第一届中国无线射频识别基准测试论坛 暨 备忘录签订仪式 2008年3月1日, 香港科技大学 无线射频识别(RFID)基准测试的挑战 张成志 博士 计算机科学及工程学系 香港科学技术大学

“毕业学位服”项目 香港科技大学的毕业学位服均配有RFID标签 毕业生可在校外归还所租用的学位服 该项目与香港一家专业洗衣公司合作 9/25/2019

数据随产品和包装不同而变化很大 需要大量的调整和出错尝试 这是一个LOSD过程 9/25/2019 3

LOSD: 面向运气的系统开发 (Luck-Oriented System Development) 首先, 我们创建; 然后, 我们祈祷! Take readings several times may not always work. How do we know if there are any tags missing? What if the containers change shape? Have we leveraged on various existing RF models? Yes, but how? Through benchmarking. 9/25/2019 RFID Benchmarking Test 4 4 4 4

挑战之一 在实现系统之前，缺乏科学的方法去评价一种RFID方案 9/25/2019

现实中的问题 一些初步的研究发现 RFID系统基准测试的复杂度级别 依赖变量(因变量): 空间阈值 读取率 频率漂移 信号强度 物品: Reader 依赖变量(因变量): 空间阈值 读取率 频率漂移 信号强度 Main challenges many variables. Four major challenges will be explained in subsequent slides. 物品: 可以直接测量 包装盒: 比较复杂，但仍然可测 货盘: 如果没有测试覆盖率和方法学，要读取每个RFID标签是非常困难的 RFID系统基准测试的复杂度级别 9/25/2019

多天线多标签的测量 9/25/2019

RFID Benchmarking Test 挑战之二：组合测试 需要对控制变量进行透彻的实验： 比如，测试不同数量的RFID标签 (1, 10, 20, 50, 100, …) 不同方向 (0, 30, 60, 90度, 或随机方向, …) 不同的天线高度 (0.5/1/2/3米, …) 不同的发射信号强度 不同的距离 不同的频率，等等 每种组合都需要测试许多次，以获得统计学上可靠的结果 测试性能也可能被周围的物体以及包装所干扰 Comprehensive benchmarking tests require intensive labors Need to benchmark performance in isolation and in the neighbourhood of other tags and materials Benchmarking & testing need 大量的实验数据，因此需要大量的测试人员 中国大陆具有人力优势，可以低成本下，完成比其它实验室更多的工作 例如，short range test[参考ISO18046]就需要不同的tag数量（1、10、20、50、100等）、不同的orientation（0、30、60、90，random等）、不同的antenna height（ 0.5/1/2/3 m等）等等。而且每个测试需要重复多次，取得平均，因此，测试量非常巨大 9/25/2019 RFID Benchmarking Test 8 8

RFID Benchmarking Test 挑战之三: 随场景而变 在三个不同的场景中做实验： 露天环境 参考消音室 室内环境 9/25/2019 RFID Benchmarking Test 9 9

挑战之四: 随应用需求而变 如何针对某一具体应用作RFID基准测试? 是测量内存使用量还是CPU利用率? 如何识别一个具体的应用领域? Absorber Tunnel 如何针对某一具体应用作RFID基准测试? 是测量内存使用量还是CPU利用率? ... 不是真的对RFID组件进行基准测试 如何识别一个具体的应用领域? 9/25/2019

其他挑战 … RFID安全基准测试 性能仿真模型 知识表示 数据纠错 相同模型的RFID标签有着不同的性能表现 Oracle问题 硬件和软件 ... 9/25/2019

展开的研究问题 … Research Problems Benchmarking Techniques Reliability Test RFID检测技术 Reliability Test RFID天线设计和工艺对可靠性影响的测试 Evaluation Model 性能指标的评估模型 Scenes 测试场景与示范应用的建立 Research Problems Test Procedures RFID测试规范 Performance Metrics 性能指标的选择 Data and Analysis 数据分析和数据共享 主要研究内容包括： 1、RFID研究、开发、应用现状及发展趋势的研究，目的是为国家的政策制订提供参考。目前RFID正在从研究走向商业化过程，标准草案中许多还是建议性的条文，随着研究开发的深入，RFID中产品的规格与性能都可能发生重大变化，更有可能和现有的其它成熟技术相互融合。测试平台应该有一定的前瞻性。 2、RFID检测技术。针对国标确定的或者待选的若干个电子标签与阅读器无线电频段，选择合适的仪器仪表，并研制开发相应的通用测试设备，用来测试无线射频产品的发射功率、频率响应特性、场分布特性等基本性能，以及环境因素对天线性能的影响研究及解决办法，为确定性能指标提供基本数据。 3、RFID天线设计和工艺对可靠性影响的测试。低成本高可靠性标签天线将是未来发展的主要方向，天线设计将是测试识别率、接收距离和一致性的主要影响因素。新的标签天线加工工艺和结构等因素也将对系统性能造成很大的影响。因此专门对低成本高可靠性的天线产品进行测试非常重要。 4、性能指标的选择。针对不同行业不同环境下的RFID应用，进行RFID电子标签和读写器的性能测试，检测阅读器与电子标签位置、角度、介质、磁场、距离及速度关系以及它们对通讯的影响，确定产生影响的主次要因素，验证其可靠性、一致性与实用性等，研究环境影响设备性能的各种因素，以及在现有技术条件下如何实现配置的最优化，初步确定评测规范中应具有的指标。 5、测试场景与示范应用的建立。针对目前RFID在流通和认证领域中的应用和未来发展，建立一批流通、制造、仓储、门禁、消费等典型场景，同时考虑与条码设备共存的问题，并设计开发通用测试设备，测试产品在典型场景中的应用性能，提出不足并加以改进。 6、性能指标的评估模型。性能指标通常需要多次测试，因此存在综合分析问题，另外还要考虑各个性能指标之间可能存在的关联关系。因此可能需要使用建模方法及概率统计理论对性能指标进行评估。 7、RFID测试规范。为了公平公正地对各类产品进行评测，必须要建立规范的RFID测试大纲，通过合理的程序统一组织测试。测试大纲的左右尤为重要，也是未来国家标准检验的重要内容之一。 8、评测数据库及网上平台。为了高效、可靠、方便地对评测结果进行管理，需要建立统一的评测数据库，对评测数据进行录入、修改、查询及统计，同时建立评测的网上平台，方便业内用户的申请、查询及交流。 9、数据分析和数据共享。数据的传送过程中涉及到加解密和校验等问题，还有传输速度和传输数据量的问题，这些都需要建立后台数据分析共享系统的可靠性验证平台。通过检验可以找到系统中存在的bug，为终端用户的使用提供可靠的保证。 10、测试中的国际合作。世界RFID行业若干大公司都已建立了自己的测试实验室，主要对产品可靠性进行测试，并为客户提供演示。韩国和日本等国则由政府出资研究测试技术以及测试体系。在国际间竞争与合作并存的大环境下，通过国际交流，汲取国外先进的测试方法和测试技术，用于我国的测试体系中，以提高我国企业与国际竞争的能力。 拟解决的技术难点： 1) 识别范围及其影响因素 2) 多目标识别能力及其影响因素 3) 防碰撞性能及其影响因素 4) 抗干扰性及其影响因素 5) 应用中RFID与条形码的系统兼容 6) 测试支撑体系的设计 Internationalization 测试中的国际合作 Database / Platform 评测数据库及网上平台 Security and Privacy 安全与私隐的保护 9/25/2019

Q & A 谢谢!