Bắt đầu với RFID

Một hệ thống UHF RFID gồm ba phần: đầu đọc, một hoặc nhiều anten, và thẻ. Đầu đọc tạo ra tín hiệu vô tuyến 920–925 MHz và truyền qua anten. Khi một thẻ thụ động đi vào vùng phủ sóng của anten, nó thu năng lượng từ sóng vô tuyến để cung cấp năng lượng cho vi mạch nhỏ (thường chỉ cần ~10 microwatt). Sau đó, chip sẽ điều chế tín hiệu đến và tán xạ ngược (backscatter) nó — về cơ bản là phản xạ lại một phiên bản đã được sửa đổi. Tín hiệu phản xạ này mang mã EPC (Electronic Product Code) duy nhất của thẻ.

Toàn bộ chu kỳ đọc — từ việc truyền truy vấn đến khi nhận phản hồi của thẻ — mất khoảng 1–3 mili giây. Đây là điều cho phép một đầu đọc duy nhất có thể kiểm kê hơn 200 thẻ mỗi giây bằng giao thức chống va chạm EPC Gen2. Suy hao tín hiệu khứ hồi là rất lớn (-40 đến -80 dB), đó là lý do tại sao công suất phát TX của đầu đọc (thường là 30 dBm / 1 watt) và độ nhạy của chip thẻ (xuống đến -22 dBm) là những thông số kỹ thuật cực kỳ quan trọng.

RFID trải dài trên nhiều băng tần, nhưng UHF (860–960 MHz) chiếm ưu thế trong các ứng dụng thương mại vì nó mang lại sự cân bằng tốt nhất giữa phạm vi đọc, tốc độ và chi phí thẻ. LF (125 kHz) đọc trong khoảng 10cm với tốc độ ~1 thẻ/giây — tốt cho việc theo dõi động vật nhưng quá chậm cho logistics. HF/NFC (13.56 MHz) đạt khoảng ~1m với tốc độ ~50 thẻ/giây — tuyệt vời cho thanh toán và thẻ truy cập. UHF đạt 1–12+ mét với tốc độ hơn 200 thẻ/giây — lý tưởng cho chuỗi cung ứng, bán lẻ và theo dõi tài sản.

Trong băng tần 920–925 MHz tại Việt Nam, các đầu đọc sử dụng công nghệ trải phổ nhảy tần (FHSS) trên nhiều kênh. Công thức là: tần số = 920.0 + (chỉ số kênh × 0.5) MHz. Một cấu hình điển hình sử dụng 6 kênh [0, 2, 4, 6, 8, 10] trải dài từ 920.0 đến 925.0 MHz để đạt được sự phân tách kênh tối đa.

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

Mỗi thẻ UHF RFID có hai thành phần thiết yếu: một mẫu anten (nhôm được khắc hoặc in trên đế PET) và một vi mạch (IC). Anten thu tín hiệu của đầu đọc và chip xử lý các lệnh và trả về dữ liệu. Độ nhạy của chip là mức công suất tối thiểu mà chip cần để kích hoạt — một chip được định mức ở -22,1 dBm có thể thức tỉnh chỉ với ~6,3 microwatt. Thấp hơn (âm hơn) = độ nhạy tốt hơn = phạm vi đọc xa hơn.

Các dòng chip phổ biến bao gồm: NXP UCODE 9 (-22,1 dBm, 128-bit EPC, không có bộ nhớ người dùng — chiếm ưu thế trong bán lẻ), dòng Impinj M700 (-22,1 dBm, 128-bit EPC — mạnh mẽ trong logistics), và Quanray QStar-7U (-21,0 dBm, 128-bit EPC, bộ nhớ người dùng 512-bit — lý tưởng khi bạn cần lưu trữ dữ liệu trực tiếp trên thẻ).

Các dạng thẻ: Dry Inlays (thẻ thô trên PET, ¢3–8, để chuyển đổi thành nhãn), Wet Inlays (có keo dính, ¢5–12, sẵn sàng để dán), Nhãn dán (có thể in, ¢8–25, có thương hiệu), Thẻ cứng ($1–15, được gia cố cho môi trường khắc nghiệt), và nhãn Dệt/Vải (¢15–40, được khâu vào quần áo). Nextwaves sản xuất dry inlays từ 35×17mm đến 95×8mm và nhãn dán với các kích thước tương ứng.

EPCglobal Gen2 (ISO 18000-6C) quy định cách các đầu đọc UHF giao tiếp với thẻ. Cải tiến then chốt là thuật toán chống va chạm slotted-ALOHA cho phép một đầu đọc kiểm kê hàng trăm thẻ cùng lúc mà không làm nhiễu lẫn nhau.

Đây là cách một vòng kiểm kê hoạt động: Đầu đọc gửi một Truy vấn (Query) với tham số Q (tạo ra 2^Q khe thời gian). Mỗi thẻ chọn một khe ngẫu nhiên và chờ đợi. Khi đến khe của thẻ, nó phản hồi bằng một số ngẫu nhiên 16-bit. Nếu chỉ có một thẻ phản hồi, đầu đọc sẽ xác nhận (ACK) và nhận toàn bộ EPC. Nếu nhiều thẻ bị va chạm, đầu đọc sẽ bỏ qua khe đó. Sau tất cả các khe, Q được điều chỉnh — tăng lên nếu có quá nhiều va chạm, giảm xuống nếu có quá nhiều khe trống — và vòng lặp lặp lại.

Các thiết lập Q thực tế: Q=2 (4 khe) cho 1–5 thẻ, Q=4 (16 khe) cho 5–20 thẻ, Q=5 (32 khe) cho 20–100 thẻ, Q=6 (64 khe) cho 100–500 thẻ, Q=7 (128 khe) cho trên 500 thẻ. Q cao hơn nghĩa là ít va chạm hơn nhưng các vòng lặp chậm hơn.

Tính duy trì phiên (Session persistence) kiểm soát thời gian một thẻ ghi nhớ rằng nó đã được đọc. Phiên S0 thiết lập lại ngay lập tức (để giám sát liên tục). S1 duy trì trong 0,5–5 giây (kiểm kê tiêu chuẩn). S2/S3 duy trì ≥2 giây (cửa kho và băng chuyền nơi bạn muốn mỗi thẻ được đếm một lần mỗi khi đi qua). Quy tắc chung: sử dụng S0 cho việc giám sát kệ hàng, S2/S3 cho các cổng đọc (portals).

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

Mỗi thẻ Gen2 có 4 phân vùng bộ nhớ. Reserved (Bank 00): Mật khẩu hủy (Kill password) + Mật khẩu truy cập (Access password), tổng cộng 64 bit. EPC (Bank 01): CRC-16 + từ Điều khiển Giao thức (Protocol Control word) + mã định danh EPC của bạn, thường là 96–128 bit. TID (Bank 10): ID chip duy nhất được nạp từ nhà máy và không bao giờ có thể thay đổi — vô giá cho việc chống hàng giả. User (Bank 11): Lưu trữ dữ liệu tùy chỉnh tùy chọn (0 đến hơn 512 bit tùy thuộc vào chip), hữu ích cho số lô, ngày kiểm tra hoặc dữ liệu cảm biến.

Khi một đầu đọc kiểm kê thẻ, mỗi thông báo bao gồm: ID anten (cổng nào), giá trị RSSI thô (0–255, chuyển đổi sang dBm qua: dBm = -100 + round(raw × 70 / 255)), dữ liệu EPC (12+ byte), và chỉ số kênh tần số. Dữ liệu này là những gì ứng dụng của bạn xử lý để ánh xạ các lần đọc thẻ vật lý sang các sự kiện kinh doanh như 'mặt hàng đã vận chuyển' hoặc 'pallet đã nhận'.

[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

Dưới đây là danh sách kiểm tra thực tế để thiết lập hệ thống RFID đầu tiên của bạn, với hướng dẫn cụ thể cho từng bước.

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