Estàndards i protocols RFID UHF

A mesura que l’adopció de la tecnologia RFID ha crescut, la necessitat d’establir protocols i estàndards que facin possible la interoperabilitat dels productes RFID, sigui quin sigui el seu fabricant, s’ha fet indispensable. Les etiquetes RFID tenen formes i mides molt variades depenent de la seva freqüència i disseny d’antena. Els clients trien una o altra etiqueta depenent de diversos factors específics dels seus negocis, des de l’entorn físic on ha de funcionar el sistema RFID, fins als materials del producte que s’etiquetarà, o la distància i la velocitat que s’han de llegir. Comprendre els protocols i estàndards RFID és essencial per determinar la millor solució per a un negoci. En aquest article, ens centrarem en els protocols RFID UHF.

Resum de conceptes bàsics

Resumint, hi ha tres tipus d’etiquetes RFID: actives, passives i semiactives. Les etiquetes actives i semiactives augmenten la resposta de l’etiqueta gràcies a una bateria incorporada, és per això que tenen rangs de lectura molt més llargs que les etiquetes passives. D’altra banda, les etiquetes passives són alimentades per energia electromagnètica d’una ordre que llança l’interrogador. Les etiquetes actives i semiactives tenen rangs més llargs però també costos més alts; Les etiquetes passives, per tant, són més barates però impliquen el desafiament d’augmentar el seu rang de lectura gràcies al seu disseny.
Un sistema RFID està compost per un lector d’etiquetes que és l’interrogador i una etiqueta que respon. La comunicació entre una etiqueta i un lector es realitza a través d’una xarxa sense fils anomenada «interfície aèria». Amb una seqüència de comandaments enviats entre els dos elements, un lector RFID pot identificar el «Codi de Producte Electrònic» (EPC, Electronic Product Code) d’una etiqueta RFID. En les etiquetes passives, l’interrogador inicia una ronda d’interrogació amb un comandament de consulta. Aquest comandament de consulta «activa» l’etiqueta que respon gràcies a la potència electromagnètica amb la informació que ha emmagatzemat.
El comandament de consulta que envia l’interrogador / lector és un missatge codificat en una ona, que es modula mitjançant un «Esquema de Modulació d’Amplitud» (ASK, Shift Keying Amplitude). Aquesta ona es propaga a través de l’aire i quan arriba a l’etiqueta, l’antena s’activa, i la potència de la ràdiofreqüència es converteix en corrent contínua a través d’una línia de voltatge. L’ona es modula de nou amb la informació codificada del xip, això determina el següent comandament. L’últim pas és l’ona que llança l’etiqueta cap al lector/interrogador. El sistema de codificació per transmetre la informació és el «Interval d’Impuls de Codificació» (Pulse Interval Encoding, PIE).

Estàndards i protocols RFID UHF

Fins aquí ja hem parlat de l’EPC, de PIE i d’ASK, ara anem a aprofundir en aquests tres conceptes i altres dins del tema dels protocols i estàndards. Els protocols defineixen les comunicacions entre etiquetes i dispositius. Les organitzacions que treballen conjuntament per definir i aprovar estàndards i protocols universals per als equips de RFID són: International Standards Organization (ISO), EPCglobal, GS1 i la World Trade Organization (WTO). Per exemple, al crear estàndards globals, GS1 i ISO permeten l’adopció mundial de RAIN RFID.
RAIN RFID està regulat per un únic estàndard global anomenat EPC UHF Gen 2v2 o ISO / IEC 18000-63. Les organitzacions internacionals que emeten estàndards relacionats amb Rain RFID inclouen ISO, GS1, la Comissió Internacional d’Electrotècnica (IEC) i el Comitè Tècnic Conjunt (JTC). Les entitats regionals que regulen l’ús de les bandes de freqüència RAIN RFID inclouen la Comissió Federal de Comunicacions (FCC), que supervisa als EUA, i l’Institut Europeu d’Estàndards de Comunicacions (ETSI) que opera a Europa.
EPCglobal va crear el format estàndard per al número EPC, que inclou una capçalera, un identificador únic de producte i un valor de filtre. EPCglobal també desenvolupa els estàndards per a les etiquetes Class 1 Gen 2, que van ser ratificades per ISO per convertir-se en ISO 18000-6C. Totes les classes establertes per EPCglobal estan aprovades per la ISO i la WTO. Les etiquetes UHF RFID fan servir el protocol d’interfície aèria ISO 18000.
En equips de Classe 1 Gen 2 (ISO 18000-6C) s’utilitza la codificació d’interval d’impulsos (Pulse Interval Encoding, PIE) per a la comunicació entre lector i etiqueta. PIE descriu la forma en què es codifica un missatge perquè el lector el pugui enviar a l’etiqueta. PIE és similar al codi Morse, utilitza pauses curtes i llargues per a representar «0» i «1». PIE en ISO 18000-6C funciona conjuntament amb Amplitude Shift Keying (ASK) que descriu com es modula la informació. ASK funciona canviant l’amplitud de l’ona per a representar dades digitals.
En el cas de que dues etiquetes responguin al mateix temps a un lector, les ones d’aquestes col·lisionarien i no podrien ser llegides. Per això, el lector utilitza algoritmes d’anticolisió, si no fos així, llegir les etiquetes RFID en una habitació on hi hagués més de dues seria gairebé impossible. Per als lectors i les etiquetes UHF RFID de Class 1 Gen 2, aquest algoritme d’anticolisió és anomenat Algoritme Q o Algoritme Q adaptatiu.
Fins aquí hem arribat en aquesta breu introducció a estàndards i protocols RFID UHF, hem vist la codificació d’ona (PIE), la modulació de l’ona (ASK), i l’algoritme Q d’anticol·lisió.
Si aquest article us ha semblat interessant, potser us agradarà llegir l’article sobre com entendre una fitxa tècnica d’etiquetes RFID.

Foto principal: Markus Spike a Unsplash.
Articles enllaçats:
—Mesures avançades RFID: Teoria bàsica per a la conformitat del protocol, National Instruments.
—Comunicacions de les etiquetes UHF RFID: Protocols i estàndards, RFID Insider.
—ESTÀNDARDS RFID, Impinj.