Różnice między UHF Gen 2 RFID i HF RFID

Obecnie wydajność UHF Gen 2RFID na małych monomerach na szybkich liniach produkcyjnych jest porównywalna z wydajnością na paletach skrzynkowych w centrach przewozowych. Ze względu na niski koszt UHF RFID spowodował, że stara, powolna i droga technologia RFID HF 13,56 MHz stała się przestarzała. Przed podjęciem decyzji, którą technologię RFID wdrożyć, konieczne jest zrozumienie podstawowych pojęć UHF i HF.

Fale częstotliwości radiowych zawierają dwa składniki: fale magnetyczne i fale elektryczne. Zasadniczo HF RFID 13,56 MHz opiera się na polu magnetycznym „bliskiego pola” w polu elektromagnetycznym, podczas gdy UHF RFID 860-960 MHz to promieniowanie dalekiego pola, które obejmuje zarówno pole magnetyczne, jak i pole elektryczne. Rodzaj fali, która reaguje w znaczniku UHF, zależy od dwóch aspektów: odległości między anteną znacznika RFID a czytnikiem RFID.

Ponieważ siła składowej pola magnetycznego w fali będzie szybko spadać wraz z odległością, może ona działać tylko w polu bliskim. Jej efektywny zasięg jest ograniczony przez strukturę anteny do około jednej lub dwóch długości fal. Ponieważ znacznik HF wykorzystuje sprzężenie indukcyjne do wykrywania pola magnetycznego w celu odbioru energii. Anteny znaczników HF są zwykle antenami typu indukcyjnego, które działają trochę jak cewki i dlatego wymagają bardziej przewodzącego materiału i bardziej złożonego procesu produkcyjnego niż równoważne anteny znaczników UHF. Na szczęście znaczniki HF nie mają martwego punktu nad polem magnetycznym, a przy odpowiedniej antenie znaczniki UHF mogą łatwo przechwytywać tę samą energię pola bliskiego, znacznie wydajniej i ekonomiczniej.

Cztery równania Maxwella stanowią podstawę analizy i projektowania pól elektromagnetycznych. Prawo Faradaya jest jednym z tych czterech równań: „Napięcie indukowane przez cewkę w polu magnetycznym jest proporcjonalne do siły i częstotliwości pola magnetycznego”. Ujawnia to niezwykle prostą koncepcję: im wyższa częstotliwość, tym wyższa wydajność. Częstotliwość UHF jest 60 razy większa niż HF, co oznacza, że dla wydajności sprzężenia energii między tagiem RFID a anteną czytnika RFID, UHF jest około 60 razy większa niż HF.

Tradycyjna koncepcja jest taka, że UHF RFID nie nadaje się do tagów na poziomie przedmiotu: tag jest zbyt duży, a UHF RFID nie może działać na cieczach, metalach i małych opakowaniach pojedynczych przedmiotów, które znajdują się blisko siebie. A UHF jest zbyt daleko, co ignoruje fakt, że UHF Gen 2 można używać w polu bliskim znacznie łatwiej i wydajniej niż HF. Oznacza to, że systemy UHF mogą odczytać o wiele więcej rzeczy niż HF, w tym ciecze i przedmioty o wysokiej zawartości metalu. Co ważniejsze, oznacza to, że aPlikacje na poziomie przedmiotu były w stanie zrównoważyć różne korzyści wnoszone przez standard UHF Gen 2 do łańcucha dostaw. Kluczem jest sposób kontrolowania bliskiego pola UHF. Ten składnik fali częstotliwości radiowej jest szczególnie odpowiedni do pracy RFID na poziomie przedmiotu w bardzo krótkiej odległości. Aplikacje wykorzystujące rozwiązania bliskiego pola UHF Gen 2 rosną.

W grudniu 2004 r. EPC Global zatwierdziło protokół UHF Gen 2, co zaowocowało pierwszym globalnym standardem RFID. Od tego czasu na rynku pojawiło się wiele produktów spełniających ten standard. Ta popularność dowodzi wszechobecności pojedynczych przedmiotów, pojemników na palety, przedmiotów używanych zarówno w polu bliskim, jak i dalekim oraz materiałów obejmujących ciecze, metale, ściśle spakowane i zapakowane przedmioty itp.

Trzy lata później twórcy produktów HF musieli poprzeć standard. Wręcz przeciwnie, najnowsza specyfikacja HF rozczarowała twórców. Według Kena Lainga, autora standardu dla HF „V2” (wersja HF UHF Gen 2), praca była dotychczas ograniczona, z ograniczonymi ulepszeniami istniejących standardów i pojawieniem się kilku produktów komercyjnych.

Laing uważa, że firmy kodujące EPC na tagach HF Gen 2 zobaczą poprawę wydajności w porównaniu z kodowaniem EPC na obecnie popularnym standardzie HF ISO 15693. Powiedział, że zgodnie z wynikami aktualizacji RFID, chociaż poprawa nie jest przełomowa, to i tak jest o wiele lepsza niż produkty HF obecnie dostępne na rynku. Być może ważnym punktem jest to, że chociaż standard został zatwierdzony, tak zwane kwalifikowane produkty V2 nie będą go spełniać. Zajmie to dużo czasu, a nawet jeśli jest już dostępna, nie osiągnie obecnej wydajności UHF Gen 2.

Jednakże ten artykuł powraca do dalszego rozpatrywania debaty na temat częstotliwości, ponieważ jest ona związana z rzeczywistym wdrożeniem.

Weź pod uwagę następujące czynniki:

* UHF Gen 2 obejmuje różne zastosowania we wszystkich globalnych łańcuchach dostaw;

* UHF Gen 2 jest skuteczny w przypadku wszystkich typów materiałów produkcyjnych, w tym cieczy i materiałów metalowych.

Jeśli chodzi o UHF Gen 2, jest on zbędny w technologii HF RFID, ponieważ:

* Nie ma niczego, czego HF nie może osiągnąć, a UHF nie;

* Wiele rzeczy, których HF nie może osiągnąć, a UHF może osiągnąć. HF może zająć się tylko niewielką częściąrozległe pole UHF RFID.

W przypadku zastosowań RFID, UHF jest "superzbiorem" RFID. Produkty zgodne z tym standardem są zdolne do obsługi szerokiej gamy przedmiotów, pojemników, palet, wszystkich materiałów i typów opakowań, a także oferują znacznie wyższe wskaźniki przepustowości niż HF.

Prawidłowo wdrożony system UHF Gen 2 będzie działał dobrze na dużych i małych przedmiotach, cieczach lub metalach, a także na pojemnikach i paletach, skutecznie eliminując HF, który istniał przed bliskim polem UHF Gen 2. Ma zalety na poziomie przedmiotu. Tak, ciecze mogą pochłaniać energię RF, a metale mogą odbijać energię RF, ale wszystkie te rzeczy należy wziąć pod uwagę w polu dalekim, a nie w polu bliskim. W rzeczywistości, ponieważ prawidłowo zaprojektowana antena znacznika UHF może być używana zarówno w polu bliskim, jak i dalekim, może ona faktycznie wykorzystywać przymocowany metal jako przedłużenie anteny! Ale znaczniki HF nie mogą, ponieważ nie mają środków sprzężenia pola elektrycznego. Niemniej jednak zagłębmy się nieco bardziej w praktyczne implikacje wdrożenia systemu HF RFID.

Na początku HF nie był w stanie osiągnąć zastosowań dalekiego zasięgu, co oznaczało, że nie można go było używać do kontenerów i palet, które wymagały zdalnej pracy RFID w magazynach i centrach logistycznych. Dlatego zasięg zastosowania HF był ograniczony do bliskiego zasięgu.

Dlatego firmy, które wybierają HF do identyfikacji tagów na poziomie przedmiotu, muszą również wdrożyć UHF Gen 2 do identyfikacji kontenerów i palet. Obecnie należy jednocześnie brać pod uwagę wiele złożonych czynników, takich jak architektura przenoszenia danych wielokanałowych, koszt, złożoność, wydajność i konserwacja. Dlatego jeśli uważasz, że Logistyka cyfrowa nie jest trudna, uderzysz w ścianę. Wymagają one również rozważenia pewnych czynników ekonomicznych: tagi UHF Gen 2 zawsze będą tańsze niż tagi HF.

W rzeczywistości, ponieważ tagi UHF są łatwe w produkcji, będą 2-3 razy tańsze. W przeciwieństwie do tagów HF, tagi UHF Gen 2 są szczególnie dobrze przystosowane do prostych, szybkich technologii produkcyjnych, w których ulepszenia procesu są szczególnie dobre. Dzięki prostocie UHF Gen 2 i jednowarstwowej strukturze anteny, można ją wytwarzać przy użyciu niedrogiego procesu atramentu przewodzącego. UHF jest bardzo praktycznym i ekonomicznym pasmem dla zgodności ze standardami. W rzeczywistości ten sam układ UHF Gen 2 zaprojektowany do dalekiego zasięgu i używany na dużej tacy może być również używany z anteną bliskiego pola o wielkości około 6 mm - takie tagi są znacznie mniejsze i tańsze niż wcześniej szeroko stosowane tagi HF Znacznie więcej, a także lepsza wydajność.

Kolejną zaletą struktury anteny UHF jest to, że gdy przedmioty są ułożone bardzo blisko siebie, tagi UHF nie rzucają „cienia” RF na sąsiednie przedmioty. Antena tagu HF nie jest w tym przypadku. Antena składa się z grubej metalowej cewki, która może tworzyć osłonę magnetyczną dla sąsiednich tagów, dzięki czemu czytnik może ją odczytać. Dlatego UHF ma bardziej niezawodną wydajność.

Ciągły rozwój technologii UHF Gen 2 jeszcze bardziej poszerzy lukę w kosztach, wydajności i funkcjach między nią a technologią HF, a ta luka nigdy nie zostanie zniwelowana przez HF. To jest fundamentalny punkt, ponieważ ekonomia UHF Gen 2 faktycznie korzysta z fizyki pasma UHF. W przypadku działania RFID wydajność pasma częstotliwości UHF jest 60 razy większa niż pasma częstotliwości HF.

Jeśli celem jest sprzężona komunikacja między tagami RFID a czytnikami RFID, UHF ma wiele zalet w porównaniu z mniej wydajnymi rozwiązaniami HF. Ponieważ UHF Gen 2 ma dużą prędkość, wysoką niezawodność i elastyczność działania. Dlatego dyrektor generalny Blue Vector - Nancy Anderson stwierdziła: „Nie używamy już tak często HF, ponieważ nie jest tak elastyczne jak UHF”.

Julie Kuhn z Cardinal Health, menedżer Pedigree, wyjaśniła mi to. „Nie można osiągnąć prędkości odczytu tagów UHF za pomocą tagów HF. Oznacza to, że nasze taśmy przenośnikowe nie mogą być szybsze niż najwolniejsza prędkość odczytu”. To duże ograniczenie, które wpłynie na przepustowość zamówień dla dystrybutorów. „W tej chwili”, kontynuowała, „odbieramy zamówienia do godziny 20:00 i wysyłamy je od godziny 5:30. Ta złożona architektura UF/UHF ograniczy naszą możliwość utrzymania czasu uzupełniania listu przewozowego”.

To pogarsza problem z architekturami wieloprotokołowymi. I niestety, rozwiązywanie tych problemów za pomocą urządzeń zdolnych do odczytu zarówno tagów HF, jak i UHF — tj. czytników RFID wieloprotokołowych — tylko stwarza więcej problemów. Problemy te obejmują bardziej złożone, droższe i bardziej zaawansowane interrogatory o niższych prędkościach odczytu i mniej niezawodnych odczytach, ponieważ interrogator musi okresowo obejmować wiele To jest kompromis. Problemy te pojawiają się w całym łańcuchu dostaw, gdy stosuje się wiele protokołów przenoszenia danych.

Podczas gdy Gen 2 rozwiązuje te problemy konkurencji i niezgodności ze standardami UHF, sama technologia HF również ma te problemy. Obecnie stosowane odpowiednie standardy obejmują ISO 14443, ISO15693 i EPCglobal HF Class 1. W zależności od wybranej technologii i standardu, w celu wdrożenia, utrzymania i uaktualnienia hybrydowej architektury systemowej, oczywiste jest, że istnieje potrzeba zarządzania odpowiednimi formatami danych, nawet ekonomicznie i logistycznie, nie ma potrzeby obsługiwania oddzielnych architektur UHF i HF. Jaki jest sens.

Strategia ciągłości ostatecznie przyjęta przez przedsiębiorstwo ma duży wpływ na partnerów handlowych w dół łańcucha dostaw i stopniowo przeniknie do całego łańcucha dostaw. Ten scenariusz ma miejsce obecnie w niektórych obszarach medycyny, gdzie stosowany tutaj system protokołów mieszanych utrudnia niezawodną przepustowość towarów. Julie Kuhn dodała: „Skupiamy się na tym, jak możemy połączyć wszystkie technologie w jedną technologię, tworząc wysoce zautomatyzowane środowisko, w którym możemy przechwytywać informacje genealogiczne przedmiotu na poziomie przedmiotu i kontenera oraz utrzymywać naszą istniejącą wysoką przepustowość”.