Erinevused UHF Gen 2 RFID ja HF RFID vahel

Praegu on UHF Gen 2RFID-i jõudlus kiiretel tootmisliinidel väikeste monomeeride puhul võrreldav kaubaaluste toimimisega kaubakeskustes. Madala hinna tõttu on UHF RFID muutnud vana, aeglase ja kalli HF 13,56 MHz RFID-tehnoloogia vananenuks. Enne RFID-tehnoloogia kasutuselevõtu otsustamist on vaja mõista UHF-i ja HF-i põhimõisteid.

Raadiosageduslained sisaldavad kahte komponenti: magnetlaineid ja elektrilaineid. Üldiselt tugineb HF RFID 13,56 MHz elektromagnetväljas olevale "lähivälja" magnetväljale, samas kui UHF RFID 860–960 MHz on kaugvälja kiirgus, mis hõlmab nii magnetvälja kui ka elektrivälja. UHF-sildis reageeriva laine tüüp sõltub kahest aspektist: RFID-sildi antenni ja RFID-lugeja vahelisest kaugusest.

Kuna laine magnetvälja komponendi tugevus väheneb kaugusega kiiresti, saab see töötada ainult lähiväljas. Antenni struktuur piirab selle efektiivset ulatust umbes ühe või kahe lainepikkusega. Kuna HF-märgis kasutab magnetvälja tuvastamiseks ja energia vastuvõtmiseks induktiivset sidestust, on HF-märgisantennid tavaliselt induktiivset tüüpi antennid, mis toimivad mõnevõrra nagu mähised ja vajavad seetõttu rohkem juhtivat materjali ja keerukamat tootmisprotsessi kui samaväärsed UHF-märgisantennid. Õnneks ei ole HF-märgistel magnetvälja kohal surnud ala ja sobiva antenni abil saavad UHF-märgised hõlpsasti sama lähivälja energiat püüda, palju tõhusamalt ja kulutõhusamalt.

Maxwelli neli võrrandit on elektromagnetväljade analüüsi ja kujundamise aluseks. Faraday seadus on üks neist neljast võrrandist: "Mähise poolt magnetväljas indutseeritud pinge on võrdeline magnetvälja tugevuse ja sagedusega". See näitab äärmiselt lihtsat kontseptsiooni: mida kõrgem on sagedus, seda suurem on efektiivsus. UHF-sagedus on 60 korda suurem kui HF-sagedusel, mis tähendab, et RFID-sildi ja RFID-lugeja antenni vahelise energia sidestuse efektiivsuse seisukohast on UHF umbes 60 korda suurem kui HF-sagedusel.

Traditsiooniline kontseptsioon on, et UHF RFID ei sobi esemetaseme siltide jaoks: silt on liiga suur ja UHF RFID ei tööta vedelike, metallide ja väikeste üksikpakenditega, mis asuvad üksteisele lähedal. Ja UHF on liiga kaugel, mis kõik ignoreerib asjaolu, et UHF Gen 2 saab lähiväljas kasutada palju lihtsamalt ja tõhusamalt kui HF. See tähendab, et UHF-süsteemid suudavad lugeda palju rohkem asju kui HF, sealhulgas vedelikke ja kõrge metallisisaldusega esemeid. Veelgi olulisem on see, et esemetaseme rakendused on suutnud tasakaalustada UHF Gen 2 standardi pakutavaid erinevaid eeliseid tarneahelale. Võti seisneb selles, kuidas juhtida UHF-i lähivälja. See raadiosageduslaine komponent sobib eriti hästi esemetaseme RFID-tööks väga lühikese vahemaa tagant. Lähivälja UHF Gen 2 lahendusi kasutavate rakenduste arv kasvab.

2004. aasta detsembris kiitis EPC Global heaks UHF Gen 2 protokolli, mille tulemuseks oli esimene ülemaailmne RFID-standard. Sellest ajast alates on turul olnud palju tooteid, mis vastavad sellele standardile. See populaarsus tõestab standardi laialdast levikut üksikutest esemetest, konteineritest kaubaalusteni, nii lähi- kui ka kaugväljas kasutatavate esemete ja vedelike, metallide, tihedalt pakitud ja pakendatud esemete jms katmiseks mõeldud materjalideni.

Kolm aastat hiljem pidid HF-tootearendajad standardi heaks kiitma. Vastupidi, uusim HF-spetsifikatsioon on koostajad pettunud. HF "V2" standardi kirjutaja Ken Laingi sõnul... (UHF Gen 2 HF-versioon) on seni tehtud tööd olnud piiratud, olemasolevate standardite osas on tehtud piiratud parandusi ja mõned kommertstooted on turule tulnud.

Laing usub, et ettevõtted, kes kodeerivad EPC-d Gen 2 HF-siltidele, näevad jõudluse paranemist võrreldes EPC kodeerimisega praegu populaarse HF-standardi ISO 15693 alusel. Ta ütles, et RFID Update'i tulemuste kohaselt pole edasiminek kuigi murranguline, kuid siiski palju parem kui praegu turul olevad HF-tooted. Võib-olla on oluline see, et kuigi standard on heaks kiidetud, ei vasta nn kvalifitseeritud V2-tooted sellele üldse. See võtab kaua aega ja isegi kui see on praegu saadaval, ei saavuta see UHF Gen 2 praegust jõudlust.

Siiski naaseb see artikkel, et jätkata sagedusdebati uurimist, kuna see on seotud tegeliku juurutamisega.

Arvestage järgmiste teguritega:

* UHF Gen 2 hõlmab mitmesuguseid rakendusi kõigis globaalsetes tarneahelates;

* UHF Gen 2 on efektiivne igat tüüpi tootematerjalide, sealhulgas vedelike ja metallmaterjalide puhul.

Mis puutub UHF Gen 2-sse, siis see on HF RFID-tehnoloogias ülearune, sest:

* Pole midagi, mida HF suudaks saavutada, aga UHF ei suudaks;

* On palju asju, mida HF ei suuda saavutada, aga UHF suudab saavutada. HF suudab lahendada vaid väikese osaUHF RFID lai valdkond.

RFID-rakenduste jaoks on UHF RFID-i „superkomplekt“. Sellele standardile vastavad tooted on võimelised käsitsema laia valikut esemeid, konteinereid, kaubaaluseid, kõiki materjale ja pakenditüüpe ning pakuvad palju suuremat läbilaskevõimet kui HF.

Õigesti paigaldatud UHF 2. põlvkonna süsteem töötab suurepäraselt nii suurte kui ka väikeste esemete, vedelike või metallide, samuti konteinerite ja kaubaaluste puhul, kõrvaldades tõhusalt HF-i, mis eksisteeris enne lähivälja UHF 2. põlvkonna süsteemi. Sellel on eeliseid esemete tasandil. Jah, vedelikud võivad neelata raadiosageduslikku energiat ja metallid võivad raadiosageduslikku energiat peegeldada, kuid neid kõiki tuleb arvestada kaugväljas, mitte lähiväljas. Tegelikult, kuna korralikult disainitud UHF-sildiantenni saab kasutada nii lähi- kui ka kaugväljas, saab see tegelikult kasutada kinnitatud metalli antenni pikendusena! Kuid HF-sildid ei saa seda teha, kuna neil puuduvad elektrivälja sidestusvahendid. Sellegipoolest süveneme veidi lähemalt HF RFID-süsteemi juurutamise praktilistesse tagajärgedesse.

Alguses ei suutnud HF saavutada kaugvälja rakendusi, mis tähendas, et seda ei saanud kasutada konteinerite ja kaubaaluste jaoks, mis nõudsid RFID-i kaugtööd ladudes ja logistikakeskustes. Seetõttu piirdus HF rakenduskaugus lähiväljaga.

Seetõttu peavad ettevõtted, kes valivad HF-i kaubataseme siltide tuvastamiseks, kasutusele võtma ka UHF Gen 2 konteinerite ja kaubaaluste tuvastamiseks. Tänapäeval tuleb samaaegselt arvesse võtta mitmeid keerulisi tegureid, nagu mitmekanaliline andmekandja arhitektuur, maksumus, keerukus, tõhusus ja hooldus. Seega, kui arvate, et digitaalne logistika pole keeruline, põrkate kokku. See nõuab ka mõningate majanduslike tegurite arvestamist: UHF Gen 2 sildid on alati odavamad kui HF sildid.

Tegelikult, kuna UHF-silte on lihtne toota, on need 2-3 korda odavamad. Erinevalt HF-siltidest sobivad UHF Gen 2 sildid eriti hästi lihtsate ja kiirete tootmistehnoloogiate jaoks, kus protsesside täiustamine on eriti hea. Tänu UHF Gen 2 lihtsusele ja ühekihilisele antennistruktuurile saab seda valmistada odava juhtiva tindiprotsessi abil. UHF on standarditele vastavuse seisukohast väga praktiline ja ökonoomne sagedusala. Tegelikult saab sama UHF Gen 2 kiipi, mis on loodud pika ulatuse jaoks ja mida kasutatakse suurel alusel, kasutada ka lähiväljaantenniga, mille suurus on kuni 6 mm – sellised sildid on palju väiksemad ja odavamad kui varem laialdaselt kasutusele võetud HF-sildid. Palju enamat ja parem jõudlus.

UHF-antennistruktuuri teine eelis on see, et kui esemed on üksteisele väga lähedal virnastatud, ei heida UHF-sildid külgnevatele esemetele raadiosageduslikku "varju". HF-sildi antenniga see nii ei ole. Antenn koosneb paksust metallmähisest, mis võib moodustada külgnevatele siltidele magnetilise varjestuse, nii et lugeja saab seda lugeda. Seetõttu on UHF-il usaldusväärsem jõudlus.

UHF Gen 2 tehnoloogia pidev arendamine suurendab veelgi selle ja HF-tehnoloogia vahelist kulude, jõudluse ja funktsioonide erinevust ning HF ei suuda seda lõhet kunagi ületada. See on oluline punkt, sest UHF Gen 2 majanduslik külg saab tegelikult kasu UHF-riba füüsikast. RFID-toimimise puhul on UHF-sagedusriba efektiivsus 60 korda suurem kui HF-sagedusribal.

Kui eesmärk on RFID-siltide ja RFID-lugerite vaheline side, on UHF-il palju eeliseid vähem võimekate HF-lahenduste ees. Kuna UHF Gen 2-l on suur kiirus, kõrge töökindlus ja paindlikkus töös. Seetõttu järeldas Blue Vectori tegevjuht Nancy Anderson: "Me ei kasuta HF-i enam eriti palju, sest see pole nii paindlik kui UHF."

Pedigree juhataja Julie Kuhn Cardinal Healthist selgitas seda mulle: "UHF-siltide lugemiskiirust ei saa HF-siltidega saavutada." See tähendab, et meie konveierilindid ei saa liikuda kiiremini kui kõige aeglasem lugemiskiirus.“ See on suur piirang, mis mõjutab turustajate tellimuste läbilaskevõimet. „Praegu,“ jätkas ta, „võtame tellimusi vastu kuni kella 20.00-ni ja saadame need välja alates kella 5.30-st. See keeruline UF/UHF arhitektuur piirab meie võimet säilitada konossemendi täitmise aega.

See süvendab probleemi mitmeprotokolliliste arhitektuuridega. Ja kahjuks tekitab nende probleemide lahendamine seadmetega, mis on võimelised lugema nii HF- kui ka UHF-silte – st mitmeprotokolliliste RFID-lugejatega – ainult rohkem probleeme. Nende probleemide hulka kuuluvad keerukamad, kallimad ja keerukamad päringuseadmed, millel on madalam lugemiskiirus ja vähem usaldusväärsed lugemised, kuna päringuseade peab perioodiliselt katma mitu... See on kompromiss. Need probleemid tekivad tarneahelas, kui kasutatakse mitut andmeedastusprotokolli.

Kuigi 2. põlvkond lahendab need konkurentsi- ja UHF-standarditega kokkusobimatuse probleemid, on ka HF-tehnoloogial endal need probleemid. Praegu kasutusel olevate asjakohaste standardite hulka kuuluvad ISO 14443, ISO15693 ja EPCglobal HF klass 1. Sõltuvalt valitud tehnoloogiast ja standardist on hübriidsüsteemi arhitektuuri juurutamiseks, hooldamiseks ja täiustamiseks iseenesestmõistetav, et on vaja hallata vastavaid andmevorminguid, isegi majanduslikult ja logistiliselt, pole vaja toetada eraldi UHF- ja HF-arhitektuure. Mis mõtet sellel on?

Ettevõtte poolt lõpuks vastuvõetud järjepidevuse strateegia avaldab suurt mõju allavoolu kaubanduspartneritele ja tungib järk-järgult kogu tarneahelasse. See stsenaarium toimub tänapäeval mõnes meditsiinivaldkonnas, kus siin kasutatav segaprotokollisüsteem takistab kaupade usaldusväärset läbilaskevõimet. Julie Kuhn lisas: „Meie fookuses on see, kuidas saaksime kõik tehnoloogiad ühendada üheks tehnoloogiaks, moodustades kõrgelt automatiseeritud keskkonna, kus saame jäädvustada eseme genealoogiateavet eseme ja konteineri tasandil ning säilitada oma olemasolevat suurt läbilaskevõimet.“