УДК 004.9
ВЛИЯНИЕ ОГРАНИЧЕНИЙ НА ТЕХНИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ СИСТЕМ RFID
Науменко И.А.
Источник: Компьютерный мониторинг и информационные технологии (КМИТ-2009) //Материалы конференции молодых учёных и студентов. - Донецк, ДонНТУ - 2009.
В данном докладе рассматривается, как совокупность ограничений важнейших параметров RFID систем взаимодействуют и влияют друг на друга, а также как они определяют технические характеристики аппаратуры. Также рассматривается зависимость технических характеристик и ограничений в зависимости конфигурации и от условий применения систем RFID.
1. Введение
Возможности применения технологии RFID ограничены только воображением человека. Хотя существует мнение, что RFID лучше всего подходит для управления сетью сбыта или для о траслей, использующих то вары в потребительской упаковке, диапазон прикладных RFID систем выходит далеко за границы этих областей применения. В зависимости от сферы применения на технические характеристики основных компонентов системы накладывается ряд ограничений.
Основными техническими характеристиками систем RFID являются дальность, быстродействие, надежность связи и электромагнитная совместимость. Каждая отдельная характеристика аппаратуры непосредственно или косвенно определяется совокупностью всех ограничений.
2. Дальность действия
Дальность действия системы RFID [1] в основном ограничивается напряженностью излучаемого электромагнитного поля и электродинамическими свойствами распространения сигнала в окружающей среде. Напряженность излучаемого поля непосредственно ограничена административными нормами (регламентами) [2], а также косвенно, через административные нормы и ограничения по ширине спектра сигнала, определяется закономерностями процесса связи. Напряженность поля находится в большой зависимости от взаимной ориентации и расположения метки и считывателя, вида антенны. Административное регулирование ограничивает напряженность поля и плотность мощности в определенных о бластя х пространства, даже если эти параметры могут обеспечиваться техническими средствами в широких пределах.
После того как определена напряженность поля или плотность мощности в некоторой точке пространства, следующей проблемой является прием мощности. Для того чтобы достичь максимального индуцируемого напряжения или доступной мощности, необходимо оптимально ориентировать антенну метки по отношению к излучаемому полю. На практике это может быть очень сложной задачей. Напряженность поля или плотность мощности воспринимается антенной метки с учетом ее геометрии и ориентации. При фиксированной геометрии и ориентации
антенны функционирование метки зависит от параметров ее электронной схемы. Особенно важны импедансы антенны, согласующей цепи и нагрузки.
В обратной линии связи, от метки к считывателю, производится модуляция сигнала информацией, хранящейся в памяти метки. Уровень модулированного таким образом сигнала значительно ниже уровня сигнала считывателя. Однако, благодаря сложной обработке сигнала в считывателе, это обычно не ограничивает дальность действия системы.
3. Быстродействие и надежность связи
Скорость передачи данных в основном зависит от периода повторения битов информации. Чем меньше период, тем больше скорость передачи данных. Следствием уменьшения периода повторения сигнала, является расширение спектра сигнала. Ширина спектра ограничивается двумя факторами: требованиями частотного регламента и аппаратными ограничениями. Аппаратные ограничения, в свою очередь, определяются фильтрующими свойствами антенны и электронной схемы метки.
Скорость передачи данных непосредственно не связана с несущей частотой, однако регламенты выделяют на каждой частоте определенную полосу и, следовательно, этим определяется ширина спектра сигнала.
Для определения быстродействия становятся важными антиколлизионные алгоритмы [3]. Интегральной характеристикой алгоритмов является их эффективность, которая определяется как скорость идентификации меток поделенная на скорость передачи данных. Определив скорость передачи данных R [бит в сек.] и скорость идентификации меток T [меток в сек.], получим эффективность алгоритма:
Антиколлизионные алгоритмы, конечно, влияют на затраты при проектировании аппаратуры, которые, в свою очередь, заметно определяет ее стоимость. Существует важная взаимосвязь: скорость идентификации - стоимость. Кроме того, протоколы влияют на мощность потребления - чем больше интенсивность обработки, тем больше потребляемая мощность.
Надежность связи в системе RFID также сильно связана с антиколлизионными алгоритмами. Надежность прямого канала связи выше, так как в нем легче обеспечить большое отношение сигнал/шум. Надежность обратного канала связи значительно ниже, поэтому более надежными являются протоколы, которые требуют передачи меньшего объема данных от метки к считывателю. Надежность каналов связи сильно связана как с дальностью действия, так и с быстродействием системы.
4 Выводы
В данной статье рассмотрено, как важнейшие параметры системы ограничены особенностями электродинамики, связью, регламентами, аппаратным проектированием и протоколами команд. Было отмечено, что технические характеристики аппаратуры прямо или косвенно зависят от фундаментальных ограничений. При проектировании меток и разработке стандартов очевидна высокая степень взаимосвязи между техническими характеристиками аппаратуры, ограничениями, конфигурацией системы и ее конкретным применением.
Литература
[1] Т. Шарфельд. Системы RFID низкой стоимости. Москва, 2006, 197с.
[2] EPC Radio-Frequency Identity Protocols Generation 2Identity Tag (Class 1): Protocol for Communications at 860MHz-960MHz. EPC Global Hardware Action Group (HAG), EPC Identity Tag (Class 1) Generation 2, Last-Call Working Draft Version 1.0.2, 2003-11-24.
[3] Efficient Novel Anti-collision Protocols for Passive RFID tags. Okkyeong Bang, Ji Hwan Choi, Dongwook Lee. Auto-Id Labs, March 2009.