Začíname s RFID

UHF RFID systém má tri časti: čítačku, jednu alebo viac antén a tagy. Čítačka generuje rádiový signál 920–925 MHz a posiela ho cez anténu. Keď pasívny tag vstúpi do poľa antény, získa energiu z rádiových vĺn na napájanie svojho malého mikročipu (typicky potrebuje iba ~10 mikrowattov). Čip potom moduluje prichádzajúci signál a odráža ho späť. v podstate odráža modifikovanú verziu späť. Tento odrazený signál nesie jedinečný Electronic Product Code (EPC) tagu.

Celý cyklus čítania. od prenosu dopytu po prijatie odpovede tagu. trvá približne 1–3 milisekundy. To umožňuje, aby jedna čítačka inventarizovala 200+ tagov za sekundu pomocou protokolu proti kolízii EPC Gen2. Strata signálu tam a späť je značná (-40 až -80 dB), čo je dôvod, prečo sú výkon TX čítačky (typicky 30 dBm / 1 watt) a citlivosť čipu tagu (až -22 dBm) také kritické špecifikácie.

RFID pokrýva viaceré frekvenčné pásma, ale UHF (860–960 MHz) dominuje komerčným aplikáciám, pretože ponúka najlepšiu rovnováhu medzi dosahom čítania, rýchlosťou a nákladmi na tag. LF (125 kHz) číta do 10 cm pri ~1 tag/s. dobré na sledovanie zvierat, ale príliš pomalé na logistiku. HF/NFC (13,56 MHz) dosahuje ~1 m pri ~50 tagoch/s. skvelé pre platby a prístupové karty. UHF dosahuje 1–12+ metrov pri 200+ tagoch/s. ideálne pre dodávateľský reťazec, maloobchod a sledovanie majetku.

V pásme Vietnam 920–925 MHz používajú čítačky Frequency Hopping Spread Spectrum (FHSS) naprieč viacerými kanálmi. Vzorec je: frekvencia = 920,0 + (index_kanála × 0,5) MHz. Typická konfigurácia používa 6 kanálov [0, 2, 4, 6, 8, 10] pokrývajúcich 920,0 až 925,0 MHz pre maximálne oddelenie kanálov.

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

Každý UHF RFID tag má dva základné komponenty: anténny vzor (leptaný alebo tlačený hliník na substráte PET) a mikročip (IC). Anténa zachytáva signál čítačky a čip spracováva príkazy a vracia dáta. Citlivosť čipu je minimálny výkon, ktorý čip potrebuje na aktiváciu. čip s hodnotou -22,1 dBm sa môže prebudiť len s ~6,3 mikrowattmi. Nižšie (zápornejšie) = lepšia citlivosť = dlhší dosah čítania.

Medzi bežné rodiny čipov patria: NXP UCODE 9 (-22,1 dBm, 128-bitový EPC, žiadna používateľská pamäť. dominantný v maloobchode), Impinj M700 series (-22,1 dBm, 128-bitový EPC. silný v logistike) a Quanray QStar-7U (-21,0 dBm, 128-bitový EPC, 512-bitová používateľská pamäť. ideálne, keď potrebujete ukladať dáta priamo na tag).

Formáty tagov: Dry Inlays (surový tag na PET, ¢3–8, na konverziu na štítky), Wet Inlays (s lepidlom, ¢5–12, pripravené na aplikáciu), Nálepkové štítky (potlačiteľné, ¢8–25, so značkou), Hard Tags ($1–15, odolné pre drsné prostredie) a Tkané/látkové štítky (¢15–40, všité do odevov). Nextwaves vyrába suché inleje od 35×17 mm do 95×8 mm a nálepkové štítky v zodpovedajúcich veľkostiach.

EPCglobal Gen2 (ISO 18000-6C) riadi, ako čítačky UHF komunikujú s tagmi. Kľúčovou inováciou je algoritmus proti kolízii slotted-ALOHA, ktorý umožňuje jednej čítačke inventarizovať stovky tagov súčasne bez toho, aby sa navzájom rušili.

Takto funguje inventarizačné kolo: Čítačka odošle dotaz s parametrom Q (vytvorenie 2^Q časových slotov). Každý tag si vyberie náhodný slot a čaká. Keď príde slot tagu, odpovie 16-bitovým náhodným číslom. Ak odpovie iba jeden tag, čítačka ACK a prijme celé EPC. Ak sa zrazí viacero tagov, čítačka tento slot preskočí. Po všetkých slotoch sa Q upraví. hore, ak je príliš veľa kolízií, dole, ak je príliš veľa prázdnych slotov. a kolo sa opakuje.

Praktické nastavenia Q: Q=2 (4 sloty) pre 1–5 tagov, Q=4 (16 slotov) pre 5–20 tagov, Q=5 (32 slotov) pre 20–100 tagov, Q=6 (64 slotov) pre 100–500 tagov, Q=7 (128 slotov) pre 500+ tagov. Vyššie Q znamená menej kolízií, ale pomalšie kolá.

Perzistencia relácie kontroluje, ako dlho si tag pamätá, že už bol prečítaný. Relácia S0 sa okamžite resetuje (pre nepretržité monitorovanie). S1 pretrváva 0,5–5 sekúnd (štandardná inventarizácia). S2/S3 pretrváva ≥2 sekundy (dvere dokov a dopravníky, kde chcete, aby sa každý tag počítal raz za prechod). Pravidlo: použite S0 na monitorovanie políc, S2/S3 pre portály.

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

Každý tag Gen2 má 4 pamäťové banky. Reserved (Banka 00): Kill password + Access password, celkovo 64 bitov. EPC (Banka 01): CRC-16 + Protocol Control word + váš identifikátor EPC, typicky 96–128 bitov. TID (Banka 10): Továrensky vypálené jedinečné ID čipu, ktoré sa nikdy nedá zmeniť. neoceniteľné pre boj proti falšovaniu. User (Banka 11): Voliteľné vlastné ukladanie dát (0 až 512+ bitov v závislosti od čipu), užitočné pre čísla šarží, dátumy kontroly alebo údaje zo senzorov.

Keď čítačka inventarizuje tagy, každé upozornenie obsahuje: ID antény (ktorý port), surovú hodnotu RSSI (0–255, konvertovať na dBm cez: dBm = -100 + round(raw × 70 / 255)), dáta EPC (12+ bajtov) a index frekvenčného kanála. Tieto dáta sú to, čo vaša aplikácia spracováva na mapovanie fyzického čítania tagov na obchodné udalosti, ako napríklad „položka odoslaná“ alebo „paleta prijatá“.

[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

Tu je praktický kontrolný zoznam na nastavenie vášho prvého RFID systému so špecifickými pokynmi v každom kroku.

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