RFID 시작하기

UHF RFID 시스템은 리더기, 하나 이상의 안테나, 그리고 태그의 세 부분으로 구성됩니다. 리더기는 920–925 MHz 무선 신호를 생성하여 안테나를 통해 전송합니다. 수동형 태그가 안테나의 전계에 들어오면, 무선 전파에서 에너지를 수집하여 소형 마이크로칩에 전원을 공급합니다(일반적으로 약 10마이크로와트만 필요). 그런 다음 칩은 들어오는 신호를 변조하고 이를 백스캐터(backscatter)합니다. 즉, 본질적으로 수정된 버전을 다시 반사하는 것입니다. 이 반사된 신호에는 태그의 고유한 EPC(Electronic Product Code)가 포함되어 있습니다.

쿼리 전송부터 태그 응답 수신까지의 전체 판독 주기는 약 1~3밀리초가 소요됩니다. 이를 통해 단일 리더기가 EPC Gen2 충돌 방지 프로토콜을 사용하여 초당 200개 이상의 태그를 인벤토리할 수 있습니다. 왕복 신호 손실은 상당하며(-40 ~ -80 dB), 이것이 리더기 TX 출력(일반적으로 30 dBm / 1와트)과 태그 칩 감도(최저 -22 dBm)가 매우 중요한 사양인 이유입니다.

RFID는 여러 주파수 대역에 걸쳐 있지만, UHF(860–960 MHz)는 인식 거리, 속도 및 태그 비용의 최적의 균형을 제공하기 때문에 상업용 애플리케이션에서 주로 사용됩니다. LF(125 kHz)는 10cm 이내에서 초당 약 1개의 태그를 읽으며, 동물 추적에는 적합하지만 물류용으로는 너무 느립니다. HF/NFC(13.56 MHz)는 약 1m 거리에서 초당 약 50개의 태그를 읽으며, 결제 및 출입 카드에 적합합니다. UHF는 1~12m 이상의 거리에서 초당 200개 이상의 태그를 읽으며, 공급망, 소매 및 자산 추적에 이상적입니다.

베트남 920–925 MHz 대역 내에서 리더기는 여러 채널에 걸쳐 주파수 호핑 확산 대역(FHSS) 방식을 사용합니다. 공식은 다음과 같습니다: 주파수 = 920.0 + (channel_index × 0.5) MHz. 일반적인 구성은 최대 채널 분리를 위해 920.0에서 925.0 MHz에 걸친 6개 채널[0, 2, 4, 6, 8, 10]을 사용합니다.

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

모든 UHF RFID 태그는 두 가지 필수 구성 요소인 안테나 패턴(PET 기판 위에 에칭 또는 인쇄된 알루미늄)과 마이크로칩(IC)으로 구성됩니다. 안테나는 리더의 신호를 캡처하고 칩은 명령을 처리하고 데이터를 반환합니다. 칩 감도는 칩이 활성화되는 데 필요한 최소 전력입니다. -22.1 dBm 등급의 칩은 약 6.3 마이크로와트만으로도 깨어날 수 있습니다. 값이 낮을수록(더 음수일수록) 감도가 좋아지며 인식 거리가 길어집니다.

일반적인 칩 제품군에는 NXP UCODE 9(-22.1 dBm, 128-bit EPC, 사용자 메모리 없음 — 소매업계 주류), Impinj M700 시리즈(-22.1 dBm, 128-bit EPC — 물류 분야 강점), 그리고 Quanray QStar-7U(-21.0 dBm, 128-bit EPC, 512-bit 사용자 메모리 — 태그에 직접 데이터를 저장해야 할 때 이상적) 등이 있습니다.

태그 폼 팩터: Dry Inlay(PET 위의 가공되지 않은 태그, 3~8센트, 라벨 변환용), Wet Inlay(접착제 포함, 5~12센트, 즉시 부착 가능), 스티커 라벨(인쇄 가능, 8~25센트, 브랜딩 포함), 하드 태그(1~15달러, 가혹한 환경을 위한 내구성 강화), 직조/패브릭 라벨(15~40센트, 의류에 봉제). Nextwaves는 35×17mm에서 95×8mm 크기의 dry inlay와 이에 대응하는 크기의 스티커 라벨을 제조합니다.

EPCglobal Gen2(ISO 18000-6C)는 UHF 리더가 태그와 통신하는 방식을 규정합니다. 핵심 혁신은 슬롯형 ALOHA(slotted-ALOHA) 충돌 방지 알고리즘으로, 하나의 리더가 서로 간섭 없이 수백 개의 태그를 동시에 인벤토리할 수 있게 해줍니다.

인벤토리 라운드 작동 방식은 다음과 같습니다. 리더가 매개변수 Q를 포함한 Query를 보냅니다(2^Q개의 타임 슬롯 생성). 각 태그는 무작위 슬롯을 선택하고 기다립니다. 태그의 슬롯 차례가 되면 16비트 난수로 응답합니다. 하나의 태그만 응답하면 리더는 ACK를 보내고 전체 EPC를 수신합니다. 여러 태그가 충돌하면 리더는 해당 슬롯을 건너뜁니다. 모든 슬롯이 끝나면 Q가 조정됩니다(충돌이 너무 많으면 상향, 빈 슬롯이 너무 많으면 하향). 그 후 라운드가 반복됩니다.

실제 Q 설정: 태그 1~5개는 Q=2(4 슬롯), 5~20개는 Q=4(16 슬롯), 20~100개는 Q=5(32 슬롯), 100~500개는 Q=6(64 슬롯), 500개 이상은 Q=7(128 슬롯). Q가 높을수록 충돌은 적어지지만 라운드 속도는 느려집니다.

세션 지속성(Session persistence)은 태그가 이미 읽혔다는 사실을 기억하는 시간을 제어합니다. 세션 S0는 즉시 재설정됩니다(지속적인 모니터링용). S1은 0.5~5초 동안 유지됩니다(표준 인벤토리). S2/S3는 2초 이상 유지됩니다(태그가 통과할 때마다 한 번씩만 카운트되어야 하는 도크 도어 및 컨베이어용). 권장 사항: 선반 모니터링에는 S0를, 포털에는 S2/S3를 사용하십시오.

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

모든 Gen2 태그에는 4개의 메모리 뱅크가 있습니다. Reserved(뱅크 00): Kill 비밀번호 + Access 비밀번호, 총 64비트. EPC(뱅크 01): CRC-16 + 프로토콜 제어 워드 + EPC 식별자, 일반적으로 96~128비트. TID(뱅크 10): 공장에서 기록되어 절대 변경할 수 없는 고유 칩 ID — 위조 방지에 매우 유용합니다. User(뱅크 11): 선택적인 사용자 정의 데이터 저장소(칩에 따라 0~512비트 이상), 배치 번호, 검사 날짜 또는 센서 데이터에 유용합니다.

리더가 태그를 인벤토리할 때 각 알림에는 안테나 ID(포트 번호), RSSI 원시 값(0~255, dBm 변환 공식: dBm = -100 + round(raw × 70 / 255)), EPC 데이터(12바이트 이상), 주파수 채널 인덱스가 포함됩니다. 이 데이터는 애플리케이션에서 물리적 태그 읽기를 '품목 출고' 또는 '팔레트 입고'와 같은 비즈니스 이벤트로 매핑하는 데 사용됩니다.

[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

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