RFID系统测试标准体系研究★

李鹰，李倩，朱建红，李金华，郑庆川

（1.广东省射频识别公共技术支持中心，广东 广州 510610；2.工业和信息化部电子第五研究所，广东 广州 510610）

1 引言

《中国RFID技术政策白皮书》的发布以及国家金卡工程的启动实施，促进了RFID系统的应用，RFID技术迅速渗透到各行各业，因此，在纷繁复杂的应用中理出脉络，重点测试，动态调整，建立一个能够满足RFID系统发展和信息技术发展，适应全系统、全寿命管理要求，以及能够充分反映RFID发展水平的等级测试标准体系就具有十分重要的意义。

目前，基于RFID系统的测试标准只是单纯地针对系统中的某个对象或环节，缺乏全局性的考虑，亦未形成体系架构的测试框架，不能对RFID系统从研制、生产、试验、使用、维护及保障等全寿命周期的开发和管理进行规范和指导，不能深入地分析RFID系统的各种需求，缺乏面向应用的测试框架体系。同时，测试标准体系的建立将有利于统一规划和督促标准编制工作，有利于尽快推出适合于RFID系统所用的标准，为在研及新研产品提供技术支撑和保障。

2 RFID测试标准现状

2.1 RFID测试标准

目前，国际上主要有IC31和IC17两个委员会分别制定的识别卡以及自动识别方面的相关测试方法的标准，主要以18046-1和18046-2标准为主，面向的对象是RFID设备性能测试方法；18047是针对18000空中接口协议所进行的标准符合性测试方法的标准，目前已针对各个不同频段的空中接口，制订了相应的符合性测试方法。

在国内，工业和信息化部成立的电子标签标准工作组也已开展RFID标准的研究工作，在测试标准方面，主要是识别卡测试方法，也就是我们知道的GDT 17554系列标准，第一部分是一般性测试方法，正在研究与制定的RFID测试方法标准，包括接近式卡测试方法，针对RFID的一系列标准，主要包括空中接口符合性标准、实时定位标准和设备标准，这些都有相应的国家标准计划，并按照计划稳步推进。

可见，已有的RFID测试标准都是单项的，针对的是某个具体的测试对象或某个测试过程，缺乏测试的全局性，即未考虑系统的连贯性和业务性，于是，具有导向作用的RFID系统测试标准体系的建立至关重要！

2.2 RFID测试技术

每一个RFID通信系统都必须通过监管要求并符合所用的标准，对于RFID通信系统的设计师所面临的测试挑战为监管测试、标准一致性测试和优化。RFID技术有几种特殊的工程测试挑战，例如：瞬时信号、带宽效率低的调制技术和反向散射数据。传统的扫频调谐频谱分析仪、矢量信号分析仪和示波器已被用于无线数据链路的开发。然而，这些工具用于RFID测试时都存在一些缺点：扫频调谐频谱分析仪难以准确地捕获和刻画瞬时RF信号；矢量信号分析仪实际上不支持频谱效率低的RFID调制技术及特殊解码要求；快速示波器的测量动态范围小，不具备调制和解码功能。由此可见，现阶段RFID测试环节还停留在单纯用工具测试产品或某一环节的系统，没有形成系统的测试思想，整体的测试理念，统一的测试规划，不利于测试技术的发展和RFID系统的优化。

3 RFID系统测试标准体系

根据标准的制定情况，以及实际应用的需求，目前把测试方法、测试技术分为三大类：设备类，主要是前端的标签和读写器的物理特性测试等；空中接口符合性测试；RFID应用系统互操作性测试。从这个层面上来讲，凡采用RFID系统的广度分析和分类测试原则，针对RFID系统从数据采集、数据处理和数据传输到数据存储中所关联的环节都将被纳入到测试的方案中。这样看来的确是对RFID系统最全面的测试技术，但是，我们是否忽略了RFID系统与计算机系统的差异点：计算机系统每个部件虽然型号不同但对外的接口标准都一致，而RFID系统是面对不同的频段，不同频段特有的设备、种类繁多的应用，不同应用中的数据处理过程，不同的接口等，这些都说明RFID的测试不能简单地针对独立的产品测试，那种测试形式可以作为产品出厂时候的合格验证，当放入系统时，应当把业务流的因素整合进去，体现系统的连贯性和统一性。于是本文首先建立了标准创新和测试标准的制定（SITSE：Standard Innovation&Testing Standard Establishment）模型，规范测试标准的指标形成过程，在根据SITSE模型建立指标原则的基础上，提出了三维的测试标准体系，分别从广度、深度和分等级三方面建立RFID测试标准体系。

3.1 SITSE模型测试体系框架

技术决定标准，测试标准促进标准，测试标准就像一个标尺，衡量着标准可实施性的强弱和测试项目的准确度，检测着系统的达标性能。无论是对即将上线的系统还是已运行的系统，测试标准都将起到至关重要的作用，它将不合格的被测系统发掘出来，消除任何隐蔽的安全隐患。

那么，如何保障测试标准与标准的一致性，如何规范测试标准的制定，如何确保测试标准的时效性，SITSE模型就将完成这个使命，用于支撑测试标准革新之后，测试标准如何调整测试策略，并保持与标准的协调一致和目标统一，实现可持续发展策略，如图1所示。

该模型有4种输入：新技术需求、新应用需求、国外测试项需求和国内测试项需求。新技术需求是指RFID系统对新技术的追踪，实现高效测试；新应用需求是指RFID系统对新应用的不断追求，实现全能测试；国外测试项目需求是指国外对RFID系统的标准制定，实时把握前沿测试项；国内测试项需求是指依据国内RFID系统的发展现状，抓住实际的测试要求。

SITSE模型有3种输出：专利新技术、新测试标准和新行业标准。专利新技术是在新技术和新应用的推动下，是测试标准的升级和创新；新测试标准是在满足新技术和新应用的条件下，新一轮的测试标准规范；新行业标准是在新测试标准的带动下，挖掘出有价值、实用的新技术，将其列入行业标准中。

此模型框架就是针对4种输入项的分析和研究，同时通过实践和应用验证研究结果，根据不同的研究走向，最后输出3个项目，框架中的箭头并不代表方向，而是代表数据流，由此框架图可以看出，SITSE模型提出了一整套方法，将系统中的技术创新和测试标准联系在一起，并进行了概括和抽象。使用这个模型可以帮助我们快速地建立起标准创新和测试标准制定体系，这样一个体系能够建立起有利于创新的温床，且适用于各种应用系统，培育出更多的新技术和新测试标准，同时带动新标准的发展，达到良性循环的可持续发展道路：拥有大量的自主知识产权的先进技术和行业标准。

但需要注意的是，SITSE模型只是一种方法，再好的方法也需要人来执行，由制度来保障。因此，在模型的实际运用中，还需要很多外部资源和相关的措施。

在SITSE模型的基础上，便可以根据此模型的指导，逐步分析、提出测试指标，为建立合适的指标提供理论原则支撑，使测试指标具有可追溯性，满足标准制定的严谨过程。

3.2 三维RFID测试标准体系

依据SITSE模型原则，设计出三维RFID测试标准体系，使本体系结构不脱离本质和应用，理解测试标准体系的形成过程，保障整个流程都有理可据，不失科学性和可追溯性。

图2所示为三维RFID测试标准体系，从3个维度剖析RFID测试 ，尽量使此测试标准覆盖面广和通用性强。这3个维度分别是通用测评G、应用A和等级L。其中，通用测评G主要包括功能测试、性能测试、质量测试和安全测试；应用A主要包括证照防伪、智能交通系统、物流领域、电子支付和资产追踪管理；等级L分为一级到五级不同层次。

通用测评（General Assessment）的旨意是针对基础的测评项目而展开，所有的应用测评（Application Assessment）和等级测评（Level Assessment）都是以通用测评G为基础点，按照需求，逐级扩展。所以通用测评G是基石，是建设好整个测评体系的关键点，于是，参照国际、国内RFID测试技术发展的动向，RFID测试技术将由功能测试向性能测试发展。所以在本论文研究中将RFID测试标准分为四大模块：功能测试、性能测试、质量测试和安全性测试。

功能测试参照OSI模型，从物理层面、数据链路层面、网络层面和应用层面对RFID系统的功能进行测试，物理层面包括通信接口、物理特性、环境适应性和天线设备等；数据链路层面包括调制方式、传输速率和接收/发送功率等；网络层面包括传输协议、代码协议和防碰撞等；应用层面包括中间件、应用软件功能测试等。

性能测试（这方面可以参照有关集成电路裸片的测试方法）主要针对封装的标签，采用ISO/IEC 18046进行测试。ISO/IEC 18046定义了射频识别设备的性能检测方法，包括两个方面的检测内容：1）标签性能检测，如标签检测参数、检测速度、标签形状、标签检测方向、单个标签检测及多个标签检测；2）识读器性能检测，如识读范围、识读率、单个及多个标签识读。

在质量测试中，针对非接触卡或塑料封装（采用英类或模块），首先采用ISO 10373等测试非接触卡的方法进行测试：一致性测试，是在同一个生产批次中所有标签的一致性（电性能、封装质量，可参照集成电路测试方法）；标签与读写器（这个系统的一致性），也就是符合某标准的标签要能够被符合相同标准的读写器读写。其次就是参照ISO 18047进行，ISO/IEC 18047对确定射频识别设备（标签和识读器）一致性的方法进行定义。

安全测试包括正面的风险评估和压力测试。风险评估能积极地发现当前RFID系统的风险状态，采取适当的措施，不断改进，有效地控制风险，所以，风险评估能够发现RFID系统中存在的物理安全、应用安全、数据安全和网络安全等弱点，主动发现系统漏洞，增强系统抗抵赖能力；压力测试从攻击者的角度出发，产生各种攻击手段，验证系统的冗余度，检查系统的安全级别，主要测试内容为DDOS、SQL注入等。

应用测评A是根据我国2009年RFID主要应用市场的分析结果，有选择性地选择主要RFID应用，将有限的资源投入到重点发展项目中，加快了RFID应用发展。于是主要涉及的应用为：

a）证照防伪

证照防伪是目前RFID应用最广、规模最大的领域，主要包括二代身份证、大型活动电子门票等。有了2007年上海特奥会和2008年奥运会对RFID技术的成功运用经验，2009年RFID正广泛地运用到各种票证以及人员的管理中，方便、快捷，如驾驶执照、电子车牌、会议门票。

b）智能交通系统

RFID技术在中国智能交通中应用非常广，成功的应用案例包括：国内最大的铁路机车车号识别系统（已遍及全国18个铁路局、7万多公里铁路线）、各省在实施与运营中的联网高速公路不停车收费系统、全国各地数千个停车场RFID收费系统、公交车站车辆进出站管理系统，海关车辆进出检验系统，北京市城市汽车环保检测RFID环保信息卡系统（涉及车辆总容量达300万辆），还有正在杭州和北京推行的快速公交系统。

c）物流领域

物流是RFID技术的一个重要应用领域。研究表明，采用RFID技术的商场或大型超市补充脱销货物的效率比普通的高63%。RFID系统可对整个物流过程进行监控和管理，保证物品在运输流通中不会被误送或丢失，降低物流成本，提高运输的效率。

d）电子支付

目前，电子支付已经突破了现金支付的诸多瓶颈，受到人们的广泛欢迎，发展迅速。电子支付用RFID的应用已经涉及交通卡、校园卡和计量仪表（水、电、煤气等）等与大众生活息息相关的领域。

e）资产追踪管理

将RFID系统用于固定资产或仓库货物管理，可以有效地解决资产的盘点、维修以及货物流向等相关信息管理，监控货物信息，实时了解产品情况，自动识别货物，确定货物的位置等，如RFID图书馆应用管理系统。

等级测评L主要分为五个级别，划分的原则是依据测试对象的重要程度和测试对象被破坏后的严重程度，一般分为不严重，轻微严重，严重，很严重和非常严重。表1为定级和各要素之间的关系，其中N/A表示没有符合项。

表1 测试定级矩阵表

由表1可见，一般行业不涉及最高等级，秘密行业不涉及最低等级，重要行业主要处理的是中间等级的对象。根据表1的矩阵图，我们就可以根据测试对象的重要程度和测试对象破坏后的严重程度来定级。

在分别分析了通用测评、应用测评和等级测评后，需将三者合理地结合和系统地工作。当得知测评对象后，根据测试对象的重要程度和被破坏的严重程度来定级，定级完对象后，应针对每个级别的通用测评项来选择相应的测试内容，最终完成等级化的测试要求，更具针对性。例如：在一级的时候，可能测评项目就不涉及网络层面的功能测试、安全层面的压力测试和风险评估等，在选择通用测试指标的时候就选择相应等级的测试项目。

4 结束语

在国内外测评标准和技术还处于萌芽阶段的时刻，本论文在充分分析RFID测试技术后，建立SITSE模型框架，明确了测试标准的建立过程和原则，随后，提出三维RFID测试标准体系，把通用的平面测试升级为三维测试，扩大测试内容，使每项测试内容更加细致和准确。本课题的测试体系结构为RFID测试领域提供了系统化的测试总结和分类化的测试指导，同时具有可扩充性，使RFID测试过程走向良性的、螺旋上升的发展道路。

[1]罗衡峰，朱建红，李金华，等.RFID系统安全评估指标体系及评估模型 [J].电子产品可靠性与环境试验，2009，27（6）： 56-59.

[2]康东，石喜勤，李勇鹏，等.射频识别（RFID）核心技术与典型应用开发案例 [M].北京：人民邮电出版社，2008.

[3]张有光，杜万，张秀春，等.关于制定我国RFID标准体系框架的基本思路探讨 [J].北京：中国标准化，2006，17（1）： 13-14.

[4]张小孟.射频识别（RFID）测试技术的应用研究 [J].北京：中国集成电路，2003，55（2）：23-25。

[5]驰昂咨询.2009年RFID主要应用市场分析解读 [EB/OL].[2009-04-02].