Úvod do RFID

Systém UHF RFID se skládá ze tří částí: čtečky, jedné nebo více antén a tagů. Čtečka generuje radiový signál 920–925 MHz a vysílá jej přes anténu. Když pasivní tag vstoupí do pole antény, získá energii z radiové vlny k napájení svého malého čipu (obvykle potřebuje jen ~10 µW). Čip pak moduluje příchozí signál a odráží jej zpět (backscatter), v podstatě odráží upravenou verzi signálu. Tento odražený signál nese jedinečný Electronic Product Code (EPC) tagu.

Celý cyklus čtení – od odeslání dotazu po přijetí odpovědi tagu – trvá přibližně 1–3 ms. To umožňuje jedné čtečce inventarizovat více než 200 tagů za sekundu pomocí protokolu anti‑kolizí EPC Gen2. Ztráta signálu na zpáteční cestě je značná (-40 až -80 dB), což vysvětluje, proč jsou výkon TX čtečky (obvykle 30 dBm / 1 W) a citlivost čipu tagu (až -22 dBm) tak kritické specifikace.

RFID pokrývá více frekvenčních pásem, ale UHF (860–960 MHz) dominuje komerčním aplikacím, protože poskytuje nejlepší rovnováhu mezi dosahem čtení, rychlostí a cenou tagu. LF (125 kHz) čte do vzdálenosti 10 cm při přibližně 1 tagu za sekundu – vhodné pro sledování zvířat, ale příliš pomalé pro logistiku. HF/NFC (13,56 MHz) dosahuje přibližně 1 m při ~50 tagů za sekundu – skvělé pro platby a přístupové karty. UHF dosahuje 1–12 + metrů při více než 200 tagů za sekundu – ideální pro dodavatelský řetězec, maloobchod a sledování majetku.

V pásmu Vietnam 920–925 MHz používají čtečky technologii Frequency Hopping Spread Spectrum (FHSS) napříč více kanály. Vzorec je: frequency = 920.0 + (channel_index × 0.5) MHz. Typická konfigurace využívá 6 kanálů [0, 2, 4, 6, 8, 10] pokrývajících rozsah 920,0 až 925,0 MHz pro maximální separaci kanálů.

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

Každý UHF RFID tag obsahuje dva základní komponenty: anténní vzor (rytý nebo tištěný hliník na PET substrátu) a mikročip (IC). Anténa zachytí signál čtečky a čip zpracuje příkazy a vrátí data. Citlivost čipu udává minimální výkon potřebný k aktivaci. Čip s hodnocením -22,1 dBm se může probudit již při ~6,3 µW. Nižší (více záporné) = lepší citlivost = delší dosah čtení.

Mezi běžné rodiny čipů patří: NXP UCODE 9 (-22,1 dBm, 128‑bit EPC, bez uživatelské paměti – dominantní v maloobchodu), Impinj série M700 (-22,1 dBm, 128‑bit EPC – silná v logistice) a Quanray QStar‑7U (-21,0 dBm, 128‑bit EPC, 512‑bit uživatelská paměť – ideální, když potřebujete ukládat data přímo na tag).

Formáty tagů: suché inlaye (surový tag na PET, ¢3–8, pro následnou konverzi na štítky), mokré inlaye (s lepidlem, ¢5–12, připravené k aplikaci), samolepicí štítky (tisknutelné, ¢8–25, s brandingem), tvrdé tagy ($1–15, odolné vůči drsným podmínkám) a tkané/oděvní štítky (¢15–40, šité do oděvů). Nextwaves vyrábí suché inlaye od 35 × 17 mm do 95 × 8 mm a samolepicí štítky ve shodných velikostech.

EPCglobal Gen2 (ISO 18000‑6C) určuje, jak UHF čtečky komunikují s tagy. Klíčovou inovací je algoritmus slotted‑ALOHA pro anti‑kolizi, který umožňuje jedné čtečce inventarizovat stovky tagů současně, aniž by si navzájem rušily.

Takto funguje inventurní kolo: Čtečka odešle Query s parametrem Q (vytvářejícím 2^Q časových slotů). Každý tag si vybere náhodný slot a čeká. Když nastane slot tagu, odpoví 16‑bitovým náhodným číslem. Pokud odpoví pouze jeden tag, čtečka pošle ACK a přijme celý EPC. Pokud dojde ke kolizi více tagů, čtečka slot přeskočí. Po projití všech slotů se Q upraví – zvýší se při příliš mnoha kolizích, sníží při příliš mnoha prázdných slotech. Kolo se poté opakuje.

Praktické nastavení Q: Q=2 (4 sloty) pro 1–5 tagů, Q=4 (16 slotů) pro 5–20 tagů, Q=5 (32 slotů) pro 20–100 tagů, Q=6 (64 slotů) pro 100–500 tagů, Q=7 (128 slotů) pro více než 500 tagů. Vyšší Q znamená méně kolizí, ale pomalejší kola.

Perzistence relace určuje, jak dlouho si tag pamatuje, že již byl přečten. Relace S0 se resetuje okamžitě (pro kontinuální monitorování). S1 přetrvává 0,5–5 s (standardní inventura). S2/S3 přetrvává ≥2 s (dokové dveře a dopravníky, kde chcete, aby byl každý tag započítán jen jednou při průchodu). Obecné pravidlo: použijte S0 pro monitorování regálů, S2/S3 pro portály.

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

Každý Gen2 tag má 4 paměťové banky. Reserved (Bank 00): Kill password + Access password, celkem 64 bitů. EPC (Bank 01): CRC‑16 + řídicí slovo protokolu + váš EPC identifikátor, typicky 96–128 bitů. TID (Bank 10): ve výrobě vypálené jedinečné ID čipu, které nelze změnit – neocenitelné pro boj proti padělání. User (Bank 11): volitelné úložiště vlastních dat (0 až 512 + bitů podle čipu), užitečné pro čísla šarží, data kontrol, nebo data senzorů.

Když čtečka inventarizuje tagy, každé oznámení obsahuje: ID antény (který port), surovou hodnotu RSSI (0–255, převod na dBm: dBm = -100 + round(raw × 70 / 255)), data EPC (12 + bajtů) a index frekvenčního kanálu. Tato data vaše aplikace zpracovává k mapování fyzických čtení tagů na obchodní události, jako je „položka odeslána“ nebo „paleta přijata“.

[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

Zde je praktický kontrolní seznam pro nastavení vašeho prvního RFID systému, s konkrétním návodem v každém kroku.

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