贴标物品性能协议（Tagged-Item Performance Protocol，简称TIPP）是GS1 US为零售商和供应商提供的一套贴标物品性能测试评价方法。

TIPP协议背景

超高频射频识别（UHF RFID）应用推广的一大挑战是如何实现技术能力和应用预期之间的一致性。目前RFID技术水平与应用需求还存在一定差距，RFID技术能力往往被过高地预期，但实际应用时却会发现由于受到不同应用环境、不同物品介质、不同应用特性的限制，产品的性能表现无法满足应用者的预期，这是造成RFID技术难以实现大规模应用的主要原因之一。业界进行了一些尝试，以期实现产品技术提供者与应用者达成期望上的共识。早在2002年美国麻省理工学院Auto-ID实验室就发表了RFID性能基准测试白皮书[1]，定义了一套在供应链管理应用中的典型标签识读场景和这些场景下的性能标准，通过这些模拟现实的试验场景让技术提供者了解真实应用条件，根据标准进行产品开发和优化，同时让应用者了解RFID技术能力和客观局限，并基于同样的标准进行产品比较和选择。该白皮书提出了一套思路，但是并没有给出具体的操作方法。2010年美国阿肯色大学RFID研究中心（现为Auburn大学RFID实验室）推出了一套面向单品的标签性能测试认证方法《阿肯色射频规范（Arkansas Radio Compliance，简称ARC）》[2]，该测试认证的目标是确保为零售商提供合格的RFID标签产品，以满足零售应用对稳定性、一致性等产品性能的要求。该项测试由于沃尔玛公司的采纳和力推，在业界形成了一定的影响力。在此基础上GS1 US单品级电子标签准备组制定了贴标物品性能协议(Tagged Item Performance Protocol，简称TIPP) [3]-[6]，为零售商和供应商提供贴标物品性能等级评价方法。协议制定者包括Alien, Impinj, NXP等芯片厂商，Avery Denison, Checkpoint System, Smartrac等标签厂商以及Levi Strauss, Macy, Hanes等零售商。整套评级系统由概览、等级定义、测试方法、测试配置等四个部分组成。值得注意的是，与传统的对于标签、Inlay的测试评价不同，这套标准针对的是贴在物品上的标签的性能，所以这里的供应商并非是指标签供应商，而是相对于零售商而言的商品供应商。

TIPP的等级概念

TIPP工作组首先与零售商一起从大量影响性能的因素中确定了一些关键的因素，建立针对单个应用的贴标物品性能规格，相同规格的贴标物品有类似的性能表现。之后经过技术评估，发现有些性能规格相当相似，而有些则差异很大，于是类似性能规格被进一步归成同一组，即所谓的等级(Grade)，以简化零售商和供应商对贴标物品性能规格的协商过程。零售商向供应商提出等级要求，一般不同的零售商的要求是不同的；供应商则可能从不同的零售商那里得到不同的等级要求，然后根据各等级要求测试自己的贴标物品以满足该等级规定的性能要求。在此机制下，双方可独立开展工作，只要满足等级对应的性能要求，双方均能预见贴标物品在零售环境中是可以工作的。这就是分级制度在灵活性和独立性方面带来的益处。

TIPP分级关键因素

实际应用中影响贴标物品射频性能的因素众多，为了做到尽可能的简化，TIPP采用了ARC测试方法定义的灵敏度、反向散射功率、方向性和频率等四个性能指标作为分级因素。

灵敏度是指电子标签能正常上电(按EPC Gen2空中接口协议进行通信所需的最小功率)。灵敏度通常为负数，单位为dBm，越小的灵敏度值代表了更高灵敏度的标签。

反向散射功率是指超高频无源标签在不发送信号，只对发射信号进行反向散射时的功率水平。反向散射功率通常为负数，单位为dBm，越大的反向散射功率值代表了更强的反向散射水平。

方位是指标签和读写器（测试设备）之间的角度，单位为度，也称方向性。评级中定义了在不同方位时的灵敏度和反向散射水平。

频率是指激活标签时射频信号的载波频率，定级时通常选取宽频范围内，标签灵敏度和反向散射表现最差的频点进行。

目前评级系统中尚未将写灵敏度指标列入，原因是对应目前的零售供应链管理应用，读标签的需求是主要的。但TIPP工作组也表示未来不排除将写相关指标作为分级考虑因素。

TIPP等级定义

每个等级用一个简短的多维名字来命名。该命名系统提供了一种方便的方式去查看标签在不同因素中的表现水平。TIPP评级是一种多维命名系统，主要包含了下面3个元素：

字母S或M代表标签测试时的附着物配置

S代表单个物品。当定级为S时，标签应附着在单个物体上进行测试，测试结果必须满足对应水平评级规范。

M代表多个物品。当定级为M时，标签应包含2个物体堆叠和11个物体堆叠两种测试，测试结果必须满足对应等级的评级规范。

数字（如5，10，20等等）定义各因素中的性能水平

目前TIPP中数字按五倍乘递增，未来如有需要再启用中间保留数字等级。数字越大，标签性能越佳。这个数字并不对应实际的物理意义，但代表了灵敏度指标的相对高低。

表1   S05B等级要求

表2  S15B等级要求

表3  S20B等级要求

从上述表格可以看出，S05B, S15B, S20在0°方位时的灵敏度是递增的（灵敏度数值递减）。

字母（如B或D）定义该标签在当前水平所处的族系

尽管TIPP工作组未对B,D的真实含义进行阐述，但通过比对可以发现，B, D这一命名元素体现了不同方位性能。从表2，表4可以发现，S15B和S15D在0°时的灵敏度指标是相同的，证实了前两个命名元素相同，所以有相同的灵敏度指标。但是在30°, 150°的灵敏度指标却有着明显的差别，D族在这两个方向角度上的灵敏度更高，说明其方向性更均匀，从零售商的角度来说就是该应用需要更均衡的方向性能。

表4. S15D等级要求

从上述表中还可以发现，90°, 270°是被跳过的。这是因为对于目前一般偶极子标签，当在这两个方位时，其极化方向正好与测试天线的极化方向正交，从而可以预计的结果是无法识读。但目前市场上已出现圆极化标签，如Impinj H32, H42，如图1所示。目前该类性能规格尚未被列入评级系统，不排除未来成为一个等级，即在90°方位时定义性能指标。

图1 Impini H32,H42标签性能方向图（来源：Impinj产品规格书）

总的来说，TIPP评级是多维的，但是在其性能和方向性上都是有序的，在同一族系中，较大数字编号的标签默认满足较小数字编号标签水平需求。比如，M20D的性能就优于M10D，满足M20D规范的标签也必然满足M15D,M10D,M5D的规范需求。同样地，满足MXD规范的标签，也满足MYB（当X≥Y时）。但是因为族系不同，M15B未必能通过M15D规范要求，或者因为测试附着物配置的不同，也未必能通过S15B的规范要求。随着标签和读写器技术的发展以及应用场景的改变，未来如有新的族系和等级的需求，评级再做进一步扩充。

TIPP测试方法

TIPP的测试方法本质是与EPC标签性能参数与测试方法一致的，只是测试环境设置有所不同。测试使用4个线极化天线，这些天线被安装于相对屏蔽室地板成0°，30°，60°，90°角的位置，所有天线的水平极化平面平行于屏蔽室地板，所有天线指向单一入射点，即标签所在位置，天线与入射点之间的距离最短为0.4米。如图2所示。

图2 测试天线配置[5]

测试转台从0°至270°旋转，以30°为步进，转台的高度可调，以满足不同物品的尺寸。被测物品摆放位置如图3所示。0°时，被测物正面(Front)对准天线1。标签天线的极化方向如图4所示。

图3  被测物品摆放位置（0°时）[5]

图4  天线与标签极化方向俯视图[2]

TIPP对所使用的测试设备做了详细的规定，符合EPC Class1 Gen2空口协议，支持DSB-ASK调制方式。测试使用的命令顺序是Select/Query/ACK，最终需要贴标物品返回PC, EPC, CRC。具体测试时的参数设置本文不再赘述。

测试时要求旋转台在0°至270°范围内按每30°步进水平旋转，每个方位上按照天线1，天线2，天线3，天线4的顺序进行测试，一个方位和一个天线构成一个测试点，每个测试点由测试设备发射指令序列，按照频段范围要求，以1MHz的频率步进完成扫频测试灵敏度及反向散射功率。最后记录这个频段范围内最差的灵敏度值及反向散射功率值作为测试结果。多个物品测试时，物品上下垂直堆叠。

TIPP工作组同时给出了不同类型零售商品的摆放设置，包括35大类不同形态的物品，规定了测试时的正面和顶面位置。可见这个标准是技术方与应用方合作研究的结果，明确面向实际应用需求。这也是该测试方法与EPC标签性能测试方法的最大区别。

TIPP是由GS1 US的TIPP工作组开发的一套贴标物品的评级系统，以使得供应商和零售商之间对贴标物品性能定义更容易达成共识。与以往电子标签的测试评价不同，TIPP评级系统是针对贴在具体物品上的标签进行性能评价，以期解决尽管标签测试满足要求，但当标签贴于不同物品后性能发生变化而造成应用失败的问题。系统基于Auburn大学RFID实验室定义的一套被证实有效的方案，通过合并相似的性能规格形成若干等级，并通过简单的命名直观地表达等级在配置、性能和方位上的特性。由于采用了贴标物品性能等级，零售商和应用者可以独立地根据自身应用需求选择对标签的性能等级要求而无需在性能要求上确定固定的标准，从而有利于技术的实施，同时供应商也具有了相当的灵活度。未来新的应用可能会提出与现有等级不同的性能规格要求，所以分级也将发展扩充。这种面向应用的测试方法也值得我国RFID自主标准体系参考借鉴。

       （作者单位：上海集成电路技术与产业促进中心/上海射频识别工程技术研究中心）

《中国自动识别技术》 2015第4期（总第55期）