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. Reader TagID and User-data acquisition techniques 3. Tag products, Tag operating modes and timing 4. Read-range definitions and data-acquisition probability 5. Reader frequency options and spectral environment 6. Impact of the physical Tag and Reader installation 7. About multiple reader installations 8. Battery Assisted Passive (BAP) ID-tag endurance

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. Reader TagID and User-data acquisition techniques (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. The Mark is the unique ID-tag identity defining the TagID. Идентификационный номер задается на полупроводниковом производственном уровне. Идентификационный номер уникален, повторения исключены

TagMaster Training Module T2, Page 5 TagMaster AB 2. Reader TagID and User-data acquisition techniques (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. The User-data is also protected by a separate 32 bit CRC checksum to make sure that only correct TagID (Mark) and User-data is delivered by the Reader processing block to the interrogating system. 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. Tag products, Tag operating modes and timing (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. Tag products, Tag operating modes and timing (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 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. Tag products, Tag operating modes and timing (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. Read-range definitions & data-acquisition probability (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. Read-range definitions & data-acquisition probability (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. Reader frequency options and spectral environment (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 возмущения 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. Reader frequency options and spectral environment (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. FHSS frequency hopping Reader settings 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 RFID-устройств.

TagMaster Training Module T2, Page 13 TagMaster AB 5. Reader frequency options and spectral environment (c)

TagMaster Training Module T2, Page 14 TagMaster AB 6. Impact of the physical Tag and Reader installation (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. Impact of the physical Tag and Reader installation (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. Impact of the physical Tag and Reader installation (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. Impact of the physical Tag and Reader installation (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. Impact of the physical Tag and Reader installation (e) Материал с передней и задней стороны метки Metal behind the TagMaster ID-tags is no problem except for MarkTag MeM where there is a restriction for the distance between the ID-tag and the metal surface. Dielectric material in front of the tag is usually no problem but consult the ID-tag Data Sheet to be sure. Water and snow can sometimes be a problem, in particular if the ID-tag is completely drowned in water since the dielectric properties of water will detune the ID-tag antennas and cause RF attenuation.

TagMaster Training Module T2, Page 19 TagMaster AB 7. About multiple reader installations (a) Multiple reader installation examples Entrance and exit gates sharing the same lane Multiple lane entrances (and exits) Multiple lane toll-gates Readers for different purposes installed at the same site Readers installed in truck and train depots

TagMaster Training Module T2, Page 20 TagMaster AB 7. About multiple reader installations (b) Frequency interference between readers There is a basic rule not to use the same frequency for more than one reader in a multiple reader installation. This rule also include frequencies and channels within ±500 kHz from that frequency. The reason is that the jamming Reader continuously emits RF signals that make the other Reader almost blind for the information provided by the ID-tag. (If the jamming Reader is far from the Reader, ±300 kHz offset is sufficient.) FHSS, frequency hopping is usually recommended and since the random frequency hopping scheme is individual for each Reader, interference is usually no problem. In case of interference, the duration will be short. At least 10 Readers can be used set for FHSS within MHz. It is also possible to use different sub-bands for a limited number of readers to avoid interference. If necessary the Reader can also be set for Carrier off (RF turned off) at any time by the application software.

TagMaster Training Module T2, Page 21 TagMaster AB 7. About multiple reader installations (c) Identifying the right ID-tag in the right position Choice of ID-tag and Reader model for a particular application is very important. The placement of Reader and the ID-tag vs. the Reader is also very important. The Readlevel function can be set to provide a very accurate read-range-lobe employing a threshold function that reduces the read-range and also equalizes the difference between the Firm and Max read-range. The Readlevel can be set in 100 steps ( ).

TagMaster Training Module T2, Page 22 TagMaster AB 8. Battery Assisted Passive (BAP) ID-tag endurance (a) The ID-tag battery The ID-tag is basically passive since the RF-signal is reflected back to the Reader (i.e. backscatter). The battery only keeps the digital circuit (ASIC) running. The TagMaster proprietary ID-tag ASICs are designed to consume an absolute minimum of power. It allows the ID-tag to operate continuously and provide an immediate response without any wake-up delay, RF-energy conversion or initial Reader/ID-tag conversation.

TagMaster Training Module T2, Page 23 TagMaster AB 8. Battery Assisted Passive (BAP) ID-tag endurance (b) Different ID-tag models and modes of operation ID-tags set for longer Interval Length (see Section 4) have a lower power-consumption. The power-consumption is low during the silent Interval and higher when the ID-tag talks. MarkTag models have a slightly lower power-consumption than ScriptTag models. MarkTag models for continuous operation (Interval Length=0) and ScriptTag models are equipped with an extra battery to compensate for the slightly higher power consumption. ID-tag and battery temperature Lithium Manganese Dioxide Batteries have a very low self-discharge rate. Even if the self-discharge is low the rate is temperature dependent. The internal self-discharge increases with the temperature. At lower temperature the self-discharge is almost negligible. To predict the ID-tag life (battery life) accurately the ambient temperatures for the ID-tag has to be known. A thorough analysis must include different time-periods for different temperatures - an average temperature model is not sufficient. (See ID-tag Data Sheets for detailed information.) Note that batteries are not specified by battery manufacturers beyond 10 years of operation.

TagMaster Training Module T2, Page 24 TagMaster AB 8. Battery Assisted Passive (BAP) ID-tag endurance (c) A predictable ID-tag life Since the ID-tag has a fairly constant power-consumption throughout its entire life the ID-tag life is predictable. Low battery indication When the long life Lithium Manganese Dioxide Battery voltage reaches a certain level after several years of operation the ASIC will set the Status-bits to Low Battery. The Low Battery indication can be registered by the Application software in the Reader and provide a user-alarm. The ID-tag will continue to operate for about 6 months after the first Low Battery indication.

TagMaster Training Module T2, Page 25 TagMaster AB 1-8. Further Reading TagMaster RFID read reliability white paper can be downloaded from

VAC TagMaster Training Module T2, Page 26 TagMaster AB Конец