Diferenças entre UHF Gen 2 RFID e HF RFID

Atualmente, o desempenho do UHF Gen 2RFID em pequenos monômeros em linhas de produção de alta velocidade é comparável ao de paletes de caixa em centros de carga. Devido ao baixo custo, o UHF RFID fez com que a antiga, lenta e cara tecnologia HF 13,56 MHz RFID se tornasse obsoleta. Antes de decidir qual tecnologia RFID implantar, é necessário entender os conceitos básicos de UHF e HF.

As ondas de radiofrequência contêm dois componentes: ondas magnéticas e ondas elétricas. Geralmente, o HF RFID 13,56 MHz depende do campo magnético de "campo próximo" no campo eletromagnético, enquanto o UHF RFID 860-960 MHz é radiação de campo distante, que inclui campo magnético e campo elétrico. O tipo de onda que responde na etiqueta UHF depende de dois aspectos: a distância entre a antena da Etiqueta RFID e o Leitor RFID.

Como a força do componente do campo magnético na onda diminuirá rapidamente com a distância, ela só pode funcionar no campo próximo. Seu alcance efetivo é limitado pela estrutura da antena a cerca de um ou dois comprimentos de onda. Como a etiqueta HF usa acoplamento indutivo para detectar o campo magnético para receber energia. As antenas de etiqueta HF são geralmente antenas do tipo indutivo que agem como bobinas e, portanto, exigem mais material condutor e um processo de fabricação mais complexo do que as antenas de etiqueta UHF equivalentes. Felizmente, as etiquetas HF não têm um ponto morto acima do campo magnético e, com uma antena adequada, as etiquetas UHF podem capturar facilmente a mesma energia de campo próximo, de forma muito mais eficiente e econômica.

As quatro equações de Maxwell são a base para a análise e o design de campos eletromagnéticos. A lei de Faraday é uma dessas quatro equações: "A voltagem induzida por uma bobina em um campo magnético é proporcional à força e à frequência do campo magnético". Isso revela um conceito extremamente simples: quanto maior a frequência, maior a eficiência. A frequência de UHF é 60 vezes maior que a de HF, o que significa que para a eficiência de acoplamento de energia entre a etiqueta RFID e a antena do leitor RFID, UHF é cerca de 60 vezes maior que HF.

O conceito tradicional é que UHF RFID não é adequado para etiquetas de nível de item: a etiqueta é muito grande e UHF RFID não pode funcionar em líquidos, metais e pequenos pacotes de itens individuais que estão próximos uns dos outros. E UHF está muito longe, tudo isso ignora o fato de que UHF Gen 2 pode ser usado no campo próximo muito mais fácil e eficientemente do que HF. Isso significa que os sistemas UHF podem ler muito mais coisas que HF pode ler, incluindo líquidos e itens com alto teor de metal. Mais importante, isso significa que as aplicações em nível de item foram capazes de equilibrar os vários benefícios trazidos pelo padrão UHF Gen 2 para a cadeia de suprimentos. A chave é como controlar o campo próximo do UHF. Este componente na onda de radiofrequência é especialmente adequado para o trabalho RFID em nível de item a uma distância muito curta. As aplicações que usam soluções UHF Gen 2 de campo próximo estão crescendo.

Em dezembro de 2004, a EPC global aprovou o protocolo UHF Gen 2, resultando no primeiro padrão RFID global. Desde então, o mercado viu muitos produtos que atendem a esse padrão. Essa popularidade prova a ubiquidade de itens únicos, contêineres a paletes, objetos usados em campo próximo e campo distante e materiais que abrangem líquidos, metais, itens bem embalados e embalados, etc.

Três anos depois, os desenvolvedores de produtos HF tiveram que endossar o padrão. Pelo contrário, a especificação HF mais recente desiludiu os redatores. De acordo com Ken Laing, redator padrão para HF "V2" (a versão HF do UHF Gen 2), o trabalho tem sido limitado até agora, com melhorias limitadas aos padrões existentes e alguns produtos comerciais surgindo.

Laing acredita que as empresas que codificam EPC em etiquetas HF Gen 2 verão melhorias de desempenho em relação à codificação EPC no padrão HF atualmente popular ISO 15693. Ele disse que, de acordo com os resultados do RFID Update, embora a melhoria não seja devastadora, ainda é muito melhor do que os produtos HF atualmente no mercado. Talvez o ponto importante seja que, embora o padrão tenha sido aprovado, os chamados produtos V2 qualificados não o atenderão em primeiro lugar. Levará muito tempo e, mesmo que esteja disponível agora, não atingirá o desempenho atual do UHF Gen 2.

No entanto, este artigo retorna para continuar a analisar o debate de frequência, porque está relacionado à implantação real.

Considere os seguintes fatores:

* O UHF Gen 2 abrange várias aplicações em todas as cadeias de suprimentos globais;

* O UHF Gen 2 é eficaz em todos os tipos de materiais de produtos, incluindo líquidos e materiais metálicos.

Portanto, no que diz respeito ao UHF Gen 2, ele é redundante na tecnologia RFID HF porque:

* Não há nada que o HF possa alcançar, mas o UHF não;

* Muitas coisas que o HF não pode alcançar, mas o UHF pode. O HF só pode abordar uma pequena parte dovasto campo de UHF RFID.

Para aplicações RFID, UHF é um "superconjunto" de RFID. Produtos em conformidade com este padrão são capazes de lidar com uma grande variedade de itens, contêineres, paletes, todos os materiais e tipos de embalagem, além de oferecer taxas de transferência muito mais altas do que HF.

Um sistema UHF Gen 2 implantado corretamente funcionará muito bem em itens grandes ou pequenos, líquidos ou metais, bem como em contêineres e paletes, eliminando efetivamente o HF que existia antes do UHF Gen 2 de campo próximo. Ele tem vantagens no nível do item. Sim, líquidos podem absorver energia de RF, e metais podem refletir energia de RF, mas todas essas são coisas a serem consideradas no campo distante, não no campo próximo. Na verdade, como uma antena de etiqueta UHF projetada corretamente pode ser usada tanto no campo próximo quanto no campo distante, ela pode realmente usar o metal conectado como uma extensão da antena! Mas as etiquetas HF não podem, porque não têm os meios de acoplamento de campo elétrico. No entanto, vamos nos aprofundar um pouco mais nas implicações práticas da implantação de um sistema RFID HF.

No início, o HF não conseguia atingir aplicações de campo distante, o que significava que não podia ser usado para contêineres e paletes que exigiam RFID para trabalhar remotamente em armazéns e centros de logística. Portanto, a distância de aplicação do HF era limitada ao campo próximo.

Portanto, as empresas que escolhem HF para identificação de etiquetas em nível de item também devem implantar UHF Gen 2 para identificação de contêineres e paletes. Hoje, vários fatores complexos, como arquitetura de dados multicanal, custo, complexidade, eficiência e manutenção, devem ser considerados ao mesmo tempo. Portanto, se você acha que a logística digital não é difícil, você vai bater em uma parede. Isso também exige que consideremos alguns fatores econômicos: as etiquetas UHF Gen 2 sempre serão mais baratas do que as etiquetas HF.

Na verdade, como as etiquetas UHF são fáceis de fabricar, elas serão 2 a 3 vezes mais baratas. Ao contrário das etiquetas HF, as etiquetas UHF Gen 2 são particularmente adequadas para tecnologias de fabricação simples e de alta velocidade, onde as atualizações de processo são particularmente boas. Graças à simplicidade da UHF Gen 2 e à estrutura de antena de camada única, ela pode ser fabricada usando um processo de tinta condutiva de baixo custo. UHF é uma banda muito prática e econômica para conformidade com os padrões. Na verdade, o mesmo chip UHF Gen 2 projetado para longo alcance e usado em uma bandeja grande também pode ser usado com uma antena de campo próximo de apenas 6 mm ou mais - essas etiquetas são muito menores e mais baratas do que as etiquetas HF amplamente adotadas anteriormente. Muito mais, além de melhor desempenho.

Outra vantagem da estrutura da antena UHF é que quando os itens são empilhados muito próximos uns dos outros, as etiquetas UHF não projetam uma "sombra" de RF nos itens adjacentes. A antena da etiqueta HF não é o caso. A antena é composta de uma bobina de metal espessa, que pode formar uma blindagem magnética para etiquetas adjacentes, para que o leitor possa lê-la. Portanto, o UHF tem um desempenho mais confiável.

O desenvolvimento contínuo da tecnologia UHF Gen 2 aumentará ainda mais a lacuna de custo, desempenho e função entre ela e a tecnologia HF, e essa lacuna nunca será preenchida pelo HF. Este é o ponto fundamental, porque a economia do UHF Gen 2 realmente se beneficia da física da banda UHF. Para a operação RFID, a eficiência da banda de frequência UHF é 60 vezes maior que a da banda de frequência HF.

Se o objetivo for a comunicação acoplada entre etiquetas RFID e leitores RFID, o UHF tem muitas vantagens sobre soluções HF menos capazes. Porque o UHF Gen 2 tem alta velocidade, alta confiabilidade e flexibilidade de operação. É por isso que a CEO da Blue Vector - Nancy Anderson concluiu: "Não usamos mais muito HF porque não é tão flexível quanto o UHF."

Julie Kuhn da Cardinal Health, gerente da Pedigree, me explicou isso. "Você não consegue atingir as velocidades de leitura de etiquetas UHF com etiquetas HF. Isso significa que nossas correias transportadoras não conseguem ir mais rápido do que a menor taxa de leitura." Essa é uma grande limitação que impactará o rendimento de pedidos para distribuidores. "Agora mesmo", ela continuou, "nós pegamos os pedidos até as 20h e os despachamos a partir das 5h30. Essa arquitetura UF/UHF complexa limitará nossa capacidade de manter o tempo de recarga do conhecimento de embarque" .

Isso agrava o problema com arquiteturas multiprotocolo. E, infelizmente, resolver esses problemas com dispositivos capazes de ler etiquetas HF e UHF — ou seja, leitores RFID multiprotocolo — só cria mais problemas. Esses problemas incluem interrogadores mais complexos, mais caros e mais sofisticados com taxas de leitura mais baixas e leituras menos confiáveis porque o interrogador deve cobrir periodicamente vários. É um compromisso. Essas questões surgem ao longo da cadeia de suprimentos quando múltiplos protocolos de transporte de dados são empregados.

Enquanto a Gen 2 resolve esses problemas de competição e incompatibilidade com os padrões UHF, a tecnologia HF em si também tem esses problemas. Os padrões relevantes atualmente em uso incluem ISO 14443, ISO15693 e EPCglobal HF Classe 1. Dependendo da tecnologia e do padrão escolhidos, para implantar, manter e atualizar uma arquitetura de sistema híbrido, não é preciso dizer que há uma necessidade de gerenciar os respectivos formatos de dados, mesmo economicamente e logisticamente, não há necessidade de suportar arquiteturas UHF e HF separadas Qual é o ponto.

A estratégia de continuidade finalmente adotada pela empresa tem um grande impacto nos parceiros comerciais a jusante e gradualmente penetrará em toda a cadeia de suprimentos. Esse cenário está acontecendo em algumas áreas da medicina hoje, onde o sistema de protocolo misto usado aqui está dificultando o rendimento confiável de mercadorias. Julie Kuhn acrescentou: "Nosso foco é como podemos combinar todas as tecnologias em uma única tecnologia, formando um ambiente altamente automatizado onde podemos capturar as informações genealógicas de um item no nível do item e do contêiner e manter nosso alto rendimento existente."