العربية العربية 
تصفح الكمية:429 الكاتب:محرر الموقع نشر الوقت: 2025-01-27 المنشأ:محرر الموقع
في عالم تقنيات التواصل اللاسلكي وتحديد الهوية ، يعد تحديد التردد العالي للغاية (UHF) وتحديد التردد الراديوي (RFID) مفهومين مهمين يتم تشغيلهما غالبًا. يعد فهم الاختلافات بينهما أمرًا ضروريًا لمختلف التطبيقات ، بدءًا من إدارة المخزون إلى أنظمة التحكم. تتعلق UHF في المقام الأول بنطاق معين من ترددات الراديو داخل الطيف الكهرومغناطيسي ، في حين أن RFID هي تقنية تستخدم ترددات الراديو لغرض تحديد وتتبع الكائنات أو الأفراد.
يعمل التردد العالي للغاية ، كما يوحي الاسم ، داخل نطاق تردد معين. يمتد نطاق UHF عادة من 300 ميغاهيرتز إلى 3 جيجا هرتز. يوفر نطاق التردد هذا العديد من الخصائص المتميزة. واحدة من المزايا الرئيسية هي الطول الموجي الطويل نسبيًا مقارنة بالترددات الأعلى مثل ترددات الميكروويف. يسمح الطول الموجي الأطول باختراق أفضل من خلال مواد معينة مثل الجدران والعقبات ، على الرغم من أنها ليست بفعالية مثل الترددات المنخفضة في بعض الحالات. على سبيل المثال ، في إعداد المستودعات ، يمكن أن تنتقل إشارات UHF غالبًا عبر الرفوف والأرفف إلى حد ما ، مما يتيح التواصل مع الأجهزة أو العلامات الموجودة داخل المنشأة.
جانب آخر مهم من UHF هو قدرتها على دعم معدلات نقل البيانات المرتفعة. هذا يجعل الأمر مناسبًا للتطبيقات التي يجب أن تنقل فيها كمية كبيرة من البيانات بسرعة ، كما هو الحال في بعض أنظمة النطاق العريض اللاسلكي أو أنواع معينة من تطبيقات التتبع في الوقت الفعلي التي تتطلب تحديثات متكررة للمعلومات. على سبيل المثال ، في عملية لوجستية حيث يجب مراقبة موقع وحالة الحزم باستمرار وإبلاغه مرة أخرى إلى نظام مركزي ، يمكن لـ UHF التعامل مع حركة البيانات بكفاءة.
تحديد تردد الراديو هو تقنية تمكن من تحديد وتتبع الكائنات أو الأشخاص الذين يستخدمون موجات الراديو. يتكون نظام RFID عمومًا من ثلاثة مكونات رئيسية: علامة RFID ، وقارئ RFID ، وهوائي. يلعب هوائي RFID دورًا حاسمًا في كل من نقل وتلقي إشارات تردد الراديو. تحتوي علامة RFID ، التي يمكن أن تكون إما سلبية أو نشطة ، على معرف فريد ومعلومات أخرى ذات صلة حول الكائن الذي يتم توصيله به.
لا تحتوي علامات RFID السلبية على مصدر طاقة خاص بها وتعتمد على الطاقة من الإشارة المنقولة لقارئ RFID لتوصيل معلوماتها المخزنة إلى القارئ. عادة ما تكون هذه العلامات أصغر وأقل تكلفة ، مما يجعلها مناسبة للتطبيقات التي تكون فيها التكلفة عاملاً رئيسياً ومتطلبات نطاق القراءة ليست طويلة للغاية. على سبيل المثال ، في إدارة المخزون لمتجر البيع بالتجزئة ، يمكن إرفاق علامات RFID السلبية بالمنتجات الفردية لتمكين الأسهم السريعة والدقيقة.
من ناحية أخرى ، فإن علامات RFID النشطة لها مصدر طاقة خاص بها ، وعادة ما تكون بطارية. يتيح لهم ذلك نقل الإشارات عبر مسافات أطول ومع المزيد من الطاقة ، مما يتيح نطاق قراءة أكبر مقارنة بالعلامات السلبية. غالبًا ما يتم استخدام العلامات النشطة في التطبيقات حيث يلزم تتبع الأصول ذات القيمة العالية على مساحات كبيرة ، كما هو الحال في تتبع حاويات الشحن في ميناء أو مراقبة المعدات باهظة الثمن في منشأة صناعية كبيرة.
تختلف تطبيقات UHF و RFID بشكل كبير بسبب خصائصها المتميزة. يستخدم UHF على نطاق واسع في تطبيقات الاتصالات المختلفة مثل البث التلفزيوني وشبكات الهواتف المحمولة (في أشرطة تردد معينة ضمن نطاق UHF) وأنظمة نقل البيانات اللاسلكية. على سبيل المثال ، في بث التلفزيون الرقمي ، غالبًا ما يتم استخدام ترددات UHF لنقل إشارات التلفزيون إلى منطقة واسعة ، مما يسمح للمشاهدين بتلقي صور وصوت واضحة ومستقرة.
في المقابل ، يركز RFID في الغالب على تطبيقات تحديد وتتبع. في صناعة سلسلة التوريد ، يتم استخدام تقنية RFID لتتبع حركة البضائع من الشركة المصنعة إلى المستهلك النهائي. على سبيل المثال ، في سلسلة التوريد الغذائية ، يمكن إرفاق علامات RFID بالمنصات أو الحزم الفردية للمنتجات الغذائية. في كل مرحلة من مراحل سلسلة التوريد ، من المستودع إلى متجر البيع بالتجزئة ، يمكن لقارئ RFID مسح العلامات للحصول على معلومات حول أصل المنتج ورقم الدفعة وتاريخ انتهاء الصلاحية والتفاصيل الأخرى ذات الصلة ، مما يضمن أفضل للتتبع ومراقبة الجودة.
مجال آخر يكون فيه الفرق في التطبيقات واضح في أنظمة التحكم في الوصول. يمكن استخدام أنظمة التحكم في الوصول المستندة إلى UHF في السيناريوهات حيث يكون الاتصال قصير المدى نسبيًا كافيًا ، كما هو الحال في مبنى المكاتب الصغير حيث يستخدم الموظفون FOBs أو البطاقات الرئيسية التي تتواصل مع قارئ التحكم في الوصول باستخدام ترددات UHF للحصول على الدخول. ومع ذلك ، يمكن استخدام أنظمة التحكم في الوصول المستندة إلى RFID ، وخاصة تلك التي تستخدم علامات RFID النشطة ، في بيئات أكبر وأكثر تعقيدًا مثل حرم الشركات متعددة المباني أو مجمع صناعي كبير حيث يلزم وجود نطاقات قراءة أطول وأكثر دقة للأفراد أو المركبات.
النطاق الذي يمكن أن تعمل فيه أنظمة UHF و RFID وتختلف قابلية قراءة الإشارات أيضًا. يمكن أن تحتوي إشارات UHF ، اعتمادًا على إخراج الطاقة في المرسل والظروف البيئية ، عادةً إلى مجموعة من عدة عشرات الأمتار إلى بضعة كيلومترات في بيئة خارجية مفتوحة. على سبيل المثال ، في موقف من الرؤية في منطقة ريفية ، قد يكون جهاز إرسال UHF ذو طاقة كافية قادرًا على نقل الإشارات إلى عدة كيلومترات إلى جهاز الاستقبال. ومع ذلك ، في بيئة حضرية مع العديد من العقبات ومصادر التداخل ، يمكن تقليل النطاق بشكل كبير.
في حالة RFID ، يعتمد نطاق القراءة على نوع علامة RFID (السلبي أو النشط) وقوة وحساسية قارئ RFID والهوائي. عادة ما يكون لعلامات RFID السلبية نطاق قراءة قصيرة نسبيا ، تتراوح عادة من بضعة سنتيمترات إلى بضعة أمتار. على سبيل المثال ، عند استخدام قارئ RFID المحمولة لمسح العلامات السلبية على المنتجات في رف المتجر ، عادة ما يحتاج القارئ إلى الاحتفاظ ببضع سنتيمترات إلى بضعة أمتار من العلامة للحصول على قراءة موثوقة. علامات RFID النشطة ، من ناحية أخرى ، يمكن أن يكون لها نطاق قراءة أطول بكثير ، ويمتد في بعض الأحيان إلى عشرات أو حتى مئات الأمتار ، اعتمادًا على تكوين العلامة والقارئ المحدد. هذا يجعلها مناسبة للتطبيقات التي تحتاج فيها الكائنات إلى تتبعها على مسافات أكبر دون الحاجة إلى مسح القرب.
تختلف إمكانات نقل البيانات وجوانب الأمان أيضًا بين أنظمة UHF و RFID. يمكن أن تدعم أنظمة UHF ، كما ذكرنا سابقًا ، معدلات نقل البيانات المرتفعة نسبيًا ، وهي مفيدة للتطبيقات التي تتطلب نقل كميات كبيرة من البيانات في فترة قصيرة. على سبيل المثال ، في نظام مراقبة الفيديو اللاسلكي يعمل في نطاق تردد UHF ، يمكن للكاميرات نقل لقطات فيديو عالية الدقة إلى محطة مراقبة مركزية مع سرعة نقل بيانات معقولة.
فيما يتعلق بالأمان ، يمكن أن أنظمة UHF تنفيذ مختلف آليات التشفير والمصادقة لحماية البيانات المرسلة من الوصول غير المصرح به. ومع ذلك ، مثل أي نظام اتصال لاسلكي ، لا يزالون عرضة لأنواع معينة من الهجمات مثل التشويش على الإشارات أو التنصت إذا لم تكن التدابير الأمنية المناسبة في مكانها.
بالنسبة لأنظمة RFID ، يكون معدل نقل البيانات أقل عمومًا مقارنة بأنظمة UHF ، خاصة بالنسبة لعلامات RFID السلبية. وذلك لأن العلامات السلبية تعتمد على الطاقة من إشارة القارئ ولديها طاقة محدودة لنقل البيانات. يعد أمان أنظمة RFID مصدر قلق أيضًا ، خاصة بالنسبة للتطبيقات التي يتم فيها إرسال المعلومات الحساسة. تكون علامات RFID السلبية أسهل نسبيًا استنساخ أو العبث بالمقارنة مع العلامات النشطة ، حيث لا تحتوي على ميزات أمان مدمجة مثل التشفير أو المصادقة في معظم الحالات. علامات RFID النشطة ، من ناحية أخرى ، يمكن أن تنفذ تدابير أمان أكثر تقدماً مماثلة لتلك الموجودة في أنظمة UHF ، لكنها تأتي بتكلفة أعلى بسبب مصدر الطاقة الإضافي والدوائر الأكثر تعقيدًا المطلوبة لوظائف الأمان.
يعد كابل RFID مكونًا أساسيًا في أنظمة RFID ، حيث يلعب دورًا حيويًا في ضمان الأداء المناسبين وأداء الإعداد العام. إنه بمثابة اتصال بين العناصر المختلفة لنظام RFID ، مثل قارئ RFID والهوائي.
هناك عدة أنواع من كابلات RFID المتاحة ، كل منها مصمم لتلبية متطلبات محددة لتطبيقات RFID المختلفة. نوع واحد مشترك هو الكابل المحوري. تتكون كابلات RFID المحورية من موصل داخلي ، وطبقة عازلة ، ودرع معدني ، وسترة عازلة خارجية. الموصل الداخلي مسؤول عن حمل الإشارات الكهربائية ، في حين يساعد الدرع المعدني على حماية الإشارات من التداخل الخارجي مثل التداخل الكهرومغناطيسي (EMI) من الأجهزة الإلكترونية القريبة أو مصادر التردد الراديوي. غالبًا ما يتم استخدام هذا النوع من الكابلات في التطبيقات التي يكون فيها اتصال موثوق وخالي من التداخل أمرًا بالغ الأهمية ، كما هو الحال في الإعدادات الصناعية حيث توجد العديد من الآلات الكهربائية والمعدات التي تعمل على مقربة.
نوع آخر من كابل RFID هو كابل الزوج الملتوي. تتكون كابلات RFID للزوج الملتوي من موصلين معزولان يتم تجميعهما معًا. يساعد التواء في الموصلات على تقليل الحديث المتبادل ، وهو التداخل الذي يمكن أن يحدث بين الأسلاك المجاورة عند إرسال الإشارات الكهربائية. تُستخدم كابلات الزوج الملتوية بشكل شائع في التطبيقات التي تكون فيها التكلفة عاملاً ومسافة الإرسال المطلوبة ليست طويلة للغاية. على سبيل المثال ، في متجر صغير للبيع بالتجزئة حيث يوجد قارئ RFID والهوائي بالقرب من بعضهما البعض ، قد يكون كابل RFID زوج ملتوي خيارًا مناسبًا لإنشاء الاتصال.
تستخدم كابلات RFID الألياف البصرية في بعض التطبيقات. تستخدم هذه الكابلات الضوء لنقل البيانات بدلاً من الإشارات الكهربائية. توفر الكابلات البصرية الألياف معدلات نقل بيانات عالية للغاية ومقاومة للغاية للتداخل الكهرومغناطيسي. يتم استخدامها عادة في التطبيقات التي يلزم نقلها عالية السرعة عالية السرعة وحيث تكون البيئة عرضة للتداخل الكهرومغناطيسي الكبير ، كما هو الحال في بعض مرافق التصنيع عالية التقنية أو مراكز البيانات حيث يتم استخدام أنظمة RFID لإدارة المخزون وتتبع المكونات القيمة.
جودة كابل RFID لها تأثير مباشر على أداء نظام RFID. يضمن الكابل عالي الجودة نقل إشارة موثوق بين قارئ RFID والهوائي. إذا كان للكابل جودة رديئة ، فقد يؤدي ذلك إلى توهين الإشارة ، مما يعني انخفاض قوة الإشارة أثناء انتقاله عبر الكبل. يمكن أن يؤدي ذلك إلى انخفاض نطاق قراءة نظام RFID ، حيث قد لا تكون الإشارة الضعيفة قادرة على التواصل بشكل فعال مع علامات RFID الموجودة على مسافة معينة من القارئ والهوائي.
على سبيل المثال ، في مستودع كبير حيث يتم استخدام RFID لتتبع المخزون ، إذا كان الكبل الذي يربط القارئ والهوائي لديه توهين إشارة كبير ، فقد لا يتمكن القارئ من اكتشاف علامات RFID على المنتجات الموجودة في الطرف الأقصى للمستودع. يمكن أن يؤدي ذلك إلى عدد غير دقيق لخزون وعدم الكفاءة في عملية إدارة سلسلة التوريد.
بالإضافة إلى توهين الإشارة ، يمكن أن يكون الكابل منخفض الجودة أكثر عرضة للتداخل الخارجي. كما ذكرنا سابقًا ، يمكن أن يؤدي التداخل الخارجي مثل EMI إلى تعطيل الإشارات التي تسافر عبر الكبل وتسبب أخطاء في نقل البيانات. يمكن أن يؤدي ذلك إلى قراءات غير صحيحة لعلامات RFID أو حتى فشل كامل لنظام RFID للعمل بشكل صحيح.
يلعب طول كابل RFID أيضًا دورًا مهمًا في تحديد أداء نظام RFID. مع زيادة طول الكبل ، يصبح توهين الإشارة بشكل عام أكثر أهمية. وذلك لأن الإشارات الكهربائية التي تسير عبر مقاومة تجربة الكابل والخسائر الأخرى أثناء تحركها على طول الكبل. على سبيل المثال ، إذا تم استخدام كبل RFID متحد المحور لتوصيل القارئ والهوائي ، ويتم تمديد طول الكابل من بضعة أمتار إلى عدة عشرات من الأمتار ، سيتم تقليل قوة الإشارة في نهاية الهوائي بشكل ملحوظ مقارنةً بمتى كان الكبل أقصر.
للتعويض عن توهين الإشارة بسبب طول الكابل ، قد يكون من الضروري استخدام الكابلات ذات خصائص التوهين المنخفضة ، مثل الكابلات المحورية ذات الجودة العالية مع الكابلات البصرية أو الألياف بشكل أفضل. في بعض الحالات ، يمكن أيضًا استخدام مضخمات الإشارة أو أجهزة التوثيق لزيادة قوة الإشارة على طول مسار الكبل للتأكد من أن نظام RFID يمكن أن يعمل بشكل فعال على أطوال الكبل الأطول.
ومع ذلك ، تجدر الإشارة إلى أن استخدام مضخمات الإشارة أو أجهزة الراسبين يقدم أيضًا تعقيدًا إضافيًا ونقاط فشل محتملة في نظام RFID. لذلك ، ينبغي النظر في المقايضات بين طول الكابل وجودة الكابل واستخدام أجهزة تحسين الإشارة عند تصميم نظام RFID لتحقيق الأداء الأمثل.
يعد التثبيت والصيانة المناسب لكابلات RFID أمرًا بالغ الأهمية للأداء على المدى الطويل لنظام RFID. أثناء التثبيت ، من المهم التأكد من توجيه الكابلات بطريقة تقلل من خطر الضرر من العوامل المادية مثل السحق ، أو الانحناء بشكل حاد ، أو معرضة للحرارة المفرطة أو الرطوبة. على سبيل المثال ، في بيئة صناعية حيث توجد آلات ومعدات متحركة ، يجب تثبيت كابلات RFID في قناة محمية أو علبة كابل لمنعها من التضرار عن طريق الخطأ من قبل الآلية.
يجب أيضًا إجراء صيانة منتظمة لكابلات RFID. يتضمن ذلك التحقق من أي علامات على الأضرار الجسدية مثل التخفيضات أو الجائزة أو الأسلاك المتوترة. إذا تم اكتشاف أي ضرر ، فيجب إصلاح القسم المتأثر من الكبل أو استبداله على الفور لتجنب المزيد من تدهور جودة الإشارة. بالإضافة إلى ذلك ، من المهم تنظيف موصلات الكابل بشكل دوري لضمان اتصال كهربائي جيد. يمكن أن يسبب الغبار أو الأوساخ أو التآكل على الموصلات ضعف الموصلية ويؤدي إلى مشاكل في الإشارة في نظام RFID.
في سلسلة متاجر كبيرة للبيع بالتجزئة ، واجهت الإدارة التحدي المتمثل في تتبع مستويات المخزون بدقة لآلاف المنتجات عبر متاجر متعددة. لقد فكروا في البداية في استخدام تقنية UHF لهذا الغرض. يبدو أن UHF ، مع قدرتها على اختراق بعض العقبات ودعم معدلات نقل البيانات المرتفعة نسبيًا ، كخيار قابل للتطبيق. ومع ذلك ، عند إجراء مزيد من التحليل ، أدركوا أن متطلبات نطاق القراءة للمنتجات الفردية على أرفف المتجر لم تكن طويلة للغاية ، وكانت الحاجة أكثر لتحديد الدقيق لكل منتج بدلاً من الاتصال لمسافات طويلة.
ثم قرروا تنفيذ نظام RFID باستخدام علامات RFID السلبية. تم توصيل علامات RFID السلبية بكل منتج ، وتم تثبيت قراء RFID في مداخل المتجر ، والخروج ، وفي النقاط الرئيسية داخل المتجر مثل غرفة المخزون وعدادات الخروج. تم وضع هوائي RFID المرتبط بكل قارئ بعناية لضمان قابلية القراءة الأمثل للعلامات. كان كابل RFID الذي يربط القارئ والهوائي بجودة عالية لتقليل توهين الإشارة والتداخل.
مع هذا الإعداد ، تمكن المتجر من تحقيق تتبع المخزون الدقيق والوقت الحقيقي. عندما قام العملاء بإزالة المنتجات من الرفوف وتم تمريرهم عبر عدادات الخروج ، تمكن قراء RFID من تحديد كل منتج بسرعة ودقة وتحديث نظام المخزون وفقًا لذلك. أدى ذلك إلى انخفاض كبير في المحاكاة والمواقف المبتكرة ، مما يؤدي إلى تحسين الكفاءة الكلية لعملية إدارة المخزون في المتجر. في المقابل ، إذا ذهبوا مع نظام قائم على UHF ، لكان التكلفة أعلى بسبب الحاجة إلى أجهزة إرسال وأجهزة الاستقبال الأكثر قوة لتغطية منطقة المتجر بأكملها ، وربما لم تكن دقة تحديد المنتجات الفردية على الرفوف جيدة كما هو الحال مع نظام RFID.
هناك حاجة إلى مرفق تصنيع كبير لتتبع حركة وموقع آلاتها والمعدات باهظة الثمن داخل مقر النباتات. كانت مساحة منشأة التصنيع كبيرة جدًا ، حيث تمتد عدة فدادين ، وكانت هناك العديد من العقبات مثل خطوط الإنتاج الكبيرة ورفوف التخزين والجدران. في البداية ، استكشفوا استخدام تقنية RFID ، وخاصة علامات RFID السلبية ، لتتبع الأصول.
ومع ذلك ، سرعان ما أدركوا أن نطاق قراءة علامات RFID السلبية لم يكن كافياً لتغطية المنشأة بأكملها وتتبع الأصول بدقة في جميع المناطق. لا يمكن قراءة العلامات السلبية إلا على بعد أمتار قليلة من قارئ RFID ، ومع التصميم المعقد للمرفق ، كان من الصعب التأكد من أن جميع الأصول ستكون ضمن نطاق القراءة في جميع الأوقات.
بعد مزيد من التقييم ، قرروا التبديل إلى نظام RFID نشط. تم توصيل علامات RFID النشطة بكل قطعة من الآلات والمعدات. كانت هذه العلامات مصدر طاقة خاص بها ، مما سمح لهم بنقل الإشارات عبر مسافات أطول. تم وضع قراء RFID بشكل استراتيجي في جميع أنحاء المنشأة ، وتم معايرة الهوائيات المرتبطة بعناية لتحقيق الحد الأقصى لقراءة نطاق القراءة. كان كابل RFID المستخدم لتوصيل القراء والهوائيات من النوع الذي يمكنه التعامل مع متطلبات الطاقة الأعلى للعلامات النشطة وضمان نقل إشارة موثوق خلال المسافات الأطول.
مع وجود نظام RFID النشط ، تمكنت منشأة التصنيع من تتبع موقع وحركة أصوله بدقة في الوقت الفعلي. وقد مكنهم ذلك من تحسين جدولة الصيانة الخاصة بهم ، حيث يمكنهم تحديد وقت وجود جزء من المعدات بسبب الصيانة بناءً على استخدامها وموقعها. كما ساعد في منع السرقة وفقدان الأصول ، حيث يمكن اكتشاف أي حركة غير مصرح بها للأصول على الفور. في هذه الحالة ، لم تكن تقنية UHF وحدها كافية لتلبية المتطلبات المحددة لتتبع الأصول في بيئة التصنيع المعقدة ، مما يبرز أهمية اختيار التكنولوجيا الصحيحة بناءً على احتياجات التطبيق.
يحتاج مبنى مكتب الشركات مع عدة طوابق ومئات الموظفين لتنفيذ نظام التحكم في الوصول لضمان أمان المباني. نظروا في كل من تقنيات UHF و RFID لهذا الغرض. تم تقييم أنظمة التحكم في الوصول المستندة إلى UHF في البداية ، حيث يستخدم الموظفون FOBs أو البطاقات الرئيسية التي تواصل مع قارئ التحكم في الوصول باستخدام ترددات UHF.
