1 Einführung

Die Radiofrequenzidentifikation (RFID) ist eine aufkommende Technologie, die Daten zu elektronischen Datenträgern (wie integrierten Schaltungen) speichert und drahtlos zwischen Transponder/Tags und Vernehmungslesern/Lesern über magnetische Felder oder elektromagnetische Felder kommuniziert, um Identifizierungs- und Austauschdaten zu erreichen Diese Technologie kann die Identifizierung von Multi-Target-Identifizierungen und das bewegliche Zielidentifikation realisieren Es hat viele Vorteile wie Widerstand gegen harte Umgebungen, hohe Genauigkeit, Sicherheit, Flexibilität und Skalierbarkeit Es ist bequem für die Verfolgung und Logistikverwaltung des Elements über das Internet und hat daher weit verbreitete Aufmerksamkeit erhalten Daher wird RFID als eine der zehn vielversprechendsten Technologien in diesem Jahrhundert anerkannt

RFID -Systeme haben tatsächlich seit Jahrzehnten existiert und entwickelt Aus Sicht des Stromversorgungsstatus können sie in zwei Hauptkategorien unterteilt werden: "aktiv" und "passiv"; Aus der Sicht der Betriebsfrequenz können sie in mehrere Hauptkategorien unterteilt werden, wie z Die Hardwarepreise verschiedener RFID -Systeme variieren stark, und die Eigenschaften der Systeme selbst sind ebenfalls unterschiedlich, und die Reife der Systeme ist ebenfalls unterschiedlich Viele Fragen können nicht selbst von Branchenkennern beantwortet werden, sodass Benutzer bei der Auswahl der RFID -Technologie häufig verliert werden Basierend auf meiner eigenen Entwicklungs- und Anwendungserfahrung und auf der Grundlage der Bezugnahme auf relevante Anwendungsmaterialien und technische Daten versuche ich den Lesern durch diesen Artikel ein umfassenderes und objektiveres Verständnis zu geben, in der Hoffnung, Benutzern bei der Auswahl eines RFID -Systems mit einer geeigneten Häufigkeit Hilfe zu leisten

2 kurze Beschreibung der RFID -Technologieeigenschaften in verschiedenen Frequenzbändern

2 Niedrige Frequenz:

Das verwendete Frequenzband beträgt 10 kHz ~ 1 MHz, und die häufigen Hauptspezifikationen sind 125 kHz, 135 kHz usw Im Allgemeinen sind die elektronischen Tags in diesem Frequenzband passiv, und die Energieversorgung und die Datenübertragung werden durch induktive Kopplung durchgeführt Der größte Vorteil der niedrigen Frequenz besteht darin, dass das Tag weniger betroffen ist, wenn es in der Nähe von Metall- oder Flüssigkeitsobjekten liegt Gleichzeitig ist das Niederfrequenzsystem sehr ausgereift und der Preis für Lesen und Schreibgeräte niedrig Die Nachteile sind jedoch eine kurze Lesentfernung, die Unfähigkeit, mehrere Tags gleichzeitig (Anti-Kollision) und niedriges Informationsvolumen zu lesen Die allgemeine Speicherkapazität beträgt 128 Bit bis 512 Bit Es wird hauptsächlich in Zugangskontrollsystemen, Tierchips, Auto-Anti-Diebstahl-Geräten und Spielzeug verwendet Obwohl das Niederfrequenzsystem ausgereift ist und die Lese- und Schreibgeräte aufgrund seiner geringen Resonanzfrequenz billig sind, muss das Tag einen Wickelinduktor mit einem großen Induktivitätswert erstellen und häufig den Referonanzkondensator außerhalb des Chips einkapseln Die Kosten des Tags sind höher als die anderer Frequenzbänder

2 2 Hochfrequenz:

Das verwendete Frequenzband beträgt 1 MHz ~ 400 MHz, und die häufige Hauptspezifikation ist das ISM -Band von 13 156 MHz Tags in diesem Frequenzband sind immer noch hauptsächlich passiv, und die Energieversorgung und die Datenübertragung werden ebenfalls durch induktive Kopplung durchgeführt Die größte Anwendung in diesem Frequenzband ist die kontaktlose Smart Card, mit der wir vertraut sind Im Vergleich zur Niederfrequenz ist die Übertragungsgeschwindigkeit schneller, normalerweise über 100 Kbit / s, und kann mehrere Tags identifizieren (jeder internationale Standard hat einen ausgereiften Anti-Kollisions-Mechanismus) Das System in diesem Frequenzband profitiert von der Anwendung und Popularität von kontaktlosen Smartcards, und das System ist auch relativ ausgereift, und der Preis für Lesen und Schreibgeräte ist relativ niedrig Die Produkte sind am häufigsten mit der Speicherkapazität von 128 Bit bis zu mehr als 8.000 Bytes und können sehr hohe Sicherheitsfunktionen unterstützen, von der einfachsten Schreibschloss bis zur Stream -Verschlüsselung, und sogar Verschlüsselungscoprozessoren werden integriert Es wird im Allgemeinen für Identitätserkennung, Bibliotheksmanagement, Produktmanagement usw verwendet Für RFID -Anwendungen mit hohen Sicherheitsanforderungen ist dieses Frequenzband derzeit die einzige Wahl

2 3 Ultrahoch -Frequenz:

Das verwendete Frequenzband beträgt 400 MHz ~ 1 GHz und die häufigen Hauptspezifikationen sind 433 MHz, 868 ~ 950 MHz Dieses Frequenzband überträgt Energie und Informationen über elektromagnetische Wellen Sowohl aktive als auch passive Anwendungen sind in diesem Frequenzband häufig Die Lesentfernung der passiven Tags beträgt ca 3 ~ 10 m, die Übertragungsrate ist schnell und kann im Allgemeinen etwa 100 kbit / s erreichen Da die Antenne durch Ätzen oder Drucken hergestellt werden kann, sind die Kosten außerdem relativ niedrig Aufgrund der langen Lesentfernung, der schnellen Informationsübertragungsrate und der Fähigkeit, gleichzeitig eine große Anzahl von Tags zu lesen und zu identifizieren, eignet es sich besonders für Felder wie Logistik und Lieferkettenmanagement Der Nachteil dieses Frequenzbandes besteht jedoch darin, dass seine Anwendung auf Metall- und Flüssigobjekten nicht ideal ist und das System nicht ausgereift ist Der Preis für die Lese- und Schreibgeräte ist sehr teuer und die Kosten für Anwendung und Wartung sind ebenfalls hoch Darüber hinaus sind die Sicherheitsmerkmale dieses Frequenzbandes durchschnittlich und sind für Anwendungen mit hohen Sicherheitsanforderungen nicht geeignet

2 Mikrowelle: 4 Mikrowelle: Das verwendete Frequenzband liegt über 1 GHz und die gemeinsamen Spezifikationen betragen 2 45 GHz und 5 8 GHz Die Eigenschaften und Anwendungen des Mikrowellenbandes ähneln denen des UHF -Bandes mit einer Lesentfernung von etwa 2 Metern, sind jedoch empfindlicher für die Umwelt Da seine Frequenz höher als die von UHF ist, kann die Größe des Tags kleiner als die von UHF gemacht werden, aber die Abschwächung des Signals dieses Frequenzbandes durch Wasser ist höher als die von UHF, und der Arbeitsabstand ist auch kleiner als der von UHF

Es wird im Allgemeinen für Gepäckverfolgung, Artikelmanagement, Lieferkettenmanagement usw verwendet

2 5 Wählen Sie die entsprechende Frequenzband -RFID -Technologie gemäß der Anwendung aus

Im vorherigen Teil haben wir kurz die Eigenschaften der RFID -Technologie in jedem Frequenzband eingeführt In diesem Teil werden wir uns darauf konzentrieren, wie die entsprechende RFID -Technologie ausgewählt wird

Erstens umfassen die Kosten eines RFID -Systems Hardwarekosten, Softwarekosten und Integrationskosten Die Hardwarekosten enthält nicht nur die Kosten des Lesers und des Tags, sondern auch die Installationskosten In vielen Fällen sind die Anwendungs- und Datenverwaltungssoftware und Integration die Hauptkosten der gesamten Anwendung Wenn Sie die Kosten berücksichtigen, müssen Sie die Gesamtkosten des Systems und nicht nur die Hardware wie den Preis des Tags berücksichtigen Hier werden wir diesen Teil des Problems nicht weiter diskutieren und analysieren, aber die Leser müssen ein Verständnis und Verständnis dafür haben Im Folgenden diskutieren wir hauptsächlich, wie Sie das entsprechende Frequenzband aus technischer Sicht auswählen

Zweitens wissen wir, dass selbst für RFID -Systeme im gleichen Frequenzband ihre Kommunikationsabstände sehr unterschiedlich sind Da die Kommunikationsentfernung normalerweise vom Antennenentwurf, der Ausgangsleistung des Lesers, dem Stromverbrauch des Tag -Chips und der Empfindlichkeit des Lesers usw abhängt Wir können nicht einfach davon ausgehen, dass der Arbeitsabstand eines RFID -Systems in einem bestimmten Frequenzband größer ist als das eines RFID -Systems in einem anderen Frequenzband

Drittens, obwohl das ideale RFID -System einen langen Arbeitsabstand, eine hohe Übertragungsrate und einen geringen Stromverbrauch aufweist In Wirklichkeit existiert jedoch ein solches ideales HF -System nicht, und eine hohe Datenübertragungsrate kann nur in relativ enger Entfernung erreicht werden Im Gegenteil, wenn Sie die Kommunikationsentfernung erhöhen möchten, müssen Sie die Datenübertragungsrate verringern Wenn wir also die RFID -Technologie mit einer langen Kommunikationsdistanz wählen möchten, müssen wir die Kommunikationsrate opfern Der Prozess der Auswahl eines Frequenzbandes ist häufig ein Kompromissprozess

Viertens berücksichtigen wir zusätzlich zu der Kommunikationsentfernung, wenn wir ein HF -System auswählen, in der Regel auch Faktoren wie Speicherkapazitäts- und Sicherheitsmerkmale Gemäß diesen Anwendungsanforderungen kann das entsprechende RFID -Frequenzband und die entsprechende Lösung ermittelt werden Aus den vorhandenen Lösungen haben die UHF- und Mikrowellen -RFID -Systeme die größte Betriebsentfernung (können 3 bis 10 Meter erreichen) und eine schnellere Kommunikationsrate aufweisen Um jedoch den Stromverbrauch und die Komplexität des Tag -Chips zu verringern, implementieren sie keine komplexen Sicherheitsmechanismen und sind auf einfache Sicherheitsmechanismen wie Schreibschloss und Kennwortschutz beschränkt Darüber hinaus wird die elektromagnetische Wellenenergie in diesem Frequenzband in Wasser stark abgeschwächt, so dass sie nicht für die Verfolgung von Tieren (mit mehr als 50% Wasser im Körper) geeignet ist, die Flüssigkeiten enthalten Die Les- und Schreibstrecke der niederfrequenten und hochfrequenten Systeme ist klein, normalerweise nicht mehr als einen Meter Das Hochfrequenzband wird von ausgereiften kontaktlosen Smartcards verwendet, die große Speicherkapazität und komplexe Sicherheitsalgorithmen unterstützen können Wie bereits erwähnt, beträgt die Arbeitsabstand von kontaktlosen Smartcards aufgrund der Kommunikationsrate und Sicherheitsanforderungen im Allgemeinen etwa 10 cm Die ISO15693-Spezifikation im Hochfrequenzband erhöht die Kommunikationsentfernung, indem die Kommunikationsrate verringert wird Mit großen Antennen und Hochleistungslesern und Schriftstellern kann die Arbeitsabstreckung mehr als 1 Meter erreichen Das Niederfrequenzband hat aufgrund ihrer niedrigen Trägerfrequenz die niedrigste Kommunikationsrate, die mehr als 100-mal niedriger ist als die Hochfrequenz 13 56 MHz, und unterstützt normalerweise nicht das Lesen mehrerer Tags

3 Fallanalyse

3. 1 Tierverfolgungsmanagement

Traditionell verwendet Tierverfolgung und -management eine niederfrequente RFID-Technologie, und es gibt internationale Standards für die Codierung und die räumliche Signalschnittstelle Die entsprechenden internationalen Standards sind ISO11784 und ISO11785 Da Hochfrequenz- und Niederfrequenz-RFID-Technologien ihre eigenen Vor- und Nachteile haben, gibt es derzeit eine Debatte über das Frequenzband für Tierverfolgung und -management Die Hauptgründe für die Unterstützung des Einsatzes von Technologielösungen mit niederer Frequenz sind:

(1) Tatsächlich gibt es internationale Standards und Kompatibilitätsanforderungen

(2) Wenn eine Single-Antenna-Lösung verwendet wird, ist der Lese- und Schreibbereich eines Niederfrequenzsystems normalerweise 20% bis 30% höher als die eines Hochfrequenzsystems Da die Datenrate eines Niederfrequenzsystems niedrig ist, kann der Stromverbrauch des Tag-Chips weniger als Mikrowatt betragen

(3) Obwohl die Datenübertragungsrate eines Niederfrequenzsystems angesichts der Stärke seines Signals niedrig ist, ist die Lesewirkungsgrad bei tatsächlichen Anwendungen nicht niedrig

(4) Das Niederfrequenzsystem kann ein Tiergewebe durchdringen und ist die einzige Frequenzoption für implantierbare elektronische Tags

Die Gründe für die Unterstützung der Hochfrequenz-Technologielösung sind wie folgt:

-(1) Die Tiercodierungsmethode des internationalen Standards ISO11784 kann vollständig in den hochfrequenten und ultrahoch-hohen Frequenz-Bandlösungen implementiert werden Es gibt keinen Unterschied in der Anwendungs- und Systemebene

-(2) Aufgrund des Frequenzunterschieds müssen Niederfrequenz-Tags mit einem Wicklungs-Induktor gewickelt werden, um eine Tag-Antenne zu bilden, und die Kosten für die Herstellung von Tags sind höher als die von Hochfrequenz-Tags Für ein Hochfrequenz-Tag der Größe einer Kreditkarte muss es normalerweise nur etwa dreimal gewickelt werden, und ein kostengünstiger Druckprozess kann verwendet werden Die Gesamtkosten für Hochfrequenz-Tags sind niedriger Dies ist eine anerkannte Tatsache

-(3) Wenn das Hochfrequenzsystem vernünftig implementiert wird, kann er auch eine Lesungs- und Schreibstrecke erreichen, die mit dem des Niederfrequenzsystems vergleichbar ist Darüber hinaus kann der Hochfrequenzleser den Aktionsbereich über die Gate-Antenne steuern, die der genauen und schnellen Datenerfassung förderlich ist.

-(5) Die Verwendung von Hochfrequenzfrequenzen ist zu einem globalen einheitlichen Standard geworden, und die Verwendung von Hochfrequenzsystemen wird weltweit keine Kompatibilitätsprobleme haben Der Herausgeber ist eher für die Verwendung von Hochfrequenz-Technologielösungen für die Verfolgung und Behandlung von Tieren wie Schweinen, die keine RFID-Implantation erfordern, verwendet Der Hauptgrund liegt auf den Überlegungen zur Systemkosten Die Preis- und Gewinnmarge der landwirtschaftlichen Produkte in meinem Land sind sehr niedrig Die Kosten für den Hardware -Verbrauch bei der Verfolgung und Behandlung von Tieren wie Schweinen stammen hauptsächlich aus Tags Um diesen Teil der Kosten zu senken, sollte Hochfrequenztechnologie eingesetzt werden In Anbetracht der Tatsache, dass Produktionseinheiten wie Schweinezweigen normalerweise keine Breitbandverbindungen haben, speichern elektronische Tags möglicherweise nicht nur eine Etiketteninformation, sondern auch bestimmte verwandte Daten Der gemeinsame Speicherplatz in Hochfrequenzlösungen kann mehr als 1K-Bit erreichen Zweitens basiert die aktuelle Haupt-RFID-Infrastruktur in meinem Land auf Hochfrequenztechnologie, und die Verwendung kompatibler technischer Systeme hat Vorteile für die Installationskosten und -zuverlässigkeit Aus Sicht von Chips, Tag-Verpackungen, Lese- und Schreibgeräten, Systemintegration und anderen Aspekten verfügt mein Land Hunderte von Lieferanten von Hochfrequenztechnologien, die von niedriger Frequenztechnologie unerreicht sind Darüber hinaus sind in Anwendungen wie Schweinemanagement keine implantierbaren elektronischen Tags erforderlich, und tierische Ohrhörer können verwendet werden Natürlich unterscheidet sich die Hochfrequenz-Technologielösung, die im Tierverfolgungsmanagement verwendet wird, vom traditionellen Hochfrequenz-Funkfrequenzsystem Es ist notwendig, Forschungs- und Entwicklungsarbeiten durchzuführen, um die Auswirkungen der Umwelt auf die Betriebsentfernung zu verringern und spezielle Lese- und Schreibgeräte zu entwickeln, damit die Hochfrequenztechnologie die Systemanforderungen hinsichtlich der Betriebsentfernung und der Zuverlässigkeit erfüllen kann

3 Drogenmanagement

Noch heute, im Jahr 2006, glauben Experten, dass die Nachverfolgung und Verwaltung von Gegenstandsebene im Konsumgütersektor ein Ziel ist, das 3 bis 5 Jahre dauern wird Die Verwendung von Radiofrequenzidentifikationstechnologie zur Erreichung von Einzel-Elem-Management von relativ hohen Wertmedikamenten ist jedoch bereits Realität Die US-amerikanische Food and Drug Administration (FDA) benötigt 2007 die Verfolgung und Behandlung von Einzelmedikamenten in voller Verarbeitung, von Rohstoffen bis hin zu Haushaltsmedizin-Schränken Für das Management von Drogenmanagement mit Einzel-Elementen scheint es, dass die Verwendung von Hochfrequenztechnologie umfassendere Vorteile hat, insbesondere:

(1) Sowohl Hochfrequenz- als auch ultrahoch-hohe Frequenz erreichen die Energie- und Signalübertragung durch elektromagnetische Felder, während die ultrahohe Frequenz durch elektrische Felder Energie- und Signalübertragung erreicht Das System arbeitet im Allgemeinen im Fernfeld Für einzelne Elemente, die sehr nahe sind, wird die Verstimmung des Tags dazu führt, dass das Tag (Element) übersehen wird Das Hochfrequenzsystem arbeitet im Nahkampf (dh das elektromagnetische Feld ist immer noch im System gebunden und es werden keine elektromagnetischen Wellen emittiert) Die Energie und das Signal werden durch das Magnetfeld übertragen Die Tags im System können genau identifiziert werden (natürlich liegt der Arbeitsabstand nur innerhalb von 1 Meter) und hat eine bessere Fähigkeit zur Antielektromagnetischinterferenz (EMI)

(2) Der Einfluss von Flüssigkeiten und Metallen Im Vergleich zur ultrahoch-hohen Frequenz ist die Abschwächung von Hochfrequenzsignalen in Wasser kleiner und für Behälter, die Flüssigkeiten enthalten, besser geeignet, und ein beträchtlicher Teil der Arzneimittel ist in flüssiger Form

(3) Speicherkapazität Die Speicherkapazität von Hochfrequenz-Tags kann 8K-Bytes erreichen, sodass auf dem Tag mehr Informationen gespeichert werden können, um eine "mobile Datenbank" zu realisieren als nur eine elektronische Zahl In der aktuellen ultrahoch-hohen Frequenzlösung gibt es kein solches elektronisches Etikett mit großer Kapazität

(4) Hochfrequenz 13 56 MHz ist ein international verwendetes ISM -Frequenzband, und es gibt kein Kompatibilitätsproblem Die ultrahoch-hohe Frequenz ist jedoch bisher in allen Regionen der Welt nicht verfügbar Das ultrahoch-hohe Frequenzband in meinem Land wird derzeit formuliert

4 Zusammenfassung

Zusammenfassend hat jedes Frequenzband von RFID -Technologie ihre eigenen Eigenschaften Selbst für RFID -Systeme im selben Frequenzband variiert die Kommunikationsentfernung stark Wir können nicht einfach davon ausgehen, dass der Arbeitsabstand eines RFID -Systems in einem bestimmten Frequenzband größer ist als der eines RFID -Systems in einem anderen Frequenzband Bei der Auswahl eines RFID -Systems müssen die Gesamtkosten eines RFID -Systems sowie Faktoren wie Speicherkapazitäts- und Sicherheitsmerkmale berücksichtigt und das entsprechende RFID -Frequenzband anhand dieser Faktoren ausgewählt werden.