VAC TagMaster Training Module T2, Page 1 TagMaster AB Обучающий семинар TagMaster 2013 Система GEN ГГц

TagMaster Training Module T2, Page 2 TagMaster AB Содержание 1. Технический обзор RFID-системы TagMaster 2. Механизм обработки идентификатора и пользовательских данных считывателем 3. Метки, их режимы работы и временные настройки 4. Расстояние считывания и корректность обработки данных 5. Настройки рабочей частоты и спектральные ограничения 6. Влияние метода размещения метки и считывателя 7. Решения с несколькими считывателями 8. Срок службы пассивной метки со вспомогательной батареей (BAP)

TagMaster Training Module T2, Page 3 TagMaster AB 1. Технический обзор RFID-системы TagMaster RFID-система TagMaster работает в диапазоне частот 2450 МГц ISM, не требующем специальной лицензии. RFID-система обеспечивает стабильное считывание на расстоянии до 14 м, а в идеальных условиях пиковое расстояние может достигать 20 м. Выходная радиоволновая мощность разных моделей считывателей составляет м Вт (EIRP). Стандартные 10 м Вт (EIRP) являются крайне низкой и безвредной величиной, в сравнении с системами 900 МГц, использующими несколько единиц Вт. Все компоненты считывателя – антенны, радио-компоненты и контроллер – заключены в едином корпусе с классом зашиты IP65. Для считывания меток под любым углом используются антенны с круговой поляризацией. Непрерывный сигнал от считывателя Модулированный по фазе отраженный сигнал от ID-метки

TagMaster Training Module T2, Page 4 TagMaster AB 2. Механизм обработки идентификаторов и пользовательских данных считывателем (a) ID-метка передаст свою информацию любому запрашивающему считывателю TagMaster, работающему в определенном диапазоне частот. Если разные считыватели работают на разных каналах и одновременно обращаются к метке, то данные с метки будут без помех считаны каждым устройством. Блок обработки сигналов считывателя интерпретирует оцифрованный фазомодулированный сигнал от ID-метки. Доступны два типа меток: ID-метки только для чтения ID-метки для чтения и записи Данные метки могут быть запрограммированы считывателем для работы в различных режимах путем изменения следующих параметров: емкость памяти, тип интервала (фиксированный или случайный), длина интервала (молчания), высокая или низкая скорость. Маркер метки – это уникальный номер метки, входящий в состав идентификатора. Идентификационный номер задается на полупроводниковом производственном уровне. Идентификационный номер уникален, повторения исключены

TagMaster Training Module T2, Page 5 TagMaster AB 2. Механизм обработки идентификаторов и пользовательских данных считывателем (b) MarkStatus Кадр ID Интервал Длина сообщения во времени CRC Сообщение ID-метки только для чтения Mark Status Кадр ID Интервал Длина сообщения во времени CRCUser-DataCRC Сообщение ID-метки для чтения и записи 32 х-битная контрольная сумма CRC Кадр идентификатора (ID) (см. изображение выше) включает в себя 32 х-битную программируемую контрольную сумму CRC, требуемую для обработки поступившего в считыватель идентификатора. Для пересылки считывателем в запрашивающую систему корректных пользовательских данных они также защищены отдельной контрольной суммой. Биты состояния Биты состояния содержат информацию о фактическом заряде батареи. В случае низкого уровня заряда, прикладное ПО подаст сигнал тревоги.

TagMaster Training Module T2, Page 6 TagMaster AB 3. Метки, их режимы работы и временные настройки (a) Различные модели ID-меток Для удовлетворения различных особых требований TagMaster предлагает широкий модельный ряд ID-меток. Между собой они различаются электрическими схемами, в том числе радиоантеннами, что обеспечивает различные характеристики считывания (см. раздел 4). В некоторых случаях требуются программируемые ID-метки, обеспечивающие распределенное хранение данных, имеющих уникальный идентификатор для доступа к информации на сервере. Семейства меток MarkTag и ScriptTag Длина кадра идентификатора MarkTag составляет всего 10 мс. При использовании ScriptTag (чтение/запись) полное время считывания может увеличиться до 17 – 56 мс.

TagMaster Training Module T2, Page 7 TagMaster AB 3. Метки, их режимы работы и временные настройки (b) Длина интервала Доступны различные варианты настроек длины интервала. Под интервалом понимается время «молчания» метки. Интервал может варьироваться от 0 (непрерывная работа) до 4, 8 и 16 временных промежутков ID-кадров. Один ID-кадр содержит всю необходимую информацию для корректного считывания ID-метки. В случае слишком быстрого прохождения метки через заявленную область считывания рекомендуется обеспечить достаточное время для приема 3 последовательных ID-кадров и использовать метки с длиной интервала = 0 (непрерывная работа). При скорости объекта 400 км/ч ( 83.3 м/с) 4 х-метровая зона считывания позволяет принять 4.8 ID-кадра MarkTag длительностью 10 мс

TagMaster Training Module T2, Page 8 TagMaster AB 3. Метки, их режимы работы и временные настройки (c) Одновременное считывание однотипных меток Длина интервала стандартных меток MarkTag (только считывание) жестко программируется и может составлять 0 (постоянная работа) или 8. Метки с длиной интервала = 8 имеют случайную длину интервала (R8H), обеспечивающую случайное время молчания метки в пределах от 0 до 16 ID-кадров. Период молчания позволяет меткам одного типа, присутствующим в той же зоне считывания, одновременно взаимодействовать с одним считывателем. Одновременное считывание меток разного типа В случае необходимости одновременной идентификации меток различного типа (R4/R8/R16) время считывания всех меток будет зависеть от их количества. График для режима случайной длины интервала 8 (режим R8H)

TagMaster Training Module T2, Page 9 TagMaster AB 4. Расстояние считывания и корректная обработка данных (a) Основные принципы Чем мощнее принятый от метки радиосигнал, тем выше вероятность корректного считывания данных. Сила радиосигнала зависит от нескольких факторов, включая: Уровень выходной мощности считывателя Модели считывателя и метки Расстояние между считывателем и меткой Настройки рабочей частоты Окружающая среда Расстояния считывания Расстояние уверенного считывания: корректное считывание с вероятностью, близкой к 100%. Максимальное расстояние считывания: граница, после которой считывание невозможно [метры] Макс. расстояние Расстояние уверенного считывания Различная выходная мощность

TagMaster Training Module T2, Page 10 TagMaster AB 4. Расстояние считывания и корректная обработка данных (b) Расстояние считывания Диаграммы расстояний считывания отображают среднюю производительность системы в зависимости от выбранной полосы рабочих частот (в идеальных условиях). Данные диаграммы можно построить для каждой модели считывателя и метки с учетом конкретного уровня мощности (EIRP) Диаграмма ниже отображает расстояния считывания двух разных меток, находящихся в различных положениях (поверхности считывателя и меток параллельны). Макс. (B) Макс. (A) Увер. (A) Увер. (B) Считыватель Метка A Метка B

TagMaster Training Module T2, Page 11 TagMaster AB 5. Рабочие частоты считывателя и спектральные ограничения (a) Основной частотный диапазон Доступный диапазон частот для полосы 2450 МГц ISM составляет 2400 – МГц. В некоторых странах существуют ограничения по использованию полосы частот и/или выходной мощности радиосигнала. В данном диапазоне частот возможна дополнительная функция Обнаружение движения. В случае необходимости, считыватель TagMaster может быть классифицирован в качестве детектора возмущенности поля, так как имеет встроенные функции обнаружения допплеровского смещения и измерения скорости. По умолчанию, диапазон рабочих частот считывателей TagMaster составляет 2435 – 2465 МГц. Минимальный шаг изменения частоты к Гц. Зависимость расстояния считывания от частоты Расстояния считывания меток могут немного зависеть от выбранной рабочей частоты. Максимальное расстояние считывания обычно достигается на середине частотного диапазона 2435 – 2465 МГц. Некоторые модели меток поддерживают диапазон МГц. Ввиду различных возможных сочетаний компонентов считывателя и меток, характеристики конкретной системы естественным образом могут немного отличаться от стандартных заявленных.

TagMaster Training Module T2, Page 12 TagMaster AB 5. Рабочие частоты считывателя и спектральные ограничения (b) Фиксированные частотные настройки считывателя При жестком задании рабочей частоты система может стать чувствительна к конкретным условиям окружающей среды. На производительность системы могут влиять зеркальное отражение, наложение многолучевых сигналов и помехи от соседних устройств, работающих на той же частоте. К тому же, условия окружающей среды могут меняться изо дня в день. Скачкообразная перестройка частоты считывателя FHSS Предпочтительной частотной настройкой является опция FHSS. Частотный диапазон 2400 – делится на 16 поддиапазонов, содержащих по 50 каналов. При выборе одного или нескольких поддиапазонов активируется режим случайной скачкообразной перестройки частоты каждые 300 мс. Опция задания рабочей частоты FHSS является наиболее приоритетной для большинства решений, так как данная функция обеспечивает наилучшую производительность всех компонентов системы и сводит к минимуму возможные неблагоприятные воздействия окружающей среды и других RFID-устройств.

TagMaster Training Module T2, Page 13 TagMaster AB 5. Рабочие частоты считывателя и спектральные ограничения (c)

TagMaster Training Module T2, Page 14 TagMaster AB 6. Влияние метода размещения метки и считывателя (a) Взаимное расположение метки и считывателя Расстояния считывания указываются для случая взаимно параллельного расположения считывателя и метки. Изображения ниже иллюстрируют различные расстояния считывания меток MarkTag Classic (зеленый) и MarkTag MeM (красный) в зависимости от угла взаимного расположения 0º/45º/60º.

TagMaster Training Module T2, Page 15 TagMaster AB 6. Влияние метода размещения метки и считывателя (b) Эффект отражения радиосигнала Считыватель непрерывно передает радиосигналы. В случае отражения передаваемого радиосигнала от металлической поверхности вблизи считывателя может уменьшиться чувствительность принимающих компонентов. Это, в свою очередь, вызовет сокращение расстояния считывания. Чувствительность считывателя может быть также уменьшена при наличии стекла или пластика в пределах 1 м перед считывателем. Скачкообразная перестройка частоты FHSS может частично или полностью решить данную проблему. Влияние листов пластика и стекла перед считывателем на радиосигнал

TagMaster Training Module T2, Page 16 TagMaster AB 6. Влияние метода размещения метки и считывателя (c) Помехи многопроходных сигналов В случае жесткого задания рабочей частоты считывателя многие положения метки могут оказаться неприемлемыми. Причиной этого являются помехи из-за разных путей прохождения одного и того же сигнала между меткой и считывателем. Данные помехи могут внести изменения в сигнал как на приемнике считывателя, так и на стороне метки. В некоторых положениях метки и на некоторых частотах худшим исходом может стать отказ в считывании. Скачкообразная перестройка частоты FHSS полностью решит данную проблему. Считыватель Метка

TagMaster Training Module T2, Page 17 TagMaster AB 6. Влияние метода размещения метки и считывателя (d) Материал между считывателем и меткой Прохождение радиосигнала через металлические поверхности или металлизированное стекло (к примеру, солнцезащитная пленка) невозможно. Даже если не произойдет полного отражения радиосигнала, он ослабится настолько, что считывание метки станет невозможно. Данная проблема актуальна для всех радиоустройств как, например, мобильные телефоны, GPS и RFID- системы 900 МГц. Большая часть нерезистивных диэлектрических материалов не влияет на прохождение сигнала. Некоторые неметаллические материалы могут вносить малые помехи, которые приведут к небольшому сокращению расстояния считывания.

TagMaster Training Module T2, Page 18 TagMaster AB 6. Влияние метода размещения метки и считывателя (e) Материал перед и за меткой При наличии за метками TagMaster металлических поверхностей никаких проблем возникнуть не должно. Исключение составляют метки MarkTag MeM, имеющие ограничения на расстояние между меткой и металлом. Также не возникнет проблем при наличии диэлектрического материала перед меткой, однако рекомендуется ознакомиться с соответствующим разделом спецификации меток. Проблемы могут возникнуть из-за воды или снега, особенно если метка полностью покрыта водой, так как диэлектрические свойства воды могут вызвать некорректную работу антенны и ослабить радиосигнал.

TagMaster Training Module T2, Page 19 TagMaster AB 7. Решения с несколькими считывателями (a) Примеры решений с несколькими считывателями Проезд, являющийся и въездом, и выездом Многополосные проезды Многополосные КПП Служащие разным целям установленные рядом считыватели Считыватели грузовых или ж/д терминалов

TagMaster Training Module T2, Page 20 TagMaster AB 7. Решения с несколькими считывателями (b) Интерференция частот между считывателями Основное правило для решения с несколькими считывателями – использовать свой частотный диапазон для каждого считывателя. Это правило также распространяется на частоты ±500 к Гц от полосы частот каждого считывателя. Причиной является тот факт, что один считыватель постоянно передает радиосигналы, практически полностью подавляя радиосигнал от метки на другой считыватель. (Если считыватели находятся на значительном расстоянии друг от друга, допускается смещение в ±300 к Гц) Рекомендуется использовать скачкообразную перестройку частоты FHSS, так как каждый считыватель имеет собственный алгоритм перестройки, и интерференция обычно не возникает или носит крайне непродолжительный характер. Функция FHSS может быть применена, по крайней мере, при одновременной установке до 10 считывателей, работающих в диапазоне МГц. Также для предотвращения интерференции для ограниченного числа считывателей возможно использование различных поддиапазонов. В случае необходимости в любой момент времени считыватель может быть переведен в режим Carrier off (радиомолчания) с помощью прикладного ПО.

TagMaster Training Module T2, Page 21 TagMaster AB 7. Решения с несколькими считывателями (c) Идентификация нужной метки в нужном месте Крайне важно сделать правильный выбор метки и считывателя в соответствии с требованиями решения. Также важно взаимное расположение считывателя и метки. Функция Readlevel позволяет с высокой точностью задать область считывания, уменьшив при необходимости расстояние детекции и приравняв значения уверенного и максимального расстояний считывания. Readlevel может принимать 100 значений ( ).

TagMaster Training Module T2, Page 22 TagMaster AB 8. Срок службы пассивной метки со вспомогательной батареей (BAP) (a) Батарея питания метки Метки являются по большей части пассивными устройствами, так как радиосигнал от считывателя просто отражается от метки. Батарея нужна только для запитки электросхем метки (ASIC). Электрокомпоненты меток собственной разработки TagMaster спроектированы таким образом, чтобы свести энергопортебление к минимуму. Это позволяет метке непрерывно функционировать и генерировать ответный сигнал без какой-либо задержки на включение, преобразования радиочастотной энергии или инициализации считывателя/метки.

TagMaster Training Module T2, Page 23 TagMaster AB 8. Срок службы пассивной метки со вспомогательной батареей (BAP) (b) Различные модели меток и режимы работы Метки с большей длиной интервала потребляют меньше энергии (см. раздел 4). Потребление питания меньше в период «молчания» и выше при передаче информации. Модель MarkTag отличается немного более низким уровнем потребления питания, чем модель ScriptTag. Метки MarkTag без периода «молчания» (длина интервала =0) и метки ScriptTag оснащаются дополнительной батареей питания, что компенсирует небольшую разницу в потреблении питания. Температура метки и батареи питания Литий-диоксид-марганцевые батареи имеют крайне низкую скорость саморазряда. Однако даже при этом, на скорость саморазряда может повлиять температура окружающей среды. При повышении температуры повышается и скорость саморазряда, при низкой температуре – остается на прежнем незначительном уровне. Чтобы предсказать срок службы метки (батареи питания метки), следует знать температуру окружающей среды. Доскональный анализ должен учитывать различные температуры в различные моменты времени – усреднение температур не приемлемо. (Для более подробной информации обратитесь к спецификации меток.) Следует учитывать, что заявленный производителем срок службы батарей не превышает 10 лет.

TagMaster Training Module T2, Page 24 TagMaster AB 8. Срок службы пассивной метки со вспомогательной батареей (BAP) (c) Прогнозирование продолжительности срока службы батарей питания Ввиду стабильно малого энергопотребления метки в течение всего времени использования, можно спрогнозировать ее срок службы. Индикация малого заряда батареи После продолжительного срока службы, когда заряд литий-диоксид- марганцевой батареи подходит к концу, соответствующие биты состояния примут значение низкий уровень заряда. Состояние данных битов может отслеживаться прикладным ПО с целью подачи соответствующего тревожного сигнала. После индикации низкого уровня заряда батареи метка будет работать еще примерно полгода.

TagMaster Training Module T2, Page 25 TagMaster AB 1-8. Более подробная информация Для получения более подробной информации на сайте доступна для скачивания брошюра TagMaster RFID read reliability.

VAC TagMaster Training Module T2, Page 26 TagMaster AB Конец