Започване с RFID

UHF RFID система се състои от три части: четец, една или повече антени и етикети. Четецът генерира радиосигнал 920–925 MHz и го изпраща чрез антената. Когато пасивен етикет влезе в полето на антената, той събира енергия от радиовълната, за да захрани своя малък микрочип (обикновено нуждаещ се от около 10 микровата). Чипът след това модулира входящия сигнал и го отразява обратно (backscatter), по същество отразявайки модифицирана версия. Този отразен сигнал носи уникалния електронен продуктов код (EPC) на етикета.

Целият цикъл на четене – от изпращане на заявката до получаване на отговора от етикета – отнема около 1–3 милисекунди. Това позволява на един четец да инвентаризира над 200 етикета в секунда, използвайки EPC Gen2 протокола за анти-колизия. Загубата на сигнал при обратното пътуване е значителна (-40 до -80 dB), поради което мощността на предаване (TX) на четеца (обикновено 30 dBm / 1 ват) и чувствителността на чипа на етикета (до -22 dBm) са критични спецификации.

RFID обхваща множество честотни ленти, но UHF (860–960 MHz) доминира в търговските приложения, тъй като предлага най-доброто съотношение между обхват на четене, скорост и цена на етикетите. LF (125 kHz) чете в рамките на 10 см при около 1 етикет/сек. подходящо за проследяване на животни, но твърде бавно за логистика. HF/NFC (13.56 MHz) достига около 1 м при около 50 етикети/сек. отлично за плащания и достъпни карти. UHF достига 1–12+ метра при над 200 етикета/сек. идеално за веригата за доставки, търговията на дребно и проследяване на активи.

В рамките на виетнамската лента 920–925 MHz, четеците използват Frequency Hopping Spread Spectrum (FHSS) върху множество канали. Формулата е: frequency = 920.0 + (channel_index × 0.5) MHz. Типична конфигурация използва 6 канала [0, 2, 4, 6, 8, 10], обхващащи от 920.0 до 925.0 MHz за максимално разделяне на каналите.

Channel Index → Frequency (MHz)   Formula: f = 920.0 + (idx × 0.5)

Ch 0  → 920.0    Ch 4  → 922.0    Ch 8  → 924.0
Ch 1  → 920.5    Ch 5  → 922.5    Ch 9  → 924.5
Ch 2  → 921.0    Ch 6  → 923.0    Ch 10 → 925.0
Ch 3  → 921.5    Ch 7  → 923.5

Typical: use [0, 2, 4, 6, 8, 10] for max channel separation

Всеки UHF RFID етикет има два основни компонента: антенен патерн (етажиран или печатан алуминий върху PET субстрат) и микрочип (IC). Антената улавя сигнала от четеца, а чипът обработва командите и връща данни. Чувствителността на чипа е минималната мощност, необходима за активиране. Чип с рейтинг -22.1 dBm може да се събуди с около 6.3 микровата. По-ниска (по-отрицателна) стойност = по-добра чувствителност = по-голям обхват на четене.

Чести семейства чипове включват: NXP UCODE 9 (-22.1 dBm, 128‑битов EPC, без потребителска памет – доминиращ в търговията на дребно), Impinj M700 серия (-22.1 dBm, 128‑битов EPC – силен в логистиката) и Quanray QStar-7U (-21.0 dBm, 128‑битов EPC, 512‑битова потребителска памет – идеален, когато трябва директно да съхранявате данни върху етикета).

Формати на етикетите: сухи инлейи (необработен етикет върху PET, ¢3–8, за превръщане в етикети), мокри инлейи (с лепило, ¢5–12, готови за нанасяне), стикер етикети (печатаеми, ¢8–25, с брандиране), твърди етикети ($1–15, издръжливи за тежки условия) и тъкани/текстилни етикети (¢15–40, пришити към облекло). Nextwaves произвежда сухи инлейи от 35×17 mm до 95×8 mm и стикер етикети в съответстващи размери.

EPCglobal Gen2 (ISO 18000-6C) определя как UHF четците комуникират с етикетите. Ключовата иновация е слотовият ALOHA алгоритъм за анти-колизия, който позволява на един четец да инвентаризира стотици етикети едновременно, без да се смущават взаимно.

Ето как работи един инвентарен кръг: Четецът изпраща Query с параметър Q (създавайки 2^Q времеви слотове). Всеки етикет избира случаен слот и изчаква. Когато настъпи слотът на етикета, той отговаря с 16‑битово случайно число. Ако отговори само един етикет, четецът изпраща ACK и получава пълния EPC. Ако има колизия между няколко етикета, четецът пропуска този слот. След всички слотове Q се коригира – нагоре при твърде много колизии, надолу при твърде много празни слотове. И кръгът се повтаря.

Практични настройки на Q: Q=2 (4 слота) за 1–5 етикета, Q=4 (16 слота) за 5–20 етикета, Q=5 (32 слота) за 20–100 етикета, Q=6 (64 слота) за 100–500 етикета, Q=7 (128 слота) за над 500 етикета. По-висок Q означава по-малко колизии, но по-бавни кръгове.

Устойчивостта на сесията контролира колко дълго етикетът запомня, че вече е бил прочетен. Сесия S0 се нулира мигновено (за непрекъснато наблюдение). S1 се задържа 0,5–5 секунди (стандартен инвентар). S2/S3 се задържат ≥2 секунди (докови врати и конвейери, където искате всеки етикет да бъде преброен само веднъж за преминаване). Практично правило: използвайте S0 за мониторинг на рафтове, S2/S3 за портали.

Tag Count → Q Value → Slots → Use Case

  1-5       Q=2       4       fast, low overhead
  5-20      Q=4       16      good balance
  20-100    Q=5       32      warehouse shelves
  100-500   Q=6       64      pallet scanning
  500+      Q=7       128     dock doors, bulk

Higher Q = fewer collisions but slower rounds

Всеки Gen2 етикет има 4 паметни банки. Reserved (Bank 00): парола за изтриване + парола за достъп, общо 64 бита. EPC (Bank 01): CRC-16 + контролна дума на протокола + вашият EPC идентификатор, обикновено 96–128 бита. TID (Bank 10): фабрично записан уникален чип ID, който никога не може да се промени – безценен за борба с контрафацията. User (Bank 11): опционално персонализирано съхранение на данни (0 до 512+ бита в зависимост от чипа), полезно за партидни номера, дати на инспекция или данни от сензори.

Когато четец извършва инвентаризация на етикети, всяко известие съдържа: ID на антената (кой порт), сурова стойност на RSSI (0–255, конвертира се към dBm чрез: dBm = -100 + round(raw × 70 / 255)), данните за EPC (12+ байта) и индекса на честотния канал. Тези данни вашето приложение обработва, за да съпостави физическите четения на етикети с бизнес събития като „артикул изпратен“ или „палет получен“.

[ANT] [RSSI] [EPC ×12 bytes ..................] [CH]
 01    B4     30 34 25 7B F7 19 4E 40 00 00 1A 85  06

Antenna:  1 (port 1)
RSSI:     180 → dBm = -100 + round((180×70)/255) = -51 dBm
EPC:      3034257BF7194E4000001A85 (SGTIN-96)
Channel:  6 → 920.0 + (6×0.5) = 923.0 MHz
GTIN-14:  80614141123458  Serial: 6789

Ето практичен контролен списък за настройване на вашата първа RFID система, с конкретни указания за всяка стъпка.

Input:  GTIN-14=08600000232451  Serial=1001  Prefix=7 digits
Output: 30 14 1A 80 0E 98 78 00 00 00 03 E9  (12 bytes)