Սկսելով RFID-ի հետ

UHF RFID համակարգն ունի երեք մաս՝ ընթերցող, մեկ կամ ավելի անտենաներ և պիտակներ: Ընթերցողը գեներացնում է 920–925 MHz ռադիոազդանշան և ուղարկում այն անտենայի միջոցով: Երբ պասիվ պիտակը մտնում է անտենայի դաշտ, այն էներգիա է ստանում ռադիոալիքից՝ իր փոքրիկ միկրոսխեմային հոսանք տալու համար (սովորաբար պահանջվում է ընդամենը մոտավորապես 10 միկրովատտ): Այնուհետև չիպը մոդուլացնում է մուտքային ազդանշանը և հետ է մղում այն: էապես արտացոլելով փոփոխված տարբերակը: Այս արտացոլված ազդանշանը կրում է պիտակի եզակի Electronic Product Code (EPC):

Ամբողջ ընթերցման ցիկլը. հարցումը փոխանցելուց մինչև պիտակի պատասխանը ստանալը, տևում է մոտավորապես 1–3 միլիվայրկյան: Սա է, որը թույլ է տալիս մեկ ընթերցողին գույքագրել 200+ պիտակ մեկ վայրկյանում՝ օգտագործելով EPC Gen2 հակասուզվող արձանագրությունը: Փոխադարձ ազդանշանի կորուստը զգալի է (-40-ից -80 dB), ինչու է ընթերցողի TX հզորությունը (սովորաբար 30 dBm / 1 վատտ) և պիտակի չիպի զգայունությունը (մինչև -22 dBm) այդքան կարևոր բնութագրեր:

RFID-ն ընդգրկում է բազմաթիվ հաճախականությունների շերտեր, սակայն UHF (860–960 MHz)-ը գերակշռում է առևտրային կիրառություններում, քանի որ այն առաջարկում է ընթերցման լավագույն հավասարակշռությունը, արագությունը և պիտակի արժեքը: LF (125 kHz)-ը կարդում է 10 սմ-ի սահմաններում մոտավորապես 1 պիտակ/վրկ. լավ է կենդանիների հետևելու համար, բայց չափազանց դանդաղ է լոգիստիկայի համար: HF/NFC (13.56 MHz)-ը հասնում է մոտավորապես 1 մ-ի մոտավորապես 50 պիտակ/վրկ. հիանալի է վճարումների և մուտքի քարտերի համար: UHF-ը հասնում է 1–12+ մետրի 200+ պիտակ/վրկ. իդեալական է մատակարարման շղթայի, մանրածախ առևտրի և ակտիվների հետևման համար:

Վիետնամի 920–925 MHz շերտում ընթերցողները օգտագործում են Frequency Hopping Spread Spectrum (FHSS) բազմաթիվ ալիքներում: Բանաձևն է՝ հաճախականություն = 920.0 + (ալիքի_ինդեքս × 0.5) MHz: Տիպիկ կոնֆիգուրացիան օգտագործում է 6 ալիք [0, 2, 4, 6, 8, 10]՝ ընդգրկելով 920.0-ից մինչև 925.0 MHz՝ առավելագույն ալիքի բաժանման համար:

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

Յուրաքանչյուր UHF RFID պիտակ ունի երկու հիմնական բաղադրիչ՝ անտենայի նախշ (փորագրված կամ տպված ալյումին PET ենթաշերտի վրա) և միկրոսխեմա (IC): Անտենան ընդունում է ընթերցողի ազդանշանը, իսկ չիպը մշակում է հրամանները և վերադարձնում տվյալները: Չիպի զգայունությունը նվազագույն հզորությունն է, որը չիպին անհրաժեշտ է ակտիվանալու համար: -22.1 dBm-ով գնահատված չիպը կարող է արթնանալ ընդամենը մոտավորապես 6.3 միկրովատտով: Ցածր (ավելի բացասական) = ավելի լավ զգայունություն = ավելի երկար ընթերցման տիրույթ:

Ընդհանուր չիպերի ընտանիքներն են՝ NXP UCODE 9 (-22.1 dBm, 128-bit EPC, առանց օգտագործողի հիշողության, գերակշռում է մանրածախ առևտրում), Impinj M700 շարքը (-22.1 dBm, 128-bit EPC, ուժեղ է լոգիստիկայում) և Quanray QStar-7U (-21.0 dBm, 128-bit EPC, 512-bit օգտագործողի հիշողություն, իդեալական է, երբ անհրաժեշտ է տվյալներ պահել անմիջապես պիտակի վրա):

Պիտակի ձևի գործոններ՝ Dry Inlays (հում պիտակ PET-ի վրա, ¢3–8, պիտակների վերածելու համար), Wet Inlays (սոսնձով, ¢5–12, պատրաստ կիրառման), Sticker Labels (տպվող, ¢8–25, ապրանքանիշով), Hard Tags ($1–15, ամրացված կոշտ միջավայրերի համար) և Woven/Fabric պիտակներ (¢15–40, կարված հագուստի մեջ): Nextwaves-ը արտադրում է չոր ներդիրներ 35×17 մմ-ից մինչև 95×8 մմ և կպչուն պիտակներ համապատասխան չափերով:

EPCglobal Gen2 (ISO 18000-6C) կարգավորում է, թե ինչպես են UHF ընթերցիչները շփվում թեգերի հետ: Հիմնական նորարարությունը slotted-ALOHA հակամարտության ալգորիթմն է, որը թույլ է տալիս մեկ ընթերցիչին միաժամանակ գույքագրել հարյուրավոր թեգեր՝ առանց դրանց միմյանց հետ խանգարելու:

Ահա թե ինչպես է աշխատում գույքագրման փուլը. Ընթերցիչը ուղարկում է Query պարամետրով Q (ստեղծելով 2^Q ժամանակային դիրքեր): Յուրաքանչյուր թեգ ընտրում է պատահական դիրք և սպասում: Երբ թեգի դիրքը գալիս է, այն պատասխանում է 16-բիթանոց պատահական թվով: Եթե միայն մեկ թեգ է պատասխանում, ընթերցիչը ACKs և ստանում է ամբողջական EPC-ն: Եթե բազմաթիվ թեգեր բախվում են, ընթերցիչը բաց է թողնում այդ դիրքը: Բոլոր դիրքերից հետո Q-ն կարգավորվում է: վերև, եթե չափազանց շատ բախումներ, ներքև, եթե չափազանց շատ դատարկ դիրքեր: և փուլը կրկնվում է:

Գործնական Q կարգավորումներ՝ Q=2 (4 դիրք) 1–5 թեգերի համար, Q=4 (16 դիրք) 5–20 թեգերի համար, Q=5 (32 դիրք) 20–100 թեգերի համար, Q=6 (64 դիրք) 100–500 թեգերի համար, Q=7 (128 դիրք) 500+ թեգերի համար: Ավելի բարձր Q նշանակում է ավելի քիչ բախումներ, բայց ավելի դանդաղ փուլեր:

Սեսիայի մշտականությունը վերահսկում է, թե որքան ժամանակ է թեգը հիշում, որ այն արդեն կարդացվել է: S0 սեսիան անմիջապես վերականգնվում է (շարունակական մոնիտորինգի համար): S1-ը մնում է 0.5–5 վայրկյան (ստանդարտ գույքագրում): S2/S3-ը մնում է ≥2 վայրկյան (դոկ դռներ և կոնվեյերներ, որտեղ ցանկանում եք, որ յուրաքանչյուր թեգ հաշվվի մեկ անցման համար): Կանոն՝ օգտագործեք S0 դարակների մոնիտորինգի համար, S2/S3՝ պորտալների համար:

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

Յուրաքանչյուր Gen2 պիտակ ունի 4 հիշողության բանկ: Reserved (Bank 00): Kill գաղտնաբառ + Access գաղտնաբառ, ընդհանուր 64 բիթ: EPC (Bank 01): CRC-16 + Protocol Control word + ձեր EPC նույնացուցիչը, սովորաբար 96–128 բիթ: TID (Bank 10): Գործարանում այրված եզակի չիպի ID, որը երբեք չի կարող փոխվել: անգնահատելի է կեղծարարության դեմ պայքարում: User (Bank 11): Ընտրովի մաքսային տվյալների պահեստավորում (0-ից մինչև 512+ բիթ՝ կախված չիպից), օգտակար է խմբաքանակի համարների, ստուգման ամսաթվերի կամ սենսորների տվյալների համար:

Երբ ընթերցողը գույքագրում է պիտակները, յուրաքանչյուր ծանուցում պարունակում է՝ անտենայի ID (որ պորտ), RSSI հում արժեք (0–255, փոխարկել dBm-ի միջոցով՝ dBm = -100 + round(raw × 70 / 255)), EPC տվյալները (12+ բայթ), և հաճախականության ալիքի ինդեքսը: Այս տվյալներն են, որոնք ձեր հավելվածը մշակում է՝ ֆիզիկական պիտակի ընթերցումները համապատասխանեցնելու բիզնես իրադարձություններին, ինչպիսիք են՝ «ապրանքը առաքվել է» կամ «պալետը ստացվել է»:

[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

Ահա գործնական ստուգաթերթ՝ ձեր առաջին RFID համակարգը կարգավորելու համար, յուրաքանչյուր քայլում հատուկ ուղեցույցով:

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