Con la crescente adozione della tecnologia RFID, è diventata indispensabile la definizione di protocolli e standard che consentano l’interoperabilità dei prodotti RFID, indipendentemente dal produttore. I tag RFID sono disponibili in varie forme e dimensioni, a seconda della frequenza e del design dell’antenna. I clienti scelgono un tag o un altro in base a una serie di fattori specifici della loro attività, dall’ambiente fisico in cui il sistema RFID deve operare, ai materiali del prodotto da etichettare, alla distanza e alla velocità di lettura. La comprensione dei protocolli e degli standard RFID è essenziale per determinare la soluzione migliore per un’azienda. In questo articolo ci concentreremo sui protocolli RFID UHF.
Panoramica dei concetti di base
In sintesi, esistono tre tipi di tag RFID: attivi, passivi e semi-attivi. I tag attivi e semi-attivi sono alimentati da una batteria integrata, motivo per cui hanno un raggio di lettura molto più lungo rispetto ai tag passivi. I tag passivi, invece, sono alimentati dall’energia elettromagnetica proveniente da un comando impartito dall’interrogatore. I tag attivi e semi-attivi hanno portate più lunghe ma anche costi più elevati; i tag passivi, quindi, sono più economici ma comportano la sfida di aumentare la loro portata di lettura a causa del loro design.
Un sistema RFID è composto da un lettore di tag che funge da interrogatore e da un tag che risponde. La comunicazione tra un tag e un lettore avviene attraverso una rete wireless chiamata “interfaccia aerea”. Con una sequenza di comandi inviati tra i due elementi, un lettore RFID può identificare il“codice prodotto elettronico“(EPC) di un tag RFID. Per le etichette passive, l’interrogatore inizia un ciclo di interrogazione con un comando di richiesta. Questo comando di interrogazione “attiva” l’etichetta, che risponde tramite energia elettromagnetica con le informazioni che ha memorizzato.
Il comando di interrogazione inviato dall’interrogatore/lettore è un messaggio codificato in una forma d’onda modulata da uno“Shift Keying Amplitude Scheme” (ASK). Quest’onda si propaga nell’aria e quando raggiunge il tag, l’antenna si attiva e la potenza RF viene convertita in corrente continua attraverso una tensione di linea. L’onda viene nuovamente modulata con le informazioni codificate dal chip, che determinano il comando successivo. L’ultimo passo è l’onda che lancia il tag verso il lettore/interrogatore. Il sistema di codifica per la trasmissione delle informazioni è il“Pulse Interval Encoding“(PIE).
Standard e protocolli RFID UHF
Finora abbiamo già parlato di EPC, PIE e ASK, ora approfondiremo questi tre concetti e altri nell’ambito dei protocolli e degli standard. I protocolli definiscono la comunicazione tra tag e dispositivi. Le organizzazioni che collaborano per definire e approvare gli standard e i protocolli universali per le apparecchiature RFID sono: International Standards Organization (ISO), EPCglobal, GS1 e l’Organizzazione Mondiale del Commercio (WTO). Ad esempio, grazie alla creazione di standard globali, GS1 e ISO consentono l’adozione di RAIN RFID a livello mondiale.
La RAIN RFID è regolata da un unico standard globale chiamato EPC UHF Gen 2v2 o ISO/IEC 18000-63. Le organizzazioni internazionali che emettono standard relativi alla RAIN RFID includono ISO, GS1, la Commissione Elettrotecnica Internazionale (IEC) e il Comitato Tecnico Congiunto (JTC). Gli organismi regionali che regolano l’uso delle bande di frequenza RAIN RFID includono la Federal Communication Commission (FCC), che supervisiona gli Stati Uniti, e l’European Communications Standards Institute (ETSI), che opera in Europa.
EPCglobal ha creato il formato standard del numero EPC, che comprende un’intestazione, un identificatore di prodotto unico e un valore di filtro. EPCglobal sviluppa anche gli standard per le etichette di Classe 1 Gen 2, che sono stati ratificati dall’ISO per diventare ISO 18000-6C. Tutte le classi stabilite da EPCglobal sono approvate dall’ISO e dall’OMC. Le etichette RFID UHF utilizzano il protocollo di interfaccia aerea ISO 18000.
Nelle apparecchiature di Classe 1 Gen 2 (ISO 18000-6C), per la comunicazione lettore-tag si utilizza la codifica a intervalli di impulsi (PIE). Il PIE descrive il modo in cui viene codificato il messaggio che il lettore deve inviare al tag. La PIE è simile al codice Morse e utilizza pause brevi e lunghe per rappresentare “0” e “1”. Il PIE nell’ISO 18000-6C funziona insieme all’Amplitude Shift Keying (ASK), che descrive il modo in cui le informazioni vengono modulate. L ‘ASK funziona cambiando l’ampiezza della forma d’onda per rappresentare i dati digitali.
Nel caso in cui due tag rispondano contemporaneamente a un lettore, le loro forme d’onda si scontrerebbero e non potrebbero essere lette. Per questo motivo il lettore utilizza algoritmi anti-collisione, altrimenti la lettura di tag RFID in una stanza dove ce ne sono più di due sarebbe quasi impossibile. Per i tag e i lettori RFID UHF di Classe 1 Gen 2 questo algoritmo anticollisione è il cosiddetto algoritmo Q o algoritmo Q adattivo.
Finora, in questa breve introduzione agli standard e ai protocolli RFID UHF, abbiamo visto la codifica delle onde (PIE), la modulazione delle onde (ASK) e l’algoritmo Q anticollisione.
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Fonti:
Foto principale: Markus Spike su Unsplash.
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