文/工業(yè)和信息化部電信研究院 孫倩

　　如今，物聯(lián)網(wǎng)概念正在如火如荼的發(fā)展，圍繞物聯(lián)網(wǎng)的各種前沿探索和實踐研究也都取得了豐碩的成果。物聯(lián)網(wǎng)作為一項全新的物聯(lián)信息通信的概念和模式，也需要對其進(jìn)行關(guān)鍵技術(shù)的參數(shù)進(jìn)行計量和測試。

　　RFID是目前物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中的核心和關(guān)鍵技術(shù)，在物流、倉儲、交通、醫(yī)療、門禁、安防、移動支付等領(lǐng)域都有著廣泛的應(yīng)用。但是目前RFID技術(shù)存在著標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一的問題，因此非常需要綜合性的測試平臺對不同標(biāo)準(zhǔn)的RFID產(chǎn)品的性能、一致性、可靠性、互操作性等進(jìn)行計量和測試。其中多標(biāo)準(zhǔn)的協(xié)議測試、性能測試、互操作測試、模擬應(yīng)用場景的測試等都是有別于傳統(tǒng)計量方法的，屬于計量科技的新領(lǐng)域。

　　1.多標(biāo)準(zhǔn)的協(xié)議測試

　　通信協(xié)議的測試和計量完全不同于傳統(tǒng)計量，屬于信息技術(shù)計量中一個非常重要的新領(lǐng)域。RFID通用協(xié)議測試系統(tǒng)具有內(nèi)建的RFID協(xié)議棧，能夠?qū)崟r發(fā)射并采集RFID通訊的射頻信號，進(jìn)行完整的射頻參數(shù)及協(xié)議參數(shù)的分析測試，其射頻前端提供LF、HF、UHF 以及微波頻率接口，可以滿足對RFID標(biāo)簽和讀寫器的空中接口和協(xié)議的測試。

　　當(dāng)EUT為標(biāo)簽時，F(xiàn)PGA基帶處理器需要被配置為RFID讀寫器仿真模式，與EUT標(biāo)簽建立通信，并配合主控制器自動完成各項測試任務(wù)。當(dāng)EUT為讀寫器時，F(xiàn)PGA基帶處理器需要被配置為RFID標(biāo)簽仿真模式，與EUT讀寫器建立通信。全面覆蓋對135 kHz以下、13.56 MHz、433 MHz、860 ~ 960 MHz和2.45 GHz頻段的所有標(biāo)準(zhǔn)的RFID空中接口通信參數(shù)。

　　測試系統(tǒng)配套應(yīng)具有自動測試軟件和操作界面，并且預(yù)置了符合標(biāo)準(zhǔn)要求的測試用例集，測試是根據(jù)要求輸入EUT的相關(guān)信息后并完成相應(yīng)的設(shè)置，就可以執(zhí)行相關(guān)測試，測試完成后可自動生成測試報告。

圖1 多標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議測試系統(tǒng)示意圖

　　2.互操作測試平臺

　　為了確保互操作性測試的可再現(xiàn)性和一致性，我們需要一組已被認(rèn)證的產(chǎn)品應(yīng)用于互操作性測試中，這些產(chǎn)品即被稱為已認(rèn)證設(shè)備或合格設(shè)備（QE）。QE即在互操作性測試中已被認(rèn)定與所參照標(biāo)準(zhǔn)完全兼容的商業(yè)產(chǎn)品，與之相對的，未認(rèn)證的設(shè)備即為待測設(shè)備（EUT），由包含待測設(shè)備組成的系統(tǒng)即為待測系統(tǒng)（SUT）。

圖2 互操作測試實施示意圖

　　互操作性測試可以被定義為產(chǎn)品之間依照一定的業(yè)務(wù)標(biāo)準(zhǔn)所進(jìn)行的功能性測試。也就是說互操作性測試是基于用戶對于產(chǎn)品功能的經(jīng)驗的，并不一定涉及協(xié)議層的內(nèi)容，因此互操作性測試應(yīng)在普通用戶界面，提供控制和觀察。

　　實際測試中互操作性測試有兩種實施方式：EUT - EUT 和EUT - QE。

　　QE可以是單一的讀寫器、標(biāo)簽或是一組標(biāo)簽，這取決于待測設(shè)備的測試需求。

　　互操作測試的參數(shù)計量是通過一些列測試集來實現(xiàn)的，測試集的設(shè)計是基于各種標(biāo)準(zhǔn)RFID協(xié)議中主要功能子集中測試用例的匯總，對于互操作性來說，它覆蓋了4個定義的測試集，包括：選擇/盤存（Select/Inventory），內(nèi)存訪問（Memory Access），鎖定/滅活（Permalock/Kill）和其它（Special）。這些測試集用于給出讀寫器或標(biāo)簽的空中接口狀態(tài)，而其中定義了空中接口相關(guān)配置的參數(shù)稱為模式（mode），模式定義了讀寫器與標(biāo)簽之間交互的規(guī)格參數(shù)。

　　3.性能測試

　　性能參數(shù)的計量目的在于通過測試能夠得到RFID設(shè)備（標(biāo)簽和讀寫器）的一些性能特性，產(chǎn)品制造商也可以把性能參數(shù)的測試結(jié)果放到產(chǎn)品說明書里，以便于消費(fèi)者購買時能夠?qū)Ξa(chǎn)品性能一目了然。計量參數(shù)主要包括：距離、標(biāo)簽的排列、標(biāo)簽的方向、標(biāo)簽的體積、標(biāo)簽速度、標(biāo)簽貼附材料、RF環(huán)境、數(shù)據(jù)交易等，需要通過識別范圍、識別速率、讀范圍、讀速率、寫范圍和寫速率等測試來完成參數(shù)的計量。

　　RFID 系統(tǒng)必須在各種環(huán)境和應(yīng)用條件下執(zhí)行要求的數(shù)據(jù)處理（即識別、讀或?qū)懀?。RFID 系統(tǒng)的信息交易范圍和速率由很多因素決定，相關(guān)因素和它們的形式會依賴于采用的RFID 技術(shù)而變化（即感應(yīng)成傳播特性）。表1定義了RFID 系統(tǒng)的通用測試條件，對測試環(huán)境和參數(shù)變化進(jìn)行了規(guī)定，以保證測試的一致性。這樣測得的特性可以作為應(yīng)用設(shè)備選擇時的參考依據(jù)。測試應(yīng)在可控的射頻環(huán)境（如電波暗室）中進(jìn)行。當(dāng)電波暗室限制了設(shè)備的移動和測試距離時，允許測試在開闊測試環(huán)境下進(jìn)行。測試也可以在一個典型的試驗室環(huán)境中進(jìn)行，但應(yīng)考慮盡可能減少影響測試結(jié)果的電磁干擾源。

表1 測試條件

　　4.應(yīng)用場景的模擬

　　RFID的實際應(yīng)用場景是非常多變和復(fù)雜的，除了閘門、傳送帶、貨架等常用場景，還需要對電磁環(huán)境、物理環(huán)境（溫濕度、鹽霧、射線等）、系統(tǒng)布置、網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃等因素予以實際模擬，以便在最接近產(chǎn)品真實使用狀態(tài)的情況下，對產(chǎn)品性能通過軟件仿真或真實現(xiàn)場布置并結(jié)合模擬給出RFID產(chǎn)品或系統(tǒng)的可靠評估。

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　　5.政府強(qiáng)制性測試

　　RFID產(chǎn)品在美國的政府強(qiáng)制性測試要求包括：EMC測試以及射頻特性需參考標(biāo)準(zhǔn)FCC CFR Part 15以及ANSI C63.4；Safety測試需參照UL 60950以及NRTL認(rèn)證；電磁照射測試需參照OET Bulletin 65， ANSI C95.1以及ANSI C95.3。 

    RFID產(chǎn)品在加拿大的政府強(qiáng)制性測試要求包括：EMC測試以及射頻特性需參考RSS-210；Safety測試需參照CSA 60950。

表2 北美的強(qiáng)制性法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)

　　在歐洲的RFID產(chǎn)品的強(qiáng)制性測試要求包括：RFID產(chǎn)品的RF測試根據(jù)其使用頻段分別符合ETSI EN 300 220(25～1000MHz)、ETSI EN 300 330(9kHz～30MHz)、ETSI EN 302 208(865～868MHz)、ETSI EN 300 440(1～40GHz)等法規(guī)；EMC測試須符合EN 301 489-1以及EN 301 489-3；Safety測試須符合EN60950（IEC 60950）以及LVD指令73/23/EEC；電磁照射測試需參照1999/519/EC：公共暴露于0Hz~300GHz的電磁照射限值的委員會建議、EN50364，EN50357以及IEC 62369-1的要求。 

表3 歐洲的強(qiáng)制性法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)

    小結(jié)

　　通過計量技術(shù)的創(chuàng)新，加強(qiáng)有別于傳統(tǒng)計量方法的對通信協(xié)議的測試和計量、應(yīng)用場景的模擬、互操作環(huán)境以及性能測試平臺的搭建都屬于目前信息技術(shù)計量中的重要領(lǐng)域，通過這些領(lǐng)域的計量和測試可以全面加強(qiáng)RFID產(chǎn)品的質(zhì)量監(jiān)督，確保RFID產(chǎn)業(yè)的和諧穩(wěn)定發(fā)展，從而推動我國RFID產(chǎn)品的市場化進(jìn)程，增強(qiáng)國內(nèi)產(chǎn)品的市場競爭力。RFID產(chǎn)品質(zhì)量的提高無疑又可以為我國物聯(lián)網(wǎng)事業(yè)的發(fā)展提供更為可靠的基礎(chǔ)性保障。