NTM, 2007/06, 10. RFID, ISO 18000-6C, Rur, 1

Anwenderorganisation EPCglobal2003 gegründet, non-profit-Nachfolger des Auto-ID-Labs am MITInitiative für den RFID-Einsatz in der Logistik bzw. ProzessketteZiel eine einzige weltweite Standard-Luftschnittstelle für UHF RFID

2005 Veröffentlichung „Generation 2“-StandardDefinition von Elektronischen Produkt Codes (EPC) ≥ 64 Bits

EPC-96: z.B. CD-Player Typ abc vom Hersteller xyz Serienummer 123

EPCglobal Standards-ArchitekturINTERNET DER DINGE

P2P-Datenaustausch zu EPCs

Warenaustausch mit EPCs

ISO 18000-6C UHF RFID Systeme

EPCglobal DiensteVision: Zugriff auf alle relevanten Daten über

jedes einzelne Objekt in der Versorgungskette(Rückverfolgbarkeit der ganzen „Geschichte“)

Version (8 Bit) EPC-Manager (28 Bit) Objekt Klasse (24 Bit) Serienummer (36 Bit)

ISO 18000-6C UHF RFID SystemeNTM, 2007/06, 10. RFID, ISO 18000-6C, Rur, 2

ISO 18000-x RFID-Standards für „item management“Standards für „alle“ RFID-Frequenzbereiche„Gen2“-Standard auch als ISO 18000-6C veröffentlicht

Reader-Chip-Sets und Module von namhaften Firmen erhältlichR1000 von Intel, WJM3000 von WJ Communications, …

Transponders (Tags) von namhaften Firmen erhältlichUCODE EPC G2 von Philips, RI-UHF-00C02-04 von TI, usw.

NTM, 2007/06, 10. RFID, ISO 18000-6C, Rur, 3Spektrum (1)

UHF arbeiten mit EM-Kopplung (backscattering)Bandbreite, Reichweite, Verfügbarkeit, Störungen favorisieren900 MHz ISM-Bänder

Europa (siehe z.B. ETSI TR 102 436)

865-868 MHz, u.a. 10 Kanäle à 200 kHz, 2 W ERP (bzw. 3.3 W EIRP)

keine duty-cycle-Vorschrift, dafür Listen-Before-Talkhorizontaler Öffnungswinkel ±35 Grad @ 2W ERP (patch-Antenne)

andere RegionenUSA, 902-928 MHz, 50 Kanäle à 500 kHz, 4 W EIRP (mit Einschränkungen)

weitere im Bereich 930-960 MHz

ERP

NTM, 2007/06, 10. RFID, ISO 18000-6C, Rur, 4Spektrum (2)

Gen2 Tags sind weltweit einsetzbarunterstützen 860-960 MHz, unterschiedliche Datenraten, …

Gen2 Readers sind „regional“ unterschiedlicherfüllen regionale bzw. nationale Vorschriften

864-868 MHz

Herstellungdes Produktsin Neuseeland

Veredelungdes Produktsin den USA

Verkaufdes Produktsin Deutschlad

T1

R1902-928 MHz

R2

865-868 MHz

R3T1

T1

NTM, 2007/06, 10. RFID, ISO 18000-6C, Rur, 5Modulation R=>T

1. Puls-Intervall-Encoding (PIE)Symbole starten mit on-state, gefolgt von off-state (fixe Breite PW)

Symbol durch Intervall zwischen off-states festgelegtSymbol „0“ dauert 1 Tari (Type A Reference Interval)

effektive Datenrate Re = 2/(Tdata0+Tdata1) für P(0)=P(1)=50%

verschiedene DatenratenKompromiss zwischen Leserate, -reichweite, Bandbreite B≈1/PW

NTM, 2007/06, 10. RFID, ISO 18000-6C, Rur, 6Modulation R=>T

2. ASK (DSB-ASK, SSB-ASK oder Phase-Reversal-ASK)

=> Hüllkurvendemodulation

Energie- undDatenübertragung

PIE

NTM, 2007/06, 10. RFID, ISO 18000-6C, Rur, 7Tx-Maske

Multiple-Interrogator Sendemaske

NTM, 2007/06, 10. RFID, ISO 18000-6C, Rur, 8Beispiel Reichweite

Sendeleistung PR 30 dBm (= 1 Watt)

Antennengewinn Reader GR 6 dBi

Freifelddämpfung - Af - 47 dB

Antennengewinn Transponder

GT 1 dBi

min. Empfangsleistung PT -10 dBm (= 100 μW)

Reichweite durch Energieübertragung begrenztGleichrichtung der HF-Spannung mit low-barrier Schottky Diodeoptimistisches R=>T Linkbudget

Formel für Freifelddämpfung Af [dB] = 32.4 + 20·log10(f [MHz]) + 20·log10(R[m]) – 60

Für f = 915 MHz und Af = 47 dB folgt:

Reichweite R < 5.87 m best case (4 W EIRP), realistischer 3m Reichweite

NTM, 2007/06, 10. RFID, ISO 18000-6C, Rur, 9R=>T Präambel und Frame-Sync

R=>T Signalisierung startet mit Präambel oder Frame-SyncTransponder misst RTcal = Tdata0 + Tdata1

„0“ wenn Tdata < RTcal / 2 und „1“ wenn Tdata > RTcal / 2

Reader legt mit TRcal-Länge Backscatter Link-Frequenz (LF) fest LF = Divide Ratio / TRcal [μs]

NTM, 2007/06, 10. RFID, ISO 18000-6C, Rur, 10Modulation T=>R

Backscatter Modulation Veränderung des Rückstrahlquerschnitts der Antenne FM0- oder Miller-Modulation des BLF-Hilfsträgers

MMS steht für Miller-modulated Subcarrier, M bezeichnet die BLF-Perioden pro Bit

Backscatter Link Frequenz

NTM, 2007/06, 10. RFID, ISO 18000-6C, Rur, 11Modulation T=>R

Verschiedene DatenratenKompromiss zwischen Leserate, -Reichweite, Interferenztoleranz und Mehr-Reader-Betrieb

MMS-4 160MMS-8 80

fc fc+fBLF

Miller-Modulation

Miller-Modulation für Multi-Reader- und Dense-Reader-Mode

NTM, 2007/06, 10. RFID, ISO 18000-6C, Rur, 12Tag Memory

wenn Access-Pwd != 0Tag geht nur in Sicherheits-Zustand wenn der Reader das pwd sendet

keine kill-Operationwenn kill-pwd = 0

hauptsächlich EPC-Länge

ParameterMemBank

4 logische Speicherbereiche

berechnet bei power-up

allocation class IDund Information über Unterstützung von kundenspezifischen undoptionalen Befehlen

NTM, 2007/06, 10. RFID, ISO 18000-6C, Rur, 13Befehle

Vorgeschriebene und optionale Befehle

Tags

StatesReady

Arbitrate

Reply

Acknowledged

Open

Secured

Killed

Realisierung vonBool‘schen Auswahl-Kriterien innerhalbeiner Menge von Tags

Readertalks first

Identifikationvon Tags

einige Befehle mit one-time-padbasierendem cover-coding

ein 16-Bit-Wort

≥ 1 Wort

Antikollision (1)NTM, 2007/06, 10. RFID, ISO 18000-6C, Rur, 14

Inventory-Befehl (Q-Protokoll, eine Form von slotted Aloha)Reader sendet query mit Parameter Q (z.B. =4) und Session Nr.

Standard sieht 4 Sessions vor, Tags dürfen in einer inventory-Runde nur an einer einzigen Session teilnehmen

Reader generiert Zeit-SlotsTags wählen 16-Bit Zufallszahl als handleTags wählen Zufallszahl im Bereich [0,2Q-1] für Slot-Nummerif slot_number = 0, backscatter handleif slot_number != 0, wait that number of slots to backscatter handleReader ACKs einzelnen Tag mit handle und geht in access-Phase

alle anderen Tags wartenwenn mehrere Tags antworten, kann der Reader gleiches oder

modifiziertes Q sendenAnpassung an verschiedene Kollisionsszenarien

Antikollision (2)NTM, 2007/06, 10. RFID, ISO 18000-6C, Rur, 15

NTM, 2007/06, 10. RFID, ISO 18000-6C, Rur, 16Literatur

ISO-Standard Dokument ISO-IEC_CD 18000-6C

EPCGlobalhttp://www.epcglobalinc.org/standards

http://www.epcglobalinc.org/standards/Class_1_Generation_2_UHF_Air_Interface_Protocol_Standard_Version_1.0.9.pdf

Tutorialshttp://www.wj.com/documents/Articles_PDF/Overview_of_EPCglobal_Class_1_Generation_2_and_Previous_EPCglobal_Standards_1_FINAL.pdf

http://www.csce.uark.edu/~drt/publications/rfid-tutorial-ccsc-ms-conf-slides-060328.pdf

Spektrumhttp://www.gs1-germany.de/internet/common/daten/epcglobal/daten/files/mip/ultrahochfrequenz.pdfDokument ETSI TR 102 436