文/工业和信息化部电信研究院 孙倩

　　如今，物联网概念正在如火如荼的发展，围绕物联网的各种前沿探索和实践研究也都取得了丰硕的成果。物联网作为一项全新的物联信息通信的概念和模式，也需要对其进行关键技术的参数进行计量和测试。

　　RFID是目前物联网应用中的核心和关键技术，在物流、仓储、交通、医疗、门禁、安防、移动支付等领域都有着广泛的应用。但是目前RFID技术存在着标准不统一的问题，因此非常需要综合性的测试平台对不同标准的RFID产品的性能、一致性、可靠性、互操作性等进行计量和测试。其中多标准的协议测试、性能测试、互操作测试、模拟应用场景的测试等都是有别于传统计量方法的，属于计量科技的新领域。

　　1.多标准的协议测试

　　通信协议的测试和计量完全不同于传统计量，属于信息技术计量中一个非常重要的新领域。RFID通用协议测试系统具有内建的RFID协议栈，能够实时发射并采集RFID通讯的射频信号，进行完整的射频参数及协议参数的分析测试，其射频前端提供LF、HF、UHF 以及微波频率接口，可以满足对RFID标签和读写器的空中接口和协议的测试。

　　当EUT为标签时，FPGA基带处理器需要被配置为RFID读写器仿真模式，与EUT标签建立通信，并配合主控制器自动完成各项测试任务。当EUT为读写器时，FPGA基带处理器需要被配置为RFID标签仿真模式，与EUT读写器建立通信。全面覆盖对135 kHz以下、13.56 MHz、433 MHz、860 ~ 960 MHz和2.45 GHz频段的所有标准的RFID空中接口通信参数。

　　测试系统配套应具有自动测试软件和操作界面，并且预置了符合标准要求的测试用例集，测试是根据要求输入EUT的相关信息后并完成相应的设置，就可以执行相关测试，测试完成后可自动生成测试报告。

图1 多标准协议测试系统示意图

　　2.互操作测试平台

　　为了确保互操作性测试的可再现性和一致性，我们需要一组已被认证的产品应用于互操作性测试中，这些产品即被称为已认证设备或合格设备（QE）。QE即在互操作性测试中已被认定与所参照标准完全兼容的商业产品，与之相对的，未认证的设备即为待测设备（EUT），由包含待测设备组成的系统即为待测系统（SUT）。

图2 互操作测试实施示意图

　　互操作性测试可以被定义为产品之间依照一定的业务标准所进行的功能性测试。也就是说互操作性测试是基于用户对于产品功能的经验的，并不一定涉及协议层的内容，因此互操作性测试应在普通用户界面，提供控制和观察。

　　实际测试中互操作性测试有两种实施方式：EUT - EUT 和EUT - QE。

　　QE可以是单一的读写器、标签或是一组标签，这取决于待测设备的测试需求。

　　互操作测试的参数计量是通过一些列测试集来实现的，测试集的设计是基于各种标准RFID协议中主要功能子集中测试用例的汇总，对于互操作性来说，它覆盖了4个定义的测试集，包括：选择/盘存（Select/Inventory），内存访问（Memory Access），锁定/灭活（Permalock/Kill）和其它（Special）。这些测试集用于给出读写器或标签的空中接口状态，而其中定义了空中接口相关配置的参数称为模式（mode），模式定义了读写器与标签之间交互的规格参数。

　　3.性能测试

　　性能参数的计量目的在于通过测试能够得到RFID设备（标签和读写器）的一些性能特性，产品制造商也可以把性能参数的测试结果放到产品说明书里，以便于消费者购买时能够对产品性能一目了然。计量参数主要包括：距离、标签的排列、标签的方向、标签的体积、标签速度、标签贴附材料、RF环境、数据交易等，需要通过识别范围、识别速率、读范围、读速率、写范围和写速率等测试来完成参数的计量。

　　RFID 系统必须在各种环境和应用条件下执行要求的数据处理（即识别、读或写）。RFID 系统的信息交易范围和速率由很多因素决定，相关因素和它们的形式会依赖于采用的RFID 技术而变化（即感应成传播特性）。表1定义了RFID 系统的通用测试条件，对测试环境和参数变化进行了规定，以保证测试的一致性。这样测得的特性可以作为应用设备选择时的参考依据。测试应在可控的射频环境（如电波暗室）中进行。当电波暗室限制了设备的移动和测试距离时，允许测试在开阔测试环境下进行。测试也可以在一个典型的试验室环境中进行，但应考虑尽可能减少影响测试结果的电磁干扰源。

表1 测试条件

　　4.应用场景的模拟

　　RFID的实际应用场景是非常多变和复杂的，除了闸门、传送带、货架等常用场景，还需要对电磁环境、物理环境（温湿度、盐雾、射线等）、系统布置、网络规划等因素予以实际模拟，以便在最接近产品真实使用状态的情况下，对产品性能通过软件仿真或真实现场布置并结合模拟给出RFID产品或系统的可靠评估。

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　　5.政府强制性测试

　　RFID产品在美国的政府强制性测试要求包括：EMC测试以及射频特性需参考标准FCC CFR Part 15以及ANSI C63.4；Safety测试需参照UL 60950以及NRTL认证；电磁照射测试需参照OET Bulletin 65， ANSI C95.1以及ANSI C95.3。 

    RFID产品在加拿大的政府强制性测试要求包括：EMC测试以及射频特性需参考RSS-210；Safety测试需参照CSA 60950。

表2 北美的强制性法规和标准

　　在欧洲的RFID产品的强制性测试要求包括：RFID产品的RF测试根据其使用频段分别符合ETSI EN 300 220(25～1000MHz)、ETSI EN 300 330(9kHz～30MHz)、ETSI EN 302 208(865～868MHz)、ETSI EN 300 440(1～40GHz)等法规；EMC测试须符合EN 301 489-1以及EN 301 489-3；Safety测试须符合EN60950（IEC 60950）以及LVD指令73/23/EEC；电磁照射测试需参照1999/519/EC：公共暴露于0Hz~300GHz的电磁照射限值的委员会建议、EN50364，EN50357以及IEC 62369-1的要求。 

表3 欧洲的强制性法规和标准

    小结

　　通过计量技术的创新，加强有别于传统计量方法的对通信协议的测试和计量、应用场景的模拟、互操作环境以及性能测试平台的搭建都属于目前信息技术计量中的重要领域，通过这些领域的计量和测试可以全面加强RFID产品的质量监督，确保RFID产业的和谐稳定发展，从而推动我国RFID产品的市场化进程，增强国内产品的市场竞争力。RFID产品质量的提高无疑又可以为我国物联网事业的发展提供更为可靠的基础性保障。