الاختلافات بين UHF Gen 2 RFID وHF RFID

وفي الوقت الحاضر، فإن أداء UHF Gen 2RFID على المونومرات الصغيرة على خطوط الإنتاج عالية السرعة يمكن مقارنته بأداء المنصات الصندوقية في مراكز الشحن. نظرًا للتكلفة المنخفضة، فقد تسبب UHF RFID في أن تصبح تقنية RFID القديمة والبطيئة والمكلفة ذات التردد العالي 13.56 ميجاهرتز قديمة الطراز. قبل تحديد تقنية RFID التي سيتم نشرها، من الضروري فهم المفاهيم الأساسية للترددات فوق العالية (UHF) والتردد العالي (HF).

تحتوي موجات التردد الراديوي على مكونين: الموجات المغناطيسية والموجات الكهربائية. بشكل عام، يعتمد التردد HF RFID 13.56 ميجا هرتز على المجال المغناطيسي "المجال القريب" في المجال الكهرومغناطيسي، في حين أن التردد UHF RFID 860-960 ميجا هرتز هو إشعاع المجال البعيد، والذي يتضمن كلا من المجال المغناطيسي والمجال الكهربائي. يعتمد نوع الموجة التي تستجيب في علامة UHF على جانبين: المسافة بين هوائي علامة RFID وقارئ RFID.

وبما أن قوة مكون المجال المغناطيسي في الموجة سوف تتناقص بسرعة مع المسافة، فإنه لا يمكن أن يعمل إلا في المجال القريب. يقتصر نطاقها الفعال بواسطة هيكل الهوائي على طول موج واحد أو اثنين تقريبًا. نظرًا لأن علامة HF تستخدم اقترانًا حثيًا لاستشعار المجال المغناطيسي من أجل استقبال الطاقة. هوائيات العلامات HF عادة ما تكون هوائيات من النوع الاستقرائي تعمل إلى حد ما مثل الملفات، وبالتالي تتطلب المزيد من المواد الموصلة وعملية تصنيع أكثر تعقيدًا من الهوائيات ذات العلامات UHF المكافئة. ولحسن الحظ، لا تحتوي علامات التردد العالي (HF) على نقطة ميتة فوق المجال المغناطيسي، ومع وجود هوائي مناسب، يمكن لعلامات التردد فوق العالي (UHF) التقاط نفس طاقة المجال القريب بسهولة، بكفاءة أكبر وفعالية من حيث التكلفة.

معادلات ماكسويل الأربع هي الأساس لتحليل وتصميم المجالات الكهرومغناطيسية. قانون فاراداي هو أحد هذه المعادلات الأربع: "الجهد الناتج عن ملف في مجال مغناطيسي يتناسب مع قوة وتردد المجال المغناطيسي". يكشف هذا عن مفهوم بسيط للغاية: كلما زاد التردد، زادت الكفاءة. تردد UHF هو 60 مرة من تردد HF، وهو ما يعني أنه بالنسبة لكفاءة اقتران الطاقة بين علامة RFID وهوائي قارئ RFID، UHF هو حوالي 60 مرة من تردد HF.

المفهوم التقليدي هو أن UHF RFID غير مناسب للعلامات على مستوى العنصر: العلامة كبيرة جدًا، ولا يمكن أن يعمل UHF RFID على السوائل والمعادن والحزم الصغيرة ذات العنصر الفردي القريبة من بعضها البعض. وUHF بعيد جدًا، وكل ذلك يتجاهل حقيقة أنه يمكن استخدام UHF Gen 2 في المجال القريب بسهولة وكفاءة أكبر بكثير من HF. وهذا يعني أن أنظمة التردد فوق العالي يمكنها قراءة الكثير من الأشياء التي يمكن للتردد العالي قراءتها، بما في ذلك السوائل والعناصر ذات المحتوى المعدني العالي. والأهم من ذلك، أن هذا يعني أن التطبيقات على مستوى العناصر تمكنت من تحقيق التوازن بين الفوائد المختلفة التي يجلبها معيار UHF Gen 2 إلى سلسلة التوريد. المفتاح هو كيفية التحكم في المجال القريب من UHF. يعد هذا المكون في موجة التردد الراديوي مناسبًا بشكل خاص لعمل RFID على مستوى العنصر على مسافة قصيرة جدًا. تتزايد التطبيقات التي تستخدم حلول UHF Gen 2 قريبة المدى.

في ديسمبر 2004، وافقت EPC global على بروتوكول UHF Gen 2، مما أدى إلى أول معيار عالمي لـ RFID. ومنذ ذلك الحين، شهد السوق العديد من المنتجات التي تلبي هذا المعيار. تثبت هذه الشعبية انتشار العناصر الفردية، والحاويات إلى المنصات، والأشياء المستخدمة في كل من المجال القريب والمجال البعيد، والمواد التي تغطي السوائل، والمعادن، والمواد المعبأة والمعبأة بإحكام، وما إلى ذلك.

وبعد ثلاث سنوات، كان على مطوري منتجات HF الموافقة على هذا المعيار. على العكس من ذلك، فقد خيبت مواصفات التردد العالي الأخيرة واضعي الصياغة. وفقًا لكين لينغ، الكاتب القياسي لـ HF "V2" (إصدار HF من UHF Gen 2)، كان العمل محدودًا حتى الآن، مع تحسينات محدودة للمعايير الحالية وظهور بعض المنتجات التجارية.

يعتقد لينغ أن الشركات التي تقوم بتشفير EPC على علامات Gen 2 HF ستشهد تحسينات في الأداء مقارنة بتشفير EPC على معيار HF الشائع حاليًا ISO 15693. وقال إنه وفقًا لنتائج تحديث RFID، على الرغم من أن التحسن ليس مذهلاً، إلا أنه لا يزال قائمًا. أفضل بكثير من منتجات HF الموجودة حاليًا في السوق. ولعل النقطة المهمة هي أنه على الرغم من الموافقة على المعيار، فإن ما يسمى بمنتجات V2 المؤهلة لن تستوفي هذا المعيار في المقام الأول. سيستغرق الأمر وقتًا طويلاً، وحتى لو كان متاحًا الآن، فلن يصل إلى الأداء الحالي لـ UHF Gen 2.

ومع ذلك، تعود هذه المقالة لمواصلة النظر في جدل التردد، لأنه يتعلق بالنشر الفعلي.

خذ بعين الاعتبار العوامل التالية:

* يغطي UHF Gen 2 تطبيقات متنوعة في جميع سلاسل التوريد العالمية؛

* يعتبر UHF Gen 2 فعالاً على جميع أنواع مواد المنتج، بما في ذلك السوائل والمواد المعدنية.

وبقدر ما يتعلق الأمر بالجيل الثاني من UHF، فهو زائد عن الحاجة في تقنية HF RFID للأسباب التالية:

* لا يوجد شيء يمكن للتردد العالي تحقيقه ولكن لا يمكن للتردد فوق العالي تحقيقه؛

* أشياء كثيرة لا يستطيع HF تحقيقها ولكن UHF يمكنه تحقيقها. لا يمكن للتردد العالي معالجة سوى جزء صغير من المجال الواسع لـ UHF RFID.

بالنسبة لتطبيقات RFID، فإن UHF عبارة عن "مجموعة شاملة" من RFID. المنتجات المتوافقة مع هذا المعيار قادرة على التعامل مع مجموعة واسعة من العناصر

MS، والحاويات، والمنصات النقالة، وجميع المواد وأنواع التعبئة والتغليف، فضلاً عن تقديم معدلات إنتاجية أعلى بكثير من HF.

سيعمل نظام UHF Gen 2 الذي تم نشره بشكل صحيح بشكل جيد على العناصر الكبيرة أو الصغيرة أو السوائل أو المعادن، وكذلك على الحاويات والمنصات، مما يؤدي بشكل فعال إلى القضاء على التردد العالي الذي كان موجودًا قبل المجال القريب UHF Gen 2. وله مزايا على مستوى العنصر . نعم، يمكن للسوائل أن تمتص طاقة التردد اللاسلكي، ويمكن للمعادن أن تعكس طاقة التردد اللاسلكي، ولكن هذه كلها أشياء يجب أخذها في الاعتبار في المجال البعيد، وليس في المجال القريب. في الواقع، نظرًا لأنه يمكن استخدام هوائي علامة UHF المصمم بشكل صحيح في كل من المجال القريب والمجال البعيد، فيمكنه بالفعل استخدام المعدن المتصل كامتداد للهوائي! لكن علامات التردد العالي (HF) لا تستطيع ذلك، لأنها تفتقر إلى وسائل اقتران المجال الكهربائي. ومع ذلك، دعونا نتعمق قليلاً في الآثار العملية لنشر نظام RFID عالي التردد.

في البداية، لم يكن نظام HF قادراً على تحقيق تطبيقات بعيدة المدى، مما يعني أنه لا يمكن استخدامه للحاويات والمنصات التي تتطلب RFID للعمل عن بعد في المستودعات ومراكز الخدمات اللوجستية. ولذلك، اقتصرت مسافة تطبيق التردد العالي على المجال القريب.

لذلك، يجب على الشركات التي تختار HF لتحديد العلامات على مستوى العنصر أيضًا نشر UHF Gen 2 لتحديد هوية الحاويات والمنصات النقالة. اليوم، يجب النظر في عوامل معقدة متعددة مثل بنية البيانات متعددة القنوات والتكلفة والتعقيد والكفاءة والصيانة في نفس الوقت. لذلك، إذا كنت تعتقد أن الخدمات اللوجستية الرقمية ليست صعبة، فسوف تصطدم بحائط. يتطلب ذلك أيضًا أن نأخذ في الاعتبار بعض العوامل الاقتصادية: ستكون علامات UHF Gen 2 دائمًا أرخص من علامات HF.

في الواقع، نظرًا لسهولة تصنيع علامات UHF، فستكون أرخص بمقدار 2-3 مرات. على عكس علامات HF، فإن علامات UHF Gen 2 مناسبة بشكل خاص لتقنيات التصنيع البسيطة وعالية السرعة حيث تكون ترقيات العمليات جيدة بشكل خاص. بفضل بساطة UHF Gen 2 وهيكل الهوائي أحادي الطبقة، يمكن تصنيعه باستخدام عملية حبر موصلة وغير مكلفة. يعد UHF نطاقًا عمليًا واقتصاديًا للغاية للامتثال للمعايير. في الواقع، يمكن أيضًا استخدام نفس شريحة UHF Gen 2 المصممة للمدى الطويل والمستخدمة على صينية كبيرة مع هوائي قريب المدى بحجم 6 مم أو نحو ذلك - مثل هذه العلامات أصغر بكثير وأرخص من علامات HF المعتمدة على نطاق واسع سابقًا. أكثر، بالإضافة إلى أداء أفضل.

ميزة أخرى لهيكل هوائي UHF هي أنه عندما يتم تكديس العناصر بشكل قريب جدًا من بعضها البعض، فإن علامات UHF لا تلقي "ظلًا" للتردد الراديوي على العناصر المجاورة. هوائي علامة HF ليس هو الحال. يتكون الهوائي من ملف معدني سميك، يمكن أن يشكل درعًا مغناطيسيًا للعلامات المجاورة، حتى يتمكن القارئ من قراءته. ولذلك، فإن UHF لديه أداء أكثر موثوقية.

سيؤدي التطوير المستمر لتقنية UHF Gen 2 إلى زيادة فجوة التكلفة والأداء والوظيفة بينها وبين تقنية HF، ولن يتم سد هذه الفجوة أبدًا بواسطة HF. هذه هي النقطة الأساسية، لأن اقتصاديات UHF Gen 2 تستفيد فعليًا من فيزياء نطاق UHF. بالنسبة لتشغيل RFID، تبلغ كفاءة نطاق التردد UHF 60 مرة من نطاق التردد HF.

إذا كان الهدف هو الاتصال المقترن بين علامات RFID وقارئات RFID، فإن UHF يتمتع بالعديد من المزايا مقارنة بحلول HF الأقل قدرة. لأن UHF Gen 2 يتمتع بالسرعة العالية والموثوقية العالية ومرونة التشغيل. ولهذا السبب خلصت نانسي أندرسون، الرئيس التنفيذي لشركة Blue Vector، إلى القول: "لم نعد نستخدم التردد العالي كثيرًا لأنه ليس مرنًا مثل UHF."

أوضحت لي جولي كون من Cardinal Health، مديرة Pedigree، هذا الأمر. "لا يمكنك تحقيق سرعات قراءة علامات UHF مع علامات HF. وهذا يعني أن سيور النقل الخاصة بنا لا يمكنها أن تسير بشكل أسرع من أبطأ معدل قراءة." يعد هذا قيدًا كبيرًا سيؤثر على إنتاجية الطلب للموزعين. وتابعت: "في الوقت الحالي، نتلقى الطلبات حتى الساعة 8:00 مساءً ونرسلها من الساعة 5:30 صباحًا. ستحد بنية UF/UHF المعقدة هذه من قدرتنا على الحفاظ على وقت إعادة تعبئة بوليصة الشحن".

يؤدي هذا إلى تفاقم المشكلة مع بنيات متعددة البروتوكولات. ولسوء الحظ، فإن حل هذه المشكلات باستخدام أجهزة قادرة على قراءة علامات التردد العالي (HF) والتردد فوق العالي (UHF)، أي قارئات RFID متعددة البروتوكولات، لا يؤدي إلا إلى خلق المزيد من المشكلات. تتضمن هذه المشكلات محققين أكثر تعقيدًا وأكثر تكلفة وتعقيدًا مع معدلات قراءة أقل وقراءات أقل موثوقية لأن المحقق يجب أن يغطي بشكل دوري عدة مرات، وهو حل وسط. تنشأ هذه المشكلات على طول سلسلة التوريد عند استخدام بروتوكولات متعددة لنقل البيانات.

في حين أن الجيل الثاني يحل مشكلات المنافسة وعدم التوافق مع معايير UHF، فإن تقنية التردد العالي نفسها تعاني أيضًا من هذه المشكلات. تشمل المعايير ذات الصلة المستخدمة حاليًا ISO 14443، وISO 15693، وEPCglobal HF Class 1. اعتمادًا على التكنولوجيا والمعايير المختارة، لنشر وصيانة وتحديث بنية النظام الهجين، من البديهي أن هناك حاجة لإدارة تنسيقات البيانات المعنية، حتى اقتصاديًا ولوجستيًا، ليست هناك حاجة لدعم هياكل UHF وHF المنفصلة

ما هي النقطة.

إن استراتيجية الاستمرارية التي تبنتها المؤسسة في نهاية المطاف لها تأثير كبير على الشركاء التجاريين النهائيين وسوف تخترق سلسلة التوريد بأكملها تدريجيًا. يحدث هذا السيناريو في بعض مجالات الطب اليوم، حيث يعيق نظام البروتوكول المختلط المستخدم هنا الإنتاجية الموثوقة للسلع. وأضافت جولي كون: "ينصب تركيزنا على كيفية دمج جميع التقنيات في تقنية واحدة، وتشكيل بيئة آلية للغاية حيث يمكننا التقاط معلومات الأنساب الخاصة بعنصر ما على مستوى العنصر والحاوية والحفاظ على الإنتاجية العالية الحالية لدينا."