《射頻識別技術》PPT課件.ppt

1,射頻識別技術2,授課老師：蒙自明物理與光電工程學院mengzm,2,NFCNFC是NearFieldCommunication縮寫，即近距離無線通訊技術。于2002年由飛利浦公司和索尼公司共同開發(fā)。NFC是由非接觸式射頻識別RFID和互聯(lián)技術融合演變而來，可以在移動設備、消費類電子產(chǎn)品、PC和智能控件工具間進行雙向互聯(lián)。NFC具有天然的安全性，不僅可以用來支付，而且提供了一種簡單、觸控式的點對點解決方案，可以便捷地交換信息、訪問內(nèi)容與服務。,1,2,3,NFC主要技術參數(shù),工作頻率：13.56MHz通信距離：10cm左右通信速率：106kbps,212kbps,424kbps工作模式：半雙工（NFC模式、讀寫器模式、卡模擬模式）,1,2,4,NFC與RFID的比較,NFC將非接觸讀卡器、非接觸卡和點對點功能整合進一塊單芯片，而RFID必須有閱讀器和標簽組成。NFC傳輸范圍比RFID小。相對于RFID來說NFC具有距離近、帶寬高、能耗低等特點。應用方向不同。NFC目前來看更多的是針對于消費類電子設備相互通訊，有源RFID則更擅長在長距離識別。,3,5,NFC參考文獻,谷東明“近距離無線通信（NFC）收發(fā)機模擬前端電路設計”復旦大學碩士學位論文2012年。趙朝陽“NFC移動支付產(chǎn)業(yè)的競爭博弈研究”首都經(jīng)濟貿(mào)易大學碩士學位論文2012年。NFC定義及與RFID的區(qū)別http:/www.iot-,6,RFID系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通信基礎RFID系統(tǒng)的安全性RFID標簽,7,RFID系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通信基礎RFID系統(tǒng)的安全性RFID標簽,8,讀寫器與標簽之間的數(shù)據(jù)傳輸是通過空氣介質以射頻信號（無線電波）的形式進行的。為了實現(xiàn)數(shù)據(jù)高速、遠距離地傳輸，必須把數(shù)據(jù)信號疊加在一個規(guī)則變化的信號比較強的電波上。規(guī)則變化的電波叫載波。射頻識別系統(tǒng)的工作頻率就是指載波頻率。載波可以是正弦波或者方波。,9,RFID系統(tǒng)的工作方式,全雙工（FDX）半雙工（HDX）時序（SEQ）,10,下傳：從讀寫器到標簽的數(shù)據(jù)傳輸上傳：從標簽到讀寫器的數(shù)據(jù)傳輸,1,time,11,RFID常用編碼方法,非歸零碼（NRZ，Non-ReturntoZero）：二進制數(shù)字0、1分別用兩種電平來表示，常用-5V表示1，+5V表示0。曼徹斯特編碼（ManchesterCode）：用電壓的變化表示0和1，規(guī)定在每個碼元的中間發(fā)生跳變。高低的跳變代表0，低高的跳變代表1。差分曼徹斯特編碼：每個碼元的中間仍要發(fā)生跳變，用碼元開始處有無跳變來表示0和1。有跳變代表0，無跳變代表1。,12,RFID常用調(diào)制方法,一個正弦波可以通過3個特性進行定義：振幅、頻率和相位。當我們改變其中任何一個特性時，就有了波的另一個形式。有3種將數(shù)字數(shù)據(jù)調(diào)制到模擬信號的機制。幅移鍵控法（Amplitude-ShiftKeying，ASK）。頻移鍵控法（Frequency-ShiftKeying，F(xiàn)SK）。相移鍵控法（Phase-ShiftKeying，PSK）。正交調(diào)幅（QuadratureAmplitudeModulation，QAM），一種將振幅和相位變化結合起來的機制，其中正交調(diào)幅的效率最高，也是現(xiàn)在所有的調(diào)制解調(diào)器中經(jīng)常采用的技術。,13,有關編碼與調(diào)制,調(diào)制是指用模擬信號承載數(shù)字或模擬數(shù)據(jù)；而編碼則是指用數(shù)字信號承載數(shù)字或模擬數(shù)據(jù)模擬信號使用模擬信道傳送（調(diào)幅AM、調(diào)頻FM、調(diào)相PM）模擬信號使用數(shù)字信道傳送(脈沖幅度調(diào)制PAM、脈沖編碼調(diào)制PCM、差分脈沖編碼調(diào)制DPCM、增量脈沖碼調(diào)制方式DM)數(shù)字信號使用模擬信道傳送（ASK、FSK、PSK、QAM）數(shù)字信號使用數(shù)字信道傳送（NRZ、ManchesterCode）,14,RFID系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通信基礎RFID系統(tǒng)的安全性RFID標簽,15,RFID的密碼系統(tǒng),密碼系統(tǒng)即把一個原本的消息（稱之為明文）通過加密算法和加密密鑰轉換成編碼的消息（密文）。保密密鑰系統(tǒng)公開密鑰系統(tǒng)（二者都是使用保密的密鑰）,16,保密密鑰系統(tǒng),加密和解密的算法是完全可逆的（亦即對稱的）。又稱為對稱密鑰系統(tǒng)。保密密鑰系統(tǒng)的核心是密鑰，它有著高度的機密性。DES算法，就是一種典型的對稱密鑰體系的加密方法。,明文或,密文,加密/解密,加密/解密密鑰,密文或,明文,1,17,公開密鑰系統(tǒng),非對稱密碼系統(tǒng)，即加密和解密算法是不同的。加密密鑰和解密密鑰有著數(shù)學上的聯(lián)系。加密密鑰可以公開，解密密鑰不能公開。簡化密鑰的分布和管理。提供了實現(xiàn)“電子簽名”的可能。RSA算法就是一種典型的非對稱密碼方案。,1,加密密鑰,公開的,加密,明文,解密密鑰,保密的,解密,密文,明文,18,RFID數(shù)據(jù)的安全性,防范下列攻擊為了復制/改變數(shù)據(jù)，未經(jīng)授權讀出數(shù)據(jù)載體（標簽）。將外來的數(shù)據(jù)載體（標簽）置入讀寫器的詢問范圍，企圖得到非授權的訪問。為了假冒真正的數(shù)據(jù)載體，竊聽無線電通信并重放復制數(shù)據(jù)。PIN鑒別、對稱密鑰系統(tǒng)的鑒別、導出密鑰的鑒別,1,19,RFID系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通信基礎RFID系統(tǒng)的安全性RFID標簽,20,射頻標簽（RFIDTAG）是安裝在被識別對象上，存儲被識別對象相關信息的電子裝置，常稱為電子標簽。它是射頻識別系統(tǒng)的數(shù)據(jù)載體，是射頻識別系統(tǒng)的核心。1、分類（1）按標簽的工作方式分類主動式標簽。用自身的射頻能量主動地發(fā)射數(shù)據(jù)給讀寫器的標簽。主動標簽含有電源。被動式標簽。由讀寫器發(fā)出查詢信號觸發(fā)后進入通信狀態(tài)的標簽。被動標簽可有源也可無源。,21,（2）按標簽的讀寫方式分類只讀型標簽。只能讀出不能寫入的標簽?？煞譃橐韵氯悾褐蛔x標簽：內(nèi)容出廠時已寫入，識別時只可讀出，不可改寫。一次性編程只讀標簽：標簽內(nèi)容只可在應用前一次性編程寫入，識別過程中內(nèi)容不可改寫?？芍貜途幊讨蛔x標簽：標簽內(nèi)容經(jīng)擦除后可重新編程寫入，識別過程中內(nèi)容不可改寫。讀寫型標簽。標簽內(nèi)容既可被讀寫器讀出，又可由讀寫器寫入的標簽。,22,（3）按標簽有無能源分類無源標簽：標簽中不含電池的標簽。工作能量來自閱讀器射頻能量。有源標簽：標簽中含有電池的標簽。不需利用閱讀器的射頻能量。半有源標簽：閱讀器的射頻能量起到喚醒標簽轉入工作狀態(tài)的作用。,23,（4）按標簽的工作頻率。（5）按標簽的工作距離。,24,射頻識別標簽一般由天線、調(diào)制器、編碼發(fā)生器、時鐘及存儲器構成。,天線,調(diào)制器,控制器（CPU）,電源,編碼發(fā)生器,時鐘,存儲器,射頻識別標簽的構成,25,不同類型射頻標簽的應用,低頻（LF）標簽低頻標簽工作頻率范圍30300KHZ，典型的工作頻率有：125KHZ，133KHZ，低頻標簽一般為無源標簽，工作能量通過電感耦合(近場）獲得，閱讀距離小于1米。典型應用有：動物識別、容器識別、工具識別、自動化生產(chǎn)線、精密儀器、電子閉鎖防盜等。國際標準有：ISO11784/11785（用于動物識別）、ISO18000-2（125-135KHZ）,26,低頻標簽的優(yōu)勢：具有省電、廉價的特點；工作頻率不受無線電頻率管制約束；可以穿透水、有機組織、木材等；非常適合近距離、低速度的、數(shù)據(jù)量要求較少的識別應用。低頻標簽的劣勢有：存儲數(shù)據(jù)量少，只能適合低速、近距離識別應用；與高頻標簽相比，天線匝數(shù)更多，成本更高一些。,27,高頻（HF）標簽高頻標簽工作頻率范圍330MHZ，典型工作頻率為13.56MHZ，中高頻標簽一般也采用無源設置，其工作能量和低頻標簽一樣，也是通過電感耦合（近場）獲得，其基本特點與低頻標簽相似，由于其工作頻率的提高，可以選用較高的傳輸速度，天線設計相對簡單，標簽一般制成卡片形狀。典型的應用包括：無線IC卡、電子車票、電子身份證、電子閉鎖防盜、自動化生產(chǎn)線等。相關的國際標準有ISO14443、ISO15693、ISO18000-3（13.56MHZ)等.,28,特高頻（UHF）與超高頻（SHF）標簽超高頻與微波頻段的射頻標簽，簡稱為微波射頻標簽。閱讀距離一般大于1米，典型情況為46米，最大可達10米以上。各工作頻率的用途及特點：433MHZ左右：耦合方式為反向散射耦合（遠場），主要用于貨物管理及特定場合。該頻段電磁波繞射能力強，工作距離較遠，但天線尺寸較大，該頻段的無線電業(yè)務繁雜，容易引起干擾問題。相關的國際標準有ISO18000-7(433.92MHZ),29,800/900MHZ頻段：我國于近期規(guī)劃出840-845MHZ及920-925MHZ頻段用于RFID技術，空間耦合方式為反向散射耦合。主要用于商品貨物流通。該頻段電磁波繞射能力強，最大工作距離可達8米左右，背景電磁噪聲小，天線尺寸適中，射頻標簽易于實現(xiàn)，是全球范圍內(nèi)貨物流通領域大規(guī)模使用RFID技術的最合適頻段。相關的國際標準有ISO18000-6(860-930MHZ),30,2.45G/5.8GHZ頻段：空間偶合方式為反向散射耦合（遠場）。主要用途為車輛識別和貨物流通。該頻段電磁波為視距傳播，繞射能力差，且相對來講空間損耗大，因此工作范圍小。由于頻率高，相對而言制造成本大，同時該頻段為ISM頻段，電磁環(huán)境復雜，干擾問題在特定場合可能較為突出。相關的國際標準有ISO18000-4（2.45GHZ)、ISO18000-5(5.8GHZ)。,ISO/IEC相關RFID標準,31,射頻標簽的制作與封裝,射頻標簽產(chǎn)品按形態(tài)和材質的不同可分為三大類：標簽類、注塑類和卡片類。封裝工藝封裝環(huán)節(jié)主要包括三個主要工藝：天線基板制作、一次封裝（Inlay（內(nèi)嵌片）的制作）和二次封裝（基板上涂覆絕緣膜、沖裁）。（1）天線基板的制作天線基板的制作目前主要包括兩種方式：一種是傳統(tǒng)的蝕刻工藝，另一種是絲網(wǎng)印刷工藝。（2）一次封裝（內(nèi)嵌片的制作）一次封裝是指帶有天線的基板和芯片通過點膠的方式制成內(nèi)嵌片的過程,32,（3）二次封裝（基板上涂覆絕緣膜、沖裁）,Inlay,冷凝膠,涂敷有冷凝膠的Inlay,塑料（底紙）,不干膠,電路帶保護的標簽,刷好不干膠的標簽,離型紙,成卷的不干膠標簽,