ISO18000-3 M3 EPC Gen2 HF ILT标准部分内容简介

2011年的时候，EPC Gen2扩展到了高频部分，到2011年9月5号的时候，有关EPC Gen2 HF ILT(单件管理标签-Item Level Tag)的标准其实已经尘埃落定，作为ISO15693(ISo1800-3 M1)的升级版本，ISO18000-3 M3也在NXP等巨头的推动下，具备了和ISO1800-3 M2（PJM）的相抗衡的性能，不出所料，PJM只是作为“第二”的位置存在（仍然不改Magellan在HF RFID“高通”的地位）。但是EPC Gen2标准仍然在众所周知的原因中难以正式公开。
作为急不可待的作者，在这里提前陆续和朋友们分享EPC Gen2 HF ILT部分内容，但不保证正确。
1、 范围
2、 Conformance
2.1 ClAIming Conformance
2.2 General Conformance Requirements
2.2.1 阅读器（Interrogators）
2.2.2 标签（Tags）
2.3 命令结构和扩展
允许四种命令类型：1）强制；2）可选；3）专有命令；4）定制
2.4 保留（RFU）

3、 Normative参考
ISO/IEC 3309
ISO/IEC7816-6
ISO/IEC15693
ISO/IEC15961
ISO/IEC15962
ISO/IEC15963
ISO/IEC18000-1
ISO/IEC18000-3
ISO/IEC18000-6
EPC
ISO/IEC TR18047-3
ISO/IEC19762
ESTI EN 300 330
CFR title 47
EPCglobal Tag Data Standards
EPCglobal FMCG RFID
EPCglobal ILT JRG Protocol Requirements

4、 术语定义
4.1 Cover-coding
4.2 Cover-Coded Text
4.3 全双工通信/Full-duplex communications
4.4 半双工通信/Half-duplex communications
4.5 句柄/Handle，16位认证数（Authentication Number）
4.6 负载调制/Load Modulation
4.7 Packet CRC，16位CRC校验，标签使用非零的XI动态计算PC/XPC/EPC，清点过程中使用
4.8 Packet PC，协议控制信息，标签使用非零的XI动态计算，用于清点过程
4.9 Permalock，存储，其锁（Lock）状态时不可改变的
4.10 相位抖动调制（Phase-Jitter-Modulation）
4.11 物理层/Physical layer
4.12 Pivot，R=>T数据符号的平均长度：pivot=(data-0 symbol length+data-1symbol length)/2
4.13 Plaintext，非Cover-编码的信息
4.14 协议/Protocol，物理层和标签识别层的规格
4.15 Recommisioning，A significant altering of a Tag’s functionality and/or memory contents, as commanded by an Interrogator, typically in response to a change in the Tag’s usage model or purpose
4.16 槽/Slot，在清点循环中标签响应的点，槽是标签草计数器输出的值，当标签的槽为零的时候，标签应答
4.17 StoredCRC，16位CRC代码，上电后标签计算StoredPC和EPC，存储在EPC存储中，可能在清点过程中通过负载调制提供
4.18 StoredPC，EPC存储中的协议控制信息，标签在清点过程中零值XI通过负载调提供
4.19 Tari，阅读器到标签信号的数据0参考时间间隔
4.20 字/Word，16位

5、 符号/缩略语
ISO/IEC18000-1，ISO/IEC19762
5.1 符号/Symbol
DR - ASK方法：比值
PJM方法：应答通道选择的Bit 0
Fc – 载频
M(ASK) – 标签应答调制类型
Mh – 射频信号包络的Ripple（Overshoot）
MI -射频信号包络的Ripple（Undershoot）
M(PJM) – 应答通道选择的Bit1和Bit2
Ms – OFF时射频信号的水平
Q – 槽技术参数（阅读器用于调整标签应答概率的参数）
R – 阅读器
R=>T – 阅读器到标签
RTcal – 阅读器到标签的校准符号
T1 – 阅读器发送到标签应答的时间
T2 – 标签应答到阅读器发送的时间
T3 – 阅读器等待时间，T1之后，处理另一命令之前的时间
T4 – 最小阅读器命令的间隔
Tf或者Tf,10-90% - 射频信号包络的下降时间
Tpri – Link Pulse-repetition interval (Tpri=1/LF)
Tr或者Tr,10-90% - 射频信号包络上升时间
TRext – ASK方法，choose whether the T=R preamble is prefixed with a pilot tone
 PJM方法，应答通道的Bit3
Ts- 射频信号的建立时间
T=>R – 标签到阅读器
TRcal –标签到阅读器的校准符号
Xfp – 浮点值
Xxxx2 – 二进制表示
XXXXh – 十六进制表示

5.2 缩略语
AM – 幅度调制
CRC – 循环冗余校验，使用两种CRC算法：CRC-5（5 bit）和CRC16（16 Bit），三个不同的CRC-16逻辑：StoredCRC、PacketCRC和CRC-16c。
CW – 连续波
dBch – dB表示的参考通道功率
DSB – 双边带
DSB-ASK – 双边带幅移键控
DR – Divide ratio
EPC – 电子物品代码
FCC – 联邦通信委员会
FT – 频率容差（Tolerance）
LF- Link Frequency (LF= 1/Tpri)
MFM – 修正/改进的频率调制
N/A
NSI- Numbering System Identifier
PIE-脉冲间隔编码
PJM – 相位抖晃调制
Ppm – 百万分之一
PC – 协议控制
RF – 射频
RFU – 保留
RN16 – 16位随机数或者伪随机数
RNG – 随机数或者伪随机数发生器
TDM – 时分
TID – 标签识别，依赖于上下文
UMI – 用户存储指示
XI – XPC_W1指示
XPC- 扩展的协议控制
XPC_W1 – XPC字1
XPC_W2 – XPC字2
XEB – XPC扩展位

5.3 符号

6、需求：物理层，抗冲突管理系统和协议值
6.1 协议概要
6.1.1 物理层
阅读器通过脉冲间隔编码（PIE-Pulse-Interval Encoding）双边带幅度调制（DSB-ASK）调制射频载波向一个或者多个标签发送送信息。标签从同一射频载波获取能量。
阅读器通过发送无调制的射频载波监听负载调制应答接收标签的信息。标签通过射频载波的幅度和/或相位负载调制传送信息。
应答编码方式，根据阅读器的命令，可以是曼彻斯特编码、密勒编码子载波调制或者是FM0基带（这是什么？）阅读器和标签之间的通信为半双工，就是说标签在负载调制应答时，无需解调阅读器的命令，标签不响应全双工通信的强制或可选的命令。
阅读器和标签可以具有改进频率调制（MFM-Modified Frequency Modulation）编码的PJM调制物理层实现阅读器向标签的通信（R=>T），MFM编码，二进制相移键控（BPSK）调制的子载波调制实现标签向阅读器的通信（T=>R）。

6.1.2 标签识别层
阅读器管理标签使用三个基本操作：
1）选择/Select；
2）清点/Inventory，这是识别标签的操作：阅读器的清点，从发送BeginRound命令开始，一个或多个标签可能响应；阅读器检测单个标签的响应并且如果得到标签的packet CRC-16，就请求PC/XPC字，EPC。清点包括多个命令，清点循环每次仅在一个session操作。
3）访问/Access。操作仅和一个标签通信。

6.2 General
6.2.1 EPCTMClass-1高频RFID的互操作性
所有EPCTM Class-1的高频RFID空口（Air Interface - AI）都在13.56MHz工作，和ISO18000-3 M1(ISO15693)、ISO18000-3 M2不可互操作，但是可以工作在通信环境。

6.3 EPCTMClass-1高频RFID空口：物理层，冲突管理系统和协议
6.3.1 规范：物理和介质控制（MAC）参数
（阅读器15个条目，有分条目：Int1-Int15）
（标签16个条目，有分条目：Tag1-Tag16）

6.3.2 逻辑操作步骤参数
标签清点和访问参数：P1-P11
冲突管理参数：A1-A3
A1 – 类型（概率或者确定性）
A2 – 线性，在阅读器射频场中，线性至215个标签
A3 – 标签清点容量，〉215标签

6.3.3 操作步骤描述
操作步骤描述了阅读器先说、随机槽抗冲突的13.56MHz射频识别系统的物理和逻辑需求。

两个操作方式：
> ASK方式（强制）
> 阅读器使用ASK调制的PIE信令和一个/多个标签通信，标签采用规范的方式应答，在这个过程中，标签不能改变调制方式和数据速率；
> PJM方式（可选）

6.3.3.1 信令/Signaling
阅读器和标签之间的信令借口可以看成网络通信系统的物理层。接口定义了：频率、调制、数据编码、RF包络、数据码率和射频通信需要的其他参数。

6.3.3.1.1 工作频率
13.56MHz

6.3.3.1.2 R=>T通信
ASK方法，PIE编码，固定的调制方式和码率。
PJM方法：MFM编码，PJM调制，数据速率：212Kbps

6.3.3.1.2.1 阅读器频率精度 –本地无线规范

6.3.3.1.2.2 调制
ASK方式，附录H
PJM方式，附录G

6.3.3.1.2.3 数据编码
ASK方法：R=>T，PIE编码（图6.1），Tari是阅读器->标签的参考时间间隔，是data-0的持续时间；“高”表示发射连续波；“低”值表示衰减连续波；容差+/-1%。
data-0/data-1的调制深度、上升时间、下降时间定义（表格6.5），在清点过程中，阅读器使用固定的调制深度、上升时间、下降时间、PW和Tari。射频信号的包络见图6.3。

PJM方法：
R=>T使用MFM编码，PJM调制，212Kbps码率。命令编码的Bit间隔为4.72us（64个13.56MHz载波），相位变化的规格见图6.4，在清点过程中阅读器的相位变化是固定的。
使用状态变定义位的值，位编码采用MFM编码规则。规则如下：
> Data-1定义为位间隔中间的状态变化；
> Data-0定义为位间隔开始的状态变化；
> 当数据0后跟随Data-1时，没有状态变化。

MEM编码的一个例子如下（图6.2）：

（这个图的问题在于Data-1的4.72us和Data-0的4.72us不等宽度）
其边缘表示小的相位变化（+/-3度）。典型的，图6.2的边缘应该和载波同步。如果不同步，阅读器产生的这些边缘应该在载波的+/-1个周期内（如何理解）。
6.3.3.1.2.4 ASK方法：Tari值
阅读器访问标签的Tari值应该在8~25us范围内（包含边界）。在清点循环中，阅读器使用固定的data-0和data-1长度。Tari的取值和本地法规相关（为什么？）。
注：需要在8~25us之间至少一个值评估阅读器的本地法规兼容性，x=1.5Tari和x=2.0Tari
6.3.3.1.2.5 R=>T的包络
ASK方法：R=>T的RF保罗需要满足图6.3和表格6.5。场强A以A/m度量对应RF保罗的最大幅度。Tari定义如图6.1，脉冲宽度在50%处测量。

PJM方法：
6.3.3.1.2.6 阅读器上电波型
阅读器上电射频包络应满足图6.5和表格6.7。当载波水平上升到10%水平，上电的包络盈单调上升直到纹波限制MI。在间隔Ts，载波包络不应低于90%或者超过110%；Ts之后，不低于99%或者不高于101%；在建立时间（表格6.7）结束之前，阅读器不应处理命令。阅读器应满足频率精度（6.3.3.1.2.1定义）。
注：进行法规测试，阅读器电磁场中不应有移动的标签（到底是没有标签，还是有标签但不能移动呢）。

6.3.3.1.2.7 阅读器下电波性
6.3.3.1.2.8 R=>T的同步码和帧同步
ASK方法：阅读器开始R=>T信令要么使用同步码（preamble），或者帧同步。
同步码（preamble）先于BeginRound命令，表示清点循环的开始。其他信令必须使用帧同步。Tari各参数的容差在+/-1%。PW的定义如表6.5，射频包络的定义见图6.3，标签可以比较data-0和RTcal的长度来确认同步码。
同步码包含：和Data-0符号相同的调制，Data-0符号，R=>T校准（RTcal）符号，Dummy TRcal。
> RTcal：Data-0+Data-1，标签计算Pivot=RTcal/2，标签将阅读器符号长度短于Pivot的解释为Data-0，常于pivot的符号解释为Data-1，大于4RTcal的符号为非法。在改变RTcal之前，阅读器要发送至少8个RTcal的连续波（CW）；
> TRcal：对于高频协议，TRcal不用于定义T=>R的返回数据速率。TRcal的值应该自阿1，1*RTcal和3*RTCal（1.1*RTcal<=TRCal<=3*RTcal）；
> 帧同步：帧同步比同步码少一个TRcal符号，在清点过程中，阅读器必须使用同步马中长度相同的RTcal。

PJM方法：
6.3.3.1.3 标签到阅读器的通信（T=>R）
标签到阅读器的通信使用负载调制的方法。负载调制式一个通过改变标签的电器负载（阻抗）叠加数据信号到载波的方法。标签通过改变这个阻抗，从而改变阅读器天线电压来传输数据。阅读器能够把典雅的变化解释为二进制信号。
负载调之可以使用下列办法：
> 负载电阻；
> 并联二极管；
> 天线调谐电容或者天线线圈的匝数。将调谐电容视为天线的部分，因此，应答过程中，从标签天线看到的负载是固定不变的。同样的，调谐电容和芯片负载对于多匝线圈是恒定的。
ASK方法：标签在清点过程中，使用固定的负载调制模式、数据编码、数据码率，“清点过程”的定义见6.3.3.4.8。阅读器通过BeginRound命令设置编码和数据码率。根据BeginRound命令，标签选择T=>R调制方式。
PJM方法：

6.3.3.1.3.1 调制
对于后续的图，低值表示标签天线有等效于阅读器数据发送结束后连续波期间的阻抗；高值对应连续波期间，标签天线具有不同的阻抗。
ASK方法：标签的应答可以是基带（FM0编码）或者调制的子载波（Miller或者曼彻斯特编码），定义见6.3.3.1.3.2到6.3.3.1.3.10。
PJM方法：BPSK调制的子载波。

为了保障标签在不同通道的应答被同时接收，所有标签的应答频带应限制数据、子载波谐波水平，如图6.8。中间的负载调阻抗可以用于频带限制（什么意思？好像仅对PJM有效，因为PJM可以有8个应答通道）。
6.3.3.1.3.2 数据编码
ASK方法：标签数据负载调制编码采用FM0的基带编码，或者曼彻斯特编码的子载波，或者Miller编码的子载波。阅读器通过BeginRound命令选择编码的方式和码率。

PJM方法：
6.3.3.1.3.3 ASK方法：FM0基带
图6.9显示FM0（二相空间）编码的基本番薯。FM0在每个符号的边界反向基带相违，Data-0在符号中间反相。
图6.10显示了产生FM0基带的符号和序列。00/11序列的占空比，在调制输出端测量，应该是50%。FM0编码器有存储器，因此FM0序列的选择取决于上一次的传输。FM0的信令应总是使用图6.12的EOF结束。