Come anticipato nel Capitolo 1, in questa tesi sono stati presi in esame esclusivamente tag di tipo passivo, cioè non dotati di alcuna fonte di alimentazione interna. Tra i principali parametri che caratterizzano un tag si citano i seguenti:
• la sensibilità del chip che rappresenta il minimo livello di potenza necessario all’at-
tivazione del tag;
• la distanza tipica di lettura. Esistono tag di tipo long-range, destinati a letture su
grandi distanze, e tag di tipo short-range destinati alla lettura su brevi distanze;
• polarizzazione del campo, parametro che dipende sostanzialmente dal design del-
l’antenna e permette di catturare il campo lungo una sola o entrambe le polarizza- zioni;
• dimensioni della memoria.
Tipicamente la dimensione della memoria di un chip di un tag RFID, va da qualche bit nelle applicazioni antitaccheggio fino a centinaia di bit nelle applicazioni di inventario. Alcuni tipi di tag implementano funzioni di sicurezza e protezione dell’informazione e sono utilizzati in applicazioni come ad esempio nei chip delle carte di credito o per il controllo degli accessi del personale in determinate aree.
Il chip di un tag, contiene diverse tipologie di memoria. Nello standard EPC Global Class1 Gen2 vengono definiti differenti banchi di memoria riservati a diversi utilizzi. La
Reserved Memory è dedicata alla protezione e alla sicurezza dei dati. Nel caso il tag
implementi questo tipo di sicurezza, questo banco di memoria contiene le password di accesso o di modifica dei dati del tag. L’EPC Memory contiene principalmente l’EPC (Electronic Product Code) che rappresenta l’identificativo associato al tag. L’EPC può essere riprogrammato e rappresenta la porzione di memoria che spesso viene utilizzata per memorizzare l’informazione del tag. La TID Memory contiene la memoria TID (Tag
IDentifier) che identifica univocamente ogni singolo tag prodotto. Essa è costituita da
un codice seriale che viene programmato in fase di realizzazione del chip e a differenza della memoria EPC è di sola lettura. La User Memory è una porzione di memoria che qualora sia presente, è dedicata all’utilizzo da parte dell’utente per l’immagazzinamento di ulteriori informazioni. I tag utilizzati nella campagna di misure sono l’Alien ALN9640 [16], il LABID UH331 [17], il LABID INSKY-L3 [18], l’UPM Raflatac short dipole [19], e il LABID UH414 [20] e sono rappresentati in Figura2.11. Le loro caratteristiche principali sono descritte nella Tabella2.11.
Produttore/ Modello Chipset Sensibilità del chip EPC + Memoria utente Dimensioni Alien ALN9640 Alien Higgs3 -18 dBm 96 ÷ 480 + 512 [bit] 95 x 8.1 [mm2] LABID UH331 Impinj Monza5 -17.8 dBm 128 [bit] 95 x 7.2 [mm2] LABID Linksys L3 Impinj Monza 4QT -17.4 dBm 128 + 512 [bit] 64 x 32 [mm2] UPM Raflatac Shortdipole NXP U-Code G2XL/G2XM -15 dBm 240 + 512 [bit] 97 x 15 [mm2] LABID UH414 Impinj Monza4 -17.4 dBm 128 + 512 [bit] 48 x 28 [mm2]
Tabella 2.11: Caratteristiche dei tag utilizzati durante le misure di lettura.
(a) Alien ALN9640 (b) LabID UH331
(c) LabID Linksys L3 (d) LabID UH414
(e) UPM Raflatac Shortdipole
Capitolo 3
Caratterizzazione della distanza di
lettura di reader commerciali
In questo capitolo descriveremo il setup di misura e la procedura da effettuare per carat- terizzare la distanza di lettura a cui un reader è in grado di identificare i tag. Saranno effettuate misure denominate “Singolo Tag” nelle quali è presente un solo tag nel campo di lettura del reader e misure denominate “Multi Tag” ovvero con più tag nella stessa zona di lettura.
Nella prima parte del capitolo, verrà fatta una breve descrizione dei parametri presi in considerazione: velocità di lettura (read rate), efficienza di lettura e distanza di lettura (reading distance). Nella seconda parte del capitolo saranno analizzate e descritte le metodologie e le procedure adottate per effettuare la caratterizzazione di reader RFID. Nella terza parte verranno illustrati i risultati relativi alla campagna di misure ottenuti dall’applicazione delle procedure di misura descritte.
3.1
Parametri fondamentali
3.1.1
Velocità di lettura (read rate)
Il read rate indica la velocità con la quale vengono identificati i tag. Esso è definito come il numero di tag letti nell’intervallo di tempo ed è espresso in tag/s.
Read rate= Numero di tag identificati
Intervallo di tempo
Esso rappresenta uno dei parametri chiave delle prestazioni di un reader, infatti un valore di read rate elevato è indispensabile quando il tag si trova in movimento o quando
attraversa l’area di copertura dell’antenna del reader per un periodo di tempo limitato op- pure quando si vogliano identificare contemporaneamente un notevole numero di tag. Il
read rate è fortemente dipendente dalle impostazioni del protocollo di comunicazione e i
parametri che influiscono maggiormente sul suo valore sono legati alla codifica del segna- le trasmesso dal tag: la Backscatter Link Frequency (BLF), l’indice della codifica Miller, la sessione e la durata dell’impulso (TARI) che saranno meglio descritti nel paragrafo3.3.
3.1.2
Efficienza di lettura
L’efficienza di lettura indica la capacità di un reader di identificare correttamente un tag. Questo valore viene espresso in percentuale e talvolta è indicato con il termine read relia-
bility [21]. L’efficienza di lettura è definita come il rapporto tra il numero di volte che il
tag viene riconosciuto dal reader e il numero di volte che il reader effettua un’interroga-
zione. Essendo un rapporto tra numeri puri risulta essere un numero adimensionale. Più formalmente può essere scritto come:
Efficienza di lettura= Numero di tag identificati
Numero di interrogazioni
Nel caso in cui nel campo di lettura dell’antenna è presente un solo tag, l’efficienza di lettura, dipende sostanzialmente dall’entità del segnale di ritorno sull’antenna del reader e dalla capacità del reader di recuperare e riconoscere le informazioni in esso contenute.
3.1.3
Distanza di lettura (reading distance o read range)
La distanza di lettura [21] è definita come la distanza massima tra l’antenna del rea-
der e il tag, alla quale il reader riesce a identificare correttamente il tag. Essa dipende
essenzialmente [22]:
• dal reader, ovvero dalla potenza trasmessa e dalla sua sensibilità;
• dal tag, ovvero dalla sensibilità del suo chip e dal guadagno dell’antenna;
• dallo scenario, cioè dalla presenza di ostacoli all’interno della zona di lettura o di
materiali che modificano la propagazione delle onde elettromagnetiche.
Diverse pubblicazioni presenti nello stato dell’arte [23], [24], mostrano come è possibile applicare la classica formula del collegamento per calcolare un valore teorico della di- stanza di lettura a partire dalla conoscenza dei parametri principali del reader e del tag (il guadagno delle antenne del reader e del tag, la sensibilità dei chip utilizzati nel reader e nel tag, l’orientamento del tag nei confronti dell’antenna del reader e l’efficienza di
Backscatter del tag [25] che indica quanta potenza incidente viene convertita in potenza riflessa, ecc).
In letteratura uno studio effettuato in [26] definisce la reading distance come la di- stanza alla quale l’efficienza di lettura è pari al 10%. Poiché l’efficienza di lettura non sempre viene resa disponibile all’uscita di un reader commerciale, si può utilizzare una definizione alternativa in cui la reading distance è la distanza alla quale il read rate è pari ad almeno il 10% del suo valore massimo. Tale definizione deriva dal fatto che quando si misura un read rate massimo, anche l’efficienza di lettura sarà massima e circa pari al 100%.
In questo lavoro di tesi si è adottata la seconda definizione basata sull’utilizzo del
read rate misurato che è un’informazione sempre disponibile in uscita ai reader utilizza-
ti. Ovviamente ci aspettiamo di ottenere risultati confrontabili indipendentemente dalla definizione scelta come sarà illustrato meglio nel paragrafo 3.4.5 per il reader Phychips che consente di misurare sia read rate che efficienza.