DE102008054610A1

DE102008054610A1 - Radiofrequenz-Identifikationssytem zur Vermeidung von Signalkollisionen bei Mehrkanal-Übertragung

Info

Publication number: DE102008054610A1
Application number: DE200810054610
Authority: DE
Inventors: Yuan-Ning Hsieh; Tayung Lee; Shin-Yoa Perng
Original assignee: Getac Technology Corp
Current assignee: Getac Technology Corp
Priority date: 2008-12-14
Filing date: 2008-12-14
Publication date: 2010-06-17

Abstract

Die Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung eines RFID-Systems zur Vermeidung von Signalkollisionen bei Mehrkanal-Übertragung, bestehend aus mindestens einem RFID-READER und mehreren RFID-TAG-Gruppen, die jeweils aus mindestens einem RFID-Tag bestehen, wobei die RFID-TAGs in einer einzelnen RFID-TAG-Gruppe die Funkübertragung über einen einheitlichen Kanal durchfühgen, während die RFID-TAGs verschiedener RFID-TAG-Gruppen die Funkübertragung über verschiedene Kanäle vollziehen. Während die RFID-TAGs verschiedener RFID-TAG-Gruppen die Funksignale gleichzeitig mit den RFID-READERn empfangen oder senden, findet keine Signalkollision zwischen den RFID-TAGs der verschiedenen RFID-TAG-Gruppen mehr statt, da die jeweiligen RFID-TAG-Gruppen auf verschiedenen Frequenzen arbeiten.

Description

Die Erfindung betrifft ein Radiofrequenz-Identifikationsbzw. RFID-System zur Vermeidung von Signalkollisionen, insbesondere der Vermeidung von Signalkollisionen bei einer Mehrkanal-Übertragung.
Bei der herkömmlichen Ausführungsform besteht ein RFID-System überwiegend aus RFID-TAGs und RFID-READERn und wird verwendet, um Daten mit Hilfe von Funktechnik zu übertragen, bzw. Gegenstände automatisch zu identifizieren.
Das RFID-TAG wird von einem mit einem eindeutigen Identifikationscode (UID) versehenen Chip und einer Antenneneinheit gebildet, die mittels eines speziellen Abdichtungsverfahrens zusammengesetzt sind. In der Regel kann das RFID-TAG hinsichtlich der Stromversorgung aktiv oder passiv sein, wobei ein aktives RFID-TAG eine eigene Batterie besitzt, während ein passives RFID-TAG ohne Batterie direkt, bzw. über den RFID-READER mit Strom versorgt wird. Der RFID-READER besteht aus einer Antenne, einem Funkdoppelverkehrsmodul und einem Datenverarbeitungsmodul. Im allgemeinen ist die Wechselwirkung zwischen dem RFID-TAG und dem READER dabei:

(1) dass der READER die Elektromagnetenergie über eine externe Antenne absendet, während das RFID-TAG die vom READER ausgegebene Elektromagnetenergie über eine interne Antenne empfängt, bzw. sie in den für den Betrieb des internen Chips notwendigen Strom umwandelt.
(2) dass der READER dafür zuständig ist, die durch das RFID-TAG nach der internen UID ausgearbeiteten Daten zu empfangen, bzw. zu identifizieren.
(3) dass der READER die Daten ans RFID-TAG zurücksendet, soweit das RFID-TAG mit einem beschreibbaren internen Speicher versehen ist.

Ohne eingebaute Batterie ist ein passives RFID-TAG im Hinblick auf eine lange Gebrauchsdauer, Kompaktheit sowie Wirtschaftlichkeit vorteilig. Im RFID sind digitale Daten abgelegt, die vom/für den Benutzer ver- bzw. entschlüsselbar sind und die zu einem reibungslosen Datenaustausch beitragen können. Die RFID-Systeme finden vorwiegend im Rahmen von Luftpassagierverwaltung und Luftgepäckverwaltung, Lagerverwaltung sowie Logistikverwaltung Anwendung.
Unter Umständen muss ein RFID-READER gleichzeitig mehrere RFID-TAGs ablesen, wobei häufig Signalkollisionsprobleme auftreten, insofern ist eine Technologie zur Vermeidung von Signalkollisionen insbesondere dann wichtig, wenn mehrere RFID-TAGs gleichzeitig von einem einzelnen RFID-READER bearbeitet werden.
Die Signalkollision eines RFID-Systems lässt sich normalerweise grob in die TAG-Signalkollision und in die READER-Signalkollision teilen, wobei die TAG-Signalkollision bedeutet, dass der einzelne RFID-READER die gleichzeitig empfangenen Mehrfach-Signale aus mehreren RFID-TAGs irrtümlich abliest, während sich die READER-Signalkollision so versteht, dass ein Widerspruch aufgrund der durch das RFID-TAG gleichzeitig von mehreren READERn empfangenen Befehle entsteht. Die Signalkollision kann dazu führen, dass die Übertragung scheitert, Daten verloren gehen und Identifikationsprobleme durch falsches Ablesen auftreten.
In der Branche ist zur Lösung der TAG-Signalkollision schon eine sogenannte TDMA-Technik (Time Division Multiple Access) bekannt, die die jeweiligen RFID-READER so regelt, dass sie Daten zu unterschiedlichen Zeitpunkten übertragen. Diese Technik ist für FRID-System mit weniger RFID-READERn gut geeignet. Wenn aber die Anzahl der eingesetzten READER eine bestimmte Höhe erreicht hat, fällt die Leistungsfähigkeit sowie die Zuverlässigkeit entsprechend ab.
Die herkömmliche Ausführungsform der TDMA-Technik ist deshalb zur Vermeidung von Signalkollisionsproblemen eingeschränkt, da die Leistungsfähigkeit sowie die Zuverlässigkeit des gesamten Systems abfällt, wenn die Anzahl der eingesetzten READER eine bestimmte Höhe erreicht hat.
Ausgehend von dem vorstehend dargestellten Stand der Technik liegt die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, ein Mehrkanal-Übertragungs-RFID-System unter Vermeidung von Signalkollisionen zu schaffen, was erfindungsgemäß durch Frequenzverschiebung bei der Rücksendung der TAG-Signale an den RFID-READER erreicht wird, da so nun keine Signalkollisionen beim Übertragen der TAG-Information von den RFID-TAGS an den RFID-READER mehr auftreten können.
Die Erfindung betrifft ein RFID-System zur Vermeidung einer Signalkollision, insbesondere bei einer Mehrkanal-Übertragung, bestehend aus mehreren RFID-TAG-Gruppen und mindestens einem RFID-READER, wobei jede RFID-TAG-Gruppe aus mindestens einem RFID-TAG besteht. Die RFID-TAGs in einer einzelnen RFID-TAG-Gruppe führen die Funkübertragung über einen einheitlichen Kanal bzw. ein Frequenzband durch, während die RFID-TAGs verschiedener RFID-TAG-Gruppen die Funkübertragung über verschiedene Kanäle vollziehen. Jedes RFID-TAG ist mit einem Mikroprozessor versehen, der zum Empfangen und Senden der Funksignale des vorgegebenen Kanals jeweils mit einem internen Speicher und einem Radiofrequenz-Doppelverkehrsmodul ausgerüstet ist. Jeder RFID-READER ist mit einem Mikroprozessor versehen, der mit einem internen Speicher und einem Mehrkanal-Radiofrequenz-Doppelverkehrsmodul ausgerüstet ist, wobei das Mehrkanal-Radiofrequenz-Doppelverkehrsmodul auch mehrere einzelne Radiofrequenz-Doppelver kehrsmodule aufweisen kann, die die einzelnen Funksignale aus dem jeweiligen RFID-TAG empfangen und senden. Während die RFID-TAGS verschiedener RFID-TAG-Gruppen die Funksignale gleichzeitig mit den RFID-READERn empfangen oder senden, findet keine Signalkollision zwischen den RFID-TAGS der verschiedenen RFID-TAG-Gruppen mehr statt, da die jeweiligen RFID-TAG-Gruppen mit verschiedenen Frequenzen arbeiten.
Die vorliegende Erfindung ermöglicht, die Signalkollision im Fall der Zunahme der Anzahl der RFID-TAGs im RFID-System einfach mit Hilfe einer Hardwaremaßnahme zu vermeiden, die Zuverlässigkeit des Systems und die Vollständigkeit der übertragenen Daten zu sichern sowie das fehlerhaften Datenauslesungen und Datenverlust zu vermindern. Durch die Erfindung ist es möglich, den Aufwand zu reduzieren, der durch die bei mehreren RFID-TAGS erforderliche Installation mehrerer RFID-READER entsteht.
Um das Ziel der Erfindung, Technologie, Funktion und Vorteile besser und detaillierter zu veranschaulichen, werden nachfolgend bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand von Abbildungen der Zeichnung erläutert. Es zeigen in schematisierter Darstellung:
1: eine Abbildung einer ersten Ausführungsform der Erfindung;
2: einen Systemaufbau der ersten Ausführungsform der Erfindung als Blockdiagramm;
3: ein Funksignalverkehrsschema des RFID-TAGs der ersten Ausführungsform der Erfindung und
4: einen Systemaufbau der zweiten Ausführungsform der Erfindung als Blockdiagramm.
Über die Abbildungen der Zeichnung und die verschiedenen Ausführungsformen hinweg sind wo immer möglich einheitlich gleiche Bezugszeichen für gleiche Elemente oder Verfahrensschritte gewählt worden.
1 ist eine schematisierte Darstellung einer ersten Ausführungsform der Erfindung. Das RFID-System 100 verfügt über mehrere RFID-TAG-Gruppen, z. B. G1, G2, G3, wobei G1 aus RFID-TAG 1a, 1b, 1c, G2 aus RFID-TAG 2a, 2b, 2c sowie G3 aus RFID-TAG 3a, 3b, 3c besteht. Die RFID-TAGs in einer einzelnen RFID-TAG-Gruppe führen die Funkübertragung über einen einheitlichen Kanal durch, während die RFID-TAGs verschiedener RFID-TAG-Gruppen die Funkübertragung über verschiedene Kanäle vollziehen. Um alle zu empfangenden Signale möglichst vollständig zu erfassen, muss eine Datenübertragung zwischen Anode und Kathode einer Frequenz erfolgen, da eine Frequenzverschiebung bei Signalübertragung infolge evtl. Veralterung interner Bauteile oder äußerlicher Störungen häufig stattfindet. Die RFID-TAG-Gruppen G1, G2, G3 nutzen deshalb unterschiedliche Kanäle, die die jeweiligen Signale S1, S2 und S3 zum RFID-READER 4 sowie Daten zu einem mit dem RFID-READER 4 verbundenen Hauptsteuergerät 5 übertragen. In der vorliegenden Ausführungsform werden die drei genannten RFID-TAG-Gruppen nur als Beispiel angeführt, die Erfindung ist jedoch nicht darauf beschränkt.
2 zeigt einen Systemaufbau der ersten Ausführungsform der Erfindung als Blockdiagramm. Ein einzelnes RFID-TAG der jeweiligen RFID-TAG-Gruppe G1, G2 und G3 dient als Beispiel. Beispielsweise besteht das RFID-TAG 1a von G1 aus einem Mikroprozessor 11a, der jeweils mit einem Radiofrequenz-Doppelverkehrsmodul 12a, einem internen Speicher 13a sowie einem Netzspeisungsgerät 14a gekoppelt ist, wobei im internen Speicher 13a eine Kennbandinformation 131a abgelegt ist, die eine Kennnummer 132a und die Kenndaten 133a enthält.
Wie das RFID-TAG 1a von G1 besteht auch das RFID-TAG 2a von G2 aus einem Mikroprozessor 21a, der jeweils mit einem Radiofrequenz-Doppelverkehrsmodul 22a, einem internen Speicher 23a sowie einem Netzspeisungsgerät 24a gekoppelt ist, wobei im internen Speicher 23a eine Kennbandinformation 231a abgelegt ist, die eine Kennnummer 232a und die Kenndaten 233a enthält.
Wie auch bei den o. g. zwei Beispielen besteht das RFID-TAG 3a von G3 aus einem Mikroprozessor 31a, der jeweils mit einem Radiofrequenz-Doppelverkehrsmodul 32a, einem internen Speicher 33a sowie einem Netzspeisungsgerät 34a gekoppelt ist, wobei im internen Speicher 33a eine Kennbandinformation 331a abgelegt ist, die eine Kennnummer 332a und die Kenndaten 333a enthält.
Das jeweilige Radiofrequenz-Doppelverkehrsmodul 12a, 12b und 12c von RFID-TAG 1a, 2a und 3a arbeitet an einem jeweiligen Vorgabekanal, um das entsprechende Funksignal S1, S2 und S3 zu empfangen oder zu senden, bzw. die jeweilige Kennnummer 132a, 232a, 332a sowie die jeweiligen TAG-Kenndaten 133a, 233a und 333a abzustrahlen.
Die jeweiligen Kenndaten 133a, 233a und 333a können verschiedene Informationen enthalten, z. B. Informationen zur TAG-Restenergie (zur Bewertung der verbleibenden Energie), zum TAG-Modus (zum Umschalten zwischen Schlafmodus und Betriebsmodus), zur Firmware-Version (zum Aktualisieren der Firmware-Version), zur Software-Version (zum Aktualisieren der Software-Version), zur Bandbreite (für die Wahl einer Übertragungsfrequenz), zur Leistung (für die Wahl einer Übertragungsleistung), zur Befugnis (zum Filtern von falschen TAGs), zum TAG-Hersteller (Angaben des Herstellers) sowie zur TAG-Zugehörigkeit (zur Angabe einer zugehörigen RFID-TAG-Gruppe).
Der RFID-READER 4 ist mit einem Mikroprozessor 41 versehen, der mit einem Mehrkanal-Radiofrequenz-Doppelverkehrsmodul 42, einem internen Speicher 43 und einer Anschlussschnitt stelle 44 verbunden ist, wobei das Mehrkanal-Radiofrequenz-Doppelverkehrsmodul 42 das jeweiliges Funksignal S1, S2, S3 aus der RFID-TAG-Gruppe G1, G2 und G3 empfängt oder sendet, während die Anschlussschnittstelle 44 mit dem Hauptsteuergerät 5 verbunden ist und die empfangenen Daten zum Hauptsteuergerät 5 weiterleitet oder selbst bearbeitet.
3 zeigt das Funksignalverkehrsschema vom RFID-TAG der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Wie dargestellt, gibt es an der Frequenz-Achse F die Frequenzpunkte f1, f2 und f3, da die verschiedenen RFID-TAG-Gruppen G1, G2 und G3 zur Funkübertragung auch verschiedene Frequenzbänder nutzen. In dieser Ausführungsform haben die RFID-TAGs 1a, 1b, 1c, 2a, 2b, 2c, 3a, 3b oder 3c von G1, G2 oder G3 aktive RFID-TAGs, welche die Netzspeisung über ein Netzspeisungsgerät vornehmen, S1, S2 und S3 strahlen jeweils aktiv ab. Beim Empfang der jeweils aus der RFID-TAG-Gruppe G1, G2 und G3 abgesendeten Funksignale S1, S2 und S3 entstehen deshalb keine Signalkollisionen, da dabei verschiedene Frequenzbänder, welche mit einem sicheren Vorgabeabstand auch voneinander distanziert sind, verwendet werden. In dieser Ausführungsform sind nur aktive RFID-TAGs zur Erläuterung angeführt worden. Die Erfindung beschränkt sich jedoch nicht darauf, d. h. sie kann ebenso passive RFID-TAGs treffen.
4 zeigt einen Systemaufbau des zweiten Ausführungsbeispiels der Erfindung als Blockdiagramm. Dieses System besteht fast aus den gleichen Bauteilen und identischen Bezugszeichen, wie die erste Ausführungsform. Der RFID-READER 4a des RFID-Systems 100' ist ebenfalls mit einem Mikroprozessor 41 versehen, der mit mehreren Radiofrequenz-Doppelverkehrsmodulen, z. B. 42a, 42b, 42c, einem internen Speicher 43 und einer Anschlussschnitt-stelle 44 verbunden ist.
Die jeweilige Funktion der Bauteile dieses Ausführungsbeispiels ist ähnlich wie bei der ersten Ausführungsform. Der Unterschied liegt darin, dass die Radiofrequenz-Doppelverkehrsmodule 42a, 42b, 42c des RFID-READERs 4a auf die jeweiligen Frequenzbänder der RFID-TAG-Gruppen G1, G2, G3 gezielt sind sowie zum Empfangen und Senden von 131a, 231a, 331a des RFID-TAGs 1a, 2a, 3a von G1, G2 und G3 dienen. Die hier genutzten Verfahren zur Vermeidung von Signalkollision sind identisch mit denen aus der ersten Ausführungsform und werden deshalb nicht mehr wiederholt.

1a, 1b, 1c, 2a, 2b, 2c, 3a, 3b, 3c: RFID TAG
4: RFID-READER
4a: RFID-READER
5: Hauptsteuergerät
11a, 21a, 31a, 41: Mikroprozessor
12a, 12b, 12c, 22a, 32a: Radiofrequenz-Doppelverkehrsmodul
13a, 23a, 33a, 43: Internen Speicher
14a, 24a, 34a: Netzspeisungsgerät
42: Mehrkanal-Radiofrequenz-Doppelverkehrsmodul
42a, 42b, 42c: Radiofrequenz-Doppelverkehrsmodulen
44: Anschlussschnittstelle
100, 100': RFID-system
131a, 231a, 331a: Kennbandinformation
132a, 232a, 332a: Kennnummer
133a, 233a, 333a: Kenndaten
F: Frequenz-Achse
f1, f2, f3: Frequenzpunkte
G1, G2, G3: RFID-TAG-Gruppen
S1, S2, S3: Signale

Claims

RFID-System zur Vermeidung von Signalkollisionen bei einer Mehrkanal-Übertragung, bestehend aus: mehreren RFID-TAG-Gruppen, die jeweils aus mindestens einem eine TAG-Information enthaltenden RFID-TAG bestehen, wobei die RFID-TAGs in einer einzelnen RFID-TAG-Gruppe die Funkübertragung über einen einheitlichen Kanal durchführen, während die RFID-TAGs verschiedener RFID-TAG-Gruppen die Funkübertragung über verschiedene Kanäle vollziehen; mindestens einem RFID-READER, der mit einem Mehrkanal-Radiofrequenz-Doppelverkehrsmodul zum Empfangen und Senden der TAG-Informationen vom jeweiligen RFID-TAG der verschiedenen RFID-TAG-Gruppen versehen ist.
RFID-System zur Vermeidung von Signalkollisionen bei Mehrkanal-Übertragung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das RFID-TAG mit einem Mikroprozessor versehen ist, der mit einem internen Speicher und einem Radiofrequenz-Doppelverkehrsmodul gekoppelt ist.
RFID-System zur Vermeidung von Signalkollisionen bei Mehrkanal-Übertragung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Mikroprozessor dieses RFID-TAGs mit einem Netzspeisungsgerät gekoppelt ist, das zur Versorgung dieses RFID-TAGs dient.
RFID-System zur Vermeidung von Signalkollisionen bei Mehrkanal-Übertragung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die TAG-Informationen eine TAG-Kennnummer und die TAG-Kenndaten enthalten.
RFID-System zur Vermeidung von Signalkollisionen bei Mehrkanal-Übertragung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die TAG-Kenndaten verschiedene Informationen enthalten können, z. B. zur TAG-Restenergie, zum TAG-Modus, zur Firmware-Version, zur Software-Version, zur Bandbreite, zur Leistung, zur Befugnis, zum TAG-Hersteller sowie zur TAG-Zugehörigkeit, oder einer Kombination aus diesen Angaben.
RFID-System zur Vermeidung gegen Signalkollision bei Mehrkanal-Übertragung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der RFID-READER ferner mit einer Anschlussschnittstelle zur Verbindung mit einem Hauptsteuergerät versehen ist.
RFID-System zur Vermeidung von Signalkollisionen bei Mehrkanal-Übertragung, bestehend aus: mehreren RFID-TAG-Gruppen, die jeweils mindestens aus einem RFID-TAG bestehen, wobei die RFID-TAGS in einer einzelnen RFID-TAG-Gruppe die Funkübertragung über einen einheitlichen Kanal durchführen, während die RFID-TAGs verschiedener RFID-TAG-Gruppen die Funkübertragung über verschiedene Kanäle vollziehen; mindestens einem RFID-READER, der mit mehreren Mehrkanal-Radiofrequenz-Doppelverkehrsmodulen versehen ist, der auf die jeweiligen Frequenzbänder verschiedener RFID-TAG-Gruppen zielt, bzw. zum Empfangen und Senden der TAG-Informationen vom jeweiligen RFID-TAG der verschiedenen RFID-TAG-Gruppen dienen.
RFID-System zur Vermeidung von Signalkollisionen bei Mehrkanal-Übertragung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das RFID-TAG mit einem Mikroprozessor versehen ist, der mit einem internen Speicher und einem Radiofrequenz-Doppelverkehrsmodul gekoppelt ist.
RFID-System zur Vermeidung von Signalkollisionen bei Mehrkanal-Übertragung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Mikroprozessor dieses RFID-TAGs mit einem Netzspeisungsgerät gekoppelt ist, das zur Versorgung dieses RFID-TAGs dient.
RFID-System zur Vermeidung von Signalkollisionen bei Mehrkanal-Übertragung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die TAG-Informationen eine Kennnummer und die Kenndaten enthalten.
RFID-System zur Vermeidung von Signalkollisionen bei Mehrkanal-Übertragung nach Anspruch 10, dadurch ge kennzeichnet, dass die Kenndaten verschiedene Informationen enthalten können, z. B. zur verfügbaren TAG-Restenergie, zum TAG-Modus, zur Firmware-Version, zur Software-Version, zur Bandbreite, zur Leistung, zur Befugnis, zum TAG-Hersteller sowie zur TAG-Zugehörigkeit, oder einer Kombination daraus.
RFID-System zur Vermeidung von Signalkollisionen bei Mehrkanal-Übertragung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der RFID-READER ferner mit einer Anschlussschnittstelle zur Verbindung mit einem Hauptsteuergerät versehen ist.