Варианты кодирования данных в метках на ПАВ

1.3.3 Варианты кодирования данных в метках на ПАВ

В транспондерах на ПАВ применяются в основном следующие методы кодирования данных: кодирование методом включения-выключения импульса (a) и кодирование временной позиции импульса (б).

a) В простейших транспондерах на ПАВ используется метод кодирования данных включением-выключением импульса, при котором каждая возможная позиция импульса кодирует один бит данных. Наличие или отсутствие импульса в ответном сигнале ПАВ-транспондера определяется топологией расположения рефлекторов на пьезоэлектрической подложке. Каждый рефлектор создает свой импульс в ответном сигнале ПАВ-транспондера, при этом время задержки между отдельными импульсами пропорционально пространственному расстоянию между рефлекторами на подложке. Промежутки, свободные от импульсов, отсутствуют. Размещая соответственным образом рефлекторы на подложке, можно сформировать требуемый двоичный код, представляемый последовательностью импульсов ответного сигнала транспондера.

б) В коммерческих системах на ПАВ используется метод кодирования временной позиции импульса.

В этом случае необходим так называемый импульс начала (стартовый импульс), чтобы обеспечить временную синхронизацию для остальных импульсов данных. Каждый импульс может занимать одну из 4 возможных временных позиций (рисунок 1.9). Соответствующая группа данных из 2 битов кодируется этим импульсом. Между группами данных существуют промежутки, свободные от импульсов.

При данном методе кодирования ширина импульсных слотов увеличивается примерно в два раза, чтобы обеспечить четкое разделение смежных позиций, которые могут занимать импульсы.

Рисунок 1.9 – Кодирование данных временной позиции импульсов в транспондере на ПАВ

В целом, кодирование временной позиции импульса и кодирование включением-выключением импульса обеспечивают примерно одинаковую плотность данных на единицу времени. Однако преимуществом метода кодирования временной позиции импульса является 50-процентное уменьшение импульсов данных, что означает 50-процентное уменьшение числа рефлекторов на транспондере. Благодаря использованию ограниченного числа рефлекторов улучшается детектирование данных (в каждой группе данных существует только один импульс) и обеспечивается постоянство амплитуд импульсов данных. Несмотря на то, что каждый рефлектор слегка уменьшает амплитуду сигнала, постоянное число рефлекторов означает, что импульсы сигнала, которые порождаются последними рефлекторами, всегда имеют постоянную амплитуду.

1.4 Частотные диапазоны РЧИД-систем

Существующие системы радиочастотной идентификации работают в нескольких нелицензируемых частотных диапазонах. В настоящее время для каждого из выделенных диапазонов действуют свои стандарты [9]. Системы РЧИД в соответствии с международными стандартами ISO подразделяются на четыре класса:

1)         Низкочастотные, с рабочим диапазоном частот 125 - 135 кГц;

2)         Высокочастотные системы − 13,56 МГц;

3)         Сверхвысокочастотные системы − 850 - 950 МГц;

4)         Сверхвысокочастотные,− 2,4 ГГц.

Системы RFID в каждом частотном диапазоне имеют свои преимущества и недостатки, поэтому выбор конкретного диапазона основном зависит от сферы применения. Низкочастотные системы идентификации имеют низкую скорость передачи данных и меньшее расстояние считывания по сравнению с высокочастотными системами. Так же с ростом частоты способность проникновения электромагнитных волн в различные материалы уменьшается. Низкочастотные системы обычно взаимодействуют на расстоянии в пределах одного метра. В силу физики распространения волн в этом диапазоне, низкочастотные метки наиболее подходят для приложений, где требуется способность электромагнитных волн проникать в различные поверхности. Такие области применения включают маркировку животных, контроль доступа. Для некоторых объектов были созданы специальные стандарты (таблица 1.2).

Высокочастотные системы характеризуются более высокой скоростью передачи данных (~ 106Кбит). Также более высокая тактовая частота позволяет снабжать метки дополнительными функциональными возможностями, такими как шифрование данных и возможность перезаписи данных в метке. Сферы применения таких систем: электронные удостоверения личности, маркировка изделий, банковские и смарт карты, контроль технических процессов.

Таблица 1.2 – Действующие стандарты систем РЧИД

Для СВЧ систем идентификации в Европейских странах выделен частотный диапазон 866-869 МГц. Радиус взаимодействия метки и считывателя в пределах 2 − 8 метров. Системы характеризуются высокой скорость передачи данных. Поэтому СВЧ системы идентификации наиболее подходят для транспортной и складской логистики. С другой стороны для работы метки требуется большая мощность приемопередающей базовой станции. В случае идентификации объектов из непрозрачных материалов для электромагнитных волн применяют особые конструкции меток.

В зависимости от частотного диапазона, системы радиочастотной идентификации используют разные способы взаимодействия метки и считывателя, методы модуляции и кодирования данных.

Кроме известных стандартов ISO, широкое распространение и популярность получили стандарты EPC Global. В стандартах EPC Global выделены следующие классы.

Класс 0. Группа пассивных меток для идентификации объекта. Эти метки содержат только, так называемый, «электронный код продукта» (Electronic Product Code, EPC) в неизменяемом виде и использующий проверку CRC для обнаружения ошибок.

Класс 1. Группа пассивных меток с функциональными возможностями. Эта большая группа меток содержит все метки, имеющие какие либо дополнительные функции, отличающие их от первой группы. Примером таких функции могут быть перезаписываемый EPC, шифрование данных и т.п.

Класс 2. Группа «полупассивных» меток. К этой группе были отнесены все метки, использующие дополнительно источник питания. При этом основным источником питания должна являться излучаемая считыватель энергия.

Класс 3. Группа активных меток. Эти метки содержат встроенный источник питания, полностью обеспечивающий метку необходимой энергией вне зависимости от считывателя.

Класс 4. Группа активных меток. Эти метки не только содержат встроенный источник питания, но и набор определенной логики, позволяющей метке обмениваться данными с такой же меткой или обычным считывателем.

Наиболее перспективными сегодня являются системы,использующие новейший СВЧ протокол Generation 2, предложенный организацией по стандартизации EPCglobal. Generation 2 представляет собой концепцию с улучшенными качествами и стандартами работы, такими как функционирование нескольких считывателей в непосредственной близости друг от друга, соответствие всем нормам мировых регулирующих органов, высокий уровень качества считываемости меток, высокая скорость считывания, возможность многоразовой записи информации на метки и повышенный уровень безопасности. Данный протокол полностью соответствует существующим требованиям.