Introducere în RFID

Un sistem UHF RFID are trei părți: un cititor, una sau mai multe antene și etichete. Cititorul generează un semnal radio de 920–925 MHz și îl trimite prin antenă. Când o etichetă pasivă intră în câmpul antenei, aceasta captează energie de la unda radio pentru a alimenta micul său microcip (necesitând în mod obișnuit doar ~10 microvați). Cipul modulează apoi semnalul de intrare și îl retransmite. reflectând în esență o versiune modificată înapoi. Acest semnal reflectat poartă Codul Electronic de Produs (EPC) unic al etichetei.

Întregul ciclu de citire. de la transmiterea interogării până la primirea răspunsului etichetei. durează aproximativ 1–3 milisecunde. Acesta este ceea ce permite unui singur cititor să inventarieze peste 200 de etichete pe secundă folosind protocolul anti-coliziune EPC Gen2. Pierderea semnalului dus-întors este semnificativă (-40 până la -80 dB), motiv pentru care puterea TX a cititorului (în mod obișnuit 30 dBm / 1 watt) și sensibilitatea cipului etichetei (până la -22 dBm) sunt specificații atât de critice.

RFID acoperă mai multe benzi de frecvență, dar UHF (860–960 MHz) domină aplicațiile comerciale, deoarece oferă cel mai bun echilibru între raza de citire, viteză și costul etichetei. LF (125 kHz) citește la o distanță de 10 cm la ~1 etichetă/sec. bun pentru urmărirea animalelor, dar prea lent pentru logistică. HF/NFC (13,56 MHz) atinge ~1 m la ~50 de etichete/sec. excelent pentru plăți și carduri de acces. UHF atinge 1–12+ metri la 200+ etichete/sec. ideal pentru lanțul de aprovizionare, retail și urmărirea activelor.

În cadrul benzii Vietnam 920–925 MHz, cititoarele utilizează Frequency Hopping Spread Spectrum (FHSS) pe mai multe canale. Formula este: frecvența = 920,0 + (index_canal × 0,5) MHz. O configurație tipică utilizează 6 canale [0, 2, 4, 6, 8, 10] care se întind de la 920,0 la 925,0 MHz pentru o separare maximă a canalelor.

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

Fiecare etichetă UHF RFID are două componente esențiale: un model de antenă (aluminiu gravat sau imprimat pe un substrat PET) și un microcip (IC). Antena captează semnalul cititorului, iar cipul procesează comenzile și returnează datele. Sensibilitatea cipului este puterea minimă de care are nevoie cipul pentru a se activa. un cip evaluat la -22,1 dBm se poate activa cu doar ~6,3 microvați. Mai mic (mai negativ) = sensibilitate mai bună = rază de citire mai mare.

Familiile de cipuri comune includ: NXP UCODE 9 (-22,1 dBm, 128-bit EPC, fără memorie utilizator. dominant în retail), seria Impinj M700 (-22,1 dBm, 128-bit EPC. puternic în logistică) și Quanray QStar-7U (-21,0 dBm, 128-bit EPC, 512-bit memorie utilizator. ideal atunci când trebuie să stocați date direct pe etichetă).

Factori de formă ai etichetelor: Inlay-uri uscate (etichetă brută pe PET, ¢3–8, pentru conversia în etichete), Inlay-uri umede (cu adeziv, ¢5–12, gata de aplicare), Etichete autocolante (imprimabile, ¢8–25, cu branding), Etichete dure ($1–15, robuste pentru medii dure) și Etichete țesute/din material textil (¢15–40, cusute în articole de îmbrăcăminte). Nextwaves produce inlay-uri uscate de la 35×17 mm la 95×8 mm și etichete autocolante în dimensiuni corespunzătoare.

EPCglobal Gen2 (ISO 18000-6C) guvernează modul în care cititoarele UHF comunică cu tag-urile. Inovația cheie este algoritmul de anti-coliziune slotted-ALOHA care permite unui cititor să inventarieze sute de tag-uri simultan, fără ca acestea să interfereze între ele.

Iată cum funcționează o rundă de inventar: Cititorul trimite o Query cu parametrul Q (creând 2^Q sloturi de timp). Fiecare tag alege un slot aleatoriu și așteaptă. Când ajunge slotul unui tag, acesta răspunde cu un număr aleatoriu de 16 biți. Dacă răspunde un singur tag, cititorul ACKs și primește întregul EPC. Dacă mai multe tag-uri se ciocnesc, cititorul omite acel slot. După toate sloturile, Q este ajustat. sus dacă sunt prea multe coliziuni, jos dacă sunt prea multe sloturi goale. și runda se repetă.

Setări Q practice: Q=2 (4 sloturi) pentru 1–5 tag-uri, Q=4 (16 sloturi) pentru 5–20 tag-uri, Q=5 (32 sloturi) pentru 20–100 tag-uri, Q=6 (64 sloturi) pentru 100–500 tag-uri, Q=7 (128 sloturi) pentru 500+ tag-uri. Q mai mare înseamnă mai puține coliziuni, dar runde mai lente.

Persistența sesiunii controlează cât timp un tag își amintește că a fost deja citit. Sesiunea S0 se resetează instantaneu (pentru monitorizare continuă). S1 persistă 0,5–5 secunde (inventar standard). S2/S3 persistă ≥2 secunde (uși de andocare și transportoare unde doriți ca fiecare tag să fie numărat o dată pe trecere). Regula de bază: utilizați S0 pentru monitorizarea rafturilor, S2/S3 pentru portaluri.

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

Fiecare etichetă Gen2 are 4 bănci de memorie. Rezervat (Banca 00): Parola de distrugere + Parola de acces, 64 biți în total. EPC (Banca 01): CRC-16 + Cuvânt de control al protocolului + identificatorul dvs. EPC, de obicei 96–128 biți. TID (Banca 10): ID-ul unic al cipului ars din fabrică, care nu poate fi schimbat niciodată. inestimabil pentru combaterea contrafacerii. Utilizator (Banca 11): Stocare opțională de date personalizate (0 până la 512+ biți, în funcție de cip), utilă pentru numerele de lot, datele de inspecție sau datele senzorilor.

Când un cititor inventariază etichetele, fiecare notificare conține: ID-ul antenei (ce port), valoarea brută RSSI (0–255, convertiți în dBm prin: dBm = -100 + rotunjire(brut × 70 / 255)), datele EPC (12+ octeți) și indexul canalului de frecvență. Aceste date sunt cele pe care aplicația dvs. le procesează pentru a mapa citirile fizice ale etichetelor la evenimente de afaceri, cum ar fi „articol expediat” sau „paletă primită”.

[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

Iată o listă de verificare practică pentru configurarea primului dvs. sistem RFID, cu îndrumări specifice la fiecare pas.

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