Sự khác biệt giữa RFID UHF Gen 2 và HF RFID

Hiện tại, hiệu suất của UHF Gen 2RFID trên các monome nhỏ trên dây chuyền sản xuất tốc độ cao tương đương với hiệu suất trên các pallet hộp trong các trung tâm vận chuyển hàng hóa. Do giá thành rẻ nên UHF RFID đã khiến công nghệ RFID HF 13,56 MHz cũ, chậm và đắt tiền trở nên lỗi thời. Trước khi quyết định triển khai công nghệ RFID nào, cần hiểu các khái niệm cơ bản về UHF và HF.

Sóng tần số vô tuyến gồm hai thành phần: sóng từ và sóng điện. Nói chung, HF RFID 13,56 MHz dựa trên "trường gần" từ trường trong trường điện từ, trong khi UHF RFID 860-960 MHz là bức xạ trường xa, bao gồm cả từ trường và điện trường. Loại sóng phản hồi trong thẻ UHF phụ thuộc vào hai khía cạnh: khoảng cách giữa ăng-ten của Thẻ RFID và đầu đọc RFID.

Vì cường độ của thành phần từ trường trong sóng sẽ giảm nhanh chóng theo khoảng cách, nó chỉ có thể hoạt động ở trường gần. Phạm vi hiệu quả của nó bị giới hạn bởi cấu trúc ăng-ten ở khoảng một hoặc hai bước sóng. Vì thẻ HF sử dụng khớp nối cảm ứng để cảm nhận từ trường nhằm nhận năng lượng. Ăng-ten thẻ HF thường là loại ăng-ten cảm ứng hoạt động giống như cuộn dây và do đó yêu cầu nhiều vật liệu dẫn điện hơn và quy trình sản xuất phức tạp hơn so với ăng-ten thẻ UHF tương đương. May mắn thay, thẻ HF không có điểm chết phía trên từ trường và với ăng-ten phù hợp, thẻ UHF có thể dễ dàng thu được năng lượng trường gần tương tự, hiệu quả và tiết kiệm chi phí hơn nhiều.

Maxwell& Bốn phương trình #39;là cơ sở cho việc phân tích và thiết kế trường điện từ. Định luật Faraday là một trong bốn phương trình sau: "Điện áp do cuộn dây cảm ứng trong từ trường tỉ lệ thuận với cường độ và tần số của từ trường". Điều này tiết lộ một khái niệm cực kỳ đơn giản: tần số càng cao thì hiệu quả càng cao. Tần số của UHF gấp 60 lần tần số của HF, có nghĩa là về hiệu quả ghép năng lượng giữa thẻ RFID và ăng-ten đầu đọc RFID, UHF gấp khoảng 60 lần so với HF.

Khái niệm truyền thống là rằng UHF RFID không phù hợp với thẻ cấp vật phẩm: thẻ quá lớn và UHF RFID không thể hoạt động trên chất lỏng, kim loại và các gói vật phẩm nhỏ nằm gần nhau. Và UHF ở quá xa, tất cả đều bỏ qua một thực tế là UHF Gen 2 có thể được sử dụng ở trường gần dễ dàng và hiệu quả hơn HF rất nhiều. Điều này có nghĩa là hệ thống UHF có thể đọc được nhiều thứ hơn mà HF có thể đọc, bao gồm chất lỏng và vật phẩm có hàm lượng kim loại cao. Quan trọng hơn, điều này có nghĩa là các ứng dụng ở cấp độ sản phẩm đã có thể cân bằng các lợi ích khác nhau mà tiêu chuẩn UHF Gen 2 mang lại cho chuỗi cung ứng. Điều quan trọng là làm thế nào để kiểm soát trường gần của UHF. Thành phần này trong sóng tần số vô tuyến đặc biệt phù hợp với công việc RFID cấp vật phẩm ở khoảng cách rất ngắn. Các ứng dụng sử dụng giải pháp UHF Gen 2 trường gần đang phát triển.

Vào tháng 12 năm 2004, EPC toàn cầu đã phê duyệt giao thức UHF Gen 2, dẫn đến tiêu chuẩn RFID toàn cầu đầu tiên. Kể từ đó, thị trường đã chứng kiến nhiều sản phẩm đạt tiêu chuẩn này. Sự phổ biến này chứng tỏ sự phổ biến từ các mặt hàng đơn lẻ, thùng chứa đến pallet, các đồ vật được sử dụng ở cả trường gần và trường xa, và các vật liệu bao gồm chất lỏng, kim loại, các mặt hàng được đóng gói và đóng gói chặt chẽ, v.v.

Ba năm sau, Các nhà phát triển sản phẩm HF đã phải xác nhận tiêu chuẩn này. Ngược lại, đặc điểm Kỹ thuật HF mới nhất đã làm những người soạn thảo vỡ mộng. Theo Ken Laing, người viết tiêu chuẩn cho HF "V2" (phiên bản HF của UHF Gen 2), công việc cho đến nay vẫn còn hạn chế, với những cải tiến hạn chế đối với các tiêu chuẩn hiện có và một số sản phẩm thương mại đang nổi lên.

Laing tin rằng các công ty mã hóa EPC trên thẻ HF Gen 2 sẽ thấy hiệu suất những cải tiến liên quan đến mã hóa EPC theo tiêu chuẩn HF phổ biến hiện nay là ISO 15693. Ông cho biết, theo kết quả của Cập nhật RFID, tuy cải tiến chưa đột phá nhưng vẫn tốt hơn nhiều so với các sản phẩm HF hiện có trên thị trường. Có lẽ điểm quan trọng là dù tiêu chuẩn đã được phê duyệt nhưng những sản phẩm được gọi là đủ tiêu chuẩn V2 ngay từ đầu sẽ không đáp ứng được. Sẽ mất nhiều thời gian và ngay cả khi có sẵn ngay bây giờ, nó cũng sẽ không đạt được hiệu suất hiện tại của UHF Gen 2.

Tuy nhiên, bài viết này quay lại tiếp tục xem xét cuộc tranh luận về tần số, bởi vì nó liên quan đến việc triển khai thực tế.

Hãy xem xét các yếu tố sau:

* UHF Gen 2 bao gồm nhiều ứng dụng khác nhau trong tất cả các chuỗi cung ứng toàn cầu;

* UHF Gen 2 có hiệu quả trên tất cả các loại vật liệu sản phẩm, kể cả chất lỏng và vật liệu kim loại.

Đối với UHF Gen 2, nó dư thừa trong công nghệ HF RFID vì:

* Không có gì mà HF có thể đạt được mà UHF không thể;

* Nhiều điều mà HF không thể đạt được nhưng UHF có thể đạt được. HF chỉ có thể giải quyết một phần nhỏ củalĩnh vực rộng lớn của UHF RFID.

Đối với các ứng dụng RFID, UHF là một "siêu tập hợp" của RFID. Các sản phẩm tuân thủ tiêu chuẩn này có khả năng xử lý nhiều loại mặt hàng, thùng chứa, pallet, tất cả các vật liệu và loại bao bì, cũng như cung cấp tốc độ thông lượng cao hơn nhiều so với HF.

UHF Gen 2 được triển khai đúng cách hệ thống sẽ hoạt động tốt trên các vật phẩm lớn hay nhỏ, chất lỏng hoặc kim loại, cũng như trên các thùng chứa và pallet, loại bỏ hiệu quả HF tồn tại trước UHF Gen 2 trường gần. Nó có lợi thế ở cấp độ vật phẩm. Đúng, chất lỏng có thể hấp thụ năng lượng RF và kim loại có thể phản xạ năng lượng RF, nhưng đây là tất cả những điều cần xem xét ở trường xa, không phải ở trường gần. Trên thực tế, vì ăng-ten thẻ UHF được thiết kế phù hợp có thể được sử dụng ở cả trường gần và trường xa, nên nó thực sự có thể sử dụng kim loại đính kèm làm phần mở rộng của ăng-ten! Nhưng thẻ HF thì không thể, vì chúng thiếu phương tiện ghép nối điện trường. Tuy nhiên, chúng ta hãy đi sâu hơn một chút vào ý nghĩa thực tế của việc triển khai hệ thống RFID HF.

Lúc đầu, HF không thể đạt được các ứng dụng trường xa, điều đó có nghĩa là nó không thể được sử dụng cho các container và pallet yêu cầu RFID hoạt động từ xa trong các nhà kho và trung tâm hậu cần. Do đó, khoảng cách ứng dụng của HF bị giới hạn ở trường gần.

Do đó, các công ty chọn HF để nhận dạng thẻ cấp mặt hàng cũng phải triển khai UHF Gen 2 để nhận dạng container và pallet. Ngày nay, nhiều yếu tố phức tạp như kiến trúc ổ chứa dữ liệu đa kênh, chi phí, độ phức tạp, hiệu quả và bảo trì phải được xem xét cùng một lúc. Vì vậy, nếu bạn cho rằng hậu cần kỹ thuật số không khó thì bạn sẽ gặp ngõ cụt. Những điều này cũng đòi hỏi chúng ta phải xem xét một số yếu tố kinh tế: Thẻ UHF Gen 2 sẽ luôn rẻ hơn thẻ HF.

Trên thực tế, vì thẻ UHF dễ sản xuất nên chúng sẽ rẻ hơn 2-3 lần. Không giống như thẻ HF, thẻ UHF Gen 2 đặc biệt phù hợp với các công nghệ sản xuất đơn giản, tốc độ cao, nơi việc nâng cấp quy trình đặc biệt tốt. Nhờ tính đơn giản của UHF Gen 2 và cấu trúc ăng-ten một lớp, nó có thể được chế tạo bằng quy trình mực dẫn điện rẻ tiền. UHF là băng tần rất thiết thực và tiết kiệm để tuân thủ các tiêu chuẩn. Trên thực tế, cùng một chip UHF Gen 2 được thiết kế cho tầm xa và được sử dụng trên khay lớn cũng có thể được sử dụng với ăng-ten trường gần nhỏ khoảng 6 mm hoặc hơn - các thẻ như vậy nhỏ hơn và rẻ hơn nhiều so với các thẻ HF được áp dụng rộng rãi trước đây. hơn, cộng với hiệu suất tốt hơn.

Một ưu điểm khác của cấu trúc ăng-ten UHF là khi các mục được xếp rất gần nhau, thẻ UHF không tạo ra "bóng" RF; trên các mục liền kề. Ăng-ten thẻ HF không phải là trường hợp. Ăng-ten bao gồm một cuộn dây kim loại dày, có thể tạo thành một lá chắn từ tính cho các thẻ liền kề để người đọc có thể đọc được. Do đó, UHF có hiệu suất đáng tin cậy hơn.

Sự phát triển liên tục của công nghệ UHF Gen 2 sẽ làm tăng thêm khoảng cách về chi phí, hiệu suất và chức năng giữa nó và công nghệ HF và khoảng cách này sẽ không bao giờ được thu hẹp bằng HF. Đây là điểm cơ bản, vì tính kinh tế của UHF Gen 2 thực sự được hưởng lợi từ tính chất vật lý của băng tần UHF. Đối với hoạt động RFID, hiệu suất của dải tần UHF gấp 60 lần so với dải tần HF.

Nếu mục tiêu là giao tiếp kết hợp giữa thẻ RFID và đầu đọc RFID, UHF có nhiều ưu điểm hơn so với HF có khả năng kém hơn các giải pháp. Bởi vì UHF Gen 2 có tốc độ cao, độ tin cậy cao và khả năng vận hành linh hoạt. Đây là lý do tại sao CEO của Blue Vector - Nancy Anderson kết luận: "Chúng tôi không sử dụng HF nhiều nữa vì nó không linh hoạt như UHF."

Julie Kuhn của Cardinal Health, giám đốc của Pedigree, đã giải thích điều này với tôi. "Bạn không thể đạt được tốc độ đọc của thẻ UHF bằng thẻ HF. Điều đó có nghĩa là băng tải của chúng tôi không thể chạy nhanh hơn tốc độ đọc chậm nhất." Đây là hạn chế lớn sẽ ảnh hưởng đến lượng đơn hàng của nhà phân phối. "Ngay bây giờ," cô ấy tiếp tục, "chúng tôi nhận đơn đặt hàng cho đến 8 giờ tối." và gửi chúng từ 5:30 sáng. Cấu trúc UF/UHF phức tạp này sẽ hạn chế khả năng của chúng tôi trong việc duy trì thời gian nạp lại vận đơn" .

Điều này làm trầm trọng thêm vấn đề với kiến trúc đa giao thức. Và thật không may, việc giải quyết những vấn đề này bằng các thiết bị có khả năng đọc cả thẻ HF và UHF—tức là đầu đọc RFID đa giao thức—chỉ tạo ra nhiều vấn đề hơn. Những vấn đề này bao gồm các bộ dò tín hiệu phức tạp hơn, tốn kém hơn và phức tạp hơn với tốc độ đọc thấp hơn và số lần đọc kém tin cậy hơn vì bộ dò tín hiệu phải định kỳ bao gồm nhiều bộ dò tín hiệu. Đó là một sự thỏa hiệp. Những vấn đề này phát sinh dọc theo chuỗi cung ứng khi nhiều giao thức mang dữ liệu được sử dụng.

Trong khi Gen 2 giải quyết các vấn đề cạnh tranh và không tương thích với các tiêu chuẩn UHF, thì bản thân công nghệ HF cũng gặp phải những vấn đề này. Các tiêu chuẩn liên quan hiện đang được sử dụng bao gồm ISO 14443, ISO15693 và EPCglobal HF Loại 1. Tùy thuộc vào công nghệ và tiêu chuẩn được chọn, để triển khai, duy trì và nâng cấp kiến trúc hệ thống kết hợp, hiển nhiên là cần phải quản lý các định dạng dữ liệu tương ứng, thậm chí cả về mặt kinh tế và hậu cần. không cần hỗ trợ các kiến trúc UHF và HF riêng biệt. Vấn đề là gì.

Chiến lược liên tục cuối cùng được doanh nghiệp áp dụng có tác động lớn đến các đối tác thương mại hạ nguồn và sẽ dần dần thâm nhập vào toàn bộ chuỗi cung ứng. Tình huống này đang xảy ra ở một số lĩnh vực y học ngày nay, nơi mà hệ thống giao thức hỗn hợp được sử dụng ở đây đang cản trở lưu lượng hàng hóa đáng tin cậy. Julie Kuhn nói thêm: “Trọng tâm của chúng tôi là cách chúng tôi có thể kết hợp tất cả các công nghệ thành một công nghệ duy nhất, tạo thành một môi trường tự động hóa cao, nơi chúng tôi có thể nắm bắt thông tin phả hệ của một mặt hàng ở cấp độ mặt hàng và vùng chứa, đồng thời duy trì Thông lượng cao hiện có của chúng tôi.” ;