Συστήματα και συχνότητες RFID
Τα συστήματα RFID μπορούν να αναλυθούν ανάλογα με τη ζώνη συχνοτήτων εντός της οποίας λειτουργούν: χαμηλή συχνότητα, υψηλή συχνότητα και εξαιρετικά υψηλή συχνότητα. Υπάρχουν επίσης δύο ευρείες κατηγορίες συστημάτων — το παθητικό και το ενεργό RFID. Στις παρακάτω ενότητες θα εξερευνήσουμε τις συχνότητες και τους τύπους συστημάτων RFID.
Πώς μπορούν να κατηγοριοποιηθούν τα συστήματα RFID;
Τα συστήματα RFID συχνά κατηγοριοποιούνται ανάλογα με τη ζώνη συχνοτήτων λειτουργίας τους. Η συχνότητα αναφέρεται στο μέγεθος των ραδιοκυμάτων που χρησιμοποιούνται για την επικοινωνία μεταξύ των στοιχείων του συστήματος. Τα συστήματα RFID σε όλο τον κόσμο λειτουργούν σε ζώνες χαμηλής συχνότητας (LF), υψηλής συχνότητας (HF), και υπερυψηλών συχνοτήτων (UHF). Τα ραδιοκύματα συμπεριφέρονται διαφορετικά σε καθεμία από αυτές τις συχνότητες και υπάρχουν πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα που σχετίζονται με τη χρήση κάθε ζώνης συχνοτήτων.
Για παράδειγμα, εάν ένα σύστημα RFID λειτουργεί σε χαμηλότερη συχνότητα, έχει πιο αργό ρυθμό ανάγνωσης δεδομένων, αλλά αυξημένες δυνατότητες ανάγνωσης κοντά ή σε μεταλλικές ή υγρές επιφάνειες. Εάν ένα σύστημα λειτουργεί σε υψηλότερη συχνότητα, έχει γενικά ταχύτερους ρυθμούς μεταφοράς δεδομένων και μεγαλύτερο εύρος ανάγνωσης, αλλά μεγαλύτερη ευαισθησία στις παρεμβολές ραδιοκυμάτων που προκαλούνται από υγρά και μέταλλα στο περιβάλλον. Ωστόσο, οι τεχνολογικές καινοτομίες τα τελευταία χρόνια κατέστησαν δυνατή τη χρήση συστημάτων RFID υπερυψηλών συχνοτήτων γύρω από υγρά και μέταλλα.
RFID χαμηλής συχνότητας (LF).
Η ζώνη LF καλύπτει συχνότητες από 30 KHz έως 300 KHz. Συνήθως τα συστήματα LF RFID λειτουργούν στα 125 KHz, αν και υπάρχουν μερικά που λειτουργούν στα 134 KHz. Αυτή η ζώνη συχνοτήτων παρέχει ένα μικρό εύρος ανάγνωσης 10 cm και έχει χαμηλότερη ταχύτητα ανάγνωσης από τις υψηλότερες συχνότητες, αλλά δεν είναι πολύ ευαίσθητη στις παρεμβολές ραδιοκυμάτων.
Οι εφαρμογές LF RFID περιλαμβάνουν έλεγχο πρόσβασης και παρακολούθηση ζώων.
Τα πρότυπα για τα συστήματα παρακολούθησης ζώων LF ορίζονται στο ISO 14223 και στο ISO/IEC 18000-2. Το φάσμα LF δεν θεωρείται μια πραγματικά παγκόσμια εφαρμογή λόγω των μικρών διαφορών στη συχνότητα και τα επίπεδα ισχύος σε όλο τον κόσμο.
Υψηλής συχνότητας (HF) RFID
Η ζώνη HF κυμαίνεται από 3 έως 30 MHz. Τα περισσότερα συστήματα HF RFID λειτουργούν στα 13,56 MHz με εύρος ανάγνωσης μεταξύ 10 cm και 1 m. Τα συστήματα HF παρουσιάζουν μέτρια ευαισθησία σε παρεμβολές.
Το HF RFID χρησιμοποιείται συνήθως για εφαρμογές έκδοσης εισιτηρίων, πληρωμής και μεταφοράς δεδομένων.
Υπάρχουν πολλά πρότυπα HF RFID, όπως το πρότυπο ISO 15693 για την παρακολούθηση αντικειμένων και τα πρότυπα ECMA-340 και ISO/IEC 18092 για Επικοινωνία κοντινού πεδίου (NFC), μια τεχνολογία μικρής εμβέλειας που χρησιμοποιείται συνήθως για ανταλλαγή δεδομένων μεταξύ συσκευές. Άλλα πρότυπα HF περιλαμβάνουν τα πρότυπα ISO/IEC 14443 A και ISO/IEC 14443 για την τεχνολογία MIFARE, η οποία χρησιμοποιείται σε έξυπνες κάρτες και κάρτες εγγύτητας, και το JIS X 6319-4 για το FeliCa, το οποίο είναι ένα σύστημα έξυπνων καρτών που χρησιμοποιείται συνήθως στο ηλεκτρονικό χρήμα καρτέλλες.
Υπερυψηλές συχνότητες (UHF) RFID
Η ζώνη συχνοτήτων UHF καλύπτει το εύρος από 300 MHz έως 3 GHz. Τα συστήματα RAIN RFID συμμορφώνονται με το πρότυπο UHF Gen2 και χρησιμοποιούν τη ζώνη 860 έως 960 MHz. Ενώ υπάρχει κάποια διακύμανση στη συχνότητα από περιοχή σε περιοχή, τα συστήματα RAIN RFID στις περισσότερες χώρες λειτουργούν μεταξύ 900 και 915 MHz.
Το εύρος ανάγνωσης των παθητικών συστημάτων UHF μπορεί να είναι έως και 12 m και το UHF RFID έχει ταχύτερο ρυθμό μεταφοράς δεδομένων από το LF ή το HF. Το UHF RFID είναι το πιο ευαίσθητο στις παρεμβολές, αλλά πολλοί κατασκευαστές προϊόντων UHF έχουν βρει τρόπους να σχεδιάζουν ετικέτες, κεραίες και αναγνώστες για να διατηρούν υψηλή απόδοση ακόμα και σε δύσκολα περιβάλλοντα. Οι παθητικές ετικέτες UHF είναι ευκολότερες και φθηνότερες στην κατασκευή από τις ετικέτες LF και HF.
Το RAIN RFID χρησιμοποιείται σε μεγάλη ποικιλία εφαρμογών, που κυμαίνονται από τη διαχείριση αποθεμάτων λιανικής, έως την καταπολέμηση της παραχάραξης φαρμακευτικών προϊόντων, έως τη διαμόρφωση ασύρματων συσκευών. Η πλειοψηφία των νέων έργων RFID χρησιμοποιούν UHF (RAIN) σε αντίθεση με το LF ή το HF, καθιστώντας το RAIN το ταχύτερα αναπτυσσόμενο τμήμα της αγοράς RFID.
Η ζώνη συχνοτήτων UHF ρυθμίζεται από ένα ενιαίο παγκόσμιο πρότυπο που ονομάζεται πρότυπο UHF ECPglobal Gen2 (ISO 18000-63). Ο Impinj πρωτοστάτησε στην ανάπτυξη του προτύπου Gen2, άσκησε πιέσεις στις κυβερνήσεις για την κατανομή του φάσματος συχνοτήτων και συνίδρυσε τοΣυμμαχία RAIN RFIDμαζί με τις Google, Intel και Smartrac προκειμένου να προωθηθεί η καθολική υιοθέτηση των λύσεων τεχνολογίας RAIN σε πολλές διαφορετικές κάθετες αγορές.
Το RAIN RFID χρησιμοποιεί το πρότυπο UHF Gen2 και είναι το ταχύτερα αναπτυσσόμενο τμήμα της αγοράς RFID
Ενεργά συστήματα RFID
Στα ενεργά συστήματα RFID, οι ετικέτες έχουν τον δικό τους πομπό και πηγή ενέργειας. Συνήθως, η πηγή ενέργειας είναι μια μπαταρία. Οι ενεργές ετικέτες εκπέμπουν το δικό τους σήμα για να μεταδώσουν τις πληροφορίες που είναι αποθηκευμένες στα μικροτσίπ τους.
Τα ενεργά συστήματα RFID λειτουργούν συνήθως στη ζώνη υπερυψηλών συχνοτήτων (UHF) και προσφέρουν εμβέλεια έως και 100 m. Γενικά, οι ενεργές ετικέτες χρησιμοποιούνται σε μεγάλα αντικείμενα, όπως σιδηροδρομικά αυτοκίνητα, μεγάλα επαναχρησιμοποιήσιμα κοντέινερ και άλλα στοιχεία που πρέπει να παρακολουθούνται σε μεγάλες αποστάσεις.
Υπάρχουν δύο κύριοι τύποι ενεργών ετικετών: αναμεταδότες και φάροι. Οι πομποδέκτες "ξυπνούν" όταν λαμβάνουν ένα ραδιοφωνικό σήμα από έναν αναγνώστη και στη συνέχεια ενεργοποιούνται και αποκρίνονται μεταδίδοντας ένα σήμα πίσω. Επειδή οι αναμεταδότες δεν εκπέμπουν ενεργά ραδιοκύματα μέχρι να λάβουν σήμα ανάγνωσης, εξοικονομούν διάρκεια ζωής της μπαταρίας.
Τα Beacons χρησιμοποιούνται συχνά συστήματα εντοπισμού σε πραγματικό χρόνο (RTLS), προκειμένου να παρακολουθείται συνεχώς η ακριβής θέση ενός περιουσιακού στοιχείου. Σε αντίθεση με τους αναμεταδότες, τα beacons δεν ενεργοποιούνται από το σήμα του αναγνώστη. Αντίθετα, εκπέμπουν σήματα σε προκαθορισμένα διαστήματα. Ανάλογα με το επίπεδο της απαιτούμενης ακρίβειας εντοπισμού, τα beacons μπορούν να ρυθμιστούν να εκπέμπουν σήματα κάθε λίγα δευτερόλεπτα ή μία φορά την ημέρα. Το σήμα κάθε φάρου λαμβάνεται από κεραίες ανάγνωσης που είναι τοποθετημένες γύρω από την περίμετρο της περιοχής που παρακολουθείται και επικοινωνεί τις πληροφορίες και τη θέση του αναγνωριστικού της ετικέτας.
Το ασύρματο οικοσύστημα για τους πελάτες είναι πολύ μεγάλο και αυξάνεται καθημερινά, υπάρχουν περιπτώσεις χρήσης όπου το Active RFID και το Passive RFID αναπτύσσονται ταυτόχρονα για μια προσθετική προσέγγιση στη διαχείριση περιουσιακών στοιχείων ή αισθητήρων.
Παθητικά συστήματα RFID
Στα παθητικά συστήματα RFID, η κεραία ανάγνωσης και ανάγνωσης στέλνουν ένα ραδιοφωνικό σήμα στην ετικέτα. Η ετικέτα RFID χρησιμοποιεί στη συνέχεια το μεταδιδόμενο σήμα για να ενεργοποιηθεί και να αντανακλά την ενέργεια πίσω στον αναγνώστη.
Τα παθητικά συστήματα RFID μπορούν να λειτουργήσουν σε ζώνες ραδιοφώνου χαμηλής συχνότητας (LF), υψηλής συχνότητας (HF) ή υπερυψηλών συχνοτήτων (UHF). Καθώς το εύρος του παθητικού συστήματος περιορίζεται από την ισχύ της οπισθοσκέδασης της ετικέτας (το ραδιοσήμα που ανακλάται από την ετικέτα πίσω στον αναγνώστη), είναι συνήθως μικρότερες από 10 m. Επειδή οι παθητικές ετικέτες δεν απαιτούν πηγή ενέργειας ή πομπό και απαιτούν μόνο τσιπ ετικέτας και κεραία, είναι φθηνότερες, μικρότερες και ευκολότερες στην κατασκευή από τις ενεργές ετικέτες.
Οι παθητικές ετικέτες μπορούν να συσκευαστούν με πολλούς διαφορετικούς τρόπους, ανάλογα με τις συγκεκριμένες απαιτήσεις της εφαρμογής RFID. Για παράδειγμα, μπορούν να τοποθετηθούν σε ένα υπόστρωμα ή να τοποθετηθούν ανάμεσα σε ένα αυτοκόλλητο στρώμα και μια χάρτινη ετικέτα για τη δημιουργία έξυπνων ετικετών RFID. Οι παθητικές ετικέτες μπορούν επίσης να ενσωματωθούν σε μια ποικιλία συσκευών ή συσκευασιών για να κάνουν την ετικέτα ανθεκτική σε ακραίες θερμοκρασίες ή σκληρά χημικά.
Παθητικά συστήματα με υποβοήθηση μπαταρίας (BAP).
Μια παθητική ετικέτα RFID με υποβοήθηση μπαταρίας είναι ένας τύπος παθητικής ετικέτας που ενσωματώνει ένα κρίσιμο χαρακτηριστικό ενεργής ετικέτας. Ενώ οι περισσότερες παθητικές ετικέτες RFID χρησιμοποιούν την ενέργεια από το σήμα της συσκευής ανάγνωσης RFID για να τροφοδοτήσουν το τσιπ της ετικέτας και μεταδίδουν στον αναγνώστη, οι ετικέτες BAP χρησιμοποιούν μια ενσωματωμένη πηγή ενέργειας (συνήθως μια μπαταρία) για να τροφοδοτήσουν το τσιπ, οπότε όλη η ενέργεια που συλλαμβάνεται από ο αναγνώστης μπορεί να χρησιμοποιηθεί για backscatter. Σε αντίθεση με τους αναμεταδότες, οι ετικέτες BAP δεν έχουν δικούς τους πομπούς.
