Початок роботи з RFID

Система UHF RFID складається з трьох частин: зчитувача, однієї або кількох антен і міток. Зчитувач генерує радіосигнал 920–925 МГц і надсилає його через антену. Коли пасивна мітка потрапляє в поле антени, вона збирає енергію з радіохвилі, щоб живити свій крихітний мікрочіп (зазвичай потрібно лише ~10 мікроват). Потім чіп модулює вхідний сигнал і відбиває його назад, по суті, відбиваючи модифіковану версію назад. Цей відбитий сигнал несе унікальний Electronic Product Code (EPC) мітки.

Весь цикл зчитування, від передачі запиту до отримання відповіді мітки, займає близько 1–3 мілісекунд. Саме це дозволяє одному зчитувачу інвентаризувати 200+ міток за секунду, використовуючи протокол антиколізії EPC Gen2. Втрати сигналу в обидва боки значні (-40 до -80 дБ), тому потужність передавача зчитувача (зазвичай 30 дБм / 1 ват) і чутливість чіпа мітки (до -22 дБм) є такими критичними специфікаціями.

RFID охоплює декілька частотних діапазонів, але UHF (860–960 МГц) домінує в комерційних застосуваннях, оскільки пропонує найкращий баланс дальності зчитування, швидкості та вартості мітки. LF (125 кГц) зчитує в межах 10 см зі швидкістю ~1 мітка/сек. добре підходить для відстеження тварин, але занадто повільний для логістики. HF/NFC (13,56 МГц) досягає ~1 м зі швидкістю ~50 міток/сек. відмінно підходить для платежів і карток доступу. UHF досягає 1–12+ метрів зі швидкістю 200+ міток/сек. ідеально підходить для ланцюга поставок, роздрібної торгівлі та відстеження активів.

У межах діапазону 920–925 МГц у Vietnam, зчитувачі використовують спектр із стрибкоподібною зміною частоти (FHSS) на кількох каналах. Формула: частота = 920,0 + (channel_index × 0,5) МГц. Типова конфігурація використовує 6 каналів [0, 2, 4, 6, 8, 10] у діапазоні від 920,0 до 925,0 МГц для максимального розділення каналів.

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

Кожна UHF RFID мітка має два основні компоненти: малюнок антени (травлений або надрукований алюміній на підкладці з ПЕТ) і мікрочіп (IC). Антена захоплює сигнал зчитувача, а чіп обробляє команди та повертає дані. Чутливість чіпа — це мінімальна потужність, необхідна чіпу для активації. Чіп з рейтингом -22,1 дБм може прокинутися лише з ~6,3 мікроват. Нижче (більш негативне) = краща чутливість = більша дальність зчитування.

Поширені сімейства чіпів включають: NXP UCODE 9 (-22,1 дБм, 128-бітний EPC, без пам'яті користувача, домінуючий у роздрібній торгівлі), Impinj M700 series (-22,1 дБм, 128-бітний EPC, сильний у логістиці) та Quanray QStar-7U (-21,0 дБм, 128-бітний EPC, 512-бітна пам'ять користувача, ідеально підходить, коли потрібно зберігати дані безпосередньо на мітці).

Форм-фактори міток: Dry Inlays (сирі мітки на ПЕТ, ¢3–8, для перетворення на етикетки), Wet Inlays (з клеєм, ¢5–12, готові до нанесення), Sticker Labels (друк, ¢8–25, з брендингом), Hard Tags ($1–15, міцні для суворих умов) та Woven/Fabric labels (¢15–40, вшиті в одяг). Nextwaves виробляє сухі вкладиші від 35×17 мм до 95×8 мм і етикетки-наклейки відповідних розмірів.

EPCglobal Gen2 (ISO 18000-6C) регулює те, як UHF зчитувачі взаємодіють з мітками. Ключовою інновацією є алгоритм антиколізії slotted-ALOHA, який дозволяє одному зчитувачу одночасно інвентаризувати сотні міток, не заважаючи одна одній.

Ось як працює раунд інвентаризації: Зчитувач надсилає запит з параметром Q (створюючи 2^Q часових слотів). Кожна мітка вибирає випадковий слот і чекає. Коли приходить слот мітки, вона відповідає 16-бітовим випадковим числом. Якщо відповідає лише одна мітка, зчитувач підтверджує та отримує повний EPC. Якщо кілька міток стикаються, зчитувач пропускає цей слот. Після всіх слотів Q коригується. вгору, якщо занадто багато колізій, вниз, якщо занадто багато порожніх слотів. і раунд повторюється.

Практичні налаштування Q: Q=2 (4 слоти) для 1–5 міток, Q=4 (16 слотів) для 5–20 міток, Q=5 (32 слоти) для 20–100 міток, Q=6 (64 слоти) для 100–500 міток, Q=7 (128 слотів) для 500+ міток. Вище Q означає менше колізій, але повільніші раунди.

Збереження сесії контролює, як довго мітка пам'ятає, що її вже зчитали. Сесія S0 скидається миттєво (для безперервного моніторингу). S1 зберігається 0,5–5 секунд (стандартна інвентаризація). S2/S3 зберігаються ≥2 секунди (двері доків і конвеєри, де ви хочете, щоб кожна мітка враховувалася один раз за прохід). Правило: використовуйте S0 для моніторингу полиць, S2/S3 для порталів.

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

Кожна мітка Gen2 має 4 банки пам'яті. Reserved (Bank 00): Kill password + Access password, загалом 64 біти. EPC (Bank 01): CRC-16 + Protocol Control word + ваш ідентифікатор EPC, зазвичай 96–128 біт. TID (Bank 10): Заводський унікальний ідентифікатор чіпа, який ніколи не можна змінити, безцінний для боротьби з підробками. User (Bank 11): Додаткове зберігання даних користувача (від 0 до 512+ біт залежно від чіпа), корисне для номерів партій, дат перевірки або даних датчиків.

Коли зчитувач інвентаризує мітки, кожне сповіщення містить: ID антени (який порт), значення RSSI (0–255, перетворити в дБм за допомогою: дБм = -100 + round(raw × 70 / 255)), дані EPC (12+ байт) та індекс частотного каналу. Саме ці дані ваша програма обробляє для зіставлення фізичних зчитувань міток із бізнес-подіями, як-от «товар відправлено» або «палету отримано».

[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

Ось практичний контрольний список для налаштування вашої першої RFID-системи з конкретними вказівками на кожному кроці.

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