NTM, 2007/06, 10. RFID, ISO 18000-6C, Rur, 1 Anwenderorganisation EPCglobal 2003 gegründet, non-profit-Nachfolger des Auto-ID-Labs am MIT Initiative für.

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1 NTM, 2007/06, 10. RFID, ISO 18000-6C, Rur, 1 Anwenderorganisation EPCglobal 2003 gegründet, non-profit-Nachfolger des Auto-ID-Labs am MIT Initiative für den RFID-Einsatz in der Logistik bzw. Prozesskette Ziel eine einzige weltweite Standard-Luftschnittstelle für UHF RFID 2005 Veröffentlichung „Generation 2“-Standard Definition von Elektronischen Produkt Codes (EPC) ≥ 64 Bits EPC-96: z.B. CD-Player Typ abc vom Hersteller xyz Serienummer 123 EPCglobal Standards-Architektur INTERNET DER DINGE P2P-Datenaustausch zu EPCs Warenaustausch mit EPCs ISO 18000-6C UHF RFID Systeme EPCglobal Dienste Vision: 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)

2 ISO 18000-6C UHF RFID Systeme NTM, 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 erhältlich R1000 von Intel, WJM3000 von WJ Communications, … Transponders (Tags) von namhaften Firmen erhältlich UCODE EPC G2 von Philips, RI-UHF-00C02-04 von TI, usw.

3 NTM, 2007/06, 10. RFID, ISO 18000-6C, Rur, 3 Spektrum (1) UHF arbeiten mit EM-Kopplung (backscattering) Bandbreite, Reichweite, Verfügbarkeit, Störungen favorisieren 900 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-Talk horizontaler Öffnungswinkel ±35 Grad @ 2W ERP (patch-Antenne) andere Regionen USA, 902-928 MHz, 50 Kanäle à 500 kHz, 4 W EIRP (mit Einschränkungen) weitere im Bereich 930-960 MHz ERP

4 NTM, 2007/06, 10. RFID, ISO 18000-6C, Rur, 4 Spektrum (2) Gen2 Tags sind weltweit einsetzbar unterstützen 860-960 MHz, unterschiedliche Datenraten, … Gen2 Readers sind „regional“ unterschiedlich erfüllen regionale bzw. nationale Vorschriften 864-868 MHz Herstellung des Produkts in Neuseeland Veredelung des Produkts in den USA Verkauf des Produkts in Deutschlad T1 R1 902-928 MHz R2 865-868 MHz R3 T1

5 NTM, 2007/06, 10. RFID, ISO 18000-6C, Rur, 5 Modulation 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 festgelegt Symbol „0“ dauert 1 Tari (Type A Reference Interval) effektive Datenrate R e = 2/(T data0 +T data1 ) für P(0)=P(1)=50% verschiedene Datenraten Kompromiss zwischen Leserate, -reichweite, Bandbreite B≈1/PW

6 NTM, 2007/06, 10. RFID, ISO 18000-6C, Rur, 6 Modulation R=>T 2. ASK (DSB-ASK, SSB-ASK oder Phase-Reversal-ASK) => Hüllkurvendemodulation Energie- und Datenübertragung PIE

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

8 NTM, 2007/06, 10. RFID, ISO 18000-6C, Rur, 8 Beispiel Reichweite SendeleistungPRPR 30 dBm (= 1 Watt) Antennengewinn ReaderGRGR 6 dBi Freifelddämpfung- A f - 47 dB Antennengewinn Transponder GTGT 1 dBi min. EmpfangsleistungPTPT -10 dBm (= 100 μW) Reichweite durch Energieübertragung begrenzt Gleichrichtung der HF-Spannung mit low-barrier Schottky Diode optimistisches R=>T Linkbudget Formel für Freifelddämpfung A f [dB] = 32.4 + 20·log 10 (f [MHz]) + 20·log 10 (R[m]) – 60 Für f = 915 MHz und A f = 47 dB folgt: Reichweite R < 5.87 m best case (4 W EIRP), realistischer 3m Reichweite

9 NTM, 2007/06, 10. RFID, ISO 18000-6C, Rur, 9 R=>T Präambel und Frame-Sync R=>T Signalisierung startet mit Präambel oder Frame-Sync Transponder misst RTcal = T data0 + T data1 „0“ wenn T data RTcal / 2 Reader legt mit TRcal-Länge Backscatter Link-Frequenz (LF) fest LF = Divide Ratio / TRcal [μs]

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

11 NTM, 2007/06, 10. RFID, ISO 18000-6C, Rur, 11 Modulation T=>R Verschiedene Datenraten Kompromiss zwischen Leserate, -Reichweite, Interferenztoleranz und Mehr-Reader-Betrieb MMS-4 160 MMS-8 80 fcfc f c +f BLF Miller-Modulation Miller-Modulation für Multi-Reader- und Dense-Reader-Mode

12 NTM, 2007/06, 10. RFID, ISO 18000-6C, Rur, 12 Tag Memory wenn Access-Pwd != 0 Tag geht nur in Sicherheits- Zustand wenn der Reader das pwd sendet keine kill-Operation wenn kill-pwd = 0 hauptsächlich EPC-Länge Parameter MemBank 4 logische Speicherbereiche berechnet bei power-up allocation class ID und Information über Unterstützung von kundenspezifischen und optionalen Befehlen

13 NTM, 2007/06, 10. RFID, ISO 18000-6C, Rur, 13 Befehle Vorgeschriebene und optionale Befehle Tags States Ready Arbitrate Reply Acknowledged Open Secured Killed Realisierung von Bool‘schen Auswahl- Kriterien innerhalb einer Menge von Tags Reader talks first Identifikation von Tags einige Befehle mit one-time-pad basierendem cover-coding ein 16-Bit-Wort ≥ 1 Wort

14 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-Slots Tags wählen 16-Bit Zufallszahl als handle Tags wählen Zufallszahl im Bereich [0,2 Q -1] für Slot-Nummer if slot_number = 0, backscatter handle if slot_number != 0, wait that number of slots to backscatter handle Reader ACKs einzelnen Tag mit handle und geht in access-Phase alle anderen Tags warten wenn mehrere Tags antworten, kann der Reader gleiches oder modifiziertes Q senden Anpassung an verschiedene Kollisionsszenarien

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

16 NTM, 2007/06, 10. RFID, ISO 18000-6C, Rur, 16 Literatur ISO-Standard Dokument ISO-IEC_CD 18000-6C EPCGlobal http://www.epcglobalinc.org/standards http://www.epcglobalinc.org/standards/Class_1_Generation_2_UHF_Air_Interface_Protocol_Standard_Version_1.0.9.pdf Tutorials http://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 Spektrum http://www.gs1-germany.de/internet/common/daten/epcglobal/daten/files/mip/ultrahochfrequenz.pdf Dokument ETSI TR 102 436