Començar amb RFID

Un sistema UHF RFID té tres parts: un lector, una o més antenes i etiquetes. El lector genera un senyal de ràdio de 920–925 MHz i l'envia a través de l'antena. Quan una etiqueta passiva entra al camp de l'antena, recull energia de l'ona de ràdio per alimentar el seu minúscul microxip (normalment només necessita ~10 microwatts). El xip modula el senyal entrant i el retrodispersa. essencialment reflectint una versió modificada. Aquest senyal reflectit porta el codi de producte electrònic (EPC) únic de l'etiqueta.

Tot el cicle de lectura. des de la transmissió de la consulta fins a la recepció de la resposta de l'etiqueta. triga aproximadament 1–3 mil·lisegons. Això és el que permet que un sol lector inventariï més de 200 etiquetes per segon utilitzant el protocol anticollisió EPC Gen2. La pèrdua de senyal d'anada i tornada és significativa (-40 a -80 dB), per la qual cosa la potència TX del lector (normalment 30 dBm / 1 watt) i la sensibilitat del xip de l'etiqueta (fins a -22 dBm) són especificacions tan crítiques.

L'RFID abasta múltiples bandes de freqüència, però la UHF (860–960 MHz) domina les aplicacions comercials perquè ofereix el millor equilibri entre rang de lectura, velocitat i cost de l'etiqueta. LF (125 kHz) llegeix a menys de 10 cm a ~1 etiqueta/seg. bo per al seguiment d'animals, però massa lent per a la logística. HF/NFC (13,56 MHz) arriba a ~1 m a ~50 etiquetes/seg. ideal per a pagaments i targetes d'accés. La UHF arriba a 1–12+ metres a 200+ etiquetes/seg. ideal per a la cadena de subministrament, la venda al detall i el seguiment d'actius.

Dins de la banda de 920–925 MHz de Vietnam, els lectors utilitzen l'Espectre de dispersió de salt de freqüència (FHSS) a través de múltiples canals. La fórmula és: freqüència = 920,0 + (índex_canal × 0,5) MHz. Una configuració típica utilitza 6 canals [0, 2, 4, 6, 8, 10] que abasten de 920,0 a 925,0 MHz per a la màxima separació de canals.

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

Cada etiqueta UHF RFID té dos components essencials: un patró d'antena (alumini gravat o imprès sobre un substrat de PET) i un microxip (CI). L'antena captura el senyal del lector i el xip processa les ordres i retorna les dades. La sensibilitat del xip és la potència mínima que el xip necessita per activar-se. un xip amb una qualificació de -22,1 dBm pot despertar-se amb només ~6,3 microwatts. Més baix (més negatiu) = millor sensibilitat = major rang de lectura.

Les famílies de xips comuns inclouen: NXP UCODE 9 (-22,1 dBm, EPC de 128 bits, sense memòria d'usuari. dominant en la venda al detall), Impinj M700 series (-22,1 dBm, EPC de 128 bits. fort en logística) i Quanray QStar-7U (-21,0 dBm, EPC de 128 bits, memòria d'usuari de 512 bits. ideal quan necessiteu emmagatzemar dades directament a l'etiqueta).

Factors de forma d'etiquetes: Inlays secs (etiqueta en brut sobre PET, ¢3–8, per convertir-los en etiquetes), Inlays humits (amb adhesiu, ¢5–12, llestos per aplicar), Etiquetes adhesives (imprimibles, ¢8–25, amb marca), Etiquetes dures ($1–15, reforçades per a entorns durs) i Etiquetes teixides/de tela (¢15–40, cosides a les peces). Nextwaves fabrica inlays secs de 35 × 17 mm a 95 × 8 mm i etiquetes adhesives en mides coincidents.

EPCglobal Gen2 (ISO 18000-6C) regeix com els lectors UHF es comuniquen amb les etiquetes. La innovació clau és l'algorisme anti-col·lisió slotted-ALOHA que permet que un lector inventariï centenars d'etiquetes simultàniament sense que interfereixin entre elles.

Així és com funciona una ronda d'inventari: el lector envia una consulta amb el paràmetre Q (creant 2^Q intervals de temps). Cada etiqueta tria un interval aleatori i espera. Quan arriba l'interval d'una etiqueta, respon amb un número aleatori de 16 bits. Si només respon una etiqueta, el lector ACKs i rep l'EPC complet. Si diverses etiquetes col·lisionen, el lector omet aquest interval. Després de tots els intervals, Q s'ajusta. amunt si hi ha massa col·lisions, avall si hi ha massa intervals buits. i la ronda es repeteix.

Configuracions Q pràctiques: Q=2 (4 intervals) per a 1–5 etiquetes, Q=4 (16 intervals) per a 5–20 etiquetes, Q=5 (32 intervals) per a 20–100 etiquetes, Q=6 (64 intervals) per a 100–500 etiquetes, Q=7 (128 intervals) per a més de 500 etiquetes. Un Q més alt significa menys col·lisions, però rondes més lentes.

La persistència de la sessió controla quant de temps una etiqueta recorda que ja s'ha llegit. La sessió S0 es restableix a l'instant (per a la supervisió contínua). S1 persisteix 0,5–5 segons (inventari estàndard). S2/S3 persisteixen ≥2 segons (portes de moll i transportadors on voleu que cada etiqueta es compti una vegada per pas). Regla general: utilitzeu S0 per a la supervisió de prestatgeries, S2/S3 per a portals.

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

Cada etiqueta Gen2 té 4 bancs de memòria. Reservat (Banc 00): contrasenya de Kill + contrasenya d'accés, 64 bits en total. EPC (Banc 01): CRC-16 + paraula de control de protocol + el vostre identificador EPC, normalment 96–128 bits. TID (Banc 10): ID de xip únic gravat de fàbrica que mai no es pot canviar. inavaluable per a la lluita contra la falsificació. Usuari (Banc 11): emmagatzematge de dades personalitzades opcional (de 0 a 512+ bits depenent del xip), útil per a números de lot, dates d'inspecció o dades de sensors.

Quan un lector inventaria etiquetes, cada notificació conté: ID de l'antena (quin port), valor brut RSSI (0–255, convertiu-lo a dBm mitjançant: dBm = -100 + round(brut × 70 / 255)), les dades EPC (12+ bytes) i l'índex del canal de freqüència. Aquestes dades són les que la vostra aplicació processa per relacionar les lectures d'etiquetes físiques amb esdeveniments empresarials com ara «article enviat» o «palet rebut».

[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

Aquí teniu una llista de verificació pràctica per configurar el vostre primer sistema RFID, amb orientació específica a cada pas.

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