 0
10
RFID的ISO IEC标准
• ISO/IEC 15693
• 空中接口和初始化
t1 载波幅度 105% a 95% 60% 5% b t2 t 最小值（μs） 最大值（μs） 6.0 9.44 2.1 0 0 t1 4.5 0.8
11
t3 t4
t1 t2 t3 工作时钟必须在 t4 最大值之后恢复 t4