RFIDをはじめよう

UHF RFIDシステムは、リーダー、1つ以上のアンテナ、タグの3つの部分で構成されています。リーダーは920～925 MHzの電波を生成し、アンテナを通して送信します。パッシブタグがアンテナのフィールドに入ると、電波からエネルギーを収集して、小さなマイクロチップに電力を供給します（通常、わずか約10マイクロワットが必要です）。次に、チップは受信信号を変調し、バック散乱します。これは、基本的に変更されたバージョンを反射することです。この反射信号は、タグの固有のElectronic Product Code（EPC）を伝送します。

クエリの送信からタグの応答の受信までの読み取りサイクル全体には、約1～3ミリ秒かかります。これにより、単一のリーダーがEPC Gen2衝突防止プロトコルを使用して、1秒あたり200以上のタグをインベントリできるようになります。往復信号損失は大きく（-40～-80 dB）、リーダーのTX電力（通常30 dBm / 1ワット）とタグチップの感度（最大-22 dBm）が非常に重要な仕様である理由です。

RFIDは複数の周波数帯域にまたがっていますが、UHF（860～960 MHz）は、読み取り範囲、速度、タグコストの最適なバランスを提供するため、商用アプリケーションで主流となっています。LF（125 kHz）は10cm以内で約1タグ/秒の読み取りが可能で、動物追跡には適していますが、物流には遅すぎます。HF/NFC（13.56 MHz）は、約1mで約50タグ/秒に達し、支払いとアクセスカードに最適です。UHFは、200+タグ/秒で1～12+メートルに達し、サプライチェーン、小売、資産追跡に最適です。

ベトナム920～925 MHz帯域内では、リーダーは複数のチャネルで周波数ホッピングスペクトラム拡散（FHSS）を使用します。計算式は、周波数 = 920.0 +（channel_index × 0.5）MHzです。一般的な構成では、最大チャネル分離のために、920.0～925.0 MHzにまたがる6つのチャネル[0、2、4、6、8、10]を使用します。

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

すべてのUHF RFIDタグには、2つの重要なコンポーネントがあります。アンテナパターン（PET基板にエッチングまたは印刷されたアルミニウム）とマイクロチップ（IC）です。アンテナはリーダーの信号をキャプチャし、チップはコマンドを処理してデータを返します。チップ感度は、チップをアクティブにするために必要な最小電力です。-22.1 dBm定格のチップは、わずか約6.3マイクロワットで起動できます。低い（より負）=より良い感度=より長い読み取り範囲。

一般的なチップファミリーには、NXP UCODE 9（-22.1 dBm、128ビットEPC、ユーザーメモリなし - 小売で優勢）、Impinj M700シリーズ（-22.1 dBm、128ビットEPC - 物流で強力）、Quanray QStar-7U（-21.0 dBm、128ビットEPC、512ビットユーザーメモリ - タグに直接データを保存する必要がある場合に最適）などがあります。

タグのフォームファクタ：ドライインレイ（PET上の生のタグ、3～8セント、ラベルへの変換用）、ウェットインレイ（粘着剤付き、5～12セント、すぐに適用可能）、ステッカーラベル（印刷可能、8～25セント、ブランディング付き）、ハードタグ（1～15ドル、過酷な環境向けに頑丈化）、織布/布ラベル（15～40セント、衣類に縫い付け）。Nextwavesは、35×17mmから95×8mmのドライインレイと、同じサイズのステッカーラベルを製造しています。

EPCglobal Gen2（ISO 18000-6C）は、UHFリーダーがタグと通信する方法を規定しています。主な革新は、スロットALOHA衝突防止アルゴリズムであり、1つのリーダーが数百のタグを同時にインベントリでき、互いに干渉することはありません。

インベントリラウンドの仕組みは次のとおりです。リーダーは、パラメータQ（2^Qタイムスロットを作成）を使用してクエリを送信します。各タグはランダムなスロットを選択して待ちます。タグのスロットが到着すると、16ビットの乱数で応答します。1つのタグのみが応答した場合、リーダーはACKを送信し、完全なEPCを受信します。複数のタグが衝突した場合、リーダーはそのスロットをスキップします。すべてのスロットの後、Qが調整されます。衝突が多すぎる場合は増加し、空のスロットが多すぎる場合は減少します。ラウンドが繰り返されます。

実践的なQ設定：1〜5個のタグの場合はQ=2（4スロット）、5〜20個のタグの場合はQ=4（16スロット）、20〜100個のタグの場合はQ=5（32スロット）、100〜500個のタグの場合はQ=6（64スロット）、500個以上のタグの場合はQ=7（128スロット）。Qが大きいほど衝突は少なくなりますが、ラウンドは遅くなります。

セッションの永続性により、タグがすでに読み取られたことをどのくらいの期間記憶するかが制御されます。セッションS0は即座にリセットされます（継続的な監視用）。S1は0.5〜5秒間持続します（標準のインベントリ）。S2/S3は2秒以上持続します（各タグを1回パスごとにカウントしたいドックドアとコンベア）。経験則：棚の監視にはS0を使用し、ポータルにはS2/S3を使用します。

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

すべてのGen2タグには4つのメモリバンクがあります。予約済み（バンク00）：キルパスワード+アクセスパスワード、合計64ビット。EPC（バンク01）：CRC-16 +プロトコル制御ワード+ EPC識別子、通常96～128ビット。TID（バンク10）：工場で書き込まれた変更できない固有のチップID - 偽造防止に不可欠。ユーザー（バンク11）：オプションのカスタムデータストレージ（チップに応じて0～512+ビット）、バッチ番号、検査日、またはセンサーデータに役立ちます。

リーダーがタグをインベントリすると、各通知には、アンテナID（どのポート）、RSSI生の値（0～255、dBmへの変換：dBm = -100 + round（raw × 70 / 255））、EPCデータ（12+バイト）、および周波数チャネルインデックスが含まれます。このデータは、アプリケーションが物理的なタグの読み取りを「アイテムが出荷された」や「パレットが受信された」などのビジネスイベントにマッピングするために処理するものです。

[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

最初のRFIDシステムをセットアップするための実践的なチェックリストを以下に示します。各ステップで具体的なガイダンスを提供します。

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