ISO/IEC 24730-5:2010 情報技術—リアルタイムロケーティングシステム(RTLS)—パート5:2,4 GHzエアインターフェイスでのチャープスペクトラム拡散(CSS) | ページ 2

※一部、英文及び仏文を自動翻訳した日本語訳を使用しています。

序文

ISO (国際標準化機構) と IEC (国際電気標準会議) は、世界標準化のための専門システムを形成しています。 ISO または IEC のメンバーである国家機関は、技術活動の特定の分野を扱うために、それぞれの組織によって設立された技術委員会を通じて、国際規格の開発に参加しています。 ISO と IEC の技術委員会は、相互に関心のある分野で協力しています。 ISO および IEC と連携して、政府および非政府の他の国際機関もこの作業に参加しています。情報技術の分野では、ISO と IEC が合同技術委員会 ISO/IEC JTC 1 を設立しました。

国際規格は、ISO/IEC 指令で指定された規則に従って起草されます。 2.

合同技術委員会の主な任務は、国際規格を作成することです。合同技術委員会によって採択された国際規格草案は、投票のために各国の機関に回覧されます。国際規格として発行するには、投票を行う国の機関の少なくとも 75% による承認が必要です。

このドキュメントの要素の一部が特許権の対象となる可能性があることに注意してください。 ISO および IEC は、そのような特許権の一部またはすべてを特定する責任を負わないものとします。

ISO/IEC 24730-5 は、合同技術委員会 ISO/IEC JTC 1, 情報技術、小委員会 SC 31, 自動識別およびデータ取得技術によって作成されました。

ISO/IEC 24730 は、一般的なタイトルである情報技術 - リアルタイム位置情報システム (RTLS)の下に、次の部分で構成されています。

  • Part 1: アプリケーション プログラム インターフェイス (API)
  • Part 2: 2.4 GHz エア インターフェイス プロトコル
  • Part 5: 2.4 GHz エア インターフェイスでのチャープ スペクトラム拡散

序章

CSS は、チャープ パルスを使用してデジタル信号の帯域幅を広げる技術です。チャープ パルスは、瞬間周波数が単調に増加または減少するパルスです。チャープ パルスは、もともとレーダー アプリケーションに使用されていました。最近、通信アプリケーションにもチャープパルスを使用するシステムと規格が開発されました。 ISO/IEC 24730 のこの部分には、タグとインフラストラクチャ間の測距および双方向通信が含まれます。双方向通信により、インフラストラクチャはタグの動作をタイムリーに制御できます。

1 スコープ

ISO/IEC 24730 では、リアルタイム ロケーティング システム (RTLS) 用のエア インターフェイス プロトコルとアプリケーション プログラミング インターフェイス (API) が定義されています。 ISO/IEC 24730 のこの部分では、2.4 GHz ~ 2.483 GHz の周波数でチャープ スペクトラム拡散 (CSS) を利用するエア インターフェイス プロトコルを定義しています。このプロトコルは、RTLS のリーダーとタグの間の双方向通信と双方向測距をサポートします。必須のデフォルト モードにより、さまざまなメーカーのタグとインフラストラクチャ間の相互運用性が保証されます。また、いくつかのオプションが利用可能であるため、インフラストラクチャの開発者は、システム全体の動作をアプリケーションの特定のニーズに適応させる柔軟性を提供します。

2 参考文献

本書の適用には、以下の参考文献が不可欠です。日付のある参考文献については、引用された版のみが適用されます。日付のない参照については、参照文書の最新版 (修正を含む) が適用されます。

  • ISO/IEC 15963, 情報技術 — アイテム管理のための無線周波数識別 — RF タグの一意の識別
  • ISO/IEC 19762-1, 情報技術 — 自動識別およびデータ取得 (AIDC) 技術 — 調和語彙 — 1: AIDCに関する一般用語
  • ISO/IEC 19762-3, 情報技術 — 自動識別およびデータ取得 (AIDC) 技術 — 調和語彙 — 3: 無線自動識別 (RFID)
  • ISO/IEC 19762-4, 情報技術 — 自動識別およびデータ取得 (AIDC) 技術 — 調和語彙 — 4: 無線通信に関する一般用語
  • ISO/IEC 19762-5, 情報技術 — 自動識別およびデータ取得 (AIDC) 技術 — 調和語彙 — 5: システムの位置特定
  • ISO/IEC 24730-1, 情報技術 — リアルタイム位置特定システム (RTLS) — 1: アプリケーション プログラム インターフェイス (API)
  • 非電離放射線への被ばくを制限するためのガイドライン、非電離放射線防護に関する国際委員会 (ICNIRP)、ミュンヘン、1999 年
  • IEC 62369-1 ed1.0, 0 GHz ~ 300 GHz の周波数範囲にわたるさまざまな用途における短距離デバイス (SRD) からの電磁界への人体曝露の評価 — 1: 電子物品監視、無線周波数識別、および同様のシステムに使用されるデバイスによって生成されるフィールド
  • IEEE Std C95.1-2005, 無線周波数電磁界への人体曝露に関する安全レベルに関する IEEE 規格、3 kHz ~ 300 GHz

3 用語と定義

このドキュメントの目的のために、ISO/IEC 19762-1, ISO/IEC 19762-3, ISO/IEC 19762-4, ISO/IEC 19762-5 および以下に記載されている用語と定義が適用されます。

3.1

チャープ拡散スペクトル

線形周波数スイープ信号を使用してデジタル信号の帯域幅を広げる手法

3.2

クラスⅠ

最大 10 mW EIRP の放射電力で動作するシステム

3.3

クラスⅡ

10 mW を超え、地域の規制で定義されている最大値までの放射電力で動作するシステム

3.4

範囲

特定のメッセージ セットの交換を通じて 2 つの RTLS トランシーバー間の距離を決定するプロセス

3.5

測距ピア

レンジングを実行する RTLS トランシーバー

3.6

RF チャネル

中心周波数値と帯域幅値の組み合わせ

3.7

RTLS タグ

RTLS リーダーからのコマンドを受け取り、点滅やレポートを RTLS リーダーに送信する RTLS トランシーバー

3.8

RTLS トランスミッター

メッセージを送信できる RTLS トランシーバーの一部

3.9

デマルチプレクサ

多重化のプロセスを逆にするための装置

3.10

中くらい

無線チャンネル

3.11

三辺測量

3 つの基準点の既知の位置と、位置を特定する対象物と各基準点との間の測定距離を使用して、対象物の相対位置を決定する方法

3.12

間を空ける

エラー制御スキームの有効性を高めるためのデータの再配置または転置

3.13

インターリーバー

インターリーブを実行するユニット (3.12)

3.14

ベースバンド

変調プロセスで搬送波と結合する前に、搬送波を変調するために使用される信号の集合体が占める周波数帯域。

3.15

直交

内積がゼロに近い

3.16

ピア X

複数のピアがある状況の説明における x 番目のピア

参考文献

[1]ISO/IEC 18000-1, 情報技術 — アイテム管理のための無線自動識別 — 1: 参照アーキテクチャと標準化されるパラメータの定義
[2]ISO/IEC 24730-2, 情報技術 — リアルタイム位置情報システム (RTLS) — 2: 2.4GHz エア インターフェイス プロトコル
[3]IEEE Std 802.11-1999, (R2003)、情報技術 — システム間の電気通信および情報交換 — ローカルおよびメトロポリタン エリア ネットワーク — 特定の要件 — 11: 無線 LAN 媒体アクセス制御 (MAC) および物理層 (PHY) の仕様
[4]IEEE Std 802.15.4-2006, 情報技術に関する IEEE 規格 — システム間の電気通信および情報交換 — ローカルおよびメトロポリタン エリア ネットワーク — 特定の要件 — 15.4: 低レート ワイヤレス パーソナル エリア ネットワーク (WPAN) のワイヤレス メディア アクセス制御 (MAC) および物理層 (PHY) 仕様
[5]IEEE 802.15.4a-2007, IEEE 情報技術規格 — システム間の電気通信および情報交換 — ローカルおよびメトロポリタン エリア ネットワーク — 特定の要件 — 15.4: 低レート ワイヤレス パーソナル エリア ネットワーク (WPAN) のワイヤレス メディア アクセス制御 (MAC) および物理層 (PHY) 仕様
[6]アンドリュー S. タネンバウム、コンピュータ ネットワーク、第 3 版、プレンティス ホール、1996 年

Foreword

ISO (the International Organization for Standardization) and IEC (the International Electrotechnical Commission) form the specialized system for worldwide standardization. National bodies that are members of ISO or IEC participate in the development of International Standards through technical committees established by the respective organization to deal with particular fields of technical activity. ISO and IEC technical committees collaborate in fields of mutual interest. Other international organizations, governmental and non-governmental, in liaison with ISO and IEC, also take part in the work. In the field of information technology, ISO and IEC have established a joint technical committee, ISO/IEC JTC 1.

International Standards are drafted in accordance with the rules given in the ISO/IEC Directives, 2.

The main task of the joint technical committee is to prepare International Standards. Draft International Standards adopted by the joint technical committee are circulated to national bodies for voting. Publication as an International Standard requires approval by at least 75 % of the national bodies casting a vote.

Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this document may be the subject of patent rights. ISO and IEC shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights.

ISO/IEC 24730-5 was prepared by Joint Technical Committee ISO/IEC JTC 1, Information technology, Subcommittee SC 31, Automatic identification and data capture techniques.

ISO/IEC 24730 consists of the following parts, under the general title Information technology — Real-time locating systems (RTLS):

  • Part 1: Application program interface (API)
  • Part 2: 2,4 GHz air interface protocol
  • Part 5: Chirp spread spectrum at 2,4 GHz air interface

Introduction

CSS is a technique for spreading the bandwidth of a digital signal by using chirp pulses. Chirp pulses are pulses with a monotonically increasing or decreasing instantaneous frequency. Chirp pulses were originally used for radar applications. Recently, systems and standards have been developed which use chirp pulses also for communication applications. This part of ISO/IEC 24730 includes ranging and bidirectional communication between tags and infrastructure. Bidirectional communication enables the infrastructure to control the behaviour of tags in a timely manner.

1 Scope

ISO/IEC 24730 defines air interface protocols and an application programming interface (API) for real-time locating systems (RTLS). This part of ISO/IEC 24730 defines an air interface protocol which utilizes chirp spread spectrum (CSS) at frequencies from 2,4 GHz to 2,483 GHz. This protocol supports bidirectional communication and two-way ranging between the readers and tags of an RTLS. The mandatory default mode ensures interoperability between tags and infrastructure from various manufacturers, while the availability of several options offers flexibility to the developer of the infrastructure to adapt the behaviour of the overall system to the specific needs of his application.

2 Normative references

The following referenced documents are indispensable for the application of this document. For dated references, only the edition cited applies. For undated references, the latest edition of the referenced document (including any amendments) applies.

  • ISO/IEC 15963, Information technology — Radio frequency identification for item management — Unique identification for RF tags
  • ISO/IEC 19762-1, Information technology — Automatic identification and data capture (AIDC) techniques — Harmonized vocabulary — 1: General terms relating to AIDC
  • ISO/IEC 19762-3, Information technology — Automatic identification and data capture (AIDC) techniques — Harmonized vocabulary — 3: Radio frequency identification (RFID)
  • ISO/IEC 19762-4, Information technology — Automatic identification and data capture (AIDC) techniques — Harmonized vocabulary — 4: General terms relating to radio communications
  • ISO/IEC 19762-5, Information technology — Automatic identification and data capture (AIDC) techniques — Harmonized vocabulary — 5: Locating systems
  • ISO/IEC 24730-1, Information technology — Real-time locating systems (RTLS) — 1: Application program interface (API)
  • Guidelines on Limiting Exposure to Non-Ionizing Radiation, International Commission on Non-Ionizing Radiation Protection (ICNIRP), Munich, 1999
  • IEC 62369-1 ed1.0, Evaluation of human exposure to electromagnetic fields from short range devices (SRDs) in various applications over the frequency range 0 GHz to 300 GHz — 1: Fields produced by devices used for electronic article surveillance, radio frequency identification and similar systems
  • IEEE Std C95.1-2005, IEEE Standard for Safety Levels with Respect to Human Exposure to Radio Frequency Electromagnetic Fields, 3 kHz to 300 GHz

3 Terms and definitions

For the purposes of this document, the terms and definitions given in ISO/IEC 19762-1, ISO/IEC 19762-3, ISO/IEC 19762-4, ISO/IEC 19762-5 and the following apply.

3.1

chirp spread spectrum

technique for spreading the bandwidth of a digital signal using linear frequency sweep signals

3.2

Class I

system that operates at a radiated power of up to 10 mW EIRP

3.3

Class II

system that operates at a radiated power higher than 10 mW up to the maximum defined by local regulations

3.4

ranging

process of determining the distance between two RTLS transceivers through the exchange of a specific set of messages

3.5

ranging peer

RTLS transceiver with which to perform ranging

3.6

RF channel

combination of a centre frequency value and bandwidth value

3.7

RTLS tag

RTLS transceiver that accepts commands from RTLS readers and sends blinks and/or reports to the RTLS readers

3.8

RTLS transmitter

part of an RTLS transceiver which is capable of sending messages

3.9

demultiplexer

equipment for reversing the process of multiplexing

3.10

medium

wireless channel

3.11

trilateration

method of determining the relative positions of objects using the known locations of three reference points and the measured distance between the object to be located and each reference point

3.12

interleaving

rearrangement or transposition of data to enhance the effectiveness of error control schemes

3.13

interleaver

unit that performs interleaving (3.12)

3.14

baseband

frequency band occupied by the aggregate of the signals used to modulate a carrier before they combine with the carrier in the modulation process

3.15

orthogonal

inner product being close to zero

3.16

peer X

x'th peer in a description of a situation with multiple peers

Bibliography

[1]ISO/IEC 18000-1, Information technology — Radio frequency identification for item management — 1: Reference architecture and definition of parameters to be standardized
[2]ISO/IEC 24730-2, Information technology — Real-time locating systems (RTLS) — 2: 2,4 GHz air interface protocol
[3]IEEE Std 802.11-1999, (R2003), Information technology — Telecommunications and information exchange between systems — Local and metropolitan area networks — Specific requirements — 11: Wireless LAN Medium Access Control (MAC) and Physical Layer (PHY) Specifications
[4]IEEE Std 802.15.4-2006, IEEE Standard for Information technology — Telecommunications and information exchange between systems — Local and metropolitan area networks — Specific requirements — 15.4: Wireless Medium Access Control (MAC) and Physical Layer (PHY) Specifications for Low-Rate Wireless Personal Area Networks (WPANs)
[5]IEEE 802.15.4a-2007, IEEE Standard for Information Technology — Telecommunications and information exchange between systems — Local and metropolitan area networks — Specific requirements — 15.4: Wireless Medium Access Control (MAC) and Physical Layer (PHY) Specifications for Low-Rate Wireless Personal Area Networks (WPANs)
[6]Andrew S. Tanenbaum, Computer Networks, Third Edition, Prentice Hall, 1996