EPC Gen2 RFIDシステム

これらのシステムは、産業用アプリケーションに向いているため、大衆の見方の「陰」にやや隠れていますが、私が思うに、これらのシステムの開発の程度と市場成長率は、より注目に値します。

主なパラメーター用に既存のRFIDシステムを簡単に配置します。

アクティブ-パッシブ

タグが独自のバッテリーを使用せず、リーダーフィールドから受信する場合-パッシブ。 バッテリー電源が使用されている場合、アクティブです。

また、無線インターフェイスとパッシブシステム通信プロトコルを使用する「セミパッシブ」タグ（「バッテリー支援パッシブ」とも呼ばれます）もありますが、バッテリーがあります。 そのようなマークのチップの一定の電力供給は、記録範囲の点でその特性をわずかに改善できますが、多くの場合、追加の電力が内蔵センサーに使用されます（温度、加速度、湿度など）。 バッテリーは、センサーに電力を供給し、タグがリーダーフィールドの外側にあるときにデータを蓄積し、その後の登録ゾーンの入り口での読み取りに使用されます。

アクティブなタグは非常に高価でサイズが大きくなりますが、登録距離は1キロメートルに達する可能性があります。 また、アクティブなRTLSタグの特別なクラスであるリアルタイム検索システム-リアルタイム測位システムもあります。

パッシブタグとアクティブタグの重要な違いは、パッシブタグが無線信号を発信しないことです。 リーダー信号に応答するパッシブタグは、リーダーの搬送周波数フィールドにある場合にのみアンテナシステムの負荷を変調します。 リーダーは、トランシーバーアンテナを介したキャリア周波数の連続放射の背景に対して、これらの弱い反射変調を検出および検出します。

EPC Gen2システムはパッシブですが、セミパッシブの特別なタグもあります。

周波数範囲

LF-低周波数、125-135 kHz。 アクセス制御システム用の「通常の」タグカードまたはインターコムキーチェーン、「チッピング」動物用のタグカプセル（ただし、高度な思考を持つクリーチャーの中には、固有の識別子が組み込まれている人もいます）。



HF-高周波、13.553-13.567 MHz。 すべての交通機関旅行カード、銀行の無線カード、デバイス、およびNFCタグ。 識別子のみを含む、暗号化機能を持たない「単純な」ラベルもあります。



UHF-超高周波。 433.075-434.790 MHzおよび2400-2483.5 MHzの帯域は、アクティブタグとRTLS、およびアラームキーフォブ、ワイヤレスキーボード、マウスなどで使用されます。



EPC Gen2の場合、860〜960 MHzのUHF範囲がグローバルに使用されますが、国や地域ではローカルに狭い帯域が使用されます。

ロシア連邦では、ETSI規格EN302-208-1 V1.2.1に従って欧州範囲の865.6〜867.6 MHzの周波数が使用されていますが、ロシア連邦で正式に割り当てられている帯域はすでに866.6〜867.4 MHzです。

EPC Gen2標準（完全に電子的な製品コードクラス1ジェネレーション2）は、 GS1 EPC Globalによって開発されました。 また、ISO / IEC 18000-63（C）にも準拠しています。 対応するGOSTの国内バージョンが開発されています。



他と比較したEPC Gen2 RFIDシステムの重要な利点と違いは何ですか？：

• パッシブシステムのタグ登録の記録距離は最大10メートル以上です。これは、「フル」電磁場の使用によって説明され、LFおよびHFのようにリーダーのループアンテナとタグの磁気結合ではありません。
• 登録エリアで最大300個の一意のタグを同時に読み取ることができる効果的な「衝突防止」メカニズム 。
• 高速タグ読み取り -1秒あたり最大数百回。 最大250 km / hの速度で登録ゾーンを移動するときに、単一のタグを登録する可能性が実験的に確認されています。
• シンプルなラベルステッカーの最低価格 （2013年の場合、大量の供給に対して約5ルーブル）。

Gen2ステッカーラベル：





最も大量生産されたラベルは、紙またはプラスチック製のロール状のステッカーで、そこからラベルを手動で、またはアプリケーターを使用して分離し、特定のオブジェクトに接着します。

構造的には、タグは金属化アンテナの接触パッドに特別な接着剤で固定された電子チップです。

アンテナの形状は、タグチップとの無線信号の最適なマッチングパラメータを満たすように特別に計算され、さまざまな形をとることができますが、実際にはそれらのほとんどは「縮小」双極子、つまり放射特性の観点からは波長の半分よりも小さい双極子ですこの範囲では約17 cmです。

異なる構成のアンテナは、放射パターン、エネルギー効率、およびアンテナを異なるオブジェクトに配置した場合のアンテナの共振調整の「安定性」に違いがあります。



平均して、ルールが適用されます-マークの最大直線サイズが小さいほど、その「感度」と登録距離は小さくなりますが、同等のサイズのタグの特定のモデルには違いがあります。

「リデュースダイポール」アンテナ回路に加えて、ループアンテナのみを備えた特別な「近接場」タグもあります（この点で、LFタグとHFタグは唯一のものです）。 このようなマークはサイズが小さく（たとえば12x9 mm）、20〜25 cm以内の距離から記録されますが、液体や金属元素の「難しい」環境条件に使用される場合、品質と距離の「大きな」マークとの違い登録はされません-しかし、そのサイズははるかに小さいです。

登録距離が長い「大きな」ラベルラベルの長辺のサイズは80〜100 mmです。

薄いマークに基づいて、カードマークも標準サイズのプラスチックで作られています。

ランドリーやドライクリーナーで使用できる外部の影響に対する特別な「耐性」ラベルがあります。



ランドリーラベル：





ラベルラベルはシールドされており、金属または金属化された表面では機能しません（コンピューターコンポーネントの帯電防止バッグなどの「半透明」金属スプレーでも）。

金属オブジェクトを処理するための特別なマークがあり、数ミリメートルから「より厚く」、はるかに高価ですが、金属オブジェクトで動作し、登録距離はステッカーラベルよりも長くなる可能性があります（ただし、規則は平均的にも機能します-マークが大きいほど、距離が長くなります）。

構造的には、金属のタグはより複雑で、かなり高価です。 多くの場合、作業用プレートと金属の方向にある「接地」プレートの間に空気またはより高密度の誘電体を備えた「パッチアンテナ」のバリエーションが使用されます。



金属上のタグ：

EPC Gen2 RFIDタグの内容

Gen2標準タグのメモリは、無線インターフェイスのコマンドによってアドレス指定される4つのバンクに分割されます。



予約済みメモリ （00）は以下を保存するために使用されます。

• KILLパスワード（32ビット）。 KILLコマンドを使用してゼロ以外の場合、ラベルは永久に「強制終了」され、その作業を復元する可能性はありません。
• ACCESSパスワード（32ビット）。 インストールされると、このパスワードを知っている場合にのみ、タグにアクセスできます。

EPC （01、電子製品コード）。 タグが見つかったときに互いに異なるタグの一意の識別子。 最も一般的な識別子の長さは96ビットですが、現在は既にEPC 240ビットのタグがあります（これより少ないものは使用できません）。 「工場から」銀行は書き込み保護されておらず、上書きできます。タグは「空の」EPCまたは同じ値を持つすべてのタグを使用できるため、多くの場合上書きする必要があります。



TID （10、トランスポンダーID）。 タグチップの製造元とモデルを一意のコードで識別します。 ラベルを改ざんから保護する手段として使用できる、個々のラベルごとに追加の一意の識別子（シリアル化TID）が存在する場合もあります。 EPCタグは複製できますが、TIDバンクはタグの作成中に上書きされないように保護されています。シリアル化されたTIDが製造元とチップ識別子と共に存在する場合、一意であることが保証されます。



ユーザーメモリ （11）-オプション、不在の場合があります。 情報を保存するために使用されます。 ある場合、通常のサイズは32〜512ビットです。 ボリュームの大きいモデルもありますが、多くの場合、リーダーとの互換性の問題があります。

EPC、ユーザーメモリバンク、および個別のKILLおよびACCESSエリアの内容は、一時的または永続的に値の変更から保護できます（パーマロック=パーマネントロック）。

EPC Gen2 RFIDリーダー

固定読者および登録エリア

静止リーダーは最も生産性が高く、最大の記録速度と範囲を提供します。これは、キャリア無線周波数、ノイズ、干渉の背景に対して弱いタグ応答信号を発する高性能デジタル信号プロセッサーを使用して実現されます。



静止リーダー：





固定リーダーには、RS232 / 485、USB、ウィーガンドなどのさまざまなインターフェースを使用できますが、UTPイーサネットは「産業標準」です。

固定リーダーの場合、通常、内蔵スイッチを介してアンテナを接続するための2〜8個のコネクタ、つまり、一度に1つのアンテナのみが機能します。 アンテナ間の切り替えは自動的かつかなり高速ですが、設定により、使用するアンテナを選択し、各出力の無線周波数電力を個別に調整できます。

また、通常、すべての固定式リーダーには、外部デバイスを制御するための4〜8本のデジタルラインを備えた特別なコネクタがあります-信号灯の点灯、ドア、バリアの開け方、外部信号の受信-物体の外観センサー、ドアの開け方など



リーダーの情報システムへのソフトウェア統合または制御コンピューターとの通信のために、すべてのメーカーは、SDKとAPIに加えて、リーダーの動作を確認して設定を選択できる既製のテストソフトウェアを提供します。

最近、すべての大手メーカーは、標準の低レベルリーダープロトコルである標準ISO / IEC 24791-5（LLRP）を既に使用していますが、残念ながら、すべてのリーダーは、最大のパフォーマンスと品質登録タグ。

「私たちの地域の」固定リーダーの価格は、2つのアンテナ入力を備えた単純なモデルでは約1200ドルから始まり、8つのアンテナを備えたより複雑なモデルでは2倍になります。

ポータル登録ゾーン

ポータル（ゲート）登録ゾーンは、側面および/または上部にラベルが付いた移動オブジェクトのゾーンを固定リーダーに接続されたアンテナで囲みます。 たとえば、輸送されたパレット上の商品ラベルの登録、管理区域を通過する従業員のラベル、コンベアベルト上を移動する商品のラベル、図書館の出口でユーザーが携帯するブックマーク。 ポータルエリアの一般的な寸法は、幅と高さが最大3メートルです。

アンテナとして、円偏波の指向性「パッチアンテナ」の使用が標準です。これは、さまざまな方向でラベルを登録するために必要です。 直線偏波のアンテナを使用して登録距離のゲインを得ることができますが、このためには、たとえば、コントロールゾーン内のすべてのタグが一定の方向にあることを確信する必要があります。たとえば、常に長辺で水平に固定されます。

一般的な単一要素パッチアンテナのゲインは約8 dBで、放射指向特性は0.5±±60ºです。

単純な単一要素のパッチアンテナの価格は150ドルからで、焦点を絞った複数要素のパッチアンテナはより高価になります。



4つのパッチアンテナを備えたポータル登録エリア：





登録エリアを通る移動タグの流れが小さく、通路の側面にポータルリーダーを設置することが望ましくない場合、アンテナを上から配置することができます。 リーダーやアンテナなど、すべてを1つのハウジングに収めた統合天井リーダーがあります。



天井リーダー：

車両タグを読み取るための静止ゾーン

車両上のマークの最適な位置-フロントガラス上またはその下の「ダッシュボード」上。ただし、マークはナンバープレートにも埋め込まれていますが、それは別の問題です。

ロシア連邦では、これはすぐにあなたのナンバープレートで（そしてあなた自身のお金のために）見られなければならない可能性があります。

レジストレーションアンテナは、双方向の交通が想定される場合は放射方向が車線の中心よりも上に垂直になるように、または車両に近づく角度で登録の品質が向上します（ただし、他の方向ではマークがまったく記録されない場合があります）別の方向で）。



車両タグのリーダーアンテナ：

RFIDトンネル

直線寸法が1メートル未満の小さなエリアに多数のタグを登録する必要がある場合は、登録エリアを可能な限り多くの側面と方向から囲むアンテナと、外部からのタグの「偽の」登録を防ぐ外部シールド要素を含むトンネルまたはボックスを使用することをお勧めします。



RFIDトンネル：





RFIDトンネルまたはボックスのもう1つの効果的な応用分野は、水、電解質、または多数の「点在」金属を含む「複雑な」オブジェクトへのタグの登録です（たとえば、グループパッケージのジュエリータグに200個のタグを登録します）。

このような状況では、タグの読み取りは、アンテナから20〜25 cm以内の距離にある「近接」ゾーンでのみ有効です。 さらに、読み取りには、パッチアンテナではなく、特殊な「近接場」ループアンテナを使用する方が効率的です。

モバイルRFIDリーダー（端末）

商品またはオブジェクトの多くの操作を高速化できる重要で便利なタイプのリーダー：タグ（倉庫、店舗、図書館）で指定されたオブジェクトを検索します。 倉庫または固定資産の迅速な在庫。 注文ピッキング制御。

タグの登録距離が数センチメートルであり、残念ながらバーコードの読み取りとそれほど変わらないモバイルリーダーLFおよびHF（NFC搭載のスマートフォンを含む）とは異なり、モバイルGen2リーダーの登録距離は最大数メートルです。

棚やハンガーのすべてのマークを商品にすばやく登録して、商品を通過させることができます。 タグをモバイルリーダーに登録する速度は固定よりも遅くなりますが、通常は1秒あたり10個以下の一意のタグです。

RFIDリーダーに加えて、モバイル端末には通常、バーコードスキャナー、Wi-Fi、Bluetoothが搭載されており、GPS / GLONASおよびGSM / 3Gモジュールを使用できます。

ほとんどのモバイル端末は古き良きWindows Mobile / CEで動作しますが、Androidにはすでにモデルが登場しています。

モバイル端末は通常、優れたクラスの保護を備えており、産業および屋外の条件で使用できます。



モバイルリーダー：





モバイル端末の価格は3,000ドルからです。

デスクトップリーダー

最新のモデルはUSB経由で接続され、電源が供給され、短い距離から少数のタグを読み書きするように設計されています。

タグの初期バインディングと番号付けのリーダーとして付随するものとして重要ですが、たとえば、司書の職場で、RFIDタグ付きの書籍のスタックをすばやく発行または受信するために重要な役割を果たすこともできます（同じリーダーを使用して、プラスチックでリーダーをすばやく識別しますEPC Gen2とラベル付けされたマップ）。



デスクトップリーダー：





内蔵アンテナとUSBインターフェースを備えたデスクトップリーダーの価格は約1200ドルです。

RFIDプリンター

それらは修正されたラベルプリンターであり、印刷機能を維持しながら、RFIDモジュールを追加または追加できます。これにより、ロールから供給されるRFIDタグの読み取りおよび書き込みも可能になります。

ラベルを大量に準備する場合、特にラベルを印刷する場合に重要です。



RFIDプリンター：





RFIDプリンターの価格は、最も単純なモデルでは1,600ドルから、工業生産モデルでは3,000ドルからです。

EPC Gen2システムの使用方法と機能

単純な場合にEPC Gen2システムを使用することはほとんど意味がありません。 EPC Gen2システムの導入が有益になる可能性がある「困難な」ケースには、次のものがあります。

• 0.5〜10メートルの長距離からタグを登録する必要性。
• 多数のタグの同時登録（最大300）;
• 高速で移動するタグの登録。

EPC Gen2 RFIDシステムを使用する主な経済的利点は、オブジェクトアカウンティング操作の複雑さの加速と削減です。つまり、指定されたオブジェクトの受け入れ、出荷、在庫、検索です。

多くの場合、タグの登録は人の介入なしで発生する可能性があるため（たとえば、ポータル登録エリアを移動する場合）、ヒューマンファクターの影響を軽減する機能も重要です。

さらに、盗難防止システムでは、オブジェクトのRFIDタグを使用して、製品の信頼性（シリアル化TIDを使用する場合）と保証期間を確認し、オブジェクトまたは製品に関する初期データをすばやく取得できます（データベースからのタグ識別子またはタグデータから直接）。



EPC Gen2システムを実装する際の制限と難しさは、無線通信の機能を使用して多くのお金を得る場所と、その利点（登録距離が長い）が共通のパラドックスであるという点に関連しています。

この周波数範囲の電波は、水と電解質によって強く吸収され、金属物体によって遮蔽されます。

登録距離が大きいと、「偽の」登録の問題が発生します。 複数のタグの相互近接、シールドまたは吸収オブジェクトの存在によってシールドされるように、最適ではない方向にある可能性のある多数のタグを同時に確実に登録するには、単一のタグを「空中に」登録するのに必要な記録パワーよりも何倍も高い記録パワーを設定する必要があります

したがって、出力が増加すると、読み取りゾーンからの距離が遠くなると（最大10メートル以上）、「良好な」状態でマークが記録され始めます。

たとえば、倉庫からの出口ゲートの近くにポータル登録ゾーンが設置されます。これは、形成されたパレットのすべてのマークの取り外し中のグループ読み取りに使用されます。

しかし同時に、10メートル以上の距離に簡単に配置されている倉庫の棚からのタグ（一部ではなくても頻繁に）が簡単に読み取られます。 道路の倉庫エリアでは、登録エリアの周囲に15x15メートルの空きスペースを残してはなりません。 問題を解決するためのオプションは、登録エリアの周りにスクリーンまたは「家」を備えた登録エリアをフェンスで囲むことです。



RFID EPC Gen2システムは非常に効果的であり、その使用例が多数あります-倉庫および輸送物流、固定資産の管理（迅速な在庫管理）、車両の管理、人員の移動の管理、図書館とアーカイブ、衣服や靴の小売、医薬品（偽造の管理を含む） ）、航空および自動車産業のコンポーネントおよびスペアパーツの制御、手荷物制御、郵便物転送制御。