高速公路射频识别收费系统 第2部分：空中接口协议DB22／T 1955.2-2013.pdf

ICS 93.080.30 P 66 DB22 吉林省 地方标准 DB 22/T 1955.2 2013 高速公路射频识别收费系统 第 2部分：空中接口协议 RFID-based electronic toll collection system on expressway Part 2:air interface protocol 2013-12-04发布 2013-12-31实施 吉林省质量技术监督局 发布 DB22/T 1955.2 2013 I 目 次 前言.II 1 范围.1 2 规范性引用文件.1 3 术语、定义、符号和缩略语.1 4 基本要求.2 5 协议要求.2 6 数据存储.8 DB22/T 1955.2 2013 II 前 言 本标准按照 GB/T 1.1 2009 给出的规则起草。DB22/T 1955-2013高速公路射频识别收费系统分为：第 1部分：车道系统技术要求；第 2部分：空中接口协议；第 3部分：数据传输接口。本部分为 DB22/T 1955.2-2013第 2部分。本部分由吉林省交通标准化技术委员会提出并归口。本部分起草单位：吉林省高速公路管理局、交通运输部科学研究院。本部分主要起草 人：谢玉田、丛广岩、胡永志、谷云辉、付立、李伯勇、吕庆辉、黄阿琼。DB22/T 1955.2 2013 1 高速公路射频识别收费系统 第 2部分：空中接口协议 1 范围 本部分规定 了 高速公路射频识别收费系统空中接口协议的技术要求。本部分 适 用 于采 用射频识别技术 实现 的高速公路 电子 收费系统，车 辆 出 入 管理、城市 道路收费 等领 域可以参 照 使 用。2 规范性引用文件 下列 文件 对于 本文件的 应 用 是必不可少 的。凡是注日期 的引用文件，仅所注日期 的 版 本 适 用 于 本文 件。凡是不注日期 的引用文件，其最新版 本（包括所有 的 修改 单）适 用 于 本文件。GB/T 29262-2012 信息 技术 面向服务 的 体 系 结构(SOA)术语 ISO/IEC 18000-6 信息 技术 项目 管理的射频识别 第 6部分:860MHz至 960MHz空中接口通 信 用 参 数 3 术语、定义、符号和缩略语 3.1 术语和定义 GB/T 29263-2012中 界 定的术语和定义 以及下列 术语和定义 适 用 于 本部分。3.1.1 空中接口协议 air interface protocol 读写器 和标 签之间完整 的通 信 协议，包括物 理 层、碰撞仲裁 算法、命令 及 响 应 的 结构以及 数据 编码的 方法。3.1.2 连续波 continuous wave 典型情况 是 指一个 给定频 率 下 的 正弦波，但一般来说 是 指 读写器 发 出的用 于 驱动无源 标 签 工作、无幅度或相 位 调制 的 具 有 足够能量、不 会 使 标 签 误认 为 是 发 射数据的 各种发 射 信 号 波形。3.1.3 无源标签 passive tag 其 收 发机 是 由 外 部射频 场激励而 不是 内 部 电 池供能 的标 签。3.2 符号和缩略词 下列 符号和缩略语 适 用 于 本部分。BLF：反 向 散 射 链 路频 率(Backscatter-Link Frequency)Cht：载波 高 电 平容差（Carrier High-level Tolerance）Clt：载波 高 电 平容差（Carrier Low-level Tolerance）CRC：循环冗余码校验（Cyclic Redundancy Check）DB22/T 1955.2 2013 2 DSSS：直序扩 频（Direct Sequence Spread Spectrum）FHSS：跳 频 扩 频（Frequency Hopping Spread Spectrum）LSB：最 低 有 效 位（Least Significant Bit）MSB：最 高 有 效 位（Most Significant Bit）NRZ：不 归 零码（Not Return to Zero）PPE：脉冲 位 置编码（Pulse Position Encoding）Tcf：载波 下 降时 间（Carrier Fall Time）Tcr：载波上升时 间（Carrier Rise Time）Tcs：载波 等 幅状态时 间（Carrier Steady State Time）Tfhf：跳 频 扩 频系统 载波 下 降时 间（Carrier FHSS Fall Time）Tfhr：跳 频 扩 频系统 载波上升时 间（Carrier FHSS Rise Time）Tfhs：跳 频 扩 频系统 载波稳 定 时 间（Carrier FHSS Steady Time）TID：取决 于 上 下 文的标 签 识别 或 标 签 标识符（Tag-Identification or Tag Identifier,depending on context）TTF：标 签 先讲（Tag Talks First）TTO：标 签 只讲（Tag Talks Only）UID：唯一 标识符（Unique Identifier）4 基本要求 本部分 描述 的空中接口协议 以“TTF”的 方式工作。标 签 通 过 反 向 散 射 将 数据传输给 读写器。系统 采 用 随 机时 隙、重复 发 送 的 防 碰撞 协议。在常 规 工作 条 件 下，系统 以“TTO”的 方式工作，读写器不 需 要 向 标 签 发 送 指令，因此 读写器不 需 要 对 载波 进行 调制。本接口协议 不对 前 向 数据 链 路 做 出规定，可以 使 用 ISO/IEC 18000-6中 类 型 A、类 型 B、类 型 C中的前 向 数据传输协议，或 自 定义 指令来 处 理标 签 的 写入和 编 程。标 签 的 供能 采 用 两 种方式。一种 是 获 取 部分 入 射 波能量，将 其整 流后 为 电 路 供 电；另 一种 是使 用 内 部 电 池 为 电 路 辅助 供 电。两 种方式 下 标 签 都需 要 调制 并 反 向 散 射 入 射 载波 以 发 射数据 信息。标 签信息 由 TID、可 选 的数据 页 和 可 选 的 简 单传 感 器 数据 页组成。标 签信息以 具 有 固 定 长 度 的数据 页 为单位传输。标 签信息 的用 户 数据 页 和传 感 器 数据 页 的数 量 应 当 在 标 签 中 配 置。TID是 在 制 造芯片 时 被 永 久地 写入 在芯片 内 的。用 户 数据 页 是可写 的，并 且 可以 被 用 户 有 选择地锁 定。读写器 通 常 通 过 空中 非 接 触 方式 写入 标 签；但 也 不 排斥 接 触 方式 写入 标 签。5 协议要求 5.1 协议基本参数 协议基本 参 数 见表 1。DB22/T 1955.2 2013 3 表 1 协议参数 参 数 值 描述 信 号 检测 时 间 125 s 标 签 的 信息 号 检测 时 间 最 大延迟 时 间 30ms 这 个 值控 制 着 标 签 的 仲裁 时 间。该 时 间由标 签 配 置，不 小 于 30ms。数据传输 率 256kbps 副 载波 频 率/2（kbps）副 载波 频 率 512kHz 对应 脉冲 位 置编码 PPE和 米勒副 载波 编码 M=2 频 率容差 20%频 率容差 与 所有 时 间参 数 相 关，如 信 号 检测 时 间，最 大延迟 时 间，数据传输 率，副 载波 频 率 等 页 间 隔 8个 符号 周 期 在 相 邻两页 之间 的 间 隔 页 数据位数 64位 每 个 数据 页 的 长 度 5.2 标签碰撞仲裁 标 签碰撞仲裁使 用“随 机时 隙、重复 发 送”的标 签 传输 方法。标 签 与随 机或 伪随 机 数据 发 生 器 协 作，以 随 机时 间间 隔 传输标 签信息。通 过选择 适 当 的 最 大延迟 时 间，能够 优 化 碰撞仲裁 算法，为 一 定数量 的 可 能 在任意 时 刻 出 现 在 读写器 辐 射 场内 的标 签 提 供 最 优 通 过 量。图 1显示 了 标 签 随 机发 送 信息 的 一 个典型 分 布 情况。图 1 标签信息传输分布 5.3 标签信息 标 签信息 的 长 度 可以是 变 化的。它 包括 一个或 多 个 固 定 长 度 的 页（由 页 数据位 参 数 决 定）。标 签信 息应 由 TID开始。标 签信息 既 可以包 含非 结构 化数据 也 可以包 含 结构 化数据。一个 结构 化数据标 签信息应 当 包括 一个 或 多 个 TID页 及至少 一个 数据 页。5.4 连续波控制 5.4.1 读写器发射电平上升波形 读写器 发 射 电 平上升波形 和 参 数 见图 2和 表 2。DB22/T 1955.2 2013 4 图 2 读写器发射电平上升波形 表 2 读写器发射电平上升波形参数值 参 数 最 小值 最 大值 Tcs 1500 s Tcr 1 s 500 s Cht 10%Clt 1%5.4.2 读写器发射电平下 降 波形 当 载波 电 平 已 降 至 低 于 纹 波 限 值 Cht后，发 射 电 平 下 降 应 当 是 单 调 的，持续 时 间 为 Tcf，图 形 和 参 数 见图 3和 表 3。图 3 读写器发射电平下 降 波形 表 3 读写器发射电平下 降时限 参 数 最 小值 最 大值 Tcf 1 s 500 s Cht 稳 定 状态 电 平（100%）的 5%Clt 1%5.4.3 跳 频 载 波 的 上升和下 降时间 DB22/T 1955.2 2013 5 当 读写器 工作 在 FHSS模 式时，载波上升 和 下 降时 间 图 形 见图 4和 表 4。读写器应 当在 30 s内 完 成 一 个 频 率跳 变 以 保证 标 签不 因 频 率跳 变 而 被复 位。频 率跳 变 时 间 测 量 从 Tfhf 的 开始 起 到 Tfhr 的 结 束 为止。注：纹 波 范围要求 在 5%的 稳 定 状态 电 平 以 内。图 4 FHSS载 波上升和下 降的特 性 表 4 FHSS载 波上升和下 降的 参数 参 数 最 小值 最 大值 Tfhr 30 s Tfhs 400 s Tfhf 30 s 5.5 信息 解码 5.5.1 信息 解码 要求 标 签应 当 支持 PPE或 者 米勒副 载波编码（M=2）。5.5.2 PPE 符号 周 期 的第 一个 四 分 之 一时 间 内 为高 电 平 表示 数 字“1”，符号 周 期 的第 三 个 四 分 之 一时 间 内 为 高 电 平 表示 数 字“0”，时序 见图 5。图 5 PPE编码 5.5.3 米勒副载 波 编码 DB22/T 1955.2 2013 6 米勒副 载波编码 将 使 用 M=2的分 度 比。编码波形 见图 6、图 7和 图 8。副 载波 频 率 BLF应 该 是 512kHz。图 6 米勒 基 函 数 及 信号 状态 图 图 7 米勒副载 波 序列 图 8 米勒副载 波 编码结束 信号 5.6 符号 调 制 标 签 通 过 标 签 天线 电 路的 阻抗 变 换 完 成 发 射 信 号。标 签 天线 反 射系数 在两 种状态 间 切换。状态“低”表示 正 常 工作状态，标 签 被 读写器 激 活 并 能够 接收 信息。状态“高”表示 天线 配 置发 生变 化 或 传输中 断。5.7 页调 制 5.7.1 位顺序 MSB首 先 传输。5.7.2 PPE页调 制 一个 PPE页 总 长 75个 符号 周 期。前 11个 符号 周 期构 成页 的前 导 码，页 的前 导 码 应 该 以 8个 二 进 制 数 字“0”开始，紧跟 其 后 的 是 由 2个 周 期 的 持续 低 电 平 和 1个 数 字“1”组成 的 同步 序 列，后 面是 64个 数据符 号。DB22/T 1955.2 2013 7 图 9 PPE页调 制 5.7.3 米勒页格式 一个 米勒页 包 含 87个或 95个 符号 周 期：前 22个 符号 周 期是 扩 展 前 导 码。前 导 码 应 该 以 32个 副 载波 周 期（16个 符号 周 期）开始，紧跟 其 后 的 是 同步 序 列，该 序 列包 含 有 0101112或 0101102的 米勒 编码 符号，分别 表示 没 有 或 存在页 链 路数据，如图 10所 示；64个 数据符号 周 期；如 果同步 序 列是 0101102，那么 8个 米勒 编码 符号 周 期 传输 页 连 接数据。3个 MSBs表示页 数（以 8为 模），5个 LSBs表示 CRC-5校验 值。CRC-5计 算 中 需 使 用前 一 页 的 CRC-5结 果，其 中第 一 页 使 用 000002作 为前 一 页 的 CRC-5结 果；结 束 位 逻辑“1”必 须 被 附加 在 末尾，如图 11所 示。图 10 米勒 前 导码 图 11 页链 路数 据 DB22/T 1955.2 2013 8 5.7.4 返回 数 据的链 路 标 签 反 向 散 射 应 符 合 以下 规则：脉冲 位 置编码：标 签 响 应 副 载波 频 率（BLF）应 为 512kHz；米勒副 载波编码（M=2）：标 签 响 应 副 载波 频 率（BLF）应 为 512kHz。5.7.5 链 路 时序 标 签 将在随 机时 间间 隔 内 传输 它 们携带 的 信息。没 有 规定 读写器 到 标 签 和标 签 到 读写器 的会 话 链 路 时序 要求，因 为 读写器不 需 要 发 射 命令。当 标 签 发 出 一 系 列信息 时，信息之间应有 8个 标 签 符号 周 期 的 间 隔，即 32 s 20%（参 看 图 12）。图 12 多页 标签符号 周期 6 数 据存储 6.1 内存 空 间 标 签 的 逻辑 内 存空 间 被 划 分 成多 个 64位的 页。每 个 标 签 的 内 存中 首 先 包 含 一个唯一 的 身份代 码 TID，它在 制 造 之 时 就 被 永 久地 编 程在芯片 里 面。在 以 后 的 任 何阶段，它都 不可 能 被 擦除、改 变 或 重 新 编 程。可 编 程 的的 逻辑 内 存 被 分 配 为 N个 64位的 页。对 每页 的位 编码 顺 序 是 从 第 63位（MSB）到 第 0位（LSB）。表 5 可编程的 标签 内存结构 图 页 码 存储的数据 0到 L-1 TID（共 L页）L以 上 用 户 内 存 预留 页 预留 页 数据 TID是 标 签 唯一 的 身份代 码。表 6定义 了 两 种 TID形式：即 非 结构 化数据的 TID-U和 结构 化数据的TID-S，最 高 两 位提 供 有 关 TID形式 的 信息。表 6 TID的扩展位 定义 值 定义 00 仅仅是 TID-U（只 读）01 非 结构 化数据 形式 的 TID-U 10 对 未 来扩 展 的 预留 11 结构 化数据 形式 的 TID-S 6.2 TID-U TID-U定义 了 TID被 用 于仅有 TID数据和存 在非 结构 化数据的标 签信息。TID-U页 的 结构（扩 展 位为 002和 012）见表 7。DB22/T 1955.2 2013 9 表 7 TID-U 扩 展 位 制 造 商 编码 UID CRC 第 63位和第 62位 第 61位 至 第 57位 第 56位 至 第 16位 第 15位 至 第 0位 扩 展 位：2位 TID扩 展 位 制 造 商 编码：5位的 制 造 商 的 编码 UID：41位 唯一 识别符 CRC：16位 循环冗余校验码，16位 CRC根 据 最 高位 优 先 的 顺 序 从 TID的第 63位 到 16位 计 算 得 出。用 于 计 算 CRC的标准 多 项 式 是 x16 x15 x2+1。6.3 TID-S TID-S数据 格 式 应 为 以下 格 式 中的 一种，其 类 型 识别 字段 应 为 唯一 的。类 型 识别 字段 为 E0h：第 0页，第 63位 到 56位 包 含类 型 识别 字段 E0h。第 0页，第 55位 到 48位 包 含 一个 8位 制 造 商 编码。第 0页，第 47位 到 0位 包 含 一个 48位标 签 序 列 号（制 造 商 出 厂 时 赋 值）。类 型 识别 字段 为 E2h：第 0页，第 63位 到 56位 包 含类 型 识别 字段 E2h。第 0页，第 55位 到 44位 包 含 一个 12位 设计者掩 码 识别符。第 0页，第 43位 到 32位 包 含 一个 12位 供 应 商 定义 模 型 数。第 0页，第 31位 到 16位，包 含 一个 16位 XTID帧头，若设计者掩 码 识别符的 最 高位为 1，则 XTID帧头 的 3位 LSBs（非 零无 符号 整 数）表示 标 签 识别号的存 在 和 长 度。长 度 的 计 算式 为 48+(最 低 3位 值-1)*16)。可 见长 度 的 最 小值 为 48位，最 大值 为 144位。第 0页，第 15位 到 0位 包 含 标 签 序 列 号的 16位 MSBs（制 造 商 出 厂 时 赋 值）。第 1页，第 63位 到 0位 包 含 63位 以 上 的标 签 序 列 号，其 余 位 置 都 未 被 定义。只 有 当 标 签 序 列 号存 在 时 这页 才 存 在。第 2页，第 63位 到 0位为 延 续 的标 签 序 列 号，从 第 63位 开始，其 余 位 置 都 未 被 定义。只 有 当 标 签 序 列 号 长 度 超 过 80位 时 这页 才 存 在。类 型 识别 字段 为 E3h：第 0页，第 63位 到 56位 包 含类 型 识别 字段 E3h。第 0页，第 55位 到 48位 包 含 一个 8位 制 造 商 编码。第 0页，第 47位 是 用 户 内 存标 志 位，表示 是 否 存 在 用 户 内 存。第 0页，第 46位 到 32位 包 含 一个 15位的用 户 内 存 长 度。第 0页，第 31位 到 0位 是 48位的标 签 序 列 号（制 造 商 出 厂 时 赋 值）的 32位 MSBs。第 1页，第 63位 到 48位 是 48位的标 签 识别号（制 造 商 出 厂 时 赋 值）的 16位 LSBs。第 1页，第 47位 是 XTID标 志 位，表示 是 否 存 在 XTID帧头。第 1页，第 46位 到 32位 包 含 一个 15位 XTID帧头。第 1页，第 31位 到 0位 未 被 定义。分 配类 字段从 E0h到 E3h的标 签 序 列 号的 8位 MSBs都 应是 供 应 商 定义 模 型 数。TID-S后 至少 跟 一个 已 编码 结构 化数据 页。_