RFID の読み取りステップ 1. 読み取り形態 RFID の読み取り形態はゲートタイプ ( 上側はなくても可 ) とベルトコンベアタイプを想定する ゲートタイプでは タグはフィルタがないため他 CH の信号に反応する CH が違うと同じ時間に通信できるため LBT では避けることができない問題があ

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1 RFID の読み取りステップ 1. 読み取り形態 RFID の読み取り形態はゲートタイプ ( 上側はなくても可 ) とベルトコンベアタイプを想定する ゲートタイプでは タグはフィルタがないため他 CH の信号に反応する CH が違うと同じ時間に通信できるため LT では避けることができない問題がある CH1 のゲートにあるタグが CH のリーダライタに反応しないよう シールド板や電波吸収体が必要になる また 近くでハンディターミナルを使用しても同様の問題が発生する 図 1 ゲートタイプ ゲートタイプで身入りの多重構造タグを読み取ることは不可能に近い 金属などの誘電体物質が箱の中に存在すると 電波の吸収 干渉が起こり基本的に内部のタグは読めない場合が多い 例え実験で読めたとしても 保証するのは原理的に不可能と思われる 図 多重構造の RF タグ読み取り RF タグは半導体から形成されているため 同じチップをたくさん使用すると価格が下がる そ 1

2 のため 極力同じチップやインレイを使用すると価格が下がり それにより RFID が普及すると思われる しかし 異なるアプリケーションで同じチップ ( エアーインターフェイス ) を使用するためには 選択的読み取り機能が必要であるが そのために RFID への格納データを工夫する必要がある サプライチェーンにはいろいろな目的の RF タグが混在するようになる 図 に示すようにタグ タグ およびタグ C に同じ種類の RF タグを使用する場合 読み取り距離はリーダライタの出力を調整することにより対応することができる 製造業者はタグ やタグ のデータを読み取る必要性が高く 輸送業者はタグ C のデータを読み取る必要性が高い 輸送業者がタグ C のデータを読み取ろうとする場合 なにもしないと タグ およびタグ も応答してくる 全てのタグを読み取ってから目的のタグを選別し その情報で搬送ラインを制御しようとすると時間がかかりすぎて 搬送速度に対応できなくなってしまうことが多い したがって タグの選択的読み取りメカニズムが必要になる 梱包タグ包装タグ タグ 長距離 輸送単位番号 梱包数送り先等 中 ~ 長距離 タグ C 製品品番 製造者 販売者等 製品タグ タグ 短 ~ 中距離 製品品番 製造者等 図 RF タグの選択的読み取り ベルトコンベアタイプでは 高速ベルトコンベア上の荷物の仕分けに RFID の利用が期待されているが 高速でタグとリーダライタとが交信ができないと読み落とす可能性がある LT では待ち時間の間に荷物が通過してしまう可能性が高い ミラーサブキャリア方式を使用すべきである ゲート直前の RF タグと交信するためには アンテナ出力を必要最小限にして アンテナ間の干渉を最小限にすべきである 高速処理のため リミットスイッチなどと併用し RF タグを確実に読み取る工夫が必要である 図 ベルトコンベアタイプ

3 . RF タグのエアーインターフェイス -1. RF タグのデータ領域の構造 RF タグについては ISO/IEC に限定する 図 4 に RF タグのメモリ構造を示す RF タグのメモリは基本的に 4 つのデータセグメントから構成されている 4 つのセグメントは RESERVED ( メモリバンク 00-M00 ) UII(M01 ) TID(M10 ) ユーザ (M11 ) である M00 はアクセスパスワードやキルパスワードのパスワード管理を行う アクセスパスワードはメモリの情報にアクセス権限を設定するもので キルパスワードはデータの消去権限を設定するものである M01 はデータを検証するためのチェックサム (CRC-16) 格納するデータのプロトコル管理 (PC) 格納するユニークな物品識別子とそのデータ (UII) から構成される UII データは ISO/IEC シリーズに従ってデータを格納する M01 の UII 領域のメモリ容量は EPC を除くアプリケーションでは 40 ビット以上が条件になっている 使用 RF タグ ISO/IEC ISO/IEC18000-M MS LS RFU [15:0] Precursor,DSFID [15:0] ank 11 ank 10 ank 01 ank 00 USER(optional) TID UII RESERVED 図 4 データ領域の構造 MS LS TID [15:0] TID [1:16] MS LS UII [15:0] 0h UII [N:N-15] PC [15:0] CRC-16 [15:0] Fh MS LS 0h 0h ccess Password [15:0] ccess Password [1:16] Kill Password [15:0] Kill Password [1:16] Fh Fh M10 は RF タグまたはインレイ製造企業のユニークな識別番号 ( タグ ID TID) が書き込まれ 永久ロック ( 書き換え 消去できない ) される RF タグに関してプライバシー問題が提起されたとき GS1 が中心となり TID を使用しないエアーインターフェイスを考案した これが ISO/IEC である システム設計者は TID を使用しないシステム構築を目指すべきである M11 はユーザが自由に利用することができるデータ領域である データ内容は当事者間で決めることもできる M11 のデータ構造は 1 次元 / 次元シンボルおよび OCR と RF タグ間の変換を可能とする ISO/IEC 1544 のデータフォーマット 06(SC MH10 データ識別子を使用するデータ ) および ISO/IEC に適合しているものとする 平たく言うと M01 の UII は 1 次元シンボルへのデータ格納方法で M11 は 次元シンボルへのデータ格納方法を採用している M11 の最初の 16 ビットを DSFID(Data Storage Format Identifier) およびプレカーソルと呼びアクセス方法 ( タグへのデータエンコード方法 ) やデータフォーマットを規定している -. M01 の PC M01 のプロトコル管理 (PC) ビット構造を図 5 に示す M01 のメモリ構造は CRC(16 ビット ) PC(16 ビット ) および UII となっている EPC を除くアプリケーションでは全体が 40 ビット以上という規定になっているが 最近は 40 ビットを超える RF タグも商品化されている CRC は RF タグとリーダライタ間で自動的に生成しているものが多い したがって ホストコンピュータは CRC を考慮する必要はない (CRC エラー時の再読み取り書き込み処理は必要 ) 次の 16 ビットは PC ビットであるが PC ビットには正確に情報を格納しなければならない ビ

4 ット x10~x14 には UII のデータ長を書き込まなくてはならない 最大 ワードになる ビット x15~x17 は以下のように設定する必要がある Protocol Control its run from 10 HEX 1F HEX 0/1 0/1 0/ C 1D 1E 1F Length Indicator User Mem. XPC EPC/ ISO Numbering System Identifier (NSI)/ pplication Family Identifier (FI) it 16 : 0 No Extension it 16 : 1 Extension Word it 15:0 Non User Memory it 15:1 User Memory it 17 : 0 EPC,NSI it 17 : 1 ISO,FI : 1 Word, UII 10 Hex ~1F Hex : Words, UII 10 Hex ~F Hex : Words, UII 10 Hex ~F Hex : Words, UII 10 Hex ~0F Hex 図 5 PC のビット構造 (a) ビット x15:m11 にデータを持たない場合は 0 持つものは 1 (b) ビット x16:pc に拡張部がない場合は 0 ある場合は 1 (c) ビット x17:uii に EPC を格納する場合は 0 EPC 以外を格納する場合は 1 一般的にサプライチェーン (EPC 以外 ) では x15:1 x16:0 x17:1 に設定する x15 を 1 に設定した場合は x18~x1f に ISO/IEC で規定される FI を格納しなければならない -. M11 の DSFID およびプレカーソル M11 の最初の 8 ビットを DSFID と呼び次の 8 ビットをプレカーソルと呼んでいる DSFID は図 6 に示すようにストレージ様式を決定する ストレージ様式は 8 ビットのコードで更にアクセス方法とデータフォーマットに分類される x00 x ccuses Data format method Extend Syntax ccuses method Value 0 No-Directory 1 Directory Packed-Objects Tag-Data-Profile ISO/IEC sec 7..4 ISO/IEC1596 sec 11 ISO/IEC sec 7..5 ISO/IEC ISO/IEC1596 nnex D Value 図 6 DSFID のビット構造 Data format Not Format Full featured Root-OID Encoded ISO/IEC 1544 ISO/IEC 65 ISO/IEC ISO/IEC Combined GS1 Data-Identifier-lgorithm UPU IT-aggage アクセス方法はサプライチェーン用途ではノンディレクトリ方式を推奨している ビット (x0) 4

5 は拡張構文を表すインジケータであるが サプライチェーン用途ではビット =0 を推奨している ビット (x0) からビット 7(x07) はデータフォーマットを表しているが サプライチェーン用途では x0 を推奨している x0 の DSFID 値は ISO/IEC 1544 に基づいたディレクトリなしのデータ構文を使用することを表している x C D E F Compaction Type Format Envelope Offset Compaction type inary 000 pplication defined 001 Integer (binary) 010 Numeric bit code bit code bit code 110 Octet string 111 UTF-8 string Format Envelope inary 0001 Transportation 0010 Complete EDI 0011 NSI SC X UN/EDIFCT 0101 GS1 I 0110 ISO/IEC DI 1000 CII Syntax Rules 1001 inary data 1100 TEI x0f ISO/IEC1596 nnex D ISO/IEC1596 nnex E ISO/IEC1544 図 7 プレカーソルのビット構造 表 1 6 ビットキャラクタエンコード表 進数 進数 進数 進数 Space P <EOT> Q <Reserved> R <FS> C S <US> D T <Reserved> E U <Reserved> F V <Reserved> G W ( H X ) I Y * : J Z ; K [ , < L \ = M ] > N <GS> / ? O <RS> プレカーソルは図 7 に示すように オフセット コンパクションタイプおよびフォーマットエ 5

6 ンベロープの情報が含まれる ビット 8(x08) はオフセットを表し 0 はオフセットなし 1 は追加バイトがプレカーソルの一部として続くことを表している ビット 9 からビット はコンパクションタイプを表している コンパクションタイプは 8 種類設定されているがサプライチェーン用途では 100 の 6 ビットコンパクションを推奨している サプライチェーン用途での 6 ビットコンパクションは 7 ビットアスキーから最上位ビットを削除したものではない サプライチェーンで用いる 6 ビットコンパクションのコード表を表 1 に示す 表 1 では ISO/IEC 1544 で使用している特殊文字が使用できるようになっている ビット C~ ビット F にはフォーマットエンベロープの情報が格納される フォーマットエンベロープは M11 に格納されるデータの詳細構造を規定している 具体的には フォーマットエンベロープは DSFID のデータフォーマットを 0x0(ISO/IEC 1544) 指定した場合の ISO/IEC 1544 で規定されるフォーマットヘッダを指定する サプライチェーンでは 0110 を推奨している -4. メモリ容量の計算 ISO/IEC でのメモリ容量の計算は次のように行う UII(M01 ) バンクは PC と UII から構成され 図 4 の CRC は一般的にハードウェアで行われているので UII のメモリ容量 =UII バンクの容量 -PC(16 ビット ) で計算するとよい ユーザ (M11 ) バンクは DSFID プレカーソル ユーザから構成され 図 4 の RFU は使用されていないので ユーザのメモリ容量 = ユーザバンクの容量 -DSFIDE(8 ビット )- プレカーソル (8 ビット ) で計算するとよい. 読み取りメカニズム -1. アプリケーション側から見た必要なデータ 1 次元 / 次元リーダからのデータ出力は (a) 読み取ったデータを多数回一致し 確定したデータのみを一回だけアプリ側に送る (b) センサーからいったん同じシンボル画像がなくなると 同一データの 度読み防止機能が解除される 従って 同じデータが入力された場合 アプリ側は 度入力として処理してしまう したがってこれは 結果的にオペレータのミスとして処理され アプリ側は何も処理しない 必要なデータが一回だけアプリ側に送信されるのが理想である RFID のリーダライタは読み取ったデータをできるだけ多くアプリ側に送信するように設計されている 例えば リーダライタから 100 回 / 秒以上のデータが送信される場合があるため アプリ側で処理することができない したがって 中間のミドルウェアをかませる必要がある 現在 RFID の対象となるシステムはほとんどが 1 次元 / 次元シンボルを利用しており これを RFID 化した場合でもアプリ側のシステムは変更しないのが通例である したがって 極力 RFID のリーダライタをミドルウェアに接続し ミドルウェアの出力を 1 次元 / 次元リーダの出力に合わせる努力が重要になる RFID のリーダライタの制御は (a) 一度 データを読み取ったタグは一定時間読み取らないように処理する 一定時間 は原則的に RF タグがリーダライタの読み取り範囲を通過する時間であるが 読み取り範囲内での作業停止が長くなると支障をきたす場合がある HF タグではアンチコリジョンのメカニズムが異なるためこの機能は実現できない RF タグの性能によってはこのスリープ時間が大きくばらつくものがあり バラツキの最小スリープ時間内にリーダライタの読み取り範囲を通過するようにするのが望ましい (b) 一度 データを読み取ったタグを励起されている間は読まないという処理だけを行わない方がよい リーダライタの読み取り範囲は RF タグ間の干渉 複数のアンテナ間の干渉 読み取り範囲にある物質の影響などにより リーダライタの読み取り範囲内であっても部分的に RF タグが励起されないエリアが存在するため 通常 チャタリングと呼ばれる現象が起こる このチャタリングの影響を避けるために 一定時間読み取らないような処理 6

7 が必要になる -. 選択的読み取り自動車業界での RF タグの利用は 車の識別 (I:VIN) 部品識別 (5S) 輸送資材識別 (5) 輸送単位識別 (J 1J~6J 現品表の同じ ) かんばん識別 (5K) や便タグ識別 ( 識別子未定 ) などがあり これらのタグはすべて ISO/IEC を使用するため かんばん を読ませる工程では かんばん 以外のタグをフィルタリングして読ませる必要がある また 自動車業界でも EPC コードを使用する企業もあり この EPC コードに対応するかどうかを事前に確認する必要がある フィルタリングの種類を以下に述べる 最低限 (e)~(h) のどれかを実現する必要がある (a) フィルタリング機能その 1 M01 の PC ビットのビット 17 で ISO タグと EPC タグの選択的読み取りができる EPC: ビット 17=0 ISO: ビット 17=1 (b) フィルタリング機能その M01 の PC ビットのビット hex18~hex1f のデータ (FI) で選択的読み取りができる (c) フィルタリング機能その M01 の PC ビットのビット hex17~hex1f のデータ (FI) で選択的読み取りができる (PC ビットのビット 17 と FI) (d) フィルタリング機能その 4 M01 の PC ビットのビット 17(EPC: ビット 17=0) と UII( ビット hex0~) の先頭 8 ビットで ( ビット hex0~hex7) で選択的読み取りができる (e) フィルタリング機能その 5 M01 の UII( ビット hex0~) の先頭 1~ キャラクタで選択的読み取りができる (J 1J~6J 5P 5S 15K 5K ) (f) フィルタリング機能その 6 M01 の PC ビットのビット 17(ISO: ビット 17=1) と UII( ビット hex0~) の先頭 1~ キャラクタで選択的読み取りができる (J 1J~6J 5P 5S 15K 5K ) (g) フィルタリング機能その 7 M01 の UII( ビット hex0~) の先頭 1~ キャラクタの複数種類の選択的読み取りができる (1J と J 5S と 5 15K と 5K ) (h) フィルタリング機能その 8 M01 の PC ビットのビット 17(ISO: ビット 17=1) と UII( ビット hex0~) の先頭 1~ キャラクタの複数種類の選択的読み取りができる (1J と J 5S と 5 15K と 5K ) -. データ圧縮機能 8 ビット (1 キャラクタ ) のデータをアプリ ( ホストコンピュータ ) からミドルウェアに送付するのでミドルウェアでプレカーソルのコンパクションタイプに対応してバイナリ 6 ビットおよび 7 ビットに変換してリーダライタに送付し RF タグに書き込む ここでの 6 ビットコンパクションは ISO 1764~ISO 1767 で指定されるキャラクタセットを意味する -4. データの連結機能 M01 (UII バンク ) と M11 とを連結して 1 つのデータとして使用する場合がある この場合 M01 のデータと M11 のデータとを連結してホストコンピュータに送る -5. 電源 ON シーケンス 1 次元 / 次元リーダはほとんどがメニュー機能を持っており 設定された条件が不揮発性メモリに記憶されるため 電源 ON 時のシーケンスは不要であるが RFID のリーダライタでこの機能を持っているものはないので 毎回 電源 ON 時に条件設定をする必要がある 7