物联网与传感器技术：产品电子代码与RFID完美结合

1.EPC的工作原理

在由EPC标签、读写器、EPC中间件、互联网、ONS服务器、EPCIS服务器以及众多数据和数据库组成的实物互联网中，读写器读出的EPC只是一个信息参考（指针），由这个信息参考，从互联网找到IP地址，并获取该地址中存放的相关物品信息，并采用分布式EPC中间件处理，由读写器读取的一连串EPC信息。由于在标签上只有一个EPC，计算机需要知道与该EPC匹配的其他信息，这就需要ONS来提供一种自动化的网络数据库服务，EPC中间件将EPC传给ONS，ONS指示EPC中间件到保存产品文件的EPCIS服务器查找，该产品文件可由EPC中间件复制，因而文件中的产品信息就能传到供应链上。

2.RFID的工作原理

通常情况下，RFID的应用系统主要由电子标签读写器和RFID卡两部分组成，如图4-8所示。

读写器一般作为计算机终端，用来实现对RFID卡的数据读写和存储，它是由控制单元、高频通信模块和天线组成。而RFID卡则是一种无源的应答器，主要是由一块集成电路（IC）芯片及其外接天线组成，如图4-9所示。其中，RFID芯片通常集成有射频前端、逻辑控制、存储器等电路，甚至将天线一起集成在同一芯片上。RFID应用系统的基本工作原理是RFID卡进入读写器的射频场后，由其天线获得的感应电流经升压电路作为芯片的电源，同时将带信息的感应电流通过射频前端电路检测得到的数字信号送入逻辑控制电路进行信息处理；所需回复的信息则从存储器中获取，经由逻辑控制电路送回射频前端电路，最后通过天线发回给读写器。

图4-8 RFID工作原理

图4-9 内部结构

3.RFID的分类

RFID通常可分为低频（30～300kHz）、中频（3～30MHz）和高频系统（300M～3GHz）。低频系统的特点是RFID内保存的数据量较少、阅读距离较短、RFID外形多样、阅读天线方向性不强等。低频系统主要用于短距离、低成本的应用中，如多数的门禁控制、校园卡、煤气表、水表等。中频系统则用于需传送大量数据的应用系统。高频系统的特点是RFID及读写器成本均较高，标签内保存的数据量较大，阅读距离较远（可达十几米），适应物体高速运动，性能好。读写天线及RFID天线均有较强的方向性，但其天线波束方向较窄，且价格较高，主要用于需要较长的读写距离和高读写速度的场合，多在火车监控、高速公路收费等系统中应用。(www.xing528.com)

RFID可分为可读写（RW）卡、一次写入多次读出（WORM）卡和只读（RO）卡。RM卡一般比WORM卡和RO卡贵得多，如电话卡、信用卡等；WORM卡是用户可以一次性写入的卡，写入后数据不能改变，比RW卡要便宜；RO卡存有一个唯一的号码，不能修改，保证了安全性。

按RFID的有源和无源，又可分为有源RFID标签和无源RFID标签。有源RFID标签使用卡内电池的能量，识别距离较长（可达十几米），但是它的寿命有限（3～10年），且价格较高；无源RFID标签不含电池，接收到读写器（读出装置）发出的微波信号后，利用读写器发射的电磁波提供能量，一般可做到免维护、重量轻、体积小、寿命长、成本低，但它的发射距离受限制，一般是几十厘米，且需要发射功率大的读写器。

按RFID调制方式的不同，还可分为主动式RFID标签和被动式RFID标签。主动式RFID标签用自身的射频能量主动地发送数据给读写器，主要用于有障碍物的应用中，距离较远（可达30m）；被动式RFID标签，使用调制散射方式发射数据，它必须利用读写器的载波调制自己的信号，适宜在门禁或交通的应用中使用。

4.RFID的技术标准

目前常用的国际标准主要有：用于对动物识别的ISO 11784和ISO 11785，用于非接触智能卡的ISO 10536、ISO 15693、ISO 14443，用于集装箱识别的ISO 10374等。目前制定RFID标准的有3个代表性的组织：国际标准化组织（ISO）、美国的EPCglobal以及日本的Ubiquitous ID Center，而这3个组织对RFID技术应用规范都有各自的目标与发展规划。ISO 11784和ISO 11785分别规定了动物识别的代码结构和技术准则，标准中没有对应答器样式尺寸加以规定，因此可以设计成适合于所涉及的动物的各种形式，如玻璃管状、耳标或项圈等。

代码结构为64位，见表4-2，其中的27～64位可由各个国家自行定义。技术准则规定了应答器的数据传输方法和读写器规范。工作频率为134.2kHz，数据传输方式有全双工和半双工两种，读写器数据以差分双相代码表示，应答器采用频移键控（FSK）调制，不归零制（NRZ）编码。由于存在较长的应答器充电时间和受工作频率的限制，故通信速率较低。

表4-2 ISO 11784和ISO 11785标准代码结构

5.ISO 15693和ISO 14443技术标准

目前的第二代电子身份证采用的标准是ISO 14443 TYPE B协议。ISO 14443定义了TYPEA、TYPEB两种类型协议，通信速率为106kbit/s，它们的不同主要在于载波的调制深度及位的编码方式。TYPEA采用开关键控的编码，TYPEB采用NRZ-L编码。TYPEB与TYPEA相比，TYPEB有传输能量不中断、速率更高、抗干扰能力更强的优点。RFID的核心是防冲撞技术，这也是它和接触式IC卡的主要区别。ISO 14443规定了TYPEA与TYPE B的防冲撞机制。两者防冲撞机制的原理不同，前者是基于位冲撞检测协议，而后者通过系列命令序列完成防冲撞。ISO 15693采用轮询机制、分时查询的方式完成防冲撞机制。防冲撞机制使同时处于读写区内的多张卡正确操作成为可能，既方便了操作，也提高了操作的速度。