RFID:n käytön aloittaminen

UHF RFID -järjestelmällä on kolme osaa: lukija, yksi tai useampi antenni ja tunnisteet. Lukija tuottaa 920–925 MHz:n radiosignaalin ja lähettää sen antennin läpi. Kun passiivinen tunniste tulee antennin kenttään, se kerää energiaa radioaallosta virran saamiseksi pienelle mikrosirulleen (tarvitsee tyypillisesti vain ~10 mikrowattia). Sitten siru moduloituu saapuvan signaalin ja heijastaa sen takaisin. pohjimmiltaan heijastaen muokatun version takaisin. Tämä heijastunut signaali kuljettaa tunnisteen ainutlaatuista Electronic Product Code (EPC) -koodia.

Koko lukusykli, kyselyn lähettämisestä tunnisteen vastauksen vastaanottamiseen, kestää noin 1–3 millisekuntia. Tämän ansiosta yksi lukija voi inventoida yli 200 tunnusta sekunnissa käyttämällä EPC Gen2 -törmäyksenestoprotokollaa. Kaksisuuntainen signaalihäviö on merkittävä (-40 - -80 dB), minkä vuoksi lukijan TX-teho (tyypillisesti 30 dBm / 1 watti) ja tunnistesirun herkkyys (jopa -22 dBm) ovat niin kriittisiä spesifikaatioita.

RFID kattaa useita taajuusalueita, mutta UHF (860–960 MHz) hallitsee kaupallisia sovelluksia, koska se tarjoaa parhaan tasapainon lukuetäisyyden, nopeuden ja tunnisteen kustannusten välillä. LF (125 kHz) lukee 10 cm:n sisällä nopeudella ~1 tunniste/s. Hyvä eläinten seurantaan, mutta liian hidas logistiikkaan. HF/NFC (13,56 MHz) yltää ~1 metriin nopeudella ~50 tunnisteita/s. Erinomainen maksuille ja kulkukorteille. UHF yltää 1–12+ metriin nopeudella 200+ tunnisteita/s. Ihanteellinen toimitusketjuun, vähittäiskauppaan ja omaisuuden seurantaan.

Vietnam 920–925 MHz -kaistalla lukijat käyttävät Frequency Hopping Spread Spectrum (FHSS) -tekniikkaa useilla kanavilla. Kaava on: taajuus = 920,0 + (kanava_indeksi × 0,5) MHz. Tyypillinen kokoonpano käyttää 6 kanavaa [0, 2, 4, 6, 8, 10], jotka kattavat 920,0–925,0 MHz maksimaalisen kanavaerottelun saavuttamiseksi.

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

Jokaisella UHF RFID -tunnisteella on kaksi olennaista komponenttia: antennikuvio (etsattu tai painettu alumiini PET-alustalle) ja mikrosiru (IC). Antenni sieppaa lukijan signaalin ja siru käsittelee komentoja ja palauttaa tietoja. Sirun herkkyys on pienin teho, jonka siru tarvitsee aktivoidakseen. -22,1 dBm:llä luokiteltu siru voi herätä vain ~6,3 mikrowatilla. Pienempi (negatiivisempi) = parempi herkkyys = pidempi lukuetäisyys.

Yleisiä siruperheitä ovat: NXP UCODE 9 (-22,1 dBm, 128-bittinen EPC, ei käyttäjämuistia, hallitseva vähittäiskaupassa), Impinj M700 -sarja (-22,1 dBm, 128-bittinen EPC, vahva logistiikassa) ja Quanray QStar-7U (-21,0 dBm, 128-bittinen EPC, 512-bittinen käyttäjämuisti, ihanteellinen, kun haluat tallentaa tietoja suoraan tunnisteeseen).

Tunnisteen muototekijät: Dry Inlays (raaka tunniste PET:llä, 3–8 senttiä, muunnettavaksi tarroiksi), Wet Inlays (liimalla, 5–12 senttiä, käyttövalmiina), Tarrat (tulostettavat, 8–25 senttiä, brändäyksellä), Hard Tags (1–15 dollaria, kestävä ankarissa ympäristöissä) ja Woven/Fabric-tunnisteet (15–40 senttiä, ommeltu vaatteisiin). Nextwaves valmistaa dry inlay -tunnisteita 35×17 mm:stä 95×8 mm:iin ja tarroja vastaavissa kooissa.

EPCglobal Gen2 (ISO 18000-6C) säätelee sitä, miten UHF-lukijat kommunikoivat tagien kanssa. Tärkein innovaatio on slotted-ALOHA-törmäyksenestämisalgoritmi, jonka avulla yksi lukija voi inventoida satoja tageja samanaikaisesti ilman, että ne häiritsevät toisiaan.

Inventointikierros toimii seuraavasti: Lukija lähettää kyselyn parametrilla Q (luoden 2^Q aikaväliä). Jokainen tagi valitsee satunnaisen aikavälin ja odottaa. Kun tagin aikaväli saapuu, se vastaa 16-bittisellä satunnaisluvulla. Jos vain yksi tagi vastaa, lukija kuittaa ja vastaanottaa täyden EPC:n. Jos useampi tagi törmää, lukija ohittaa kyseisen aikavälin. Kaikkien aikavälien jälkeen Q säädetään. ylös, jos törmäyksiä on liikaa, alas, jos tyhjiä aikavälejä on liikaa. ja kierros toistuu.

Käytännölliset Q-asetukset: Q=2 (4 aikaväliä) 1–5 tagille, Q=4 (16 aikaväliä) 5–20 tagille, Q=5 (32 aikaväliä) 20–100 tagille, Q=6 (64 aikaväliä) 100–500 tagille, Q=7 (128 aikaväliä) 500+ tagille. Suurempi Q tarkoittaa vähemmän törmäyksiä, mutta hitaampia kierroksia.

Istunnon pysyvyys ohjaa sitä, kuinka kauan tagi muistaa, että se on jo luettu. Istunto S0 nollautuu välittömästi (jatkuvaan valvontaan). S1 säilyy 0,5–5 sekuntia (vakioinventointi). S2/S3 säilyy ≥2 sekuntia (laiturien ovet ja kuljettimet, joissa haluat, että jokainen tagi lasketaan kerran per kulku). Nyrkkisääntö: käytä S0 hyllyvalvontaan, S2/S3 portteihin.

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

Jokaisella Gen2-tunnisteella on 4 muistipankkia. Varattu (Bank 00): Kill-salasana + Access-salasana, yhteensä 64 bittiä. EPC (Bank 01): CRC-16 + Protocol Control -sana + EPC-tunniste, tyypillisesti 96–128 bittiä. TID (Bank 10): Tehtaalla poltettu ainutlaatuinen sirun ID, jota ei voi koskaan muuttaa. Korvaamaton väärentämisen estämiseksi. Käyttäjä (Bank 11): Valinnainen mukautettu tietojen tallennus (0–512+ bittiä sirusta riippuen), hyödyllinen eränumeroille, tarkastuspäivämäärille tai anturitiedoille.

Kun lukija inventoi tunnisteita, jokainen ilmoitus sisältää: antennin ID (mikä portti), RSSI-raaka-arvo (0–255, muunna dBm:ksi seuraavasti: dBm = -100 + round(raw × 70 / 255)), EPC-tiedot (12+ tavua) ja taajuuskanavan indeksi. Nämä tiedot sovelluksesi käsittelee fyysisten tunnisteiden lukemisen kartoittamiseksi liiketoimintatapahtumiin, kuten 'tuote lähetetty' tai 'lava vastaanotettu'.

[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

Tässä on käytännöllinen tarkistuslista ensimmäisen RFID-järjestelmän asentamiseen, jossa on erityisiä ohjeita jokaisessa vaiheessa.

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