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初稿 第五章 RFID技術標 準與通訊協定 1
初稿 教學目標 n 介紹目前主要幾個制定RFID標準的組織,瞭解其 組織所制定的標準內容 ¨ 主要標準規格其規範的項目以及所應用的領域 ¨ 這些標準規格下,讀取器與標籤之間的通訊方 式、錯誤偵測與防碰撞的方法 2
初稿 大綱 n n n RFID的標準規範 EPCglobal ¨ 標準介紹 ¨ 標籤的分類 ¨ 標籤與讀取器間之通 訊協定 ISO ¨ 標準介紹 ¨ 動物識別標準 ¨ 非接觸式智慧卡標準 ¨ 品項管理標準 ¨ 其他應用所使用的標 n 準 ¨ ISO與 EPCglobal標準 的比較 其他推動標準的組織 ¨ u. ID ¨ 中國 ¨ AIM Global ¨ ANSI ¨ AIAG ¨ IPICO 3
初稿 RFID的標準規範 4
初稿 RFID的標準規範 n n 目前國際上提出RFID標準的主要組織 ¨ EPCglobal ¨ 標準化國際組織 (International Organization for Standardization; ISO) ¨ Ubiquitous ID (u. ID) 目前國際上提出RFID標準的其他組織 ¨ 中國 ¨ 自動識別和行動技術協會 (Association for Automatic Identification and Mobility; AIM) ¨ 美國國家標準學會 (American National Standards Institute; ANSI) ¨ 美國汽車 業行動集團 (Automotive Industry Action Group; AIAG) 5 ¨ IPICO
初稿 EPCglobal 6
初稿 標準介紹 n n n 產品電子碼 (Electronic Product Code; EPC) 1999年麻省理 學院 (Massachusetts Institute of Technology) 成立Auto-ID中心 (Auto-ID Center) ¨ 發展產品電子碼與相關的技術來用於全球供應鏈中,以 進行產品的識別與追蹤 2003年統一編碼協會 (Uniform Code Council; UCC) 與歐洲 商品條碼協會 (European Article Number; EAN) 所成立的非 營利組織接替Auto-ID中心的 作,負責產品電子碼的研 發與管理,目標是將產品電子碼發展成全球通用標準 ¨ 產品電子碼的註冊 ¨ 管理與維護產品電子碼的編碼及網路 EPCglobal系統是一種基於EAN/UCC編碼的系統 採用的公司:零售巨頭渥爾瑪 (Wal-Mart)、嬌生 (Johnson & Johnson)、寶僑 (P&G)、特易購 (Tesco) 等 7
初稿 EPCglobal所制定的標準 8
初稿 已發布的EPCglobal標準 版本 EPCglobal標準 EPC Tag Data Standard (TDS) Standard 1. 3. 1 1. 3 1. 1, Rev. 1. 27 功用概述 不同編碼系統下,如何編碼成產品 電子碼標籤資料 EPC Tag Data Translation 1. 0 (TDT) 一個讀取器如何就讀取的標籤資料 轉換成機器可讀 (Machine-readable) 的資料格式 Class 1 Generation 2 UHF 1. 1. 0 Air Interface Protocol 1. 0. 9 Standard "Gen 2" 以超高頻為空中溝通介面, RFID標 籤如何與讀取器進行通訊來交換資 料 Reader Protocol (RP) Standard 1. 1 讀取器如何與中介軟體運作(以利 資料收集)之通訊協定 Low Level Reader Protocol (LLRP) Standard 1. 0. 1 1. 0 第二代的 EPCglobal讀取器協定,提 供讀取器與中介軟體之間更完整通 訊協定 9
初稿 已發布的EPCglobal標準(續) EPCglobal標準 版本 功用概述 Reader Management (RM) Standard 1. 0. 1 如何管理多家或多個產品電子碼讀取器的標 準 Application Level Events (ALE) Standard 1. 1 1. 0 基於特定條件下,如何從多個讀取器識別對 應的事件資訊 EPCIS - EPC Information Services Standard 1. 0. 1 1. 0 對於一個產品電子碼如何儲存與擷取相關資 料 Object Naming Service (ONS) Standard 1. 0 根據一個產品電子碼,到哪裡可以取得更多 資訊 Pedigree Standard 1. 0 藥品供應鏈中,如何維護與交換藥品履歷資 料 EPCglobal Certificate Profile Standard 1. 0 確保 EPCglobal會員在 EPCglobal網路 (EPCglobal Network) 上都能安全互通資料的 憑證標準 10
初稿 標籤的分類 Class-0 身分識別用標籤 (Identity Tags) n被動式 Class-1 身分識別用標籤 (Identity Tags) n被動式 (Passive) n唯讀 (Read-only, RO) n在出廠時寫入產品電子碼 (EPC) n發射訊號能量來自讀取器 n讀取範圍:最遠到 10公尺 n由 Symbol(前身是Matrics)製造 n與 Class 1使用不同協定 n應用於商品電子防盜系統 n一寫多讀 (Write Once, Read Many, WORM) n由使用者寫入產品電子碼 n發射訊號能量來自讀取器 n讀取範圍:最遠到 10公尺 n主要製造廠商有 Alien等 n應用於商品識別 11
初稿 標籤的分類(續) Class-2 Class-3 多功能標籤 (Higher. Functionality Tags) n被動式 半被動式標籤 (Battery. Assisted Passive Tags (called Semi-Passive Tags in UHF Gen 2)) n 被動式 n具有延伸的標籤識別碼 (Tag ID) n擁有比 Class-1多的可用記憶體 (65 KB) n具有可驗證存取控制 (Authenticated Access Control) 功能 n讀取範圍:最遠到 10公尺 n 具有延伸的標籤識別碼 (Tag ID) n 擁有比 Class-1多的可用記憶體 (65 KB) n 具有可驗證存取控制 (Authenticated Access Control) 功能 n 具備電池供應感測器進行運作,如記 錄 溫度、濕度等外在環境的變化 n 具備感測器的能力 n 讀取範圍:最遠到 30公尺 12
初稿 標籤的分類(續) Class-4 主動式標籤 (Active Tags) n可讀寫 n內建電源 n可主動傳送訊號給讀取器 n相較於 Class-3 ¨功能較多 ¨電池電力較多 ¨可用記憶體較多 n讀取範圍:大於 100公尺 n可和相同頻段的主動式標籤進行通訊 Class-5 主動式標籤 (Active Tags)基本讀取器 n可讀寫 n內建電源 n供電給 Class-0、 Class-1和 Class-2的標籤 n與 Class-4和 Class-5的標籤進行通訊 n應用於遠距無線網路系統上 13
初稿 標籤與讀取器間之通訊協定 n UHF Class 1 Gen 1 ¨ 在Auto-ID中心時期所制定 ¨ 包括Class 0和Class 1 n UHF Class 1 Gen 2 ¨ 由加入EPCglobal組織的主要公司於 2004年 12月合作開發 完成 ¨ 推動新的RFID硬體產品開發之標準介面和協議的一項基 礎要素 ¨ 於 2006年 6月被ISO組織批准併入了ISO/IEC 18000 -6 c標準 裡,使得全球UHF RFID技術發展得到規範 ¨ 在頻率的部分是涵蓋到各個國家的範圍 ¨ 渥爾瑪於 2006年 9月正式開始用Gen 2標籤替代Gen 1標籤 14
初稿 標籤與讀取器間之通訊協定(續) n UHF Class 1 Gen 2的優點 ¨ 標籤的訊息儲存量增大 ¨ 準確性提高 ¨ 存取控制機制的增加 ¨ 內建較多的功能 ¨ 讀取與寫入速度的提升 ¨ 可因應環境的需求,彈性的調整讀取速度 ¨ 符合全球許多條例的要求 ¨ 在供應鏈提供準確與具成本效益的訊息可見度 n 企業間可以共享貨物在供應鏈中傳輸的相關資訊 15
初稿 標籤與讀取器間之通訊協定(續) n 1. 又稱為「標籤協定 (Tag Protocol)」 Physical Layer (實體層):資料的調變與傳輸 ¨ 雙邊帶幅移鍵控 (Double-sideband Amplitude Shift Keying, DSB-ASK) ¨ 單邊帶幅移鍵控 (Single--sideband Amplitude Shift Keying, SSB-ASK) ¨ 反相幅移鍵控 (Phase-reversal Amplitude Shift Keying, PR-ASK) 16
初稿 標籤與讀取器間之通訊協定(續) 2. Tag-identification Layer(標籤識別層):對標籤 下達的命令 ¨ 三個基本的操作 選取 (Select):選擇一定類別與範圍的標籤進行盤點 與存取的動作 n 盤點 (Inventory):識別標籤 n 存取 (Access):針對個別的標籤進行存取的動作 n 17
初稿 讀取器的操作方式與標籤的狀態 18
初稿 讀取器操作的指令 操作類型 指令 Select 選取 (Select) • 選取標籤 查詢 (Query) • 開始一個盤點的動作 • 產生一個亂數來決定回應時間 調節查詢 (Query Adjust) • 將標籤原本 Slot的數目進行改 變 Inventory 重複查詢 (Query. Rep) EPC答覆 (ACK) NAK 功用 • 標籤會減少其 Slot的數字 • 讀取器會回應給標籤的指令 • 讀取器發出的指令 • 標籤回到調停 (Arbitrate) 狀態( 除了被 Kill或是處於 Ready的狀 態) 19
初稿 讀取器操作的指令(續) 操作類型 指令 亂數請求 (Req_RN) 功用 • 要求標籤產生一個亂數 讀取 (Read) • 從標籤的記憶體裡的某個區塊讀取 資料 寫入 (Write) • 寫入資料到標籤的記憶體裡的某個 區塊 銷毀 (Kill) • 不會再對任何讀取器進行回應 • 防止隱私的洩漏 • 標籤無法再使用 鎖定 (Lock) • 標籤不能再進行寫入的動作 • 防止資料被任意的竄改 Access(選擇性操作) • 當標籤擁有密碼時讓標籤從開啟 (Open)的狀態轉成保護 (Secure)的狀態 Block. Write(選擇性操作) • 一次寫入多個區塊 Block. Erase(選擇性操作) • 從單一標籤的記憶體區塊中清除多 20
初稿 標籤的狀態 狀態名稱 準備 (Ready) 調停 (Arbitrate) 回應 (Reply) 應答 (Acknowledged) 描述 • 不在目前進行的盤點操作中 • 該標籤目前屬於某一個盤點的操作中 • 表示 Slot的數字尚未為零還在等待中 • 產生一個 16位元的亂數給讀取器 • 收到一個 ACK的訊息時就會進入應答的狀態 • 沒有收到 ACK的訊息就回到調停的狀態 • 從這個狀態進入到除了銷毀狀態之外的任何狀態 開啟 (Open) • 密碼不為零的標籤處於應答的狀態時收到亂數請求的指 令時 保護 (Secured) • 密碼為零的標籤在應答狀態收到讀取器送來亂數請求的 指令時 21
初稿 標籤的狀態圖 22
初稿 標籤與讀取器間之通訊協定(續) n 防碰撞機制 ¨ 對標籤進行搜尋來得知標籤的所在 ¨ 若兩者以上同時傳送資料,電波就會發生干擾 ¨ 必須讓標籤能夠個別的進行回應 23
初稿 標籤與讀取器間之通訊協定(續) n UHF Class 1 Gen 1 ¨ 防碰撞:Binary Tree演算法 / Tree Walking 二元搜尋樹 n 對標籤進行分群 n ¨ 錯誤偵測 n 對讀取進行CRC-16 24
初稿 標籤與讀取器間之通訊協定(續) n UHF Class 1 Gen 2 ¨ 防碰撞:Query Tree Protocol (“Q” Protocol) 類似Slotted Aloha演算法 n 在讀取器與標籤之間運用查詢與確認的指令 n ¨ 錯誤偵測 n 對讀取與寫入進行CRC-16 25
初稿 標籤與讀取器間之通訊協定(續) n UHF Class 1 Gen 2防碰撞之步驟 1. 查詢會包含一個時槽數的參數 ”Q” 2. 標籤會從(0, 2 Q -1)之間選擇一個數放入時槽 3. 若標籤選取到零就會回應讀取器 1. 2. 3. 4. 該標籤回應一個16位元的亂數 讀取器發送一個包含此亂數的ACK 該標籤回應讀取器相關資料 選取到不是零的標籤就會進入調停的狀態 1. 等待讀取器發送調節查詢或重複查詢的指令 26
初稿 UHF Class 1 Gen 1 vs. UHF Class 1 Gen 2 特性 頻率 Class 1 Gen 1 Class 1 Gen 2 860 -930 MHz 860 -960 MHz 固定記憶體鎖定 無 可 讀取速度(每秒) 230 個標籤(美國) 115 個標籤(歐洲) 880個標籤(美國) 450個標籤(歐洲) 寫入速度 (96 -bit EPC) 3個標籤 (每秒) 5 個標籤 Binary Tree Walking Protocol Sleep/Wake 狀態 “Q” Protocol “Symmetric” 狀態 96位元 512位元 標籤資料檢驗 讀取有16 -bit CRC來檢驗訊 息正確性 讀寫皆有16 -bit CRC來檢驗 訊息正確性 安全性 Write、Kill有8 -bit的密碼保 護 Read、Write、Lock與Kill 皆有32 -bit的密碼保護 讀取對應標籤的方式 ID長度 27
初稿 ISO 28
初稿 標準介紹 n n 動物識別標準:ISO 11784、ISO 11785和ISO 14223 非接觸式智慧卡標準:ISO 10536、ISO 14443和 ISO 15693 品項管理 (Item Management) 標準:ISO 18000、 ISO 24710 其他相關的標準 29
初稿 動物識別標準 n ISO 11784:定義 64位元識別碼之編碼結構 (Code Structure) 1. 位元1:設定此標籤的用途 n n 2. 1:用於動物識別 0:是其它的用途 位元2~15:保留碼 n 這 14個位元是保留給將來的應用來使用 30
初稿 動物識別標準(續) 3. 位元16:額外的資料 n 4. 位元17~26:國碼 n n 5. 1:傳送完識別碼後是否有額外的資料要被傳送 設定哪一個國家在使用 依據ISO 3166所編製的國碼 位元27~64:識別碼 n n 由各國自行定義如何對動物註冊做一個識別碼 例如動物的種類、飼養者與飼養地區等資訊 31
初稿 動物識別標準(續) n ISO 11785:定義了讀取器與標籤間的資料傳輸方式 ¨ 全雙 (Full Duplex, FDX) ¨ 半雙 (Half Duplex, HDX) ¨ 序列式 (Sequential, SEQ) 32
初稿 動物識別標準(續) n ISO 11785:定義技術概念 (Technical Concept) ¨ 標籤可設計成適合動物的各種形式 n 如玻璃管狀、耳標或項圈等 ¨ 可分為皮下植入式晶片與耳標式晶片 n 植入式晶片主要用於寵物追蹤 ¨ 玻璃管造型的標籤 長度在二毫米到數十毫米 n 注射在動物的脂肪組織內 n 飛利浦所生產的HITAG 2 和 HITAG S n EM Microelectronic公司所推出的晶片 n 33
初稿 動物識別標準(續) n ISO 14223:規範進階的標籤 (Advanced Transponders) ¨ 規範使用於動物身上之RFID標籤的標準 ¨ 為ISO 11784/11785的延伸 ¨ 能直接讀取動物的資料而不需透過資料庫,例 如可以讓接種資料直接儲存在標籤上 ¨ 包含三個部分 第一部分:空中介面,定義連接到讀寫裝置硬體的 主要介面參數,如程式類型與調變類型 n 第二部分:編碼與命令的結構 n 第三部分:應用 34 n
初稿 非接觸式智慧卡標準 n n 非接觸式智慧卡 (Contactless Smart Card) ¨ ISO 10536:近耦合卡 (Close Coupling Card) ¨ ISO 14443:近傍型卡 (Proximity Card) ¨ ISO 15693:近距型卡 (Vicinity Card) ¨ ISO 18092、ISO 21481:近場通訊 (Near Field Communication, NFC) 涵蓋項目 ¨ 智慧卡的特性與測試方法 ¨ 訊號調變的結構和射頻的介面 ¨ 資料的處理 n 初始化的動作、傳輸協定與防碰撞機制與資料結構 35
初稿 非接觸式智慧卡標準(續) n ISO 10536 ¨ 此標準主要發展於 1992到 1995年間 ¨ 特性 n 允許標籤與讀取器之間在兩公分內使用電容耦合或感 應耦合進行資料的存取 ¨ 缺點 智慧卡成本高 n 與接觸式IC卡相比優點很少 n 存在共鳴或無線電干擾的問題 n ¨ ISO 14443與ISO 15693擁有更進階的技術 n 業者較少以此標準來開發產品 36
初稿 非接觸式智慧卡標準(續) n n ISO 14443定義了四個部分 ¨ 智慧卡的實際特性 ¨ 射頻功率與訊號介面 ¨ 初始化與防碰撞協定 ¨ 讀取器和智慧卡之間的傳輸協定 對非接觸式近傍型智慧卡 (Contactless Proximity Smart Cards) 與讀取器之間進行規範 ¨ 通訊標準與傳輸協定 ¨ 感應耦合功率傳輸的特性 37
初稿 非接觸式智慧卡標準(續) n ISO 14443智慧卡的特性 ¨ 表面可進行印刷 ¨ 尺寸大小 n 長 8. 56公分,寬 5. 4公分,厚 0. 076公分 ¨ 可抗應力、防紫外線與X光 n ISO 14443智慧卡的缺點 ¨ 易受周遭磁場的影響 38
初稿 非接觸式智慧卡標準(續) n ISO 14443設定了一個半雙 區塊傳輸協定以定義 資料如何交換 n n 此協定可提供相容產品間的互通性 依調變、編碼,以及防碰撞機制之差異分為兩種 ISO 14443 A:Philips、Siemens和Hitachi 2. ISO 14443 B:Motorola與NEC ¨ 相同點 1. n n n 兩者的通信速率都是 106 Kbaud 13. 56 MHz± 7 KHz的操作頻率 感應距離為 0~10 cm 39
初稿 非接觸式智慧卡標準(續) n ISO 14443射頻功率和訊號介面之特定術語 ¨ ASK:幅移鍵控 (Amplitude-Shift Keying) ¨ BPSK:二階相移鍵控 (Binary Phase-Shift Keying) ¨ NRZ:不歸零編碼 (Non-Return to Zero),一種 訊號之編碼方式 40
初稿 讀取器傳送資料給智慧卡時兩者的特性 41
初稿 智慧卡傳送資料給讀取器時兩者的特性 42
初稿 非接觸式智慧卡標準(續) n 符合ISO 14443 A:Phillips所推出的Mifare卡 ¨ 國內悠遊卡 ¨ 具有較高的安全性 三次來回驗證 (3 Pass Authentication) 的非接觸式智慧 卡 n Mifare Pro. X甚至還具有3 DES演算法 n ¨ 具有多個獨立的儲存區與金鑰 可安全地存取多種互相獨立的資料 n 適合做為整合不同功能的多用途卡 n 43
初稿 非接觸式智慧卡標準(續) n Mifare 1 S 50的電子抹除式唯讀記憶體 (Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory, EEPROM) ¨ 1 Kbyte的容量 ¨ 16個磁區 (Sector) ¨ 每一個磁區是 4個磁塊 (Block) ¨ 4個磁塊的最後一欄為控制欄 (Sector Trailer) 44
初稿 Mifare 1 S 50之記憶體結構 45
初稿 非接觸式智慧卡標準(續) n 磁塊的功能類型 1. 廠商識別碼 (Manufacture Code) n n 存於磁塊00:磁區00的第一個磁塊 磁塊00特性 ¨ ¨ ¨ 唯讀 發卡的廠商在卡片製造完成時載入 記錄每一張卡片的識別碼(卡號)與特定資料 § § 序號的長度是 32位元 如晶片類型、製造日期等 46
初稿 非接觸式智慧卡標準(續) 2. 資料區塊 (Data Block) ¨ 每一個磁區的前三個磁塊 n ¨ 應用一:儲存一般的資料 n n n ¨ 除了磁塊 00 可儲存中、英文及數字 對數值作加、減時需先讀取再寫入 文字資料可直接覆蓋 應用二:存放數值資料 (Value Block) n n n 只能儲存數值 Mifare卡內建加值和減值兩個指令 可直接對數值區塊作加、減而不必將原數值讀出 47
初稿 非接觸式智慧卡標準(續) 3. 控制欄 (Sector Trailer) ¨ 每一個磁區的最後一個磁塊 ¨ 功能 儲存每一個磁區的金鑰Key A與Key B n 控制磁區讀寫性質 n Key A與Key B 使用方式的存取條件 (Access Bits) n 48
初稿 非接觸式智慧卡標準(續) n Mifare卡和讀取器之間通訊的步驟 1. 詢卡 (Request Standard /All) 讀取器用來確認是否有卡片進入感應範圍 n 當卡片進入時,讀取器會傳送控制資料給卡片 n 卡片會回傳卡片型態、通訊協定與通訊速率等資 n 防碰撞機制 (Anti-collison Loop Get Serial Number) n 2. 選卡 (Select Card) n 3. 依據被選中的卡片之卡號來選擇卡片 驗證 (3 Pass Authentication Sector Specific) n Mifare卡和讀取器必須進行三次來回驗證其合法性 之後,才能作後續的讀寫操作 49
初稿 Mifare卡和讀取器之間的通訊流程 50
初稿 非接觸式智慧卡標準(續) n 對Mifare卡進行的操作 ¨ 讀 (Read Block):從磁塊中讀取資料 ¨ 寫 (Write Block):寫入資料到磁塊 ¨ 減值 (Decrement):對數值區塊進行減值操作 ¨ 加值 (Increment):對數值區塊進行加值操作 ¨ 儲存 (Restore):將磁塊中的內容儲存至讀卡機暫存 器中 ¨ 傳輸 (Transfer):將讀取器暫存器中的資料寫入到 卡片的磁塊 ¨ 中止 (Halt):將MIifare切換至暫停 作的狀態 51
初稿 非接觸式智慧卡標準(續) n ISO 14443 A與ISO 14443 B的比較 ¨ 兩者用途相似 ¨ ISO 14443 B比ISO 14443 A有更多好處 調變的深度 (Modulation Depth) 只有10% n 與一般微型處理器的基準一樣 n 溝通速度高達 847 KHz n 溝通碼無專利問題 n 傳輸能量不中斷 n 速率更高 n 抗干擾能力更強 n 52
初稿 非接觸式智慧卡標準(續) n ISO 15693智慧卡的特性 ¨ 尺寸大小 n 長 8. 56公分,寬 5. 4公分,厚 0. 076公分 ¨ 操作頻率 n 13. 56 MHz± 7 KHz ¨ 讀取距離: 1. 5公尺 ¨ 防碰撞 n 唯一識別碼和應用系列產品識別碼 (Application Family Identifier; AFI) ¨ 應用 n 門禁卡 53
初稿 讀取器傳送資料給智慧卡時的特性 54
初稿 智慧卡傳送資料給讀取器時的特性 55
初稿 ISO 14443與ISO 15693比較 n 相同點 ¨ 13. 56 MHz的操作頻率 ¨ 使用者資訊可儲存在智慧卡的微晶片內並可隨時更新 ¨ 讓業者可處理的安全功能,雖然目前並沒有一個標準的 安全設定方式,但可使用常用的資料加密標準 ¨ 支援智慧卡與讀取器之間的驗證功能 ¨ 可以讓代理商發展讀取器額外的安全能力,像是生物特 徵 (Biometric) 讀取機 ¨ 為了易於安裝系統,讀取器會提供不同的連結介面,包 括一個與125 KHz系統相容的Wiegand連結器或具有讀/ 寫能力的RS-232介面 56
初稿 ISO 14443與ISO 15693比較(續) n 相同點(續) ¨ 支援多個讀取器混合使用 允許單一讀取器具有多重的技術操作 n 已安裝票卡系統的使用者可存取智慧卡序號或使用 舊卡中已被定義資料格式的現有資訊 n 達成新舊系統的共存與相容 n 在不放棄舊有存取系統的情況下轉移來使用非接觸 式智慧卡 n n 差異 ¨ 兩者主要差異在於讀取距離、資料傳輸速率以及技 術應用之擴展性和成熟度 57
初稿 ISO 14443與ISO 15693比較(續) 功能 ISO 14443 ISO 15693 讀取距離 10公分以內 1~1. 5公尺 記憶容量 64 KB 2 KB 讀寫能力 可讀寫 資料傳輸 晶片類型 高達 106 KBaud (ISO) 可提高到 848 KBaud 微控制器 (MCU) 或記憶體佈線邏 輯(一種無MCU的電子電路) 高達 106 KBaud 微控制器或記憶體佈線邏 輯 RSA、 ECC、 DES、 3 DES、 AES、 加密和驗證功能 Mifare (3 Pass Authentication Sector DES、 3 DES或廠商自定 Specific) 防碰撞功能 有 有 支援接觸式介面 有 (ISO 7810) 58
初稿 非接觸式智慧卡標準(續) n 近場通訊 (Near Field Communication, NFC) ¨ NFC的開發和推廣是由NFC Forum所負責,此論壇 在 2004年由Philips、Sony與Nokia所發起,在 2008年 前NFC Forum已經有100多名會員 ¨ ISO 18092:規定通訊介面的調變、編碼、傳輸 速度和訊框格式,也定義了傳輸協定資料交換標 準 ¨ ISO 21481:提供NFC通訊模式的選擇機制,可 根據不同的標準請求提供實做的方式 ¨ 能與其他非接觸式智慧卡ISO 14443、ISO 15693、 59 Mifare和Sony的Felica進行通訊
初稿 非接觸式智慧卡標準(續) n NFC特性 ¨ NFC定位在短距離的無線通訊,通訊範圍在 10 公分以內,頻率定在不容易被干擾的13. 56 MHz ¨ 傳輸速度則可自動選擇每秒 106 Kbit、212 Kbit 或是 424 Kbit ¨ 調變方式是採用幅移鍵控 (Amplitude Shift Keying, ASK) 和射頻碰撞避免法 (RF Collision Avoidance, RFCA) ¨ 編碼是使用曼徹斯特碼 (Manchester Code) ¨ 用CRC演算法去進行偵錯
初稿 非接觸式智慧卡標準(續) n 依據電力來源,NFC可分為主動模式和被動模式 ¨ 主動模式 初始者 自行供電產生 RF場 1. 發送初始命令並選擇傳輸速 度 2. 以相同速度回應命 令 目標方 自行供電產生 RF場 ¨ 被動模式 初始者 自行供電產生 RF場 1. 發送初始命令並選擇傳輸速 度 2. 以相同速度回應命 令 目標方 經初始者產生的 RF 場感應而得能量
初稿 非接觸式智慧卡標準(續) n NFC運作模式 ¨ 點對點模式:通訊裝置雙方皆具備NFC功能, 透過無線方式進行資料交換 ¨ 讀取器模式:NFC裝置作為讀取器去讀寫非接 觸式智慧卡上的資料;例如:具備NFC功能的 手機只要在具備智慧標籤的動態海報上刷一下, 就可以下載到相關的桌布和鈴聲 ¨ 卡片模式:NFC裝置作為被讀取的資料,提供 資訊給讀寫器讀寫;例如:具備NFC晶片的手 錶可以作為電子票證,在販賣機或是停車場入 口處刷一下即可付款
初稿 品項管理標準 n ISO 18000:屬於品項管理之標準,主要運用於供 應鏈的管理 ¨ 物流系統無線通信技術的首項國際標準 ¨ RFID標籤與讀取器間的溝通標準 ¨ 範圍廣,包含六部分,涵蓋了不同的頻寬 n 如:Part 3涵蓋HF (13. 56 MHz),Part 6涵蓋UHF ¨ 涵蓋所有類別的標籤,應用範圍廣 n 如:唯讀、可讀寫、一寫多讀 63
初稿 品項管理標準(續) ¨ 18000 -1 n ¨ 18000 -2 n n ¨ n n 原本規定了5. 8 GHZ之AIC參數,但在 2003年 1月成為否決之計畫書, 不會成為國際標準 18000 -6 n ¨ 2. 45 GHz之AIC參數 長距離的讀取範圍 18000 -5 n ¨ 13. 56 MHz之AIC參數 適合中型範圍,如貨架和倉箱 18000 -4 n ¨ 135 KHz以下之AIC參數 短距離的讀取範圍 18000 -3 n ¨ 全球可接受頻率的Air Interface Communication (AIC) 參數 860~960 MHz之AIC參數 18000 -7 n 433 MHz之AIC參數 64
初稿 品項管理標準(續) n ISO 18000 -6 ¨ 其規範之頻率860~960 MHz為物流管理 (Logistics Management) 之最佳選擇,已成為國際供應鏈 RFID應 用技術的重要標準 ¨ 由整合一些現有之RFID廠商產品規格、EAN. UCC所提 出的Global Tag (GTAG) 架構及有意參與人士之意見而 訂出之規範 ¨ 以可在世界上任何地方被使用為出發點,經整合後,現 在全球主要五個大廠所生產的產品皆有相容性 ¨ 其標籤規格亦符合EPC的編碼架構,但ISO 18000 -6標 籤較EPC系統有更多的應用範圍 65
初稿 品項管理標準(續) n ISO 24710 ¨ 符合18000系列的空中溝通介面規範 ¨ 功能較為基本 ¨ 建議標籤容量為 64到 256位元 66
初稿 ISO標準總覽 ISO標準 使用頻率 波長 應用 ISO 18000 -2 135 KHz以下 LF 門禁卡、動物追蹤 ISO 11784/5 135 KHz以下 LF 畜牧或寵物的管理 ISO 14443 A/B 13. 56 MHz HF 大眾運輸票價卡(如悠遊 卡) ISO 15693 13. 56 MHz HF 門禁卡 ISO 18000 -3 13. 56 MHz HF 物流、行李運輸識別 ISO 18000 -7 433 MHz ISO 18000 -6 860~960 MHz 全球供應鏈管理、物流管 UHF 922~928 MHz(台灣) 理 ISO 18000 -4 2. 45 GHz UHF 貨櫃 MW 即時定位系統、高速公路 收費系統 67
初稿 其它應用所使用的標準 n n n 為了一些獨特的品項,所規範的各式物流容器或包裝識別 ¨ ISO 17358-應用需求,包含階層式資料對應 (Hierarchical Data Mapping) ¨ ISO 17363-貨物容器(棧板等)專用 ¨ ISO 17364-可回收再利用運輸品項專用 ¨ ISO 17365-運輸系統專用 ¨ ISO 17366-產品包裝專用 ¨ ISO 17367-美國國防部 (Do. D) 專用產品標籤 ¨ ISO 10374 -2-RFID專用貨物容器識別專用 ISO 15961:規範應用系統介面之相關資訊 ISO 15962:規範資料編碼原則 68
初稿 ISO與EPCglobal標準的比較 頻率 標準 小於 135 KHz 13. 56 MHz 900 MHz 2. 45 GHz EPCglobal ISO 11784/5 ISO 14443 ISO 15693 ISO 18000 69
初稿 其他推動標準的組織 70
初稿 其他推動標準的組織 n n n u. ID 中國 AIM Global ANSI AIAG IPICO 71
初稿 u. ID n T-引擎論壇 (T-Engine Forum) ¨主導日本RFID標準研究與應用的組織 ¨成員有NEC、日立、東芝等 ¨ 2002年成立u. ID中心 n 日本Ubiquitous ID Center(u. ID中心) ¨Unique Ubiquitous Identification Code (ucode) ¨以東京大學阪村健教授率領的TRON專案為 中心與日本的廠商如日立製造所、NEC、大 日本印刷等共同成立 72
初稿 u. ID(續) n Ucode的優點 ¨ 能包容現有編碼體系的原編碼設計 Japanese Article Number Code (JAN Code) n 通用產品代碼 (Universal Product Code, UPC) n 國際標準書號 (International Standard Book Number, ISBN) n IPv 6地址 n 電話號碼 n n 資料長度 ¨ 標準為 128位元 ¨ 視需求可擴展至 256、384或 512位元等長度 n 主要採用的頻段: 2. 45 GHz與13. 56 MHz 73
初稿 u. ID(續) 1. 2. 3. n n 00 -11 ¨ 這 12位元是存放識別碼 12 -63 ¨ 這 52位元是存放JAN code 64 -127 ¨ 這 64位元是存放唯一識別碼 (Unique ID) JAN code ¨ 用來識別產品的類別 唯一識別碼 ¨ 針對相同的產品用來作為識別的編號 Code Identifier 12 位元 JAN Code Segment Unique ID 52位元 64位元 74
初稿 u. ID(續) n 將標籤分為 9級 ¨ Class 0:光學ID標籤 n 如條碼,讓原本的條碼改用UID的新編碼法 ¨ Class 1:低階RFID標籤 (Low Level RFID Tag) n 唯讀用的被動式標籤,在出廠時植入編碼,不可變更 ¨ Class 2:高階RFID標籤 (High Level RFID Tag) n 可供讀寫的被動式標籤 ¨ Class 3:低階智慧標籤 (Low Level Smart Tag) n 被動式的標籤,具備專有的金鑰可供加密 ¨ Class 4:高階智慧標籤 (High Level Smart Tag) n 被動式的標籤,具有通用的金鑰可供加密 75
初稿 u. ID(續) ¨ Class 5:低階主動式標籤 n 內建電池與發電裝置,可自行傳送資訊 ¨ Class 6:高階主動式標籤 n 內建電池與發電裝置,可自行傳送資訊,可提供加密傳輸 ¨ Class 7:加密盒裝 (Security Box)/低階資訊防護儲存箱 n n n 可儲存大容量資料的伺服器 具備有線通訊的功能以及防竄改的功能 支援e. TRON規格的安全處理 ¨ Class 8:加密伺服器 (Security Server)/高階資訊防護儲 存箱 n 除了Class 7的功能外,還具有安全驗證的能力 76
初稿 中國 n 國家標準化管理委員會 (Standardization Administration of the People's Republic of China, SAC) ¨ 2004年初成立電子標籤國家標準 作组 ¨ 負責制定中國有關電子標籤的國家標準 ¨ 2004年底終止 n 資訊產業部科技司 ¨ 2005年成立無線射頻識別技術標準 作組 ¨ 無線射頻相關標準的研究 ¨ 2006年時發表了《中國射頻識別(RFID)技術政策白皮書》 n ISO 15693與ISO 18000 77
初稿 中國(續) ¨ 2007年《關於發佈800/900 MHz頻段射頻 識別(RFID)技術應用試行規定的通知》 n n 840 MHz~845 MHz和920 MHz~925 MHz為 800/900 MHz 頻段RFID技術的具體使用頻率 編碼 ¨ 國家產品代碼 (National Product Code, NPC) n 2004年提出,但之後遭受終止 ¨ 基於國家產品代碼的DPC 資訊產業部科技司的十進位網路標準 作組提出標 準法案《DPC與商聯網白皮書》 n 由D-NPC 與 D-EPC 兩部分所組成 78 n
初稿 中國(續) n 近年來的發展 ¨ 在 13. 56 MHz的發展較為成熟 ¨ 開發出符合ISO 14443 A、ISO 14443 B與ISO 15693的晶 n 片 中國在RFID技術的應用 ¨ 如鐵路車號識別、身分證和票證管理、動物識別、特種 設備與危險品管理、公共交通以及生產過程管理等 79
初稿 AIM Global n n AIDC (Automatic Identification and Data Capture) 組織原本是制定通行全球的條碼標準 AIDC另外成立了自動識別和行動技術協會 (AIM Global) 來進行RFID標準的推行 80
初稿 ANSI n n 美國國家標準學會 (American National Standards Institute) ANS INCITS 256 -2001 ¨ 規定設備間的相容性,定義RFID標籤和讀取器間軟體 的通用應用程式界面 (API) ANS INCITS 371 ¨ 即時定位系統 ¨ 第一部分: 2. 4 GHz空中介面協定 ¨ 第二部分: 433 MHz空中介面協定 ¨ 第三部分:應用程式介面 ANS MH 10. 8. 4 ¨ 用於可回收的集裝箱 (Plastic Container) 識別, 81 ¨ 建立在ISO基礎上,ISO 17364
初稿 AIAG n 美國汽車 業行動集團 (Automotive Industry Action Group) ¨ 1982年由克萊斯勒、福特和通用汽車三大汽車公司共同成立 之非營利組織 ¨ 提出 業標準並為汽車 業提供指導方針 ¨ 降低汽車供應鏈的成本與複雜性,來改善產品的品質與上市 的速度等 n AIAG B-11 ¨ 以RFID技術為基礎的輪胎及鋼圈識別標準 ¨ 提供了汽車輪胎的大小與形式等資訊 ¨ 規範了應用在單一品項,並可通用全球的RFID標準 ¨ 在 2004年時與EPCglobal合作 n n 標籤的資料符合EPCglobal所定義的資料儲存格式 存放零售相關的資料 82
初稿 IPICO n n n IPICO公司提出RFID空中介面協定:IP-X標籤可以使用多種頻段 ¨ 868~928 MHz、2. 4 GHz和125 KHz 讀取步驟 ¨ 進入讀取器射頻區域 ¨ 標籤將其攜帶的ID碼以連續但隨機間隔的方式 傳輸出去 n n 以保證讀取器可以同時讀取多個標籤的資料 不同於EPCglobal和ISO 18000 -6標準是由讀取器先 83 發起與標籤的對話
初稿 小結 84
初稿 小結 n n 標準的制定加速了RFID的推廣 目前RFID標準的主流仍以EPCglobal、ISO與日本 的u. ID為主 中國也正大力推動RFID在國內的應用,也希望能 制定自己的標準 未來RFID標準會朝向開放以及互通發展 85
初稿 參考資料 AIAG, http: //www. aiag. org/scriptcontent/index. cfm n Alien Technology, “EPCglobal Class 1 Gen 2 RFID Specification, ” http: //www. rfidproductnews. com/whitepapers/files/AT_wp_EPCGlobal_WEB. pdf , 2005. n EPCglobal, “UHF Class 1 Gen 2 Standard v. 1. 1. 0 , “ http: //www. epcglobalinc. org/standards/uhfc 1 g 2_1_10 - standard 20071017. pdf, 2005. n IPICO, http: //www. ipico. com/, 2007. n RFID Journal, http: //www. rfidjournal. com/, 2007. n RFID Journal, “A Summary of RFID Standards, ” http: //www. rfidjournal. com/articleprint/1335/-1/1 n u. ID Center, http: //www. uidcenter. org/index-en. html, 2007. n 李宗江,「RFID手冊─無線智慧卡與識別卡之基礎與應用」,全華科技, 2007年。 n 陳宏宇,「RFID系統入門無線射頻辨識系統」,松崗出版社,2004年。 n GS 1 Taiwan,「2007 RFID國際標準推動論壇報導」, http: //www. gs 1 tw. org/twct/gs 1 w/pubfile/2007 -12 -p 49 -51. pdf ,2007年。 n RFID應用推動辦公室網站,「從Wal-Mart看RFID的運用」, http: //www. rfid. org. tw/content. php? sn=84,2005年。 86 n
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