1. RFID協議一致性測試系統發展現狀

　　近年來，RFID技術得以快速發展，已被廣泛應用于工業自動化、商業自動化、交通運輸控制管理等眾多領域。隨著制造成本的下降和標準化的實現，RFID技術的全面推廣和普遍應用將是不可逆轉的趁勢，這也給RFID測試領域帶來了巨大的需求和嚴峻的挑戰。負責制訂RFID標準的兩大主要國際組織ISO和EPCglobal都針對RFID協議一致性測試及其系統設計發布了相關的規范。

　　1.1 RFID協議一致性測試的相關規范

　　RFID協議一致性測試規范是隨著RFID協議標準的發展而發展起來的，測試規范的目的即確定被測單元的特性與協議標準的規定一致。ISO和EPCglobal都根據已發布的RFID協議標準制訂了對應的測試規范，用于指導進行規范、可靠的RFID協議一致性測試。由于不同RFID協議的調制參數、編碼方式、防沖突機制、幀結構、指令集等都各不相同，且不同頻段的RFID產品可能具有完全不同的特性，所以每一種協議都有其對應的一致性測試規范，如表1-1所示：

　　載波頻率協議標準協議子類一致性測試規范

　　134.2kHzISO 11785 / ISO 14223HDX / FDXISO 24631

　　125kHz， 134.2kHzISO 18000-2Type A / BISO 18047-2

　　13.56MHzISO 14443Type A / BISO 10373-6

　　13.56MHzISO 15693 / ISO 18000-3Mode 1 / 2ISO 10373-7 / 18047-3

　　433.92MHzISO 18000-7ISO 18047-7

　　860-960MHzISO 18000-6Type A / B / CISO 18047-6

　　860-960MHzEPC UHF Class 1 Gen 2EPC UHF C1G2 Conformance

　　2.45GHzISO 18000-4Mode 1 / 2ISO 18047-4

　　表1-1：RFID協議標準對應的一致性測試規范

　　RFID協議標準中規定了包括物理層和協議層在內的各項特性，而一致性測試規范中則規定了測試環境、測試項目和測試預期結果，根據測試規范列舉的測試項目，通過比較被測單元的實際輸出與預期輸出的異同，來判定被測單元是否與協議標準的規定一致。

　　除此之外，每個國家或地區還會有特定的RFID產品規范，會對產品的功率、頻率、帶寬等參數進行限制，該規范所規定的各項技術指標也屬于RFID協議一致性測試的范疇。對于在中國銷售和使用的RFID產品，國家信息產業部于2007年發布了“800/900MHz頻段RFID技術應用試行規定”，以規范該頻段RFID 產品的應用。

　　1.2 RFID協議一致性測試系統面臨的困難與挑戰

　　對于大多數已長期應用的無線通訊系統，如GSM等，傳統測試儀器制造商已能夠為其提供綜合測試儀。典型的協議一致性測試配置包括一臺綜合測試儀和被測設備，其中綜合測試儀作為主單元，被測設備作為從單元，兩者之間通過射頻電纜相連或通過天線經空中傳輸相連，在建立通訊鏈路的基礎上進行參數的設置及測試。RFID技術作為無線通訊的新興領域之一，其協議一致性測試目前仍然較多的依靠信號發生器、頻譜儀和示波器等傳統儀器的組合，但由于RFID技術在具有無線通訊所共有的特性之外，又有著其獨有的特殊性，采用傳統儀器的組合很難構建出完善的協議一致性測試系統。

　　首先，RFID閱讀器與標簽的測試與傳統設備的測試差異較大，以EPC UHF Class 1 Gen 2標準為例，閱讀器和標簽通訊的時序如圖1-1所示：

　　圖1-1：EPC UHF Class 1 Gen 2通訊時序

　　整個實時通訊過程在數毫秒內即全部完成，其中包含了2條指令以及2條應答交互的實時握手操作，即Query（指令）→RN16（應答）→ACK（指令）→PC+EPC+CRC16（應答），其中鏈接時間T1和T2都在微秒量級。根據協議標準，ACK指令中必須正確包含前一條應答中的16位隨機數，且在規定的鏈接時間T2之內反饋給標簽，否則通訊將失敗。因此采用預生成信號的方式無法完成實時通訊過程，測試系統必須具有在極短的時間內實時生成信號的能力，傳統的信號發生器無法滿足該協議的時序要求。

　　其次，RFID協議一致性測試的關鍵在于測試的完整性，必須根據一致性測試規范對被測單元進行完整的物理層和協議層測試。傳統儀器通常只能夠完成對物理層參數的測試，而由于其靈活性的局限無法對協議層參數進行測試。另一方面，由于測試條件眾多，對于單個參數，如鏈接時間等，需要在不同頻率，不同碼率，不同編碼方式等情況下分別進行測試，這就使得測試點成幾何級數增長。如果采用傳統儀器進行手動測試，完成完整的協議一致性測試將需要很長的時間，如何提高測試速度也成為了RFID協議一致性測試系統的課題之一。

　　再次，RFID協議標準種類眾多，有適用于近距離通訊的LF、HF頻段標準，還有適用于遠距離通訊的UHF、Microwave頻段標準，各個頻段內的標準還由于工作模式、數據傳輸等的不同而不同。每一種RFID協議都有自己獨特的測試需求，在ISO和EPCglobal制訂的各個RFID協議一致性測試規范中，對一致性測試系統的描述和要求也不盡相同。RFID協議標準的多樣性為協議一致性測試系統帶來了巨大的挑戰，如何用一個通用測試平臺來覆蓋所有的RFID協議標準，可靠的實現RFID協議一致性測試，是亟需解決的一個問題。

　　最后，RFID技術本身還在不斷演進，包括ISO和EPCglobal在內的國際組織，以及RFID領域的領先企業，還在不斷的完善現有協議，發展新協議，如即將發布的EPC HF Class 1 Gen 2標準將作為Mode 3對ISO 18000-3標準進行擴展。新協議的出現，又會帶來新的物理層空中接口規定和協議層數據交換標準，因此需要一個靈活可擴展的測試平臺與之相適應，使之不僅能實現對現有RFID協議的一致性測試，也能快速應對下一代RFID協議的測試需求。

　　2. RFID協議一致性測試系統概述

　　目前應用于RFID協議一致性測試的系統主要有以下幾種構架方式，即：成功/失敗模式、監聽模式、激勵/響應模式、實時仿真模式，依次覆蓋了從簡單到復雜不同層次的一致性測試需求。本節中我們將對比不同構架的特點及其局限性，并引入軟件無線電等關鍵技術，結合各種測試構架來應對RFID協議一致性測試中面臨的困難與挑戰。

　　2.1 RFID協議一致性測試系統的構架方式

　　1. 成功/失敗模式

　　最簡單的RFID協議一致性測試系統采用一個參考閱讀器與被測標簽之間進行通訊，得出通訊成功或失敗的結果，以此判定被測標簽的特性，或反之采用參考標簽判定被測閱讀器的特性。成功/失敗模式如圖2-1所示：

　　圖2-1：成功/失敗模式

　　該測試模式的特點是系統構成簡單，測試時間極短，適合于生產線等對測試速度要求很高的測試場合。但其缺點在于測試項目少，測試結果簡單，僅能提供被測單元是否正常工作的信息，對于判定被測單元的協議一致性來說是遠遠不夠的。另外，當遇到測試結果為失敗時，由于無法分析失敗的原因，不能夠對被測單元的改進提供有用的信息。