Различия между UHF Gen 2 RFID и HF RFID

В настоящее время производительность UHF Gen 2RFID на небольших мономерах на высокоскоростных производственных линиях сопоставима с производительностью на поддонах в грузовых центрах. Из-за низкой стоимости UHF RFID привела к тому, что старая, медленная и дорогая технология HF 13,56 МГц RFID устарела. Прежде чем решить, какую технологию RFID использовать, необходимо понять основные концепции UHF и HF.

Радиочастотные волны содержат два компонента: магнитные волны и электрические волны. Как правило, HF RFID 13,56 МГц опирается на магнитное поле «ближнего поля» в электромагнитном поле, в то время как UHF RFID 860-960 МГц представляет собой излучение дальнего поля, которое включает как магнитное поле, так и электрическое поле. Вид волны, которая реагирует в UHF-метке, зависит от двух аспектов: расстояния между антенной RFID-метки и RFID-считывателем.

Поскольку сила компонента магнитного поля в волне будет быстро уменьшаться с расстоянием, она может работать только в ближнем поле. Ее эффективный диапазон ограничен структурой антенны примерно одной или двумя длинами волн. Поскольку HF-метка использует индуктивную связь для обнаружения магнитного поля с целью получения энергии. Антенны HF-меток обычно представляют собой антенны индуктивного типа, которые действуют как катушки и, следовательно, требуют большего количества проводящего материала и более сложного процесса изготовления, чем эквивалентные антенны UHF-меток. К счастью, HF-метки не имеют мертвой зоны над магнитным полем, и при наличии подходящей антенны UHF-метки могут легко улавливать ту же энергию ближнего поля, гораздо более эффективно и экономически выгодно.

Четыре уравнения Максвелла являются основой для анализа и проектирования электромагнитных полей. Закон Фарадея — одно из этих четырех уравнений: «Напряжение, индуцируемое катушкой в ​​магнитном поле, пропорционально силе и частоте магнитного поля». Это раскрывает чрезвычайно простую концепцию: чем выше частота, тем выше эффективность. Частота UHF в 60 раз больше, чем у HF, что означает, что для эффективности связи энергии между меткой RFID и антенной считывателя RFID UHF примерно в 60 раз больше, чем у HF.

Традиционная концепция заключается в том, что UHF RFID не подходит для меток на уровне предметов: метка слишком велика, и UHF RFID не может работать с жидкостями, металлами и небольшими упаковками из одного предмета, которые находятся близко друг к другу. А UHF находится слишком далеко, и все это игнорирует тот факт, что UHF Gen 2 можно использовать в ближнем поле гораздо проще и эффективнее, чем HF. Это означает, что системы UHF могут считывать гораздо больше вещей, чем HF, включая жидкости и предметы с высоким содержанием металла. Что еще более важно, это означает, что приложения на уровне предметов смогли сбалансировать различные преимущества, которые стандарт UHF Gen 2 привнес в цепочку поставок. Ключевым моментом является то, как контролировать ближнее поле UHF. Этот компонент радиочастотной волны особенно подходит для работы RFID на уровне предметов на очень коротком расстоянии. Приложения, использующие решения ближнего поля UHF Gen 2, растут.

В декабре 2004 года EPC global одобрила протокол UHF Gen 2, что привело к появлению первого глобального стандарта RFID. С тех пор на рынке появилось много продуктов, соответствующих этому стандарту. Эта популярность доказывает повсеместность от отдельных предметов, контейнеров до поддонов, объектов, используемых как в ближнем, так и в дальнем поле, и материалов, охватывающих жидкости, металлы, плотно упакованные и упакованные предметы и т. д.

Три года спустя разработчикам HF-продуктов пришлось одобрить стандарт. Напротив, последняя спецификация HF разочаровала разработчиков. По словам Кена Лэйнга, автора стандарта для HF "V2" (HF-версия UHF Gen 2), работа пока что ограничена, с ограниченными улучшениями существующих стандартов и появлением некоторых коммерческих продуктов.

Лэйнг считает, что компании, кодирующие EPC на метках Gen 2 HF, увидят улучшения производительности по сравнению с кодированием EPC на популярном в настоящее время стандарте HF ISO 15693. Он сказал, что согласно результатам RFID Update, хотя улучшение и не является ошеломляющим, оно все равно намного лучше, чем продукты HF, которые сейчас есть на рынке. Возможно, важным моментом является то, что, несмотря на то, что стандарт был одобрен, так называемые квалифицированные продукты V2 не будут соответствовать ему изначально. Это займет много времени, и даже если он доступен сейчас, он не достигнет текущей производительности UHF Gen 2.

Однако эта статья возвращается, чтобы продолжить рассмотрение дебатов о частотах, поскольку они связаны с фактическим развертыванием.

Учитывайте следующие факторы:

* UHF Gen 2 охватывает различные приложения во всех глобальных цепочках поставок;

* UHF Gen 2 эффективен для всех типов материалов продуктов, включая жидкости и металлические материалы.

Так что касается UHF Gen 2, он избыточен в технологии HF RFID, потому что:

* Нет ничего, чего могла бы достичь HF, но не могла бы UHF;

* Многое, чего не может достичь HF, но может достичь UHF. HF может охватить лишь малую часть огромногообласть UHF RFID.

Для приложений RFID UHF является «надмножеством» RFID. Продукты, соответствующие этому стандарту, способны обрабатывать широкий спектр предметов, контейнеров, поддонов, всех материалов и типов упаковки, а также обеспечивать гораздо более высокую пропускную способность, чем HF.

Правильно развернутая система UHF Gen 2 будет отлично работать на больших или малых предметах, жидкостях или металлах, а также на контейнерах и поддонах, эффективно устраняя HF, существовавшую до ближнего поля UHF Gen 2. У нее есть преимущества на уровне предметов. Да, жидкости могут поглощать энергию RF, а металлы могут отражать энергию RF, но все это следует учитывать в дальнем поле, а не в ближнем поле. Фактически, поскольку правильно спроектированная антенна метки UHF может использоваться как в ближнем, так и в дальнем поле, она фактически может использовать прикрепленный металл в качестве расширения антенны! Но метки HF не могут, потому что у них нет средств связи с электрическим полем. Тем не менее, давайте немного углубимся в практические последствия развертывания системы HF RFID.

Сначала HF не могла достичь приложений дальнего поля, что означало, что ее нельзя было использовать для контейнеров и поддонов, которым требовалась удаленная работа RFID на складах и в логистических центрах. Поэтому дальность применения HF была ограничена ближним полем.

Поэтому компании, которые выбирают HF для идентификации меток на уровне предметов, должны также развернуть UHF Gen 2 для идентификации контейнеров и поддонов. Сегодня необходимо одновременно учитывать несколько сложных факторов, таких как архитектура многоканальной передачи данных, стоимость, сложность, эффективность и обслуживание. Поэтому, если вы думаете, что цифровая логистика несложна, вы упретесь в стену. Они также требуют от нас учитывать некоторые экономические факторы: метки UHF Gen 2 всегда будут дешевле, чем метки HF.

На самом деле, поскольку метки UHF просты в производстве, они будут в 2-3 раза дешевле. В отличие от меток HF, метки UHF Gen 2 особенно хорошо подходят для простых высокоскоростных производственных технологий, где модернизация процесса особенно хороша. Благодаря простоте UHF Gen 2 и однослойной структуре антенны, ее можно изготавливать с использованием недорогого процесса проводящих чернил. UHF - очень практичный и экономичный диапазон для соответствия стандартам. Фактически, тот же чип UHF Gen 2, разработанный для больших расстояний и используемый на большом лотке, также может использоваться с антенной ближнего поля размером около 6 мм - такие метки намного меньше и дешевле, чем ранее широко используемые метки HF. Гораздо больше, плюс лучшая производительность.

Еще одним преимуществом структуры антенны UHF является то, что когда предметы уложены очень близко друг к другу, метки UHF не отбрасывают радиочастотную «тень» на соседние предметы. Антенна метки HF не имеет такого свойства. Антенна состоит из толстой металлической катушки, которая может образовывать магнитный экран для соседних меток, так что считыватель может ее прочитать. Поэтому UHF имеет более надежную работу.

Непрерывное развитие технологии UHF Gen 2 еще больше увеличит разрыв в стоимости, производительности и функциях между ней и технологией HF, и этот разрыв никогда не будет преодолен HF. Это фундаментальный момент, потому что экономика UHF Gen 2 фактически выигрывает от физики диапазона UHF. Для работы RFID эффективность диапазона частот UHF в 60 раз выше, чем у диапазона частот HF.

Если цель — сопряженная связь между метками RFID и считывателями RFID, UHF имеет много преимуществ по сравнению с менее эффективными решениями HF. Поскольку UHF Gen 2 имеет высокую скорость, высокую надежность и гибкость работы. Вот почему генеральный директор Blue Vector — Нэнси Андерсон заключила: «Мы больше не используем HF, потому что он не такой гибкий, как UHF».

Джули Кун из Cardinal Health, менеджер Pedigree, объяснила мне это. «Вы не сможете достичь скорости считывания меток UHF с помощью меток HF. Это означает, что наши конвейерные ленты не могут двигаться быстрее самой медленной скорости считывания». Это большое ограничение, которое повлияет на пропускную способность заказов для дистрибьюторов. «Сейчас», продолжила она, «мы принимаем заказы до 8:00 вечера и отправляем их с 5:30 утра. Эта сложная архитектура UF/UHF ограничит нашу способность поддерживать время пополнения коносамента».

Это усугубляет проблему с многопротокольной архитектурой. И, к сожалению, решение этих проблем с помощью устройств, способных считывать как метки HF, так и UHF, т. е. многопротокольных считывателей RFID, только создает больше проблем. Эти проблемы включают в себя более сложные, более дорогие и более сложные считыватели с более низкой скоростью считывания и менее надежными считываниями, поскольку считыватель должен периодически охватывать несколько Это компромисс. Эти проблемы возникают в цепочке поставок, когда используются несколько протоколов передачи данных.

В то время как Gen 2 решает эти проблемы конкуренции и несовместимости со стандартами UHF, сама технология HF также имеет эти проблемы. Соответствующие стандарты, используемые в настоящее время, включают ISO 14443, ISO 15693, и EPCglobal HF Class 1. В зависимости от выбранной технологии и стандарта для развертывания, обслуживания и модернизации архитектуры гибридной системы, само собой разумеется, что необходимо управлять соответствующими форматами данных, даже с экономической и логистической точки зрения, нет необходимости поддерживать отдельные архитектуры UHF и HF. В чем суть.

Стратегия непрерывности, в конечном итоге принятая предприятием, оказывает большое влияние на торговых партнеров нижестоящих уровней и постепенно проникнет во всю цепочку поставок. Такой сценарий происходит сегодня в некоторых областях медицины, где смешанная система протоколов, используемая здесь, препятствует надежной пропускной способности товаров. Джули Кун добавила: «Мы сосредоточены на том, как мы можем объединить все технологии в одну технологию, сформировав высокоавтоматизированную среду, в которой мы можем собирать генеалогическую информацию об элементе на уровне элемента и контейнера и поддерживать нашу существующую высокую пропускную способность».