Differenze tra UHF Gen 2 RFID e HF RFID

Attualmente, le prestazioni di UHF Gen 2RFID su piccoli monomeri su linee di produzione ad alta velocità sono paragonabili a quelle su pallet a scatola nei centri merci. A causa del basso costo, UHF RFID ha reso obsoleta la vecchia, lenta e costosa tecnologia RFID HF 13,56 MHz. Prima di decidere quale tecnologia RFID implementare, è necessario comprendere i concetti di base di UHF e HF.

Le onde a radiofrequenza contengono due componenti: onde magnetiche e onde elettriche. In genere, HF RFID 13,56 MHz si basa sul campo magnetico "vicino" nel campo elettromagnetico, mentre UHF RFID 860-960 MHz è una radiazione di campo lontano, che include sia il campo magnetico che quello elettrico. Il tipo di onda che risponde nel tag UHF dipende da due aspetti: la distanza tra l'antenna del tag RFID e il Lettore RFID.

Poiché la forza della componente del campo magnetico nell'onda diminuisce rapidamente con la distanza, può funzionare solo nel campo vicino. La sua portata effettiva è limitata dalla struttura dell'antenna a circa una o due lunghezze d'onda. Poiché il tag HF utilizza l'accoppiamento induttivo per rilevare il campo magnetico al fine di ricevere energia. Le antenne del tag HF sono solitamente antenne di tipo induttivo che agiscono in qualche modo come bobine e quindi richiedono più materiale conduttivo e un processo di fabbricazione più complesso rispetto alle antenne del tag UHF equivalenti. Fortunatamente, i tag HF non hanno un punto morto sopra il campo magnetico e, con un'antenna adatta, i tag UHF possono facilmente catturare la stessa energia del campo vicino, in modo molto più efficiente ed economico.

Le quattro equazioni di Maxwell sono la base per l'analisi e la progettazione dei campi elettromagnetici. La legge di Faraday è una di queste quattro equazioni: "La tensione indotta da una bobina in un campo magnetico è proporzionale alla forza e alla frequenza del campo magnetico". Ciò rivela un concetto estremamente semplice: più alta è la frequenza, più alta è l'efficienza. La frequenza di UHF è 60 volte quella di HF, il che significa che per l'efficienza di accoppiamento energetico tra il tag RFID e l'antenna del lettore RFID, UHF è circa 60 volte quella di HF.

Il concetto tradizionale è che UHF RFID non è adatto per tag a livello di articolo: il tag è troppo grande e UHF RFID non può funzionare su liquidi, metalli e piccoli pacchetti singoli di articoli che sono vicini tra loro. E UHF è troppo lontano, il che ignora il fatto che UHF Gen 2 può essere utilizzato nel campo vicino molto più facilmente ed efficientemente di HF. Ciò significa che i sistemi UHF possono leggere molte più cose di quelle che HF può leggere, inclusi liquidi e articoli con un alto contenuto di metallo. Ancora più importante, questo significa che le applicazioni a livello di articolo sono state in grado di bilanciare i vari vantaggi apportati dallo standard UHF Gen 2 alla catena di fornitura. La chiave è come controllare il campo vicino dell'UHF. Questo componente nell'onda a radiofrequenza è particolarmente adatto per il lavoro RFID a livello di articolo a una distanza molto breve. Le applicazioni che utilizzano soluzioni UHF Gen 2 a campo vicino sono in crescita.

A dicembre 2004, EPC Global ha approvato il protocollo UHF Gen 2, dando vita al primo standard RFID globale. Da allora, il mercato ha visto molti prodotti che soddisfano questo standard. Questa popolarità dimostra l'ubiquità da singoli articoli, contenitori a pallet, oggetti utilizzati sia in campo vicino che in campo lontano e materiali che coprono liquidi, metalli, articoli imballati e confezionati in modo ravvicinato, ecc.

Tre anni dopo, gli sviluppatori di prodotti HF hanno dovuto approvare lo standard. Al contrario, l'ultima specifica HF ha disilluso i redattori. Secondo Ken Laing, redattore dello standard per HF "V2" (la versione HF di UHF Gen 2), il lavoro è stato finora limitato, con miglioramenti limitati agli standard esistenti e alcuni prodotti commerciali emergenti.

Laing ritiene che le aziende che codificano EPC su tag HF Gen 2 vedranno miglioramenti delle prestazioni rispetto alla codifica EPC sullo standard HF attualmente popolare ISO 15693. Ha affermato che secondo i risultati di RFID Update, sebbene il miglioramento non sia sconvolgente, è comunque molto meglio dei prodotti HF attualmente sul mercato. Forse il punto importante è che, nonostante lo standard sia stato approvato, i cosiddetti prodotti V2 qualificati non lo soddisferanno in primo luogo. Ci vorrà molto tempo e, anche se fosse disponibile ora, non raggiungerà le prestazioni attuali di UHF Gen 2.

Tuttavia, questo articolo torna per continuare a esaminare il dibattito sulla frequenza, perché è correlato all'effettiva distribuzione.

Considera i seguenti fattori:

* UHF Gen 2 copre varie applicazioni in tutte le catene di fornitura globali;

* UHF Gen 2 è efficace su tutti i tipi di materiali di prodotto, inclusi liquidi e materiali metallici.

Quindi, per quanto riguarda UHF Gen 2, è ridondante nella tecnologia HF RFID perché:

* Non c'è nulla che HF possa ottenere ma UHF non può;

* Molte cose che HF non può ottenere ma UHF può ottenere. HF può affrontare solo una piccola parte delvasto campo di UHF RFID.

Per le applicazioni RFID, UHF è un "superset" di RFID. I prodotti conformi a questo standard sono in grado di gestire un'ampia varietà di articoli, contenitori, pallet, tutti i materiali e i tipi di imballaggio, oltre a offrire velocità di elaborazione molto più elevate rispetto a HF.

Un sistema UHF Gen 2 correttamente distribuito funzionerà benissimo su articoli grandi o piccoli, liquidi o metalli, nonché su contenitori e pallet, eliminando efficacemente l'HF che esisteva prima di UHF Gen 2 in campo vicino. Presenta vantaggi a livello di articolo. Sì, i liquidi possono assorbire energia RF e i metalli possono riflettere energia RF, ma queste sono tutte cose da considerare nel campo lontano, non nel campo vicino. Infatti, poiché un'antenna tag UHF correttamente progettata può essere utilizzata sia nel campo vicino che in quello lontano, può effettivamente utilizzare il metallo attaccato come estensione dell'antenna! Ma i tag HF non possono, perché non hanno i mezzi di accoppiamento del campo elettrico. Tuttavia, approfondiamo un po' di più le implicazioni pratiche dell'implementazione di un sistema RFID HF.

Inizialmente, l'HF non era in grado di raggiungere applicazioni in campo lontano, il che significava che non poteva essere utilizzato per contenitori e pallet che richiedevano che l'RFID funzionasse da remoto in magazzini e centri logistici. Pertanto, la distanza di applicazione dell'HF era limitata al campo vicino.

Pertanto, le aziende che scelgono l'HF per l'identificazione dei tag a livello di articolo devono anche implementare l'UHF Gen 2 per l'identificazione di contenitori e pallet. Oggi, devono essere considerati contemporaneamente più fattori complessi come l'architettura di supporto dei dati multicanale, il costo, la complessità, l'efficienza e la manutenzione. Pertanto, se pensi che la logistica digitale non sia difficile, ti troverai di fronte a un muro. Questi ci richiedono anche di considerare alcuni fattori economici: i tag UHF Gen 2 saranno sempre più economici dei tag HF.

Infatti, poiché i tag UHF sono facili da produrre, saranno 2-3 volte più economici. A differenza dei tag HF, i tag UHF Gen 2 sono particolarmente adatti per tecnologie di produzione semplici e ad alta velocità in cui gli aggiornamenti di processo sono particolarmente buoni. Grazie alla semplicità di UHF Gen 2 e alla struttura dell'antenna a strato singolo, può essere fabbricato utilizzando un processo di inchiostro conduttivo poco costoso. UHF è una banda molto pratica ed economica per la conformità agli standard. Infatti, lo stesso chip UHF Gen 2 progettato per lunghe distanze e utilizzato su un vassoio di grandi dimensioni può essere utilizzato anche con un'antenna near-field piccola quanto 6 mm circa: tali tag sono molto più piccoli ed economici rispetto ai tag HF ampiamente adottati in precedenza Molto di più, oltre a prestazioni migliori.

Un altro vantaggio della struttura dell'antenna UHF è che quando gli elementi sono impilati molto vicini tra loro, i tag UHF non proiettano un'"ombra" RF sugli elementi adiacenti. L'antenna del tag HF non è il caso. L'antenna è composta da una spessa bobina di metallo, che può formare uno scudo magnetico per i tag adiacenti, in modo che il lettore possa leggerla. Pertanto, UHF ha prestazioni più affidabili.

Il continuo sviluppo della tecnologia UHF Gen 2 amplierà ulteriormente il divario di costi, prestazioni e funzionalità tra questa e la tecnologia HF, e questo divario non sarà mai colmato da HF. Questo è il punto fondamentale, perché l'economia di UHF Gen 2 trae effettivamente vantaggio dalla fisica della banda UHF. Per il funzionamento RFID, l'efficienza della banda di frequenza UHF è 60 volte quella della banda di frequenza HF.

Se l'obiettivo è la comunicazione accoppiata tra tag RFID e lettori RFID, UHF ha molti vantaggi rispetto alle soluzioni HF meno capaci. Perché UHF Gen 2 ha alta velocità, alta affidabilità e flessibilità di funzionamento. Ecco perché il CEO di Blue Vector, Nancy Anderson, ha concluso: "Non utilizziamo più molto HF perché non è flessibile come UHF".

Julie Kuhn di Cardinal Health, responsabile di Pedigree, me lo ha spiegato. "Non è possibile raggiungere le velocità di lettura dei tag UHF con i tag HF. Ciò significa che i nostri nastri trasportatori non possono andare più veloci della velocità di lettura più lenta". Questa è una grande limitazione che avrà un impatto sulla produttività degli ordini per i distributori. "Al momento", ha continuato, "ritiriamo gli ordini fino alle 20:00 e li spediamo dalle 5:30 del mattino. Questa complessa architettura UF/UHF limiterà la nostra capacità di mantenere il tempo di ricarica della polizza di carico".

Ciò aggrava il problema con le architetture multiprotocollo. E sfortunatamente, risolvere questi problemi con dispositivi in grado di leggere sia i tag HF che UHF, ovvero lettori RFID multiprotocollo, crea solo più problemi. Questi problemi includono interrogatori più complessi, più costosi e più sofisticati con velocità di lettura inferiori e letture meno affidabili perché l'interrogatore deve periodicamente coprire più È un compromesso. Questi problemi sorgono lungo la catena di fornitura quando vengono impiegati più protocolli di trasporto dati.

Mentre Gen 2 risolve questi problemi di concorrenza e incompatibilità con gli standard UHF, anche la tecnologia HF stessa presenta questi problemi. Gli standard rilevanti attualmente in uso includono ISO 14443, ISO15693 e EPCglobal HF Classe 1. A seconda della tecnologia e dello standard scelti, per distribuire, mantenere e aggiornare un'architettura di sistema ibrida, è ovvio che è necessario gestire i rispettivi formati di dati, anche economicamente e logisticamente, non è necessario supportare architetture UHF e HF separate. Qual è il punto.

La strategia di continuità adottata in ultima analisi dall'azienda ha un impatto importante sui partner commerciali a valle e penetrerà gradualmente nell'intera catena di fornitura. Questo scenario si sta verificando in alcune aree della medicina oggi, dove il sistema di protocollo misto utilizzato qui ostacola la produttività affidabile delle merci. Julie Kuhn ha aggiunto: "Il nostro obiettivo è su come possiamo combinare tutte le tecnologie in un'unica tecnologia, formando un ambiente altamente automatizzato in cui possiamo acquisire le informazioni genealogiche di un articolo a livello di articolo e contenitore e mantenere la nostra elevata produttività esistente".