ما هي مؤشرات الأداء لأنظمة RFID؟

ما هي مؤشرات الأداء لأنظمة RFID؟

 

مؤشرات الأداء لأنظمة RFID

 

تشتمل مؤشرات الأداء لنظام RFID القابل للقراءة والكتابة على سعة تخزين علامة التردد اللاسلكي، ووضع العمل، وسرعة نقل البيانات، ومسافة القراءة/الكتابة، وإمكانية التعرف على العلامات المتعددة-، وتردد حامل التردد اللاسلكي بين علامة التردد اللاسلكي والهوائي، واتصال نظام RFID، وحامل البيانات، ووضع الحالة، وإمدادات الطاقة. بالنسبة للمؤسسات التي تسعى إلى الحصول على حلول موثوقة للتحكم في الوصول وتتبع الأصول-،موردي مفاتيح RFIDوالشركات المصنعة لسلسلة المفاتيح RFID المخصصةتقديم علامات متينة وعالية الأداء-تتوافق مع متطلبات الدرجة الصناعية-.

 

 

سعة تخزين علامات الترددات الراديوية

 

هناك قاعدة أساسية للأنظمة المعتمدة على الذاكرة: سعة التخزين غير كافية دائمًا. يؤدي توسيع سعة تخزين النظام بشكل طبيعي إلى توسيع مجال التطبيق، الأمر الذي يتطلب أيضًا سعة تخزين أكبر. تبلغ سعة تخزين علامات الترددات الراديوية للقراءة{2}}فقط 20 بايت، والعلامات النشطة لها سعة تخزين تتراوح من 8 بايت إلى 64 كيلو بايت، مما يعني أنه في علامات الترددات الراديوية القابلة للقراءة والكتابة، يكفي تخزين عدة صفحات من النص، وهو ما يكفي للاحتفاظ بقوائم العناصر وبيانات الاختبار، والسماح بتوسيع النظام. تتراوح سعة تخزين علامات التردد الراديوي للقراءة/الكتابة السلبية من 48 إلى 736B، وتمتلك العديد من الخصائص التي لا تمتلكها العديد من أنظمة القراءة/الكتابة النشطة. في تطبيقات المؤسسات مثل مباني المكاتب ومواقف السيارات،الموردين بالجملة LF / HF RFIDتوفير خيارات فعالة من حيث التكلفة-مع سعة كافية لمعرف الموظف ووقت الحضور وبيانات الوصول إلى السيارة.

 

يتراوح حجم بيانات علامات التردد اللاسلكي عادةً من بضعة بايتات إلى عدة آلاف من البايتات، ولكن هناك استثناء واحد: علامة التردد اللاسلكي 1-بت، والتي تتطلب بتًا واحدًا فقط من تخزين البيانات. يمكّن هذا النوع من العلامات القارئ من إصدار الحكمين التاليين: توجد علامة تردد راديوي في المجال الكهرومغناطيسي أو لا توجد علامة تردد راديوي في المجال الكهرومغناطيسي. يعد هذا المتطلب كافيًا تمامًا لتحقيق وظائف المراقبة أو إرسال الإشارة البسيطة. نظرًا لأن علامات التردد اللاسلكي ذات 1 بت لا تتطلب شرائح إلكترونية، فيمكن جعل تكلفة علامة التردد اللاسلكي منخفضة جدًا. لهذا السبب، يتم استخدام عدد كبير من علامات التردد اللاسلكي ذات 1 بت في المتاجر الكبرى والمحلات التجارية لأنظمة مكافحة سرقة البضائع. عند مغادرة متجر متعدد الأقسام مع بضائع غير مدفوعة الأجر، يمكن للقارئ المثبت عند المخرج تحديد حالة علامة التردد اللاسلكي في المجال الكهرومغناطيسي وإطلاق الإنذار المقابل. بالنسبة للسلع التي تم دفع ثمنها بشكل صحيح، تتم إزالة علامة التردد اللاسلكي ذات 1 بت أو إلغاء تنشيطها عند الخروج.

 

في أنظمة RFID، هناك حالتان مختلفتان لتخزين البيانات. في الحالة الأولى، يمكن للعلامة تخزين القليل جدًا من البيانات، ولا يطالب الجهاز الإلكتروني الذي يتم الوصول إليه إلا ببعض المعلومات الأساسية حول العنصر المحدد. يسمى هذا النوع من البيانات بالتوقيع الفريد (العلامات الإلكترونية التي تحتوي على هذا النوع من البيانات رخيصة جدًا ولها استخدامات محدودة). وفي الحالة الأخرى، يمكن للعلامة تخزين المزيد من معلومات البيانات، ويمكن للقارئ الحصول على المعلومات مباشرة من العلامة دون الرجوع إلى قاعدة بيانات مركزية. يعد هذا النوع من العلامات أكثر تكلفة ولكنه يحتوي على نطاق أوسع من التطبيقات. لا يتطلب هذا النوع من العلامات قدرة معالجة مركزية قوية مثل التوقيع الفريد ويستغرق وقتًا أقل للعمل. تختار العديد من الشركات الآن125 كيلو هرتز/13.56 ميجا هرتز RFID مفتاح فوب حلول المصنع مباشرةلتحقيق التوازن بين التكلفة والوظائف -للنشر على نطاق واسع.

 

وضع العمل

 

تنقسم أوضاع العمل الأساسية لأنظمة تحديد الترددات الراديوية إلى أنظمة -ثنائية الاتجاه ونصف-ثنائية الاتجاه وأنظمة تسلسل زمني-. في أنظمة -الازدواج الكامل والنصف-، يتم إرسال استجابة علامة تردد الراديو بشرط أن يصدر القارئ مجالًا كهرومغناطيسيًا أو موجة كهرومغناطيسية. بالمقارنة مع إشارة القارئ نفسه، فإن إشارة علامة التردد الراديوي تكون ضعيفة جداً على هوائي الاستقبال، لذا يجب اعتماد طرق إرسال مناسبة لتمييز إشارة علامة التردد الراديوي عن إشارة القارئ. في التطبيقات العملية، يتم استخدام تقنية تعديل الحمل أو تعديل التشتت الخلفي بشكل عام لنقل الحمل من علامة تردد الراديو إلى القارئ، وتحميل بيانات علامة تردد الراديو على الصدى المنعكس (خاصة لأنظمة علامات تردد الراديو المنفعلة). يتم اعتماد طرق التعديل الموثوقة هذه على نطاق واسع من قبلالشركات المصنعة لسلسلة مفاتيح RFID من فئة -المؤسساتلضمان أداء مستقر في بيئات التحكم في الوصول ذات حركة المرور العالية.

أما نظام التسلسل الزمني- فهو عكس ذلك. يقوم القارئ بشكل دوري بمقاطعة المجال الكهرومغناطيسي الناتج عن الترددات الراديوية لفترة قصيرة. يتم التعرف على هذه الفواصل الزمنية بواسطة علامة تردد الراديو وتستخدم لنقل الحمل من علامة تردد الراديو إلى القارئ. في الواقع، هذا هو وضع عمل الرادار النموذجي. عيب نظام التسلسل الزمني- هو أنه عندما يرسل القارئ بشكل متقطع، ينقطع إمداد الطاقة لعلامة التردد اللاسلكي، وهو ما يجب تعويضه عن طريق تركيب مكثف مساعد كبير بما فيه الكفاية أو بطارية مساعدة.

 

 

سرعة نقل البيانات

 

بالنسبة لمعظم أنظمة الحصول على البيانات، تعد السرعة عاملاً مهمًا للغاية. مع استمرار تقصير دورة إنتاج منتجات اليوم، أصبح الوقت اللازم لقراءة علامات الترددات اللاسلكية وتحديثها أقصر فأقصر. يمكن أن تعمل أنظمة الميكروويف بسرعة عالية، ولكن تعقيد تكنولوجيا الميكروويف بحد ذاته يزيد بشكل كبير من تكلفة بناء أنظمة الميكروويف. تنقسم سرعة نقل البيانات إلى ثلاثة أنواع: سرعة القراءة-فقط، وسرعة القراءة/الكتابة السلبية، وسرعة القراءة/الكتابة النشطة. بالنسبة للمباني التجارية التي تتطلب التحقق السريع من الموظف،-موردو سلسلة مفاتيح RFID عالية السرعةتقديم حلول محسنة بتردد 13.56 ميجاهرتز تحقق تعريفًا دون-ثانية حتى أثناء ساعات الذروة.

 

1) القراءة-السرعة فقط

تعتمد سرعة نقل قاعدة البيانات لنظام RFID للقراءة-فقط على عوامل مثل طول الكود، وسرعة نقل بيانات علامة تردد الراديو، ومسافة القراءة/الكتابة، وتردد الموجة الحاملة بين علامة تردد الراديو والهوائي، وتقنية تعديل نقل البيانات. يختلف معدل النقل باختلاف أنواع المنتجات في التطبيقات الفعلية.

2) سرعة القراءة/الكتابة السلبية

العوامل المحددة لسرعة نقل البيانات لنظام RFID للقراءة/الكتابة السلبي هي نفس العوامل المحددة لنظام القراءة-فقط، باستثناء أنه بالإضافة إلى النظر في قراءة البيانات من علامة تردد الراديو، يجب أيضًا مراعاة كتابة البيانات إلى علامة تردد الراديو. تختلف سرعة النقل باختلاف أنواع المنتجات الموجودة في التطبيق.

3) سرعة القراءة/الكتابة النشطة

العوامل المحددة لسرعة نقل البيانات لنظام RFID للقراءة/الكتابة النشط هي نفس العوامل المحددة لنظام RFID للقراءة/الكتابة السلبي. الفرق هو أن الأنظمة السلبية تتطلب شحن المكثف الموجود على علامة التردد اللاسلكي للاتصال. المهم هو أن سرعة العمل لنظام القراءة/الكتابة النموذجي منخفض التردد-لا تتجاوز 100 بايت/ثانية أو 200 بايت/ثانية. وبهذه الطريقة، نظرًا لأنه قد يلزم نقل مئات البايتات من البيانات في موقع واحد، فقد يستغرق وقت نقل البيانات عدة ثوانٍ، وهو ما قد يكون أطول من الوقت اللازم لتشغيل الجهاز بأكمله.

ما إذا كان من الممكن كتابة البيانات على علامة تردد الراديو هو عامل آخر يميز أنظمة تحديد الترددات الراديوية. بالنسبة لأنظمة الترددات الراديوية البسيطة، تكون بيانات علامة التردد الراديوي في الغالب عبارة عن رقم بسيط، ويمكن دمجه أثناء معالجة الشريحة ولا يمكن لأي شخص تعديله. في المقابل، تتطلب علامات الترددات الراديوية القابلة للكتابة قارئًا أو جهاز برمجة خاصًا لكتابة البيانات.

تنقسم كتابة بيانات علامات الترددات الراديوية عمومًا إلى شكلين: الكتابة غير المرقمة والكتابة المرقمة. في أمثلة التطبيق الحالية في أنظمة السكك الحديدية، تعتمد جميع علامات التردد اللاسلكي لسيارات الشحن وضع عمل الكتابة المرقمة.

 

مسافة القراءة/الكتابة

 

يتراوح نطاق القراءة/الكتابة لأنظمة القراءة/الكتابة الحالية من 2.54 إلى 73.66 سم، ويمكن أن تصل مسافة القراءة/الكتابة لأنظمة القراءة/الكتابة التي تستخدم تردد 13.56 ميجاهرتز إلى 243.84 سم. بشكل عام، في تطبيقات RFID، يمكن أن يؤدي تحديد الهوائي المناسب إلى تلبية احتياجات القراءة والكتابة -من مسافة طويلة.

تختلف مسافة القراءة/الكتابة لعلامات تردد الراديو بشكل كبير. بالنسبة لجميع أنواع العلامات، كلما زادت المسافة المطلوبة، زادت تكلفة العلامة. يمكن تضمين RFID بمسافة بضعة ملليمترات في التذاكر الورقية والشهادات من أجل الفرز والمصادقة بسرعة عالية؛ ولكن بالنسبة لصناعة الخدمات اللوجستية، عادة ما تكون هناك حاجة لمسافة 3 أمتار أو أكثر، إلى جانب القدرة على التعرف بسرعة على العديد من العلامات. وتتطلب التطبيقات الأخرى تحديد الهوية على مسافات تصل إلى عدة مئات من الأمتار.

 

 

إمكانية التعرف على العلامات المتعددة-.

 

نظرًا لزيادة مسافة تحديد الهوية، في التطبيقات العملية، من الممكن أن تظهر علامات تردد راديوي متعددة في منطقة ما في نفس الوقت، مما يطرح متطلبات القراءة المتزامنة لعلامات متعددة، والتي تطورت بدورها إلى اتجاه. في الوقت الحالي، تعتبر أنظمة التعرف على الترددات اللاسلكية المتقدمة مشكلة التعرف على العلامات المتعددة-كميزة مهمة للنظام.

من خلال تكوين علامات الترددات الراديوية والهوائيات بشكل صحيح، يمكن استخدام القارئ لقراءة وكتابة علامات ترددات الراديو المتعددة. على سبيل المثال، في تطبيقات النظام البريدي، يتم وضع علامات الترددات الراديوية داخل الأظرف، ثم يتم تكديس الآلاف من أكياس الرسائل ذات العلامات. عندما تمر حقيبة البريد عبر هوائي النفق، يمكن قراءة البيانات من جميع علامات ترددات الراديو أو كتابتها عليها في نفس الوقت.

 

التردد الحامل للتردد الراديوي بين علامة التردد الراديوي والهوائي

 

ميزة أخرى مهمة لنظام تحديد الترددات الراديوية هي تردد تشغيل النظام ومسافة القراءة. يرتبط تردد التشغيل ارتباطًا وثيقًا بمسافة القراءة ويتم تحديده بواسطة خصائص انتشار الموجات الكهرومغناطيسية. بشكل عام، يتم تعريف تردد التشغيل لنظام تحديد الترددات الراديوية على أنه تردد إشارة التردد اللاسلكي التي يرسلها القارئ عند تحديد العلامة. في معظم الحالات، يطلق عليه تردد إرسال القارئ (تعديل الحمل، التشتت الخلفي). على أية حال، فإن قوة إرسال علامة التردد الراديوي أقل بكثير من قدرة القارئ.

 

عند اختيار نظام RFID، هناك اعتبار مهم للغاية وهو تردد الموجة الحاملة المستخدم لنقل البيانات بين علامة التردد اللاسلكي والهوائي. تنقسم الترددات المرسلة بواسطة قارئات نظام تحديد الترددات الراديوية بشكل أساسي إلى أربعة نطاقات: التردد المنخفض (30 إلى 300 كيلو هرتز)، والتردد العالي (3 إلى 30 ميجا هرتز)، والتردد العالي جدًا - (300 ميجا هرتز)، والموجات الدقيقة (فوق 2.5 جيجا هرتز). وفقًا لنطاق العمل، يتم تحديد تردد التشغيل لنظام تحديد الترددات الراديوية في نطاق واسع إلى حد ما، مع الاقتران الحثي (0 إلى 1 متر) وأنظمة المسافة-الطويلة (1 إلى 10 متر).

 

ربط أنظمة RFID

 

باعتبارها فرعًا من أنظمة المعرفة، يجب أن تكون تقنية RFID قادرة على دمج تقنيات الأتمتة الحالية والمتطورة. المهم هو أن نظام RFID يمكن توصيله مباشرة بجهاز كمبيوتر شخصي (كمبيوتر شخصي، كمبيوتر شخصي)، وحدة تحكم منطقية قابلة للبرمجة (وحدة تحكم منطقية قابلة للبرمجة، PLC) أو وحدة واجهة الشبكة الصناعية، وبالتالي تقليل تكاليف التثبيت.

يستخدم RFID الترددات الراديوية لتحقيق تبادل البيانات بين جهاز تخزين متحرك وجهاز كمبيوتر أو PLC. يتضمن نظام RFID النموذجي علامة تردد راديوي (أي تخزين البيانات)، وهوائي يتواصل مع علامة تردد الراديو، ووحدة تحكم تعالج الاتصال بين الهوائي والكمبيوتر (أو PLC) (عندما يتم دمج الهوائي ووحدة التحكم، يطلق عليه قارئ).

 

ناقل البيانات

 

من أجل تخزين البيانات، يتم استخدام ثلاث طرق بشكل أساسي: ذاكرة القراءة فقط القابلة للمسح كهربائيًا والقابلة للبرمجة-(EEPROM)، وذاكرة الوصول العشوائي الكهروضوئية (FRAM)، وذاكرة الوصول العشوائي الساكنة (SRAM). تستخدم أنظمة تحديد الترددات الراديوية العامة بشكل أساسي ذاكرة القراءة فقط - القابلة للمسح كهربائيًا (EEPROM). ومع ذلك، فإن عيب استخدام EEPROM هو أن استهلاك الطاقة أثناء عملية الكتابة مرتفع جدًا، وعمر الخدمة بشكل عام 100000 كتابة. في الآونة الأخيرة، استخدمت بعض الشركات المصنعة أيضًا ذاكرة الوصول العشوائي الكهروضوئية (FRAM). بالمقارنة مع ذاكرة القراءة فقط القابلة للمسح كهربائيًا والقابلة للبرمجة-، فإن استهلاك طاقة الكتابة لذاكرة الوصول العشوائي الكهروضوئية هو 1/100 ووقت الكتابة هو 1/1000. ومع ذلك، لم يتم استخدام ذاكرة الوصول العشوائي الكهروضوئية على نطاق واسع بسبب عمليات الإنتاج غير الناضجة.

بالنسبة لأنظمة الميكروويف، يمكن أيضًا استخدام ذاكرة الوصول العشوائي الساكنة (SRAM)، وتقوم الذاكرة بكتابة البيانات بسرعة كبيرة. من أجل حفظ البيانات بشكل دائم، يلزم وجود بطارية مساعدة لتوفير الطاقة دون انقطاع.

 

وضع الدولة

 

بالنسبة لعلامات الترددات الراديوية القابلة للبرمجة، يجب أن يتحكم المنطق الداخلي لحامل البيانات في عمليات القراءة والكتابة للقارئ وطلب ترخيص القراءة والكتابة. وفي أبسط الحالات، يمكن إكماله بواسطة آلة الدولة. باستخدام آلة الدولة، يمكن إكمال العديد من العمليات المعقدة. ومع ذلك، فإن عيب آلة الحالة هو عدم وجود مرونة في وظائف البرمجة النهائية، مما يعني أنه يجب تصميم شريحة جديدة. وبما أن هذه التغييرات تتطلب تعديل الدائرة الموجودة على الشريحة، فإن تكلفة تنفيذ تغيير التصميم مرتفعة.

وقد أدى استخدام المعالجات الدقيقة إلى تحسين هذا الوضع بشكل كبير. أثناء إنتاج الرقائق، يتم دمج قاعدة البيانات لإدارة التطبيقات في المعالج الدقيق كقناع موحد، وتكون تكلفة التعديل هذه منخفضة. بالإضافة إلى ذلك، توجد علامات تردد راديوي تقوم بتخزين البيانات باستخدام تأثيرات مادية متنوعة، بما في ذلك علامات تردد الراديو للموجة الصوتية السطحية للقراءة فقط وعلامات تردد الراديو 1 بت التي يمكن عادةً إلغاء تنشيطها ونادرًا إعادة تنشيطها.

 

 

إمدادات الطاقة

 

من السمات المهمة لنظام تحديد الترددات الراديوية هو مصدر الطاقة لعلامة تردد الراديو. لا تحتوي علامات التردد اللاسلكي المنفعلة على مصدر طاقة خاص بها، لذا يجب الحصول على الطاقة اللازمة لتشغيل علامات التردد اللاسلكي السلبية من المجال الكهرومغناطيسي المنبعث من القارئ. في المقابل، تحتوي علامات الترددات الراديوية النشطة على بطاريات توفر كل الطاقة أو جزءًا منها لتشغيل الشريحة الدقيقة.