新闻中心

EEPW首页 > 手机与无线通信 > 设计应用 > RFID协议一致性测试系统设计

RFID协议一致性测试系统设计

作者:时间:2012-02-01来源:网络收藏

1.发展现状
近年来,技术得以快速发展,已被广泛应用于工业自动化、商业自动化、交通运输控制管理等众多领域。随着制造成本的下降和标准化的实现,技术的全面推广和普遍应用将是不可逆转的趁势,这也给RFID测试领域带来了巨大的需求和严峻的挑战。负责制订RFID标准的两大主要国际组织ISO和EPCglobal都针对RFID测试及其系统发布了相关的规范。

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/155320.htm

1.1RFID测试的相关规范
RFID协议一致性测试规范是随着RFID协议标准的发展而发展起来的,测试规范的目的即确定被测单元的特性与协议标准的规定一致。ISO和EPCglobal都根据已发布的RFID协议标准制订了对应的测试规范,用于指导进行规范、可靠的RFID协议一致性测试。由于不同RFID协议的调制参数、编码方式、防冲突机制、帧结构、指令集等都各不相同,且不同频段的RFID产品可能具有完全不同的特性,所以每一种协议都有其对应的一致性测试规范,如表1-1所示:

1.jpg

表1-1:RFID协议标准对应的一致性测试规范
RFID协议标准中规定了包括物理层和协议层在内的各项特性,而一致性测试规范中则规定了测试环境、测试项目和测试预期结果,根据测试规范列举的测试项目,通过比较被测单元的实际输出与预期输出的异同,来判定被测单元是否与协议标准的规定一致。
除此之外,每个国家或地区还会有特定的RFID产品规范,会对产品的功率、频率、带宽等参数进行限制,该规范所规定的各项技术指标也属于RFID协议一致性测试的范畴。对于在中国销售和使用的RFID产品,国家信息产业部于2007年发布了“800/900MHz频段RFID技术应用试行规定”,以规范该频段RFID 产品的应用。

1.2RFID协议一致性面临的困难与挑战
对于大多数已长期应用的无线通讯系统,如GSM等,传统测试仪器制造商已能够为其提供综合测试仪。典型的协议一致性测试配置包括一台综合测试仪和被测设备,其中综合测试仪作为主单元,被测设备作为从单元,两者之间通过射频电缆相连或通过天线经空中传输相连,在建立通讯链路的基础上进行参数的设置及测试。RFID技术作为无线通讯的新兴领域之一,其协议一致性测试目前仍然较多的依靠信号发生器、频谱仪和示波器等传统仪器的组合,但由于RFID技术在具有无线通讯所共有的特性之外,又有着其独有的特殊性,采用传统仪器的组合很难构建出完善的协议一致性
首先,RFID阅读器与标签的测试与传统设备的测试差异较大,以EPC UHF Class 1 Gen 2标准为例,阅读器和标签通讯的时序如图1-1所示:
image001.jpg
图1-1:EPC UHF Class 1 Gen 2通讯时序
整个实时通讯过程在数毫秒内即全部完成,其中包含了2条指令以及2条应答交互的实时握手操作,即Query(指令)→RN16(应答)→ACK(指令)→PC+EPC+CRC16(应答),其中链接时间T1和T2都在微秒量级。根据协议标准,ACK指令中必须正确包含前一条应答中的16位随机数,且在规定的链接时间T2之内反馈给标签,否则通讯将失败。因此采用预生成信号的方式无法完成实时通讯过程,测试系统必须具有在极短的时间内实时生成信号的能力,传统的信号发生器无法满足该协议的时序要求。
其次,RFID协议一致性测试的关键在于测试的完整性,必须根据一致性测试规范对被测单元进行完整的物理层和协议层测试。传统仪器通常只能够完成对物理层参数的测试,而由于其灵活性的局限无法对协议层参数进行测试。另一方面,由于测试条件众多,对于单个参数,如链接时间等,需要在不同频率,不同码率,不同编码方式等情况下分别进行测试,这就使得测试点成几何级数增长。如果采用传统仪器进行手动测试,完成完整的协议一致性测试将需要很长的时间,如何提高测试速度也成为了RFID协议一致性测试系统的课题之一。
再次,RFID协议标准种类众多,有适用于近距离通讯的LF、HF频段标准,还有适用于远距离通讯的UHF、Microwave频段标准,各个频段内的标准还由于工作模式、数据传输等的不同而不同。每一种RFID协议都有自己独特的测试需求,在ISO和EPCglobal制订的各个RFID协议一致性测试规范中,对一致性测试系统的描述和要求也不尽相同。RFID协议标准的多样性为协议一致性测试系统带来了巨大的挑战,如何用一个通用测试平台来覆盖所有的RFID协议标准,可靠的实现RFID协议一致性测试,是亟需解决的一个问题。
最后,RFID技术本身还在不断演进,包括ISO和EPCglobal在内的国际组织,以及RFID领域的领先企业,还在不断的完善现有协议,发展新协议,如即将发布的EPC HF Class 1 Gen 2标准将作为Mode 3对ISO 18000-3标准进行扩展。新协议的出现,又会带来新的物理层空中接口规定和协议层数据交换标准,因此需要一个灵活可扩展的测试平台与之相适应,使之不仅能实现对现有RFID协议的一致性测试,也能快速应对下一代RFID协议的测试需求。

2.RFID协议一致性测试系统概述
目前应用于RFID协议一致性测试的系统主要有以下几种构架方式,即:成功/失败模式、监听模式、激励/响应模式、实时仿真模式,依次覆盖了从简单到复杂不同层次的一致性测试需求。本节中我们将对比不同构架的特点及其局限性,并引入软件无线电等关键技术,结合各种测试构架来应对RFID协议一致性测试中面临的困难与挑战。

2.1RFID协议一致性测试系统的构架方式
1.成功/失败模式
最简单的RFID协议一致性测试系统采用一个参考阅读器与被测标签之间进行通讯,得出通讯成功或失败的结果,以此判定被测标签的特性,或反之采用参考标签判定被测阅读器的特性。成功/失败模式如图2-1所示:
image002.jpg
图2-1:成功/失败模式
该测试模式的特点是系统构成简单,测试时间极短,适合于生产线等对测试速度要求很高的测试场合。但其缺点在于测试项目少,测试结果简单,仅能提供被测单元是否正常工作的信息,对于判定被测单元的协议一致性来说是远远不够的。另外,当遇到测试结果为失败时,由于无法分析失败的原因,不能够对被测单元的改进提供有用的信息。
2.监听模式
严格来说,成功/失败模式并未真正构成RFID协议一致性测试系统,该模式更多的只作为一种辅助的测试手段。针对成功/失败模式的不足,我们可以在它的基础上增加频谱仪和示波器等仪器,构成监听模式。进一步的,我们可以采用矢量信号分析仪等高级信号分析仪器替代频谱仪和示波器,以获得更加强大的信号分析能力。在该测试模式中,当参考单元和被测单元之间进行数据交换时,我们可以通过第三方仪器对通讯的信号进行采集和分析。监听模式如图2-2所示:
image003.jpg
图2-2:监听模式
该测试模式能够实现的协议一致性测试功能主要取决于两个要素,首先是矢量信号分析仪。RFID协议一致性测试,要求矢量信号分析仪不仅具有传统的时域和频域分析功能,还需要具有针对RFID协议的解调和解码功能,才能获得通讯过程中的数据。同时,矢量信号分析仪还需要具备适合于RFID信号的同步触发采集功能,如射频功率触发或频谱模板触发。由于几乎所有RFID信号都是间断的瞬时信号,具有射频功率开启标志着通讯开始的共同特征,射频功率触发已成为最常用的触发采集方式。除此之外,由于RFID阅读器和标签之间的通讯速率很快,受限于矢量信号分析仪的操作和信号处理速度,监听模式下无法实现对信号的实时分析,而只能采用实时采集,离线分析的方式,因此矢量信号分析仪的信号存储能力就显得至关重要了。
监听模式在弥补了成功/失败模式的不足的同时,也存在着同样的局限性,即该测试模式的另一个要素,参考单元(阅读器或标签)。在RFID协议标准中,对于大多数参数的规定,都采用了灵活组合的方式,即阅读器和标签都可以在宽泛的范围内进行操作,如不同的调制参数、编码方式、数据速率、强制的和可选的指令集等。需要说明的是,协议标准规定阅读器和标签并不需要同时支持所有的参数组合方式,而由于研发和生产成本等因素的制约,实际的RFID产品也无法支持所有的参数组合方式。
参考单元的选择很大程度上决定了该测试模式的效果,但寻找一个包含了所有功能的“完美”参考单元几乎是不现实的。退一步来看,即使找到了“完美”参考单元,对于完成RFID协议一致性测试来说还是不够的,因为在协议一致性测试中,不仅需要测试协议规定的正确通讯流程,还需要执行非正常流程来测试被测单元在特定条件下的反应。
受参考单元功能限制的影响,监听模式很难实现全面的协议一致性测试,但对于协议一致性测试来说,测试的完整性却又是必须保证的。因此,监听模式只适合于基本的物理层测试,如不依赖于标签应答的阅读器射频参数等。

上一页 1 2 3 4 5 6 下一页

评论


相关推荐

技术专区

关闭