RFIDを使い始める

UHF RFIDシステムは、リーダー、1つ以上のアンテナ、およびタグの3つの部分で構成されます。リーダーは920–925 MHzの無線信号を生成し、アンテナを介して送信します。パッシブタグがアンテナの電磁界に入ると、電波からエネルギーを取り込んで小さなマイクロチップを駆動させます（通常、わずか約10マイクロワットが必要です）。チップは受信した信号を変調してバックスキャッタ（後方散乱）させます。これは本質的に、修正された信号を反射して返す仕組みです。この反射信号には、タグ固有のElectronic Product Code (EPC)が含まれています。

クエリの送信からタグの応答受信までの読み取りサイクル全体は、約1〜3ミリ秒です。これにより、1台のリーダーがEPC Gen2アンチコリジョンプロトコルを使用して、1秒間に200個以上のタグをインベントリ（一括読み取り）することが可能になります。往復の信号損失は大きく（-40〜-80 dB）、そのためリーダーのTX出力（通常30 dBm / 1ワット）とタグチップの感度（最大-22 dBm）は非常に重要な仕様となります。

RFIDには複数の周波数帯がありますが、読み取り距離、速度、タグコストのバランスが最も優れているため、商用アプリケーションではUHF（860〜960 MHz）が主流となっています。LF（125 kHz）は10cm以内で毎秒約1タグの読み取りが可能で、動物の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の距離で毎秒約50タグを読み取り、決済やアクセスカードに最適です。UHFは1〜12メートル以上の距離で毎秒200タグ以上を読み取ることができ、サプライチェーン、小売、資産管理に理想的です。

ベトナムの920〜925 MHz帯では、リーダーは複数のチャネルにわたって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 + (チャネルインデックス × 0.5) MHz です。一般的な構成では、チャネル間隔を最大化するために、920.0から925.0 MHzにわたる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、アンテナパターン（PET基板上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）という2つの不可欠なコンポーネントがあります。アンテナはリーダーの信号を捉え、チップはコマンドを処理してデータを返します。チップ感度とは、チップが起動するために必要な最小電力のことです。-22.1 dBmと評価されたチップは、わずか約6.3マイクロワットで起動できます。値が低い（よりマイナスである）ほど、感度が良く、読み取り距離が長くなります。

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 — 小売で主流）、Impinj M700シリーズ（-22.1 dBm、128ビットEPC — 物流に強い）、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。

タグの形状（フォームファクタ）：ドライインレイ（PET上の未加工タグ、3〜8セント、ラベルへの加工用）、ウェットインレイ（粘着剤付き、5〜12セント、そのまま貼付可能）、ステッカーラベル（印刷可能、8〜25セント、ブランディング用）、ハードタグ（1〜15ドル、過酷な環境向けの堅牢仕様）、織物/布ラベル（15〜40セント、衣類に縫い付け用）。Nextwavesは、35×17mmから95×8mmまでのドライインレイと、それに対応する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、スロット付きALOHA（slotted-ALOHA）衝突防止アルゴリズムであり、これにより1台のリーダーが、互いに干渉することなく数百のタグを同時にインベントリ（一括読み取り）できるようになります。

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を含むQueryを送信します（2^Q個のタイムスロットを作成）。各タグはランダムなスロットを選択して待機します。タグのスロットが来ると、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を返し、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。すべてのスロットが終了した後、衝突が多すぎる場合はQを上げ、空きスロットが多すぎる場合はQを下げるように調整され、ラウンドが繰り返されます。

実践的なQ設定：1〜5個のタグにはQ=2（4スロット）、5〜20個にはQ=4（16スロット）、20〜100個にはQ=5（32スロット）、100〜500個にはQ=6（64スロット）、500個以上にはQ=7（128スロット）。Qが高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。

セッションの持続性は、タグがすでに読み取られたことを記憶する時間を制御します。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（標準的なインベントリ）。S2/S3は2秒以上持続します（通過ごとに各タグを1回だけカウントしたいドックドアやコンベア用）。経験則として、棚の監視にはS0、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。Reserved（バンク00）：Killパスワード + Accessパスワード、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不可能な固有のチップIDで、偽造防止に非常に有効です。User（バンク11）：オプションのカスタムデータストレージ（チップにより0〜512ビット以上）、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、各通知には次のものが含まれます：アンテナID（どのポートか）、RSSI生値（0〜255、dBmへの変換式：dBm = -100 + round(raw × 70 / 255)）、EPCデータ（12バイト以上）、および周波数チャネルインデックス。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「出荷済み」や「パレット受領済み」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

初めての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です。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)