Режим поиска (Search Mode) и сессия (Session) в EPC Gen2

Множество настроек RFID-считывателей и -шлюзов позволяют настроить оборудование для самых разнообразных сценариев использования. На примере оборудования Impinj мы расскажем о двух важнейших параметрах в настройках RFID–оборудования: Сессия (Session) и Режим поиска (Search Mode). Используя программное обеспечение Impinj (e.g. ItemTest, ItemSense) и средства разработки (Octane SDK, LTK and Speedway Connect) вы можете настроить значения этих параметров.

Рисунок 1. Параметры Session и Search Mode в приложении ItemTest

Сессии (Sessions)

Стандарт EPC GEN 2 позволяет проводить в разрезе 4-х сессий (S0, S1, S2, S3). Сессии используются для:

• Определения момента, в который RFID-метка ответит на запрос считывателя
• Предоставления корректной информации в ответ на запросы считывателей независимо от количества, опрашивающих устройств

Стандарт EPC Gen2 определяет сессию, как процесс инвентаризации, состоящий из считывающего устройства и совокупности RFID-меток. RFID-считыватели Impinj позволяют выбрать одну из 4 сесси. При этом взаимодействие считывателя и метки происходит в рамках одной и только одной сессии. The Impinj reader and tag population will operate in one and only one session for the duration of an inventory round.

RFID-метка стандарта EPC GEN 2 имеет два возможных состояния для каждой сессии (Session Inventory Flag), обозначаемых как ‘A’ и ‘B’.

Изначально RFID-метка находится в состоянии ‘A’ независимо от сессии. RFID-считыватель определяет когда RFID-метка переходит из состояния ‘A’ в состояние ‘B’. Хотя

Persistence

Когда RFID-считыватель инвентаризирует RFID-метку, флаг состояния меняется с ‘A’ на ‘B’. Характеристика, которая определяет, насколько долго метка будет находится в состоянии ‘B’ до возвращения в состояние ‘A’ называется «устойчивостью». Крайне важно понимать, что точное время сохранения состояния не может быть установлено пользователем, оно может быть только приблизительно определено в соответствии с выбранным «режимом поиска» и «сессией». Ниже приведенная таблица является выдержкой из спецификации EPC Gen2, в которой приведены ориентировочные значение периода «устойчивости» для каждой из 4-х сессий, обозначенных как S0, S1, S2 и S3.

Режимы поиска (Search Modes)

Для RFID-считывателей Impinj доступны 5 режимов:

• Dual Target
• Single Target
• Single Target with Suppression (TagFocus)
• Dual Target Select B→A
• Single Target Reset

В широком смысле выбор режима определяет будет RFID-считыватель работать в один момент времени с RFID-метками только в одном из состояний ‘A’ или ‘B’ (Single Target) или же будут считываться метки, находящиеся и в состоянии ‘A’, и в состоянии ‘B’ (Dual Target). Ниже будут подробно описаны все доступные режимы. Для примера мы подразумеваем систему, состоящую из одного RFID-считывателя и одной антенны.

Dual Target

В режиме Dual Target RFID-считыватель

• Считывает по очереди RFID-метки в состоянии ‘A’ и переводит их в состояние ‘B’
• Считывает по очереди RFID-метки в состоянии ‘B’ и переводит их в состояние ‘A’
• Вышеуказанные действия повторяются при каждом считывании метки раз за разом

В этом режиме сессия не имеет никакого значения потому как RFID-считыватель мгновенно переводит RFID-метки в исходное состояние – ‘A’.

Использование.

При режиме Dual Target генерируется большое количество операций считывания, что прекрасно подходит для небольшого количества RFID-меток или в «статических сценариях», например, таких как «умная полка» (smart shelf). Однако, с некоторыми ограничениями Dual Target можно так же использовать и в «динамических сценариях».

Single Target

Режим Single Target реализует следующий алгоритм:

• RFID-метки в состоянии ‘A’ считываются по очереди и переводятся в состояние ‘B’
• RFID-метки будут находиться в состоянии ‘B’ в зависимости от выбранной сессии (см. таблицу). Затем перейдут в состояние ‘A’
• Вышеуказанные действия повторяются при каждом считывании метки раз за разом

Использование:

Режим Single Target применяется для одновременного считывания большого количества RFID-меток в «динамических сценариях», где нужно считать RFID-метку только один раз, в момент, когда она попадает в зону действия RFID-антенны. Данный режим так же обеспечивает максимально глубокое сканирование при большом количестве RFID-меток в «статических сценариях».

Single Target with Suppression (TagFocus):

Данный режим во многом повторяет алгоритм режима Single Target, но при этом реализует возможности S2 и S3: после инвентаризации RFID-метка будет недоступна для считывания.

Поведение RFID-меток

Прежде чем продолжить, подытожим описанные ранее режимы

В режиме Single Target при выбранной сессии 0 RFID-метка может вести себя несколько иначе. Необходимо ознакомиться с описанием сессии 0.

Режим Dual Target. RFID-метка постоянно считывается, независимо от состояния, в котором она находится (‘A’ или ‘B’). В этом режиме выбор сессии практически не влияет на процесс.

В случае Single Target при S0, взаимодействие с RFID-меткой будет похоже на взаимодействие в режиме Dual Target с небольшими отличиями. Стандарт EPC GEN 2 описывает S0, как имеющую неопределенное значение TS0 (time to set). Причина, по которой описание процесса инвентаризации в режиме . Переключение канала инициирует процесс инвентаризации заново, уже на другом канале, при этом таймер «устойчивости» будет сброшен. Все это приведет к многократному считыванию RFID-метки, аналогичному тому, что происходит в режиме Dual Target. При этом, если планируется использовать активные RFID-метки (со встроенной батарейкой) при Single Target S0, то нужно учесть, что RFID-метка не будет обесточена при переключении частоты, а значит будет неопределенное значение TS0 и процесс будет полностью соответствовать описанию, представленному в стандарте EPC Gen2.

Кроме того, нужно обязательно учитывать регион, в котором работает система. Поскольку региональные требования к переключению между каналами отличаются в зависимости от региона. Примером может служить тот факт, что RFID-метки могут оставаться в состоянии ‘B’ в течение четырех секунд при инвентаризации RFID-считывателем Impinj модели ETSI. В связи с этим Impinj рекомендует использовать другие режимы поиска и сессии, такие как Single Target S1 или Dual Target B → A Select.

В режиме Single Target при S1 RFID-метка после считывания переходит в состояние ‘B’. По истечении некоторого времени (TS1) RFID-метка возвращается в исходное состояние ‘A’ и может быть считана снова. Диапазон возможных значений TS1 определен в стандарте EPS GEN 2 между 500 миллисекунд и 5 секунд (на практике значение может отличаться и не может быть точно определено для конкретной метки). Значение TS1 напрямую зависит от производителя чипа, на базе которого построена RFID-метка и даже от модели RFID-метки. Например, для Impinj Monza S1 значение устойчивости составляет приблизительно 1 секунду. То есть, если мы настроим RFID-считыватель в режим поиска Single Target и укажем S1 в качестве сессии, то мы увидим, что одна и та же метка читается каждую секунду. Если же использовать RFID-метку на базе другого чипа, значение TS1 может отличаться и считывание одной и той же RFID-метки будет производиться через иные интервалы времени.

Если RFID-считыватель работает в режиме поиска Single Target, а в качестве сессии выбраны S2 или S3, то RFID-метка будет считана один раз, перейдет в состояние ‘B’ и продолжит в нем находиться (и игнорировать запросы на чтение) до тех пор, пока не покинет зону сканирования. Как только RFID-метка выйдет из зоны считывания состояние ‘B’ будет сохраняться в течение периода устойчивости (TS2/3). Этот период определен в стандарте EPC GEN 2 длительностью не менее 2 секунд и без указания максимального значения. В течение этого периода RFID-метка не будет отвечать на запросы от любого RFID-считывателя, использующего Single Target и ту же сессию.

Инвентаризация в режиме Single Target with Suppression (так же именуемый TagFocus) при S2 и S3 позволяет перевести RFID-метку в состояние ‘B’ сразу же после считывания, что позволяет считать более «тихие» RFID-метки (обладающие меньшим отражением). Этот режим не менее эффективен при S1, потому что прочитанная RFID-метка после выхода из зоны сканирования сразу же переходит в состояние ‘A’ и становится доступа для чтения другими RFID-считывателями.

В режиме Single Target при выбранной сессии 0 RFID-метка может вести себя несколько иначе. Необходимо ознакомиться с описанием сессии 0.

Dual Target Select B — > A:

В режиме Dual Target Select B — > A RFID-считыватель:

• Считывает все RFID-метки по очереди и переводит их в состояние ‘B’
• Переводит все RFID-метки из состояния ‘B’ в состояние ‘A’ при помощи команды GEN2 Select. Команда Select применяется ко всем RFID-меткам в зоне сканирования.
• Вышеуказанные действия повторяются раз за разом

Использование команды Select для быстрого перевода RFID-метки в состояние ‘A’ обеспечивает более быстрое и эффективное считывание RFID-меток в конфигурациях с несколькими антеннами. Время, затрачиваемое на отправку команды GEN 2 Select, гораздо меньше времени выполнения повторной инвентаризации с целью смены состояния c ‘B’ на ‘A’ для каждой RFID- метки в отдельности. Это приводит к более быстрому переключению антенн RFID-считывателем, потому как RFID-метки возвращаются в состояние ‘A’ раньше. По сравнению c режимом Dual Target режим Dual Target Select B — > A обеспечивает более высокую скорость чтения за счет преимущества в скорости команды Select перед повторной инвентаризацией.

Этот режим так же позволяет качественней обрабатывать уникальные теги, попадающие в зону сканирования. В режиме Dual Target, если новая RFID-метка в состоянии ‘A’ попадает в зону сканирования и RFID-считыватель инвентаризирует и переводит RFID-метку в состояние ‘B’, то RFID-метка не будет считываться пока RFID-считыватель не произведет инвентаризацию в состояние ‘A’. При выборе Dual Target Select B — > A RFID-метка считается раньше потому как RFID-считыватель пропускает инвентаризацию состояния ‘B’.

Использование

Данный режим считается наиболее эффективным в сценариях, при которых используются несколько антенн, RFID-метки постоянно считываются и при этом в зоне сканирования находится более 50 RFID-меток. Так же режим Dual Target Select B — > A можно использовать для слежения за движущимися RFID-метками для более точного определения момента входа RFID-метки в зону считывания и выхода из нее. Практический пример данного сценария – контроль отгрузки.

Single Target Reset

При использовании данного режима RFID-считыватель инвентаризирует RFID-метки в состоянии ‘B’ и сбрасывает состояние RFID-метки в состояние ‘А’.

Данный режим можно рассмотреть для высоконагруженных приложений, с целью контроля возвращения RFID-метки в состояние ‘A’. Например, RFID-считыватель настроен на работу в режиме Single Target S2 или S3 (с длительным периодом устойчивости). Можно перенастроить RFID-считыватель на использование Single Target Reset для того, чтобы переход RFID-метки в состояние ‘A’ был контролируемым. Такое решение позволяет беспрерывно считывать большое количество RFID-меток одновременно.

Использование

Пример программы на псевдокоде описывает как вы можете использовать Single Target Reset совместно с Single Target для непрерывной инвентаризации:

While (true) {

Inventory SingleTarget and Session 2 for 10 seconds  (A->B)

Inventory SingleTargetReset and Session 2 for 10 seconds  (B->A)

SentLatestInventory(ListOfInventoriedTags)

}

Вместо переключение режима на одном RFID-считывателе возможно использовать один RFID-считыватель в режиме Single Target Reset, а второй в режиме Single Target.

Примеры

Сценарий 1. «Умная полка» (smart shelf), на которой постоянно производится процесс инвентаризации RFID-меток. Наилучшим выбором будет режим поиска Dual Target, который позволяет моментально обновить статус RFID-метки и сообщить о размещении на полку или снятия с полки маркированного объекта.

Сценарий 2. Через RFID-портал разгружается маркированный товар. RFID-портал работает в режиме Single Target, S2. Допустим, что по выходу из зоны сканирования RFID-портала, сотрудник склада должен провести инвентаризацию при помощи RFID терминала сбора данных (RFID-ТСД) (например, с целью размещения товара на место хранения). Если RFID-ТСД использует ту же сессию, что и RFID-портал, то могут возникать ошибки, связанные с пропуском некоторых RFID-меток или же RFID-метки, могут долго считываться RFID-ТСД из-за того, что RFID-метки были переведены в состояние ‘B’ RFID-порталом и еще не вернулись в состояние ‘A’. Настройка RFID-ТСД в режим отличный от режима работы RFID-портала (например, Dual Target или Single Target w/ Suppression) или установка сессии в S3, позволит избежать ошибок.

Так же можно использовать режим Single Target with Suppression (при условии использования RFID-меток на базе чипов Impinj Monza). Данный режим позволяет быстро считать большое количество меток, при этом все метки будут считаны с практически 100% вероятностью. Кроме того, использование режима Single Target with Suppression позволяет произвести повторную инвентаризацию RFID-метки почти сразу же после выноса метки из зоны считывания RFID-портала.

Сценарий 3. RFID-метки инвентаризируются двумя RFID-считывателями. В дальнейшем количество RFID-меток, прочитанных RFID-считывателями сравнивается с целью исключения пропуска RFID-меток. Чтобы реализовать данный сценарий, необходимо, чтобы RFID-считыватели инвентаризировали RFID-метки на в разных сессиях. Для одного считывателя установить режим Single Target S2, а для другого Single Target S3.

Сценарий 4. Выполняется непрерывное чтение большого количества RFID-меток одновременно в сессиях S2 и S3. После считывания в режиме Single Target S2 или S3 RFID-метки будут переведены в состояние ‘B’. Затем, периодически изменяя режим инвентаризации на Single Target Reset, RFID-метки будут переводиться в состояние ‘A’, что позволит их инвентаризировать в режиме Single Target при следующей итерации. Такой алгоритм позволяет упорядочить считывание RFID-меток.

Сценарий 5. Необходимо обеспечить как можно большее количество считываний RFID-меток. Это может быть любое приложение: для инвентаризации, определения местоположения или направления. В этом случае определенно следует использовать режим Dual Target B → A. Так как, для ускорения процесса инвентаризации, этот режим может обеспечить более быстрое и эффективное считывание по сравнению с режимом Dual Target, посредством отправки команды Select, выполнение которой вернет RFID-метки в состояние ‘A’. Команда Select выполняется быстрее нежели проведение повторной инвентаризации, что ускоряет скорость чтения и обработку новых RFID-меток, попадающих в зону сканирования.