射频识别(RFID)技术

900MHz IC 卡

作者:陈广 日期:2019-3-31


简介

800/900MHz 频段是实现物联网的主要频段,主要采用无源标签,适用于 4m ~ 7m 的应用场合,最多可扩展到 10m 的应用场合。860MHz ~ 960MHz 是 EPC Gen2 标准描述的第二代 EPC 标签与读写器之间的通信频率。EPC Gen2 标准是 EPC global 最主要的 RFID 标准,世界不同地区分配了该频段的频谱用于 UHF RFID,Gen2 标准的读写器能适用于不同区域的要求。

我国根据频率使用的实际状况及相关的试验结果,结合我国相关部门的意见,并经过频率规划专家咨询委员会的审议,规划 840MHz~845MHz 及 920MHz~925MHz 频段用于 RFID 技术。以目前技术水平来说,无源微波标签比较成功的产品相对集中在 800/900MHz 频段,特别是 902MHz~928MHz 工作频段上。

目前在 902MHz~928MHz 频段工作的无线设备包括 GSM 无线电话移动通信设备、RFID 超高频设备、以及用于工业、科研、医疗用途的一些设备(国际称为ISM频段),在此频段中的890MHz-915MHz用于GSM系统的上行传输,即手机在此频段自基站发送信息,基站在此频段接收;935MHz-960MHz用于基站向手机发送信息,手机进行接收。在这两个频段之间留有20MHz的间隙,即在915MHz-935MHz这20MHz是可分配给RFID使用,因此不会造成彼此之间的干扰。

RFID读写器采取先进的“跳频”(即读写器的工作频率能在整个工作频段内“随机”变化)抗干扰方式,每几十ms改变一次工作频率,而且在个频段中按“随机函数”来改变其频率,避免受偶然的突发影响(在“电子战”中这种技术通常被用来对抗外部干扰)。

标准

目前,RFID 超高频有两个协议标准可供选择。一是 ISO18000-6B,另一个是已被 ISO 接纳为 ISO18000-6C 的 EPC C1G2 标准。这两个标准,各有优点。

ISO18000-6B

该标准定位于通用标准,应用比较成熟,产品性能相对稳定,数据格式和标准相对简单。ISO18000-6B 标准的主要特点包括:标准成熟、产品稳定、应用广泛;ID号全球惟一;先读ID号,后读数据区;1024bits 或 2048bits 的大容量;98Bytes 或 216Bytes 的大用户数据区;多标签同时读取,最多可同时读取数十个标签;数据读取速度为 40kbps。符合 ISO18000-6B 标准的电子标签主要适用于资产管理等领域。目前国内开发的集装箱标识电子标签、电子车牌标签、电子驾照(司机卡)均采用此标准的芯片。

根据 ISO18000-6B 标准的特点,从读取速度和标签数量来讲,在卡口、码头作业等标签数量不大的应用场合,应用 ISO18000-6B 标准的标签基本能满足需求。目前,中国海关物流监管系统中所使用的“电子车牌识别系统”使用的就是 ISO18000-6B 标准的电子标签。

ISO18000-6B 标准的不足之处在于:近几年发展停滞,有被 EPC C1G2 取代的趋势;用户数据的软件固化技术不太成熟,但这种情况可以通过芯片厂家将用户数据嵌入解决。

ISO18000-6C(EPC C1G2)

该标准的特点是:速度快,数据速率可达 40kbps~640kbps;可以同时读取的标签数量多,理论上能读到 1000 多个标签;首先读 EPC 号码,标签的 ID 号需要用读数据的方式读取;功能强,具有多种写保护方式,安全性强;区域多,分为 EPC 区(96bits或16Bytes,可扩展到512bits)、ID区(64bit或8Bytes)、用户区(224bit或28Bytes)、密码区(32bits或4 Bytes),但有的厂商提供的标签没有用户数据区,如Inpinj 的标签。EPC C1G2 标准主要适用于物流领域中大量物品的识别,正处于不断发展之中。

EPC C1G2标准具有通用性强、符合 EPC 规则、产品价格低、兼容性好等众多优点,但有如下问题需要考虑:

  1. 该标准的标签产品及应用还不成熟,目前的标签多为空气介质。
  2. 用户数据区小,只有28个字节,对于集装箱标识电子标签,如需将ISO10374所定义的集装箱数据全部写入,数据区容量不够。
  3. 目前,用于EPC标签的芯片几乎都是倒贴片的,可焊接封装的芯片极少。倒贴片的工艺对于长年工作在室外、运动、颠簸的物品来说,可靠性难以保证。
  4. EPC C1G2电子标签定位于通用性标签,过于追求低廉的价格,其芯片设计和封装设计对产品的环境适应性考虑较弱,如应用于集装箱标识电子标签这种环境适用性要求较高、使用寿命较长、应用领域相对专业的领域,芯片的技术、性能、工艺需要进一步提高。
  5. 该标准内含自毁程序,这对于集装箱这种长期流动使用的运输工具需要认真考虑。

根据以上分析比较可知,ISO18000-6B 标准的电子标签技术、应用比较成熟,如应用于集装箱标签,产品化、实用化步骤可快一点;对于 EPC C1G2,首先要解决芯片的技术、性能、工艺等问题,需要得到国内外芯片商的大力支持,实用化推广的时间难以预料。

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