Primeros pasos con RFID

Un sistema UHF RFID tiene tres partes: un lector, una o más antenas y etiquetas. El lector genera una señal de radio de 920–925 MHz y la envía a través de la antena. Cuando una etiqueta pasiva entra en el campo de la antena, recolecta energía de la onda de radio para alimentar su pequeño microchip (que normalmente necesita solo ~10 microvatios). El chip luego modula la señal entrante y la retrodispersa, esencialmente reflejando una versión modificada. Esta señal reflejada lleva el Código de Producto Electrónico (EPC) único de la etiqueta.

Todo el ciclo de lectura, desde la transmisión de la consulta hasta la recepción de la respuesta de la etiqueta, tarda entre 1 y 3 milisegundos. Esto es lo que permite que un solo lector inventarie más de 200 etiquetas por segundo utilizando el protocolo anti-colisión EPC Gen2. La pérdida de señal de ida y vuelta es significativa (-40 a -80 dB), por lo que la potencia TX del lector (normalmente 30 dBm / 1 vatio) y la sensibilidad del chip de la etiqueta (hasta -22 dBm) son especificaciones tan críticas.

RFID abarca múltiples bandas de frecuencia, pero UHF (860–960 MHz) domina las aplicaciones comerciales porque ofrece el mejor equilibrio entre rango de lectura, velocidad y costo de la etiqueta. LF (125 kHz) lee dentro de los 10 cm a ~1 etiqueta/seg. bueno para el rastreo de animales pero demasiado lento para la logística. HF/NFC (13.56 MHz) alcanza ~1 m a ~50 etiquetas/seg. ideal para pagos y tarjetas de acceso. UHF alcanza 1–12+ metros a 200+ etiquetas/seg. ideal para la cadena de suministro, el comercio minorista y el seguimiento de activos.

Dentro de la banda de 920–925 MHz de Vietnam, los lectores utilizan Frequency Hopping Spread Spectrum (FHSS) en múltiples canales. La fórmula es: frecuencia = 920.0 + (índice_de_canal × 0.5) MHz. Una configuración típica utiliza 6 canales [0, 2, 4, 6, 8, 10] que abarcan de 920.0 a 925.0 MHz para una separación máxima de canales.

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 tiene dos componentes esenciales: un patrón de antena (aluminio grabado o impreso en un sustrato de PET) y un microchip (IC). La antena captura la señal del lector y el chip procesa los comandos y devuelve los datos. La sensibilidad del chip es la potencia mínima que el chip necesita para activarse. un chip con una clasificación de -22.1 dBm puede activarse con solo ~6.3 microvatios. Menor (más negativo) = mejor sensibilidad = mayor rango de lectura.

Las familias de chips comunes incluyen: NXP UCODE 9 (-22.1 dBm, EPC de 128 bits, sin memoria de usuario. dominante en el comercio minorista), Impinj serie M700 (-22.1 dBm, EPC de 128 bits. fuerte en logística) y Quanray QStar-7U (-21.0 dBm, EPC de 128 bits, memoria de usuario de 512 bits. ideal cuando necesita almacenar datos directamente en la etiqueta).

Factores de forma de las etiquetas: Inlays secos (etiqueta en bruto en PET, ¢3–8, para convertir en etiquetas), Inlays húmedos (con adhesivo, ¢5–12, listos para aplicar), Etiquetas adhesivas (imprimibles, ¢8–25, con marca), Etiquetas duras ($1–15, reforzadas para entornos hostiles) y Etiquetas tejidas/de tela (¢15–40, cosidas en prendas). Nextwaves fabrica inlays secos de 35×17 mm a 95×8 mm y etiquetas adhesivas en tamaños correspondientes.

EPCglobal Gen2 (ISO 18000-6C) regula cómo los lectores UHF se comunican con las etiquetas. La innovación clave es el algoritmo de anti-colisión slotted-ALOHA que permite que un lector inventaríe cientos de etiquetas simultáneamente sin que interfieran entre sí.

Así es como funciona una ronda de inventario: El lector envía una consulta con el parámetro Q (creando 2^Q ranuras de tiempo). Cada etiqueta elige una ranura aleatoria y espera. Cuando llega la ranura de una etiqueta, responde con un número aleatorio de 16 bits. Si solo una etiqueta responde, el lector ACKs y recibe el EPC completo. Si varias etiquetas colisionan, el lector omite esa ranura. Después de todas las ranuras, Q se ajusta. hacia arriba si hay demasiadas colisiones, hacia abajo si hay demasiadas ranuras vacías. y la ronda se repite.

Configuraciones prácticas de Q: Q=2 (4 ranuras) para 1–5 etiquetas, Q=4 (16 ranuras) para 5–20 etiquetas, Q=5 (32 ranuras) para 20–100 etiquetas, Q=6 (64 ranuras) para 100–500 etiquetas, Q=7 (128 ranuras) para más de 500 etiquetas. Un Q más alto significa menos colisiones pero rondas más lentas.

La persistencia de la sesión controla cuánto tiempo una etiqueta recuerda que ya fue leída. La sesión S0 se restablece instantáneamente (para la monitorización continua). S1 persiste de 0,5 a 5 segundos (inventario estándar). S2/S3 persiste ≥2 segundos (puertas de muelle y transportadores donde desea que cada etiqueta se cuente una vez por pasada). Regla general: utilice S0 para la monitorización de estanterías, S2/S3 para portales.

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 tiene 4 bancos de memoria. Reservado (Banco 00): Contraseña de eliminación + Contraseña de acceso, 64 bits en total. EPC (Banco 01): CRC-16 + Palabra de control de protocolo + su identificador EPC, normalmente 96–128 bits. TID (Banco 10): ID de chip único quemado en fábrica que nunca se puede cambiar. inestimable para la lucha contra la falsificación. Usuario (Banco 11): Almacenamiento de datos personalizado opcional (de 0 a 512+ bits según el chip), útil para números de lote, fechas de inspección o datos de sensores.

Cuando un lector inventaria etiquetas, cada notificación contiene: ID de antena (qué puerto), valor bruto RSSI (0–255, convertir a dBm a través de: dBm = -100 + round(crudo × 70 / 255)), los datos EPC (12+ bytes) y el índice del canal de frecuencia. Estos datos son los que su aplicación procesa para mapear las lecturas físicas de las etiquetas a eventos comerciales como 'artículo enviado' o 'palé recibido'.

[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 tiene una lista de verificación práctica para configurar su primer sistema RFID, con orientación específica en cada paso.

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