Radio Frequency Identification (RFID) Internet of Things (IoT) Lauree Magistrali in Ing. delle Telecomunicazioni, dell Automazione e Informatica Docente: Luigi Alfredo Grieco, PhD
Elementi del sistema Reader: dispositivo preposto alla lettura dei dati contenuti nei Tag Tag: dispositivo in grado di memorizzare informazione da comunicare al reader quando interrogato Passivi basso costo (0.15 1 $/tag) limitate funzionalità ed ingombro ridotto traggono l energia necessaria al loro funzionamento dalle onde EM trasmesse dal reader Limitata copertura (< 5 m) Attivi dotati di batteria maggiore potenza di calcolo e maggiore ingombro maggiori costi (0.75 100 $/tag) maggiore copertura (sino a 100 m)
Principi di funzionamento LF o HF Modulazione AM bitrate < 100 kbps std. ISO 18000-2/3 UHF (meno costosi) o Microonde Modulazione AM bitrate < 200 kbps std. ISO 18000-4/6
Possibili Applicazioni Animal tagging Access control Vehicle identification Container tracking in waste management Smart cards Item tagging Ticketing Document tracking Baggage control Laundries Libraries Supply chain management Production line tracking Real time goods tracking
Protocollo di comunicazione Il protocollo di comunicazione comunemente adottato è di tipo Reader Talk First (RTF) Il reader interroga i tag in copertura radio I tag rispondono Possono verificarsi collisioni Esistono molteplici famiglie di algoritmi anti-collisione
Algoritmi Anti-collisione Aloha based Anti-collisione Ibridi Mediante Algoritmi Tree based si riduce il dominio di collisione. All interno di ciascun dominio si utilizza Aloha Pure Aloha Slotted Aloha Frame Slotted Aloha Tree based Max 1 risposta per frame per ciascun tag Frame = insieme di slot Tree splitting Query Tree Bitwise arbitration Binary search
ALOHA vs. Tree Protocols Principio di funzionamento Quando arriva nel sistema un nuovo tag Destinazione uso Latenze Utilizzazione del canale ottima Tree I tag sono progressivamente raggruppati in sottoinsiemi secondo una struttura ad albero ed in seguito identificati E necessario ricostruire l intero albero RFID a UHF e microonde Basse anche in sistemi ad elevata densità di tag ALOHA Si basano sul protocollo ALOHA: i tag rispondono in base ad un backoff pseudocasuale Può essere identificato immediatamente LF o HF 43% 18 42.6 % Basse solo in sistemi con ridotta densità di tag Comportamento Deterministico Pseudo-random Standard ISO 14443-3 Type-A, ISO-18000-6B, EPCglobal (Class 0 / 1 UHF) ISO 18000-3 (MODE 1 / 2), ISO 14443-3 Type-B, ISO-18000-6, EPCglobal (Class 1 HF)
Algoritmi Query Tree Tree Splitting quando avviene una collisione i tag estraggono un numero casuale e di conseguenza di suddividono in sottoinsiemi disgiunti I sottoinsiemi disgiunti si riducono progressivamente di dimensione sino a quando risponde un solo tag Query Tree Il tag invia inizialmente una query di un solo bit Rispondono solo i tag il cui prefisso è uguale alla query In caso di collisione il tag aumenta la lunghezza della query sino a scongiurare la collisione Binary Tree Il reader interroga i tag inviando una codeword binaria Solo i tag con ID minore o uguale alla codeword rispondono In caso di collisione la codeword viene opportunamente modificata Bitwise Arbitration (i tag devono essere sincronizzati) I tag trasmettono in maniera sincrona un solo bit per ogni richiesta del reader (a partire dal MSB) la collisione si verifica solo quando i tag trasmettono differenti valori per un dato bit Il reader specifica l esatta posizione del bit dell ID che intende leggere e nel caso di collisioni può chiedere la ritrasmissione ad un sottoinsieme di tag in modo da risolvere le contese
Standard Electronic Product Code (EPC) Mediante EPC è possibile associare a ciascun oggetto un codice univoco (il codice può essere memorizzato nel tag rfid) http://www.epc-rfid.info/