Технология радиочастотной идентификации. Радиочастотная идентификация

Наиболее перспективная в области автоматической идентификации на настоящий момент для транспорта RFID-технология (Radio Frequency Identification) занимает пока не более четверти рынка.

Коммерческое использование этой технологии стало возможным с появлением в 1958 г. интегральной микросхемы, которая позволила существенно уменьшить размеры радиочастотной метки. Суть интегральной микросхемы заключается в интеграции нескольких электронных компонентов в монолитном кристалле полупроводника. Это позволяет заменить устройство, состоящее из корпуса со множеством электронных компонентов одной тонкой пластинкой. С 1970-х гг. радиочастотные метки стали применяться для идентификации текстильных товаров, животных, грузовых контейнеров, автомобилей и т.п.

Область применения системы определяется ее частотой. RFID-системы делятся на следующие группы, представленные в табл. 2.4.

Таблица 2.4

Области применения RFID

Как правило, стоимость радиочастотных меток возрастает с повышением рабочей частоты. Наименьшими размерами и стоимостью обладают низкочастотные пассивные метки класса read-only (только чтение).

Для считывания данных с радиочастотных меток могут использоваться стационарные считыватели, которые устанавливаются в определенных местах и считывают данные автоматически со всех меток, попадающих в их радиус действия или по команде оператора. В случае необходимости считывания данных на складах или терминалах могут использоваться переносные терминалы сбора данных, аналогичные сканерам штрихового кода.

RFID-терминал считывает информацию с радиочастотных меток, декодирует ее, выводит на экран и передает в информационную систему (рис. 2.16). При использовании соответствующих классов меток («чтение- запись») с помощью такого терминала можно редактировать или добавлять информацию, хранимую в метке.

Рис. 2.16.

Основные преимущества RFID-технологии заключаются в следующем:

• для считывания данных не нужен контакт или прямая видимость; данные могут считываться через грязь, краску, пар, воду, пластмассу, древесину и т.н.;
• высокое быстродействие и точность считывания данных большого объема с возможностью редактирования, удаления и добавления информации;
• пассивные транспондеры (без автономного питания) имеют фактически неограниченный срок эксплуатации;
• RFID-метки несут большой объем информации и могут быть интеллектуальными (например, сообщать определенным считывателям разные части записанных данных);
• записанная в радиочастотной метке информация может быть зашифрована и недоступна посторонним считывателям;
• радиочастотные метки надежно защищены от внешних воздействий;
• расположение метки может быть свободным относительно считывателя.

Наряду с неоспоримыми достоинствами радиочастотной идентификации присущи и следующие недостатки:

• относительно высокая стоимость по сравнению со штриховым кодированием;
• невозможность размещения под металлическими и электропроводными поверхностями;
• взаимное влияние разных меток, одновременно находящихся в зоне действия считывателя;
• подверженность помехам в виде электромагнитных полей;
• влияние на здоровье человека в виде электромагнитного излучения.

Принципиальная схема работы системы RFID представлена на рис. 2.17.

Процесс радиочастотной идентификации выполняется следующим образом:

• считыватель непрерывно или с заданным интервалом времени излучает радиосигнал на определенной частоте (синхроимпульсы);
• пассивный транспондер, попадая в зону действия радиосигнала, использует его энергию для электропитания (заряжает конденсатор), считывает код из запоминающего устройства и модулирует ответный радиосигнал (конденсатор разряжается); активный транспондер использует собственный источник энергии (батарейку);
• считыватель принимает данные от транспондера, при необходимости расшифровывает и проверяет их и передает в приложение, управляющее системой;
• компьютерное приложение анализирует полученные данные, заносит их в БД и при необходимости формирует управляющие воздействия в системе.

Рис. 2.17.

Наибольшее распространение в мире получили пассивные транспондеры благодаря небольшим размерам, отсутствию необходимости их обслуживания и дешевизне. В то же время активные транспондеры могут передавать данные на большее расстояние с более надежной связью, обладают широкими возможностями обработки записанных в них данных, но требуют периодической замены элемента питания.

Одной из основных проблем в системах радиочастотной идентификации является устранение ситуации, когда несколько транспондеров одновременно передают свои данные. В противном случае сигналы нескольких транспондеров появятся на входе считывателя и произойдет их взаимное искажение. Это явление называется коллизией. Для выделения и идентификации отдельного транспондера из группы аналогичных устройств применяют различные антиколлизионные методы доступа, характеристика которых приведена в табл. 2.5.

Антиколлизионные процедуры

В настоящее время достаточно большое количество компаний выпускают собственные устройства радиочастотной идентификации, при этом считыватели производства какой-либо фирмы могут считывать информацию только своих фирменных меток и не понимают метки других фирм. В отсутствие стандартов оборудование различается по рабочим частотам, по форматам хранимых данных, по алгоритмам работы и способам шифрования данных. Таким образом, в системе радиочастотной идентификации могут использоваться оборудование и метки производства только одной фирмы. Этот существенный недостаток RFID-технологии по сравнению со штриховым кодированием в настоящее время преодолевается путем разработки соответствующих стандартов. Стандарты помимо унификации интерфейсов передачи данных, частот и других технических параметров должны обеспечить единые форматы и структуры данных с используемыми системами штрихового кодирования и электронного обмена данными.

Разработкой международных стандартов занимаются рабочие группы технических комиссий ISO. Международным органом по стандартизации в области RFID является «Рабочая группа N4» (WG4), которая работает совместно с Европейской ассоциацией товарной нумерации EAN и Советом по единому коду UCC. Последними в 2003 г. была основана некоммерческая организация «EPCglobal» - международный консорциум, одной из целей которого является разработка единых стандартов для систем RFID и штрих-кодирования.

Практическое применение

Одной из существенных проблем, снижающих пропускную способность платных автомобильных дорог, является процедура взимания платы за проезд. Пункты оплаты на дорогах с интенсивным движением, несмотря на наличие нескольких пунктов оплаты, вызывают необходимость остановки автомобиля, и дальнейшее его движение возможно только после расчета, который может занять существенное время в случае необходимости размена крупных купюр и г.д.

На платной дороге в г. Санкт-Петербурге «Западный скоростной диаметр» для снижения времени задержек автотранспорта на пунктах оплаты внедрена RFID-технология.

Постоянные пользователи магистрали могут приобрести транспондеры, которые устанавливаются в автомобиле, и перевести на свой лицевой счет предварительную оплату. При проезде пункта оплаты транспондер передает на считыватель номер лицевого счета, и необходимая сумма автоматически списывается с лицевого счета пользователя и зачисляется на счет оператора.

Пользователь тем самым экономит время, ему нс надо думать о подготовке денег для оплаты, а оператор может сократить количество обслуживающего персонала, повысить пропускную способность пунктов оплаты и привлекательность использования магистрали.

Для стимулирования использования транспондеров, учитывая меньшую себестоимость процедуры взимания платы, оператор устанавливает для таких пользователей более низкие тарифы.

Компания «Benetton Group», занимающаяся продажей одежды, начала оснащать свои изделия и упаковки RFID-этикетками с 2003 г.

Идентификаторы RFID встраиваются непосредственно в ярлыки для одежды и этикетки на упаковочных коробках, куда впечатывается антенна и полупроводниковая микросхема толщиной около 1 мм. Компания торгует только собственными товарами, что ликвидирует проблему совместимости RFID-этикеток и считывающего оборудования. Новая система позволит существенно усовершенствовать логистику фирмы за счет того, что в процессе доставки товаров в 5 тыс. магазинов «Benetton», расположенных в 120 странах, в любом пункте можно за считанные минуты ввести самые подробные данные о поступившем товаре (цвете, размере, фасоне и т.п.). Это позволит существенно быстрее реагировать на спрос в различных магазинах, а в самих магазинах значительно сократит время па поиск и распаковывание нужного товара.

• Вейс Т. Электронные «интеллектуальные ярлыки» Benetton // Computerworld Россия.2003. № 3. С. 37.

Министерство образования и науки Украины

Донецкий национальный университет

Кафедра Радиофизики

РЕФЕРАТ

На тему:

« Системы радиочастотной идентификации »

План

ВВЕДЕНИЕ

1 Классификация систем радиочастотной идентификации (РЧИ) и области применения

2 Состав системы РЧИ, физические принципы работы

3 Преимущества и недостатки радиочастотной идентификации

4 Характеристики систем РЧИ и её элементов. Международные стандарты

ВВЕДЕНИЕ

RFID (англ. Radio Frequency IDentification, радиочастотная идентификация)-- метод автоматической идентификации объектов, в котором посредством радиосигналов считываются или записываются данные, хранящиеся в так называемых транспондерах, или RFID-метках.

Любая RFID-система состоит из считывающего устройства (считыватель, ридер или интеррогатор) и транспондера (он же RFID-метка, иногда также применяется термин RFID-тег).

Большинство RFID-меток состоит из двух частей. Первая -- интегральная схема (ИС) для хранения и обработки информации, модулирования и демодулирования радиочастотного (RF) сигнала и некоторых других функций. Вторая -- антенна для приёма и передачи сигнала.

C введением RFID-меток в повседневную жизнь связан ряд проблем. Например, потребители, не обладающие считывателями, не всегда могут обнаружить метки, прикреплённые к товару на этапе производства и упаковки, и избавиться от них. Хотя при продаже, как правило, такие метки уничтожаются, сам факт их наличия вызывает опасения у правозащитных и религиозных организаций.

Уже известные приложения RFID (бесконтактные смарт-карты в системах контроля управления доступом и в платёжных системах) получают дополнительную популярность с развитием интернет-услуг.

В 1945 году Лев Сергеевич Термен изобрёл для Советского Союза устройство, которое позволило накладывать аудиоинформацию на случайные радиоволны. Звук вызывал колебание диффузора, которое незначительно изменяло форму резонатора, модулируя отражённую радиочастотную волну. И хотя устройство представляло лишь пассивный передатчик (т. н. «жучок»), это изобретение причисляют к первым предшественникам RFID-технологии.

Технология, наиболее близкая к данной -- система распознавания «свой-чужой» IFF (Identification Friend or Foe), изобретённая Исследовательской лабораторией ВМС США в 1937 году. Она активно применялась союзниками во время Второй мировой войны, чтобы определить, своим или чужим является объект в небе. Подобные системы до сих пор используются как в военной, так и в гражданской авиации.

Ещё одной вехой в использовании RFID-технологии является работа Гарри Стокмана (Harry Stockman) под названием «Коммуникации посредством отражённого сигнала» (англ. "Communication by Means of Reflected Power") (доклады IRE, стр. 1196--1204, октябрь 1948). Стокман отмечает, что «…значительные работы по исследованию и разработке были сделаны до того, как были решены основные проблемы в связи посредством отражённого сигнала, а также до того, как были найдены области применения данной технологии».

Первая демонстрация современных RFID-чипов (на эффекте обратного рассеяния), как пассивных, так и активных, была проведена в Исследовательской Лаборатории Лос Аламоса (англ. Los Alamos Scientific Laboratory) в 1973 году. Портативная система работала на частоте 915 МГц и использовала 12 битные метки.

Первый патент, связанный собственно с названием RFID, был выдан Чарльзу Уолтону (Charles Walton) в 1983 году (патент США за № 4,384,288).

1 Классификация систем РЧИ и области применения

Классификация RFID-систем

Существует несколько способов систематизации RFID-меток и систем:

1) По диапазону частот;

2) По типу источника питания;

3) По типу памяти;

4) По исполнению.

Диапазон частот.

Частоты электромагнитного излучения считывателя и обратного сигнала, передаваемого меткой значительно влияют на характеристики работы радиочастотной системы в целом. Как правило, чем выше диапазон рабочих частот системы RFID, тем больше дальности, на которых считывается информация с радиочастотных меток.

Сегодня RFID-системы используют четыре частотных диапазона: 125-150 кГц, 13,56 МГц, 862-950 МГц и 2,4-5 ГГц. Чем объясняется выбор этих диапазонов частот? Это те частоты, для которых в большинстве стран разрешено вести коммерческие разработки. Для примера отметим, что диапазон 2,45 ГГц - это частоты, на которых работают беспроводные устройства стандарта Bluetooth и Wi-Fi.

Для каждого из упомянутых частотных диапазонов действуют свои стандарты со своей степенью проработки. Наиболее общие их характеристики представлены в таблице.

Низкочастотные метки имеют встроенные антенны в виде многоконтурных (несколько сотен) обмоток. Пассивные системы данного диапазона имеют низкие цены, и в связи с физическими характеристиками, используются для подкожных меток при чипировании животных, людей и рыб. При этом, в связи с длиной волны, существуют проблемы со считыванием на большие расстояния, а также проблемы, связанные с появлением коллизий при считывании.

Системы средних частот (13МГц) дешевы, не имеют экологических и лицензионных проблем, хорошо стандартизованы, имеют широкую линейку решений. Применяются в платежных системах, логистике, идентификации личности. Для частоты 13,56 МГц разработан стандарт ISO 14443 (виды A/B). В отличие от Mifare 1К в данном стандарте обеспечена система диверсификации ключей, что позволяет создавать открытые системы. Используются стандартизованные алгоритмы шифрования.

На основе стандарта 14443 В разработано несколько десятков систем, например, система оплаты проезда общественного транспорта Парижского региона.

Для существовавших в данном диапазоне частот стандартов были найдены серьёзные проблемы в безопасности: совершенно отсутствовала криптография у дешёвых чипов карты Mifare Ultralight, введённая в использование в Нидерландах для системы оплаты проезда в городском общественном транспорте OV-chipkaart, позднее была взломана считавшаяся более надёжной карта Mifare Classic.

Как и для диапазона низких частот, в системах, построенных в диапазоне средних частот, существуют проблемы со считыванием на большие расстояния, считывание в условиях высокой влажности, наличия металла, а также проблемы, связанные с появлением коллизий при считывании.

Метки данного диапазона обладают наибольшей дальностью регистрации, во многих стандартах данного диапазона присутствуют антиколлизионные механизмы. Ориентированные изначально для нужд складской и производственной логистики, метки диапазона UHF не имели уникального идентификатора. Предполагалось, что идентификатором для метки будет служить EPC-номер (Electronic Product Code) товара, который каждый производитель будет заносить в метку самостоятельно при производстве. При этом скоро стало ясно, что помимо функции носителя EPC-номера товара хорошо бы возложить на метку ещё и функцию контроля подлинности. То есть возникло требование, противоречащее самому себе: одновременно обеспечить уникальность метки и позволить производителю записывать произвольный EPC-номер.

Долгое время не существовало чипов, которые бы удовлетворяли этим требованиям полностью. Выпущенный компанией Philips чип Gen 1.19 обладал неизменяемым идентификатором, но не имел никаких встроенных функций по паролированию банков памяти метки, и данные с метки мог считать кто угодно, имеющий соответствующее оборудование. Разработанные впоследствии чипы стандарта Gen 2.0 имели функции паролирования банков памяти (пароль на чтение, на запись), но не имели уникального идентификатора метки, что позволяло при желании создавать идентичные клоны меток.

Наконец, в 2008 году компания NXP выпустила два новых чипа, которые на сегодняшний день отвечают всем выше перечисленным требованиям. Чипы SL3S1202 и SL3FCS1002 выполнены в стандарте EPC Gen 2.0, но отличаются от всех своих предшественников тем, что поле памяти TID (Tag ID), в которое при производстве обычно пишется код типа метки (и он в рамках одного артикула не отличается от метки к метке), разбито на две части. Первые 32 бита отведены под код производителя метки и её марку, а вторые 32 бита -- под уникальный номер самого чипа. Поле TID -- неизменяемое, и, таким образом, каждая метка является уникальной. Новые чипы имеют все преимущества меток стандарта Gen 2.0. Каждый банк памяти может быть защищен от чтения или записи паролем, EPC-номер может быть записан производителем товара в момент маркировки.

В высокочастотных RFID-системах по сравнению со среднечастотными и низкочастотными ниже стоимость меток, при всём этом выше стоимость прочего оборудования.

В настоящее время частотный диапазон УВЧ открыт для свободного использования в Российской Федерации в так называемом «европейском» диапазоне -- 863--868 МГЦ.

Высокочастотные метки имеют одноконтурные обмотки (диполь-антенна).

Метки ближнего поля (англ. UHF Near-Field), не являясь непосредственно радиометками, а используя магнитное поле антенны, позволяют решить проблему считывания в условиях высокой влажности, присутствия воды и металла. С помощью данной технологии ожидается начало массового применения RFID-меток в розничной торговле фармацевтическими товарами (нуждающимися в контроле подлинности, учёте, но при всём этом зачастую содержащими воду и металлические детали в упаковке).

Наименьшими размерами и стоимостью обладают пассивные метки класса Read Only (только чтение) и малой дальности (расстояние до считывателя не более 2 метров).

По типу источника питания RFID-метки делятся на пассивные, активные полупассивные

Активные и пассивные метки.

Радиочастотная метка обычно включает в себя приемник, передатчик, антенну и блок памяти для хранения информации. Приемник, передатчик и память конструктивно выполняются в виде отдельной микросхемы (чипа), поэтому внешне кажется, что радиочастотная метка состоит всего из двух частей: многовитковой антенны и чипа. Иногда в состав конструкции метки включается источник питания (например, литиевая батарейка).

Метки с источниками питания называются активными (Active). Дальность считывания активных меток не зависит от энергии считывателя. Они имеют большие размеры и могут быть оснащены дополнительной электроникой. При этом, такие метки наиболее дороги, а у батарей ограничено время работы.

Активные метки в большинстве случаев более надёжны и обеспечивают самую высокую точность считывания на максимальном расстоянии. Активные метки, обладая собственным источником питания, также могут генерировать выходной сигнал большего уровня, чем пассивные, позволяя применять их в более агрессивных для радиочастотного сигнала средах: воде (включая людей и животных, которые в основном состоят из воды), металлах (корабельные контейнеры, автомобили), для больших расстояний на воздухе. Большинство активных меток позволяет передать сигнал на расстояния в сотни метров при жизни батареи питания до 10 лет. Некоторые RFID-метки имеют встроенные сенсоры, например, для мониторинга температуры скоропортящихся товаров. Другие типы сенсоров в совокупности с активными метками могут применяться для измерения влажности, регистрации толчков/вибрации, света, радиации, температуры и газов в атмосфере (например, этилена).

Пассивные метки (Passive) не имеют собственного источника питания, а необходимую для работы энергию получают из поступающего от считывателя электромагнитного сигнала. Дальность чтения пассивных меток зависит от энергии считывателя.

Электрический ток, индуцированный в антенне электромагнитным сигналом от считывателя, обеспечивает достаточную мощность для функционирования кремниевого CMOS-чипа, размещённого в метке, и передачи ответного сигнала.

Коммерческие реализации низкочастотных RFID-меток могут быть встроены в стикер (наклейку) или имплантированы под кожу (см. VeriChip).

В 2006 Hitachi изготовила пассивное устройство, названное µ-Chip (мю-чип), размерами 0.15х0.15 мм (не включая антенну) и тоньше бумажного листа (7.5 мкм). Такого уровня интеграции позволяет достичь технология «кремний-на-изоляторе» (SOI). µ-Chip может передавать 128-битный уникальный идентификационный номер, записанный в микросхему на этапе производства. Данный номер не может быть изменён в дальнейшем, что гарантирует высокий уровень достоверности и означает, что этот номер будет жёстко привязан (ассоциирован) с тем объектом, к которому присоединяется или в который встраивается этот чип. µ-Chip от Hitachi имеет типичный радиус считывания 30 см (1 фут). В феврале 2007 года Hitachi представила RFID-устройство, обладающее размерами 0,05 х 0,05 мм, и толщиной, достаточной для встраивания в лист бумаги.

Компактность RFID-меток зависит от размеров внешних антенн, которые по размерам превосходят чип во много раз и, как правило, определяют габариты меток. Наименьшая стоимость RFID-меток, которые стали стандартом для таких компаний, как Wal-Mart, Target, Tesco в Великобритании, Metro AG в Германии и Министерства обороны США, составляет примерно 5 центов за метку фирмы SmartCode (при покупке от 100 млн штук). К тому же, из-за разброса размеров антенн, и метки имеют различные размеры -- от почтовой марки до открытки. На практике максимальная дистанция считывания пассивных меток варьируется от 10 см (4 дюймов) (согласно стандарту ISO 14443) до нескольких метров (стандарты EPC и ISO 18000-6), в зависимости от выбранной частоты и размеров антенны. В некоторых случаях антенна может быть изготовлена печатным способом.

Производственные процессы от Alien Technology под названием Fluidic Self Assembly, от SmartCode -- Flexible Area Synchronized Transfer (FAST) и от Symbol Technologies -- PICA направлены на дальнейшее уменьшение стоимости меток за счёт применения массового параллельного производства. Alien Technology сегодня использует процессы FSA и HiSam для изготовления меток, в то время как PICA -- процесс от Symbol Technologies -- находится ещё на стадии разработки. Процесс FSA позволяет производить свыше 2 миллионов ИС пластин в час, а PICA процесс -- более 70 миллиардов меток в год (если его доработают). В этих технических процессах ИС присоединяются к пластинам меток, которые в свою очередь присоединяются к антеннам, образуя законченный чип. Присоединение ИС к пластинам и в дальнейшем пластин к антеннам -- самые пространственно чувствительные элементы процесса производства. Это значит, что при уменьшении размеров ИС монтаж (англ. Pick and place) станет самой дорогой операцией. Альтернативные методы производства, такие как FSA и HiSam, могут значительно уменьшить себестоимость меток. Стандартизация производства (англ. Industry benchmarks) в конечном счёте приведёт к дальнейшему падению цен на метки при их широкомасштабном внедрении.

Некремниевые метки могут изготавливаться из полимерных полупроводников. В настоящее время их разработкой занимаются несколько компаний по всему миру. Метки, изготавливаемые в лабораторных условиях и работающие на частотах 13.56 МГц, были продемонстрированы в 2005 году компаниями PolyIC (Германия) и Philips (Голландия). В промышленных условиях полимерные метки будут изготавливаться методом прокатной печати (технология напоминает печать журналов и газет), в результате чего они будут дешевле, чем метки на основе ИС. В конечном счёте это может закончиться тем, что для большинства сфер применения метки станут печатать так же просто, как и штрих-коды, и они станут такими же дешёвыми.

Пассивные метки УВЧ и СВЧ диапазонов (860--960 МГц и 2,4-2,5 ГГц) передают сигнал методом модуляции отражённого сигнала несущей частоты (англ. Backscattering Modulation -- модуляция обратного рассеяния). Антенна считывателя излучает сигнал несущей частоты и принимает отражённый от метки модулированный сигнал. Пассивные метки ВЧ диапазона передают сигнал методом модуляции нагрузки сигнала несущей частоты (англ. Load Modulation -- нагрузочная модуляция). Каждая метка имеет идентификационный номер. Пассивные метки могут содержать перезаписываемую энергонезависимую память EEPROM-типа. Дальность действия меток составляет 1--200 см (ВЧ-метки) и 1-10 метров (УВЧ и СВЧ-метки).

Преимуществом активных меток по сравнению с пассивными является значительно большая (не менее, чем в 2-3 раза) дальность считывания информации и высокая допустимая скорость движения активной метки относительно считывателя.

Преимуществом пассивных меток является практически неограниченный срок их службы (не требуют замены батареек). Недостаток пассивных меток в необходимости использования более мощных устройств считывания информации, обладающих соответствующими источниками питания.

Полупассивные RFID-метки, также называемые полуактивными, очень похожи на пассивные метки, но оснащены батареей, которая обеспечивает чип энергопитанием. При этом дальность действия этих меток зависит только от чувствительности приёмника считывателя и они могут функционировать на большем расстоянии и с лучшими характеристиками.

Способы записи информации на метки.

Информация в устройство памяти радиочастотной метки может быть занесена различными способами. Способ записи информации зависит от конструктивных особенностей метки. В зависимости от этого различают следующие типы меток:

Read Only - метки, которые работают только на считывание информации. Необходимые для хранения данные заносятся в память метки изготовителем и не могут быть изменены в процессе эксплуатации.

WORM - метки ("Write Once Read Many") для однократной записи и многократного считывания информации. Они поступают от изготовителя без каких-либо данных пользователя в устройстве памяти. Необходимая информация записывается самим пользователем, но только один раз. При необходимости изменить данные потребуется новая метка.

R/W - метки ("Read/Write") многократной записи и мнократного считывания информации.

2 Состав системы РЧИ, физические принципы работы

В состав системы входят: антенна для приема и передачи сигнала, считывающее устройство (считыватель, ридер) и RFID-метка для хранения информации.

Низкочастотная идентификация

Данный метод РЧИ работает на несущих частотах от сотен килогерц, до единиц мегагерц. У нас в стране на это выделено 2 частотные зоны: 125 кГц (LF), и 13,56 МГц (HF).

Принцип работы меток предельно прост и описывается как работа обычного трансформатора. Все мы знаем что трансформатор - это элемент позволяющий изменять величину протекающего по нему тока и поданного на его первичную обмотку напряжения в соотношении количества витков его первичной и вторичной обмотки U1/U2=N1/N2. А вот импеданс обмоток меняется уже в совершенно другой пропорции: Z1/Z2=(N1/N2)^2. соответственно небольшое изменение импеданса в нагрузке будет явно выражено для опрашивающего устройства. Соответственно получаем следующую систему: приёмо-передающий модуль, в качестве антенны у которого некая обмотка (первичная). Метка - это чип, со вторичной обмоткой соответственно. При поднесении считывателя к метке, через обмотку метки начинает течь ток и от него запитывается чип, который изменяя импеданс в нагрузке обмотки передаёт информацию считывателю.

Наиболее функциональна, из представленных, технология РЧИ на частоте 13,56 МГц. Она обладает высокой скоростью передачи данных и большими объёмами хранимой информации на метке (единицы килобайт).

Минус этой системы - малое расстояние считывания информации с метки - обычно не превышающее 30 см, а средний показатель не превышает 10 см. Один из самых ярких примеров применения этой технологии - билеты Московского Метрополитена.

Высокочастотная идентификация

В Российской Федерации есть ещё один стандарт РЧИ - 868 МГц (UHF). Принцип действия этой технологии уже совершенно иной, нежели у низкочастотных методов. Тут мы имеем дело с нелинейной радиолокацией. Этот метод был обкатан десятилетиями применения в технических разведках, таких как Агентство Национальной Безопасности США, и в нашем славном Комитете Государственной Безопасности СССР. Для технологии РЧИ он был просто удешевлён и миниатюризирован, но остался по сути тем же что и для специальных применений.

Высокочастотный метод работает по следующему принципу. Считыватель радиометок представляет собой активное приёмопередающее устройство с непрерывным излучением несущей частоты. Приёмная часть соответственно так же включена постоянно. Колебательная энергия излучается в эфир через антенную систему.

Радиометка представляет собой чип снабженный антенной системой - обычно полуволновой, или четверть волновой диполь.

Радиометка принимает посредством собственной антенной системы высокочастотную энергию переданную считывателем. В чипе находится мостовой выпрямитель (банальный линейный блок питания с небанальными микроскопическими размерами) и с его помощью часть принятого УВЧ сигнала служит питанием микросхемы. После того как микросхема запитывается, начинается активный опрос метки считывателем. Ответная информация высылается меткой посредством амплитудной модуляции отражённого сигнала, которая получается с помощью изменения эффективной поверхности рассеяния (ЭПР) метки с помощью нелинейного элемента - варикапа (диод с переменной ёмкостью).

Технология РЧИ в УВЧ диапазоне позволяет: производить считывание пассивных меток на расстоянии до 10 метров. Среднее же расстояние считывание меток в промышленных условиях составляет от полуметра до 3-х метров. Единовременно в поле считывателя может находиться до 200…300 меток, и ВСЕ(!!!) они будут идентифицированы. Огромная скорость опроса меток - до 100…200 опросов в секунду в зависимости от применяемого оборудования. Объем памяти пассивной УВЧ радиометки в наши дни достигает единиц килобайт. Кроме того, в чип размером 0,5х0,5х0,2 мм встроен собственный криптопроцессор, позволяющий защитить эфирный канал передачи данных «метка-считыватель».

Ограничения же данной технологии лежат исключительно в свойствах маркируемых ими материалов. Естественно, что идеальными для маркировки являются диэлектрики. Они позволяют не задумываться о размещении метки, и её типе. Совсем другую задачу ставят металлы и водосодержащие материалы. Но и для них существуют специальные УВЧ метки для сложных материалов.

Во всём мире эта технология внедряется повсеместно в производстве, торговле, логистике… К сожалению, в России продвижение технологии УВЧ РЧИ идет в прямом смысле со скрипом. Связано это с обилием дешёвой рабочей силы, и отсутствием в заинтересованности учета товара, груза и прочего (иначе говоря в банальной непорядочности методов и средств работы отечественного бизнеса).

Кроме того, ходит тьма мифов о самой технологии РЧИ, которые так же мешают её внедрению в повседневную жизнь.

3 Преимущества и недостатки радиочастотной идентификации

Преимущества радиочастотной идентификации

1. Возможность перезаписи. Данные RFID-метки могут перезаписываться и дополняться много раз, тогда как данные на штрих-коде не могут быть изменены -- они записываются сразу при печати.

2. Отсутствие необходимости в прямой видимости. RFID-считывателю не требуется прямая видимость метки, чтобы считать её данные. Взаимная ориентация метки и считывателя часто не играет роли. Метки могут читаться через упаковку, что делает возможным их скрытое размещение. Для чтения данных метке достаточно хотя бы ненадолго попасть в зону регистрации, перемещаясь в том числе и на довольно большой скорости. Напротив, устройству считывания штрих-кода всегда необходима прямая видимость штрих-кода для его чтения.

3. Большее расстояние чтения. RFID-метка может считываться на значительно большем расстоянии, чем штрих-код. В зависимости от модели метки и считывателя, радиус считывания может составлять до нескольких сотен метров. В то же время подобные расстояния требуются не всегда.

Больший объём хранения данных. RFID-метка может хранить значительно больше информации, чем штрих-код. На микросхеме площадью в 1 смІ может храниться до 10000 байт информации, в то время как штриховые коды могут вместить 100 байт (знаков) информации, для воспроизведения которых понадобится площадь размером с лист формата А4.

4. Поддержка чтения нескольких меток. Промышленные считыватели могут одновременно считывать множество (более тысячи) RFID-меток в секунду, используя так называемую антиколлизионную функцию. Устройство считывания штрих-кода может единовременно сканировать только один штрих-код.

5. Считывание данных метки при любом её расположении. В целях обеспечения автоматического считывания штрихового кода, комитеты по стандартам (в том числе EAN International) разработали правила размещения штрих-меток на товарной и транспортной упаковке. К радиочастотным меткам эти требования не относятся. Единственное условие -- нахождение метки в зоне действия считывателя.

6. Устойчивость к воздействию окружающей среды. Существуют RFID-метки, обладающие повышенной прочностью и сопротивляемостью жёстким условиям рабочей среды, а штрих-код легко повреждается (например, влагой или загрязнением). В тех сферах применения, где один и тот же объект может использоваться неограниченное количество раз (например, при идентификации контейнеров или возвратной тары), радиочастотная метка оказывается более приемлемым средством идентификации, так её не требуется размещать на внешней стороне упаковки. Пассивные RFID-метки имеют практически неограниченный срок эксплуатации.

7. Интеллектуальное поведение. RFID-метка может использоваться для выполнения других задач, помимо функции носителя данных. Штрих-код же не программируем и является лишь средством хранения данных.

8. Высокая степень безопасности. Уникальное неизменяемое число-идентификатор, присваиваемое метке при производстве, гарантирует высокую степень защиты меток от подделки. Также данные на метке могут быть зашифрованы. Радиочастотная метка обладает возможностью закрыть паролем операции записи и считывания данных, а также зашифровать их передачу. В одной метке можно одновременно хранить открытые и закрытые данные.

Недостатки радиочастотной идентификации

1. Стоимость системы выше стоимости системы учёта, основанной на штрих-кодах.

2. Сложность самостоятельного изготовления. Штрих-код можно напечатать на любом принтере.

3. Подверженность помехам в виде электромагнитных полей.

4. Недоверие пользователей, возможности использования её для сбора информации о людях.

5. Установленная техническая база для считывания штрих-кодов существенно превосходит по объёму решения на основе RFID.

6. Недостаточная открытость выработанных стандартов.

4 Характеристики систем РЧИ и её элементов

Международные стандарты

Существует огромное множество компаний, выпускающих собственные устройства радиочастотной идентификации, при всём этом считыватели производства какой-либо фирмы могут считывать информацию только своих фирменных меток и не понимают метки других фирм. В отсутствие стандартов оборудование различается по рабочим частотам, по форматам хранимых данных, по алгоритмам работы и способам закрытия данных.

В настоящее время оборудование радиочастотной идентификации, выпущенное двумя любыми компаниями, несовместимо друг с другом.

Выпускаемые сегодня сканеры штрихового кода "понимают" практически все существующие символики. При этом по взглядам EAN International существующее положение в области штрихового кодирования не является удовлетворительным: число основных, наиболее часто используемых кодов достигло четырех (EAN-13, EAN-8, UPC-A, UPC-E), в то время как в идеальном для пользователей случае это мог бы быть один единственный код EAN-13.

Областью деятельности EAN International является товарная нумерация, в которой RFID - это лишь один из способ обозначения номера товара наряду со штриховым кодированием, оптической, биометрической, магнитной идентификацией и т.д. Поэтому EAN International видит цель стандартизации RFID в том, чтобы новая система, во-первых, была совместима с существующей системой EAN/UCC и затраты пользователей при внедрении EAN/UCC не пропали даром.

Во-вторых, стандарты радиочастотной идентификации в идеальном случае должны обеспечивать единый формат представления данных. Заслуживает внимания предложение Gencod-EAN FRANCE об использовании в качестве единого формата данных в радиочастотных метках справочников международного стандарта ЭДИФАКТ ООН/ EANCOM.

В-третьих, при стандартизации технических требований к устройствам RFID была бы крайне нежелательной ситуация, при которой в качестве международного стандарта были бы закреплены чьи-то фирменные технологии, защищенные патентами.

Международным органом по стандартизации в области RFID является Рабочая группа N4 (WG 4), образованная в августе 1997 года в составе подкомитета по автоматической идентификации (SC 31) объединенного технического комитета N1 (JTC1) Международной организации по стандартизации (ISO) -

ISO/JTC1/SC31/WG4. Председателем ISO/JTC1/SC31/WG4 утвержден технический директор EAN International Анри Бартель, что свидетельствует о признании ведущей роли международной ассоциации EAN International и стандартов EAN/UCC в области разработки стандартов радиочастотной идентификации.

ISO/JTC1/SC31/WG4 приступила к разработке стандартов радиочастотных систем, гарантирующие их совместимость. Первый шаг - стандартизация интерфейса ("air interface") между считывателем и радиочастотной меткой. На этом этапе должны быть стандаризированы рабочие частоты, физические характеристики среды и сигналов, которыми обмениваются считыватели и метки (транспондеры). Разработкой стандартов "air interface" занимается специальная группа TF3 в составе ISO/JTC1/SC31/WG4. В работе WG4/ТF3 наряду с Австрией, Германией, Данией, США, Францией и Японией принимают участие представители ЮНИСКАН/EAN РОССИЯ/AIM РОССИЯ. Анализ характеристик выпускаемого оборудования RFID и опрос международных экспертов выявил основные диапазоны рабочих частот, вокруг которых начались работы по стандартизации для воздушного интерфейса. К ним относятся:

Другим первоочередным направлением работы в области стандартизации RFID является определение структуры, состава и характеристик элементов данных, записываемых на радиочастотную метку. ISO/JTC1/SC31/WG4 работает в этом направлении совместно с рабочей группой WG2 "Элементы данных", возглавляемой генеральным секретарем ICODIF/EAN БЕЛЬГИЯ-ЛЮКСЕМБУРГ Этьеном Боне. Первое совместное заседание специалистов WG4 и WG2 состоялось 8-9.07.98 в г.Осло (Норвегия), в нем приняли участие и представители ЮНИСКАН/EAN РОССИЯ/AIM РОССИЯ.

1. http://ru.wikipedia.org/wiki/RFID; Википедия.

2. http://www.indel.by/ru/book/print/117 Indel.by - официальный сайт ЗАО [!!! В соответствие с ФЗ-99 от 05.05.2014 данная форма заменена на непубличное акционерное общество] «ИнделКо».

3. http://rfidforyou.com/index/o_tekhnologi_rfid/0-4; RFID4YOU О технологии Радиочастотной Идентификации по-русски и доступно - 2010.

Технология RFID (Radio Frequency Identification) пока остается довольно дорогой для отечественного рынка и работает только на крупных складах. Но руководители компаний, уже внедривших методику, успели по достоинству оценить преимущества радиочастотной идентификации товаров. Технология позволила решить целый ряд проблем, связанных с хранением и учетом продукции.

Как работает RFID?

Система RFID Reader довольно проста в использовании. На каждую единицу товара наносится специальная метка, в которой зашифрованы все данные: вес, объем, дата погрузки или разгрузки, основные параметры хранения. На выходе из складского помещения монтируется металлический каркас с чувствительными RFID датчиками. Они сканируют метки на каждой упаковке, которую проносят через ворота, и отправляют информацию в общую базу данных.

Программу можно настроить на идентификацию личных карточек сотрудников или объединить с системой видеонаблюдения. Это позволит не только упростить учет и отслеживание перемещений товаров, но и сократит число нарушений на складах.

Примеры использования

В мире существует практика использования систем на основе RFID технологии. Радиометки используются в различных областях:

На одном из заводов Toyota , расположенном в США, радиочастотная идентификация помогает контролировать заполненность трейлеров при погрузке. Аналогичные технологии внедрены на предприятиях Shevrolet и в крупных азиатских портах. Метки наносят на крупнотоннажные контейнеры, а погрузочную технику оснащают считывателями. Это позволило повысить товарооборот, так как пропала необходимость пересчитывать и сверять большие объемы товара вручную. При такой системе отслеживания снижается количество ошибок, произошедших по вине человека.

На заводах Sony Electronics используют перезаписываемые RFID метки. Их наносят на кинескопы на поточных линиях завершающих этапов производства. Сканируя метку, система передает данные в центральную базу, а оператор получает информацию о тестировании и местонахождении конкретной единицы продукции.

В ряде европейских стран радиочастотные метки избавили автовладельцев от необходимости пользования кассой каждый раз при заправке автомобиля. Электронные считыватели монтируют непосредственно на топливные насосы. Система запускает подачу топлива после получения соответствующего сигнала от сканера.

Транспортные компании также взяли технологию на вооружение . Метки ставят в нижней части лобового стекла грузовиков. В каждой контрольной точке и в конечном пункте располагают радиочастотные сканеры. Считывается не только дата и номер транспортного средства, но и вся информация по товару: накладные, путевые листы и т. д. В процессе движения автомобиля полностью исключается бумажная работа, передача данных осуществляется через центральный сервер.

В нашей стране RFID технологии появились около десяти лет назад и применяются в основном на складах. Но производители радиочастотного оборудования уже наладили серийный выпуск, так как уверены в его активном внедрении.

Применение RFID на складах

Использование RFID технологии для склада оправдано с экономической и практической точек зрения, особенно, если речь идет о терминалах с большим товарооборотом. Приобретение оборудования для крупных компаний окупается довольно быстро.

Преимущества системы радиочастотных меток:

Специалистам, которые занимаются устройством RFID на предприятии, особое внимание стоит уделить тем задачам, которые будут поставлены перед системой. Необходимо определить оптимальную дальность считывания, настроить антенны соответствующим образом, изучить специфику технологических процессов на складе. Важно понять принцип перемещения товарных позиций. Например, упаковка, пронесенная через RFID -считыватель , не обязательно должна покинуть пределы склада. Она может транспортироваться на другой участок, поэтому система не должна отмечать ее, как отгруженную.

Перспективы RFID

Подобные технологии чипирования уже используются в России, например, в новых паспортах. Но система работает пока не так активно, как в развитых странах. Эксперты прогнозируют RFID большое будущее, вплоть до полного замещения современных компьютеров. Конечно, это случится не скоро. Пока технологии дорабатываются с целью расширения функциональности и повышения эффективности. Одно из самых перспективных направлений развития – это работа во всевозможных интернет-магазинах. Учитывая ежедневный оборот, их склады нуждаются в особо строгом учете товаров, отслеживании перемещений.

Положительный опыт применения RFID в этом качестве представила компания Paxar. Ее специалистами была создана программа Magicmirror, основанная на радиочастотных технологиях. Это некое электронное зеркало. Посетитель фирменного магазина одежды Paxar может выбрать в коллекции любую модель с RFID меткой и поднести ее к зеркалу. На дисплей выйдет подробная информация о составе ткани, доступных цветах и размерах. Программа на основании данных сканера предложит также аксессуары, подходящие к этому предмету одежды. С помощью радиочастотного считывателя покупатель сможет вызвать продавца-консультанта, находясь в примерочной кабинке.

Технология хороша, особенно в применении к товарным складам. Однако, на сегодняшний день разработчики систем сталкиваются с некоторыми сложностями. Пути решения проблем со временем должны быть найдены, но пока технология внушает пользователям некоторые опасения.

Сложности использовании RFID-технологии для склада

Итак, чего же опасаются разработчики и конечные пользователи радиочастотных сканеров:

1. Цена . Первое оборудование, работающее по RFID технологии, было довольно громоздким и дорогостоящим. Оно неудобное в применении и требовало финансовых вложений, непосильных для мелких фирм. Инженерам удалось постепенно сделать установки более компактными. Ведь небольшие и легкие сканеры стоят дешевле, да и в использовании более просты. Стоимость же самих радиочастотных меток снижается не так быстро, как хотелось бы. Позволить себе оснастить весь склад микрочипами стоимостью в 10 евроцентов может далеко не каждая компания. Специалисты уверены, что как только стоимость меток упадет до 1 евроцента, спрос на них возрастет в разы.
2. Компьютерные угрозы – вирусы. Средний объем памяти микрочипа всего 2 кб. Изначально считалось, что метку просто невозможно заразить вирусом, но амстердамские ученые доказали противоположное. Они не только заразили микрочип, но и проанализировали возможные последствия этой ситуации. Неисправная метка выдает недостоверную информацию или вовсе перестает работать. Радиочастотная передача данных заражает и сканеры, через которые проходит чип. Это нарушает работу центральной базы данных и может полностью остановить работу склада, что означает колоссальные убытки для фирмы. Что еще опаснее – вирус может распространяться по радиоканалам и на другие метки, вызывая хаос. В применении к гипермаркетам и другим крупным объектам последствия совершенно непредсказуемы.
3. Возможность взлома . Собственно о взломе речь не идет, ведь чипы не защищены. Сканер способен считать информацию с большого расстояния, что дает большое поле для деятельности преступников. Любой человек, получивший товар с меткой, может воспользоваться считывателем и получить доступ к базе данных. Сюда относятся и сведения о кредитных картах покупателей, и другая конфиденциальная информация.
4. Кража данных из электронных документов . Например, при считывании паспортов, сканер автоматически отправляет данные в центральный компьютер. В Германии, Англии и США RFID технологии давно используются в оборонном секторе и в сфере здравоохранения. Но недавнее исследования показали, что данные с чипов можно скопировать с расстояния 100 метров, имея специальный сканер. То есть преступник может получить доступ к самым важным сведениям, распространение которых совершенно недопустимо.

Все эти опасения имеют место и при использовании RFID на складах. Специалисты активно ищут методы «поломки» чипа после того, как вещь передана покупателю, но пока все они малоэффективны. Программы деактивации метки вызывают лишь ее усыпление, а не выведение из строя.

Вот несколько способов, которые изобрели сами потребители, желающие сохранить тайну личной жизни:

• срезание антенны. В ряде случаев это сделать невозможно. Например, при удалении метки с одежды придется испортить ткань;
• обработка вещи в микроволновой печи. Излучение вызывает взрыв чипа, что тоже не проходит бесследно для купленного товара.

Немецкие инженеры много лет трудились над созданием прибора, способного вызвать необратимую деактивацию RFID метки. Технология основана на сильном воздействии электромагнитного импульса. Но пока аппарат тестируется и в свободном доступе его не найти.

Системы защиты данных

При невозможности вывести из строя метку, ученые решили разработать способы ее защиты. На сегодняшний день их несколько:

1. Защита данных паролем. Чип отправляет сканеру верные сведения только после введения секретного кода. Другой код может запустить программу самоуничтожения чипа, например, после покупки вещи. Технология оказалась уязвимой для хакеров, поэтому не нашла широкого распространения.
2. Аппаратно-сетевая защита. Система блокирует все метки на складе и открывает нужную только по запросу. Программа постоянно сканирует эфир, предоставляя сведения о попытке несанкционированно считывания. Данная технология применима к чипам любой сложности и объема. Она достаточно эффективна и защищена от атак хакеров.
3. Слом антенны. При покупке товара покупатель просто обламывает кончик антенны, ответственный за передачу данных на расстоянии. При возврате товара продавец может идентифицировать вещь, поднеся сканер вплотную к метке.
4. Установка «глушилок». Устройство работает по принципу самих RFID-меток, копируя алгоритмы микросхем. Разница в том, что «глушилка» на запросы сканера выдает недостоверную информацию – цифровой мусор. Создание такого мешающего чипа осложняется тем, что он должен распознавать различные считывающие устройства и выдавать поток ненужной информации незарегистрированным приборам.

В перспективе, использование RFID-технологий в организации работы склада должно повысить скорость товарооборота и эффективность всей складской системы. Если есть серьезная программа защиты данных, или информация на чипах не представляет особой ценности для третьих лиц, то радиочастотные метки – отличное решение для любого бизнеса.

Эксперты прогнозируют, что в самое ближайшее время начнется массовое коммерческое использование систем радиочастотной идентификации - RFID (Radio Frequency IDentification) на предприятиях оборонной и автомобильной промышленности, в торговле и логистике. Ожидается, что метки радиочастотной идентификации станут обязательным атрибутом самых разнообразных изделий. Необходимость сбора, обработки и представления данных для систем радиочастотной идентификации инициирует создание новой и довольно масштабной отрасли. Параллельно должен сформироваться рынок считывателей меток и другого вспомогательного оборудования. Уже в ближайшем будущем RFID-чипы различной степени сложности найдут применение в здравоохранении (мониторинг состояния пациентов), строительстве (управление проектами и оборудованием), на транспорте (отслеживание местонахождения багажа и пассажиров в аэропортах) и других областях.

Как известно, практически любая технология в своем жизненном цикле проходит три периода. Сначала бывает просто много шума и предсказаний по поводу того, к чему эта технология приведет; затем начинается ее активное внедрение. На этом этапе о технологии говорят еще больше, однако отзывы часто бывают достаточно критическими, в ней видят угрозу сложившемуся порядку вещей. И, наконец, в зависимости от результатов второго этапа начинается третий - повсеместное применение технологии. Изобретенная довольно давно технология RFID сегодня вступает в самую интересную фазу - вторую. Информация о проектах, использующих технологию радиометок, приходит нынче отовсюду. Идею отличает простота, почти граничащая с гениальностью: для идентификации товара (и не только товара) предлагается применять микроскопические чипы со встроенным радиопередатчиком. Они запитываются от энергии принятого сигнала, что позволяет обходиться без громоздких батарей. Для считывания информации с чипа достаточно поднести к нему на определенное расстояние (от нескольких сантиметров до нескольких метров) активный сканер.

В перспективе ожидается, что правительства по всему миру начнут заменять бумажные идентификационные документы цифровыми. Новые средства станут использоваться в паспортах, удостоверениях личности, банковских и кредитных картах и будут включать расширенный набор биометрических данных. Это должно сократить кражи информации, но первоочередной и реальной пользой от них станет, скорее всего, ускорение идентификации в пассажиропотоках. В наше время, когда многие компании называют свои технологии революционными, непросто определить, какая из этих новейших технологий реально повлияет на нашу жизнь. Однако можно угадать перспективы технологий, вокруг которых собираются концерны и ассоциации таких игроков рынка высоких технологий, как Intel, IBM, Philips, Texas Instruments (и более ста других компаний). Впрочем, технология радиочастотной идентификации сегодня развивается не только крупными, но и небольшими научными центрами высокотехнологичных компаний.

Еще в прошлом году компания IDC обнародовала прогноз, согласно которому к 2012 г. распространение коммуникационных устройств, включая радиометки RFID, приведет к гигантскому росту объема информации, циркулирующей в сетях. Причем большая часть этой информации будет передаваться с периферии сетей на серверы - т. е. в направлении, противоположном сегодняшнему. Появятся и специализированные беспроводные "ячеистые" сети (mesh networks), которые позволят органам власти в крупных городах контролировать состояние оборудования и различных объектов на значительной площади. Все эти изменения вызовут потребность в такой аппаратуре, как системы хранения данных, управления контентом и безопасности. По данным исследовательских компаний, уже в прошлом году производители RFID-меток получили доходы около 300 млн долл. При этом на сегодняшний день объем рынка RFID оценивается в 700 млн долл., а к 2007 г. общий объем продаж и услуг на нем должен достичь 2 млрд долл.

История RFID

Некоторые еще и сегодня полагают, что первый образец RFID-устройства был создан русскими в 1945 г. - разумеется, для разведывательных целей. К сожалению, это не так. Просто именно в это время было создано пассивное подслушивающее устройство, которое к проблемам радиочастотной идентификации отношения, в общем-то, никакого не имело.

Тем не менее первенство в разработке RFID-технологии оспаривают сегодня многие. Считается, что ключевую роль в нынешнем массовом увлечении RFID сыграл исследовательский центр Auto-ID, организованный при Массачусетском технологическом институте (MIT) в октябре 1999 г. Этому событию предшествовал год напряженных поисков, последовавших за созданием системного подхода к автоматической идентификации объектов.

По другим данным, идея пассивных электронных запоминающих устройств-меток стала одной из причин образования в 1969 г. компании под названием Communications Services Corporation, или ComServ. В 1973 г. она получила патент на "небольшое портативное устройство, которое легко спрятать, а в случае необходимости прикрепить или вмонтировать в различные объекты". В качестве памяти инженеры использовали ферритовые кольца, позволившие им создать нечто не слишком портативное по нынешним меркам, но способное запомнить до 16 бит данных. Изобретение демонстрировалось в различных транспортных и правительственных организациях. Было даже выдвинуто предложение использовать систему для организации противоугонной службы для автотранспорта. Все тщетно - даже сегодня многие сомневаются в экономической эффективности радиометок, а в семидесятых никто не хотел даже прислушаться к этой идее.

В другом документе утверждается, что первыми предпосылками к созданию радиометок стала работа Харри Стокмана Communication by Means of Reflected Power, опубликованная в 1948 г. и описывающая коммуникационное устройство, функционирующее только под воздействием внешнего радиоизлучения. Конечно, в истории нашлось место и для первых известных примеров применения методики: система опознавания "свой-чужой" в авиации и однобитные противоугонные устройства EAS (Electronic Article Surveillance).

В 80-х годах из состава Лос-Аламосской лаборатории, участвовавшей в разработке концепции, выделились компании Identronix и Amtech. А с 1987 г. начали появляться сведения о коммерческих реализациях RFID. Первая в мире инсталляция подобной системы была осуществлена в Норвегии на железной дороге, затем последовал аналогичный проект в США.

В 90-е годы XX века началось активное применение радиосистем для оплаты дорожных сборов на скоростных магистралях. Автомобили получили возможность пересекать въездные терминалы, не снижая скорости. Бесконтактные средства оплаты появились в США на дорогах Оклахомы, Канзаса и Джорджии, а также в районе Хьюстона. Все они базировались на единой спецификации, названной Title 21. Несколько северо-восточных регионов США сформировали группу E-Z Pass Interagency Group, занявшуюся вопросами стандартизации RFID-методик для автоматизации взимания платы за проезд. Корпорация Texas Instruments (http://www.ti.com) создает TIRIS - Texas Instruments Registration Identification System (затея с TIRIS привела ныне к образованию подразделения компании TI RFID). И, наконец, наступает решающий, переломный момент, когда инженеры впервые смогли интегрировать приемопередатчик радиоволн в микросхему, изготовленную по стандартному КМОП-процессу. Это позволило объединить на одной подложке все компоненты, необходимые для функционирования радиометки, и открыло новые возможности для ее дальнейшей миниатюризации.

Как бы там ни было, но, по официальной версии, начало современной истории RFID было положено учеными из MIT, которые занялись разработкой стандартов и технологий, необходимых для широкого применения технологии на практике. Они впервые задались вопросом снижения стоимости микросхем. Вскоре к ним присоединился Кевин Эштон из лондонского подразделения Procter & Gamble, где он трудился в качестве помощника брэнд-менеджера. Именно ему удалось вызвать интерес к радиометкам у крупных корпоративных спонсоров. Группа обратилась за поддержкой в Uniform Code Council, глобальную организацию, занимающуюся системами маркировки товаров, и получила ее. В 2000 г. филиал центра появился в Кембриджском университете; центры поддержки радиометок открываются при университетах Китая, Японии, Швейцарии, Австралии.

Примерно год назад все наработки из Auto-ID были переданы в организацию EPCglobal (http://www.epcglobalinc.org), детище EAN International и Uniform Code Council. EPC расшифровывается как Electronic Product Codes, что достаточно ясно указывает на характер работы организации. Штрих-код во всех его ипостасях предполагается заменить на соответствующие электронные эквиваленты в мире радиометок. В частности, к задачам EPCglobal относится разработка стандартов передачи данных из RFID-считывателей в различные приложения, а также стандартов их обмена между приложениями, управляющими цепочками поставок. Это должно упростить электронные транзакции, происходящие между ERP-системами двух компаний, ведущих товарообмен. Стандарты будут определять, как связующее ПО должно обрабатывать полученные RFID-считывателем данные при поступлении товаров на склад и передавать эти данные в корпоративное приложение.

Бесконтактная идентификация объектов

Как известно, главное в работе системы автоматизации заключается в том, чтобы информация была абсолютно достоверна. Ведь даже на поиск и отсеивание неверно введенной информации в больших массивах данных придется затратить немало времени и средств, не говоря уже о прямых убытках, к которым может привести неадекватное решение, принятое на ее основе. Технологии бесконтактной идентификации наиболее полно соответствуют всем требованиям компьютерной системы управления, где требуется распознавание и регистрация объектов и прав в реальном масштабе времени. Под бесконтактной идентификацией обычно подразумевают возможность надежно распознавать объекты по индивидуальным естественным или искусственно присвоенным им признакам без непосредственного контакта с ними.

Сама по себе идея автоматизированного распознавания объектов не нова. Известны как минимум пять разновидностей идентификации:

• оптическая: системы, основанные на штрих-кодах, распознавании символов;
• магнитная: магнитная полоса, распознавание меток, нанесенных магнитными носителями;
• радиочастотная идентификация (RFID) и передача данных: пластиковые смарт-карты со встроенной микросхемой, радиометки (теги);
• биометрическая: распознавание отпечатков пальцев, сканирование рисунка радужной оболочки глаза;
• акустическая: идентификация по звуковым параметрам (голосу).

Для радиочастотного распознавания служат закрепленные за объектом специальные метки, несущие идентификационную и другую информацию. По сравнению с перечисленными выше методами RFID-технологии имеют существенные преимущества:

• для RFID не нужен механический или оптический контакт;
• RFID-метки читаются быстро и точно, обеспечивая практически 100%-ную идентификацию;
• RFID-метки могут использоваться даже в агрессивных и высокотемпературных средах, читаться через грязь, краску, пар, воду, пластмассу, древесину (последние разработки позволяют использовать их даже на поверхности и в толще металла);
• у пассивных RFID-меток, не имеющих источника питания, фактически не ограничен срок эксплуатации;
• RFID-метки несут большое количество информации и могут активно взаимодействовать с внешними системами, поскольку многие из них допускают не только чтение, но и запись информации;
• за счет возможности использования различных систем шифрации RFID-метки практически невозможно подделать;
• варианты геометрии и дизайна метки легко адаптируются к характеристикам носителя и требованиям системы контроля;
• существует возможность использования RFID-идентификации для объектов, находящихся на больших расстояниях от считывателя (десятки метров) и движущихся со скоростями до 300 км/час.

RFID-системы применяются в самых разных случаях, когда требуется оперативный и точный контроль, отслеживание и учет многочисленных перемещений различных объектов. Перечислим только наиболее типичные применения. Одно из них - электронный контроль за доступом и перемещениями персонала на территории предприятий. Далее, это управление производством, товарными и таможенными складами (в особенности крупными), магазинами, выдачей и перемещением товаров и материальных ценностей. На транспорте RFID-системы могут обеспечить контроль, планирование и управление движением, интенсивностью графика и выбор оптимальных маршрутов; на общественном транспорте они служат для управления движением, оплаты проезда и оптимизации пассажиропотоков. На их базе можно создавать системы электронных платежей для всех видов транспорта, организующие автоматический сбор данных и при необходимости начисление оплаты на железных дорогах, платных автомобильных трассах, на грузовых станциях и терминалах, платных автостоянках. Кроме того, RFID-системы подходят для обеспечения безопасности (в комплексе с другими техническими средствами аудио- и видеоконтроля), включая защиту и сигнализацию на транспортных средствах.

Как это работает

Системы RFID обычно состоят из трех основных компонентов: считывателя, транспондера (обычно называемого меткой или тегом, от англ. tag) и компьютерной системы обработки данных.

Считыватель (рис. 1) имеет приемопередающее устройство и антенну, которые посылают сигнал к тегу и принимают ответный; микропроцессор, который проверяет и декодирует данные; а также память, которая сохраняет данные для последующей передачи, если это необходимо. Основные компоненты тега (рис. 2) - интегральная схема, управляющая связью со считывателем, и антенна. Чип содержит память, которая хранит идентификационный код или другие данные. Тег обнаруживает сигнал от считывателя и начинает передавать данные, сохраненные в его памяти, обратно в считыватель.

Рис. 2. RFID-тег.

Нет никакой потребности в контакте или прямой видимости между считывателем и тегом, поскольку радиосигнал легко проникает через неметаллические материалы. Таким образом, теги даже могут быть скрыты внутри тех объектов, которые подлежат идентификации.

Теги бывают активными и пассивными. Активные теги работают от присоединенной или встроенной батареи, они требуют меньшей мощности считывателя и, как правило, имеют большую дальность чтения. Пассивная метка функционирует без источника питания, получая энергию из сигнала считывателя. Пассивные метки меньше и легче активных, менее дороги, имеют фактически неограниченный срок службы. Заметим также, что активные и пассивные теги бывают следующих типов: только для чтения, с чтением-записью и однократно записываемые, данные в которые могут быть занесены пользователем.

Физические принципы (по крайней мере, для большинства частотных диапазонов) напоминают работу трансформатора или системы связанных контуров. Как известно, если взять две катушки и разместить их не очень далеко друг от друга, то они будут оказывать друг на друга взаимное влияние. Считыватель содержит генератор высокой частоты, который запитывает его антенну. За счет наличия электромагнитной связи между антенной считывателя и антенной идентификатора в последней наводится переменное напряжение, величина которого зависит от конструктивного исполнения и расстояния между тегом и считывателем. Наведенное напряжение используется для питания микросхемы идентификатора. Именно она модулирует напряжение в антенне. За счет связи антенн модуляция появляется в антенне считывателя и поступает на его микросхему. По такому принципу работали первые пассивные R/O (Read Only - только для чтения) идентификаторы и считыватели. Затем были созданы идентификаторы, способные не только передавать информацию считывателю, но и получать ее для целей программирования (записи информации в энергонезависимую память). С точки зрения основных принципов построения RFID-системы в считывателе появился модулятор, который модулировал излучаемую считывателем несущую, а в идентификаторе - детектор и перепрограммируемая энергонезависимая память, в которую записывалась передаваемая считывателем информация. При такой технологии идентификаторы называются R/W (Read/Write - чтение и запись). Из принципа работы этой пары устройств однозначно следует вывод: чем больше требуемая дальность считывания, тем больших размеров будет считыватель и тем выше должна быть мощность его излучения.

RFID-теги сегодня, в зависимости от частотного диапазона работы, делятся на четыре категории:

• низкочастотные (125 и 134 кГц);
• высокочастотные (13,56 МГц);
• УКВ (800-900 МГц)
• "микроволновые" (2,45 ГГц).

Естественно, что в каждом из частотных диапазонов RFID-системам присущи вполне конкретные особенности, которые нагляднее всего иллюстрируются графиками, приведенными на рис. 3. Следовательно, для каждого из диапазонов используются свои методы кодирования сигналов в паре считыватель - идентификатор, свои скорости передачи и алгоритмы разрешения коллизий. Механизм антиколлизий используется для того, чтобы при одновременном нахождении в поле считывателя нескольких идентификаторов можно было выбрать для диалога только один, который необходим в данный момент времени. Для каждого из упомянутых частотных диапазонов действуют свои стандарты со своей степенью проработки (см. таблицу).

Рис. 3. Зависимость параметров RFID от частоты.

Стандарты для частотных диапазонов

УКВ и "микроволновые" RFID-теги используются там, где требуются большое расстояние и высокая скорость чтения; это, например, контроль железнодорожных вагонов, автомобилей, системы сбора отходов. Например, считыватели устанавливают на воротах или шлагбаумах, а транспондер закрепляется на ветровом или боковом стекле автомобиля. За счет большой дальности действия возможна безопасная установка считывателей вне пределов досягаемости людей. Системы высокой частоты эффективны там, где требуется передавать большие объемы данных. Низкочастотные RFID-теги находят широкое применение там, где допустимо небольшое расстояние между объектом и считывателем. Обычное расстояние считывания составляет 0,5 м, а для тегов, встроенных в маленькие объекты, дальность чтения, как правило, еще меньше - около 0,1 м. Большая антенна считывателя может в какой-то мере компенсировать малую дальность действия небольшого тега, но излучение высоковольтных линий, моторов, компьютеров, ламп и т. п. мешает ее работе. Так, большинство систем управления доступом, управления складами и производством, бесконтактные карты используют низкую частоту.

RFID и корпоративные сети

Весной 2005 г. Cisco Systems (http://www.cisco.com) представила отчет компании IDC, в котором прогнозируется, что широкое внедрение технологии радиочастотной идентификации окажет значительное влияние на развитие корпоративных сетей. Успех внедрения данной технологии будет во многом зависеть от возможностей интеллектуальной и безопасной передачи RFID-информации вплоть до границ сети. Документ также указывает на то, что компаниям необходимо обеспечить готовность сетей к выполнению задач в масштабных RFID-проектах еще до начала их реализации.

В отчете IDC "Планирование внедрения: влияние технологии RFID на сети", подготовленном по поручению Cisco и основанном на опросах представителей ряда компаний, уже использующих технологию RFID в сфере розничных продаж и логистики, сообщается, что степень влияния данной технологии на работу корпоративных сетей зависит не только от количества используемых электронных ярлыков, но и от объема данных, которые способен хранить каждый ярлык, а также от количества циклов сканирования ярлыка за время перемещения продукта или выполнения операций с ним.

По мнению экспертов, расширение RFID-системы неизбежно, поскольку ее внедрение на протяжении всей логистической цепочки - основное условие реализации преимуществ этой системы. Организациям важно оценить влияние RFID на сетевую инфраструктуру еще до внедрения системы и обеспечить ее масштабируемость с самого начала. Изменение структуры сети в ходе эксплуатации станет сложной и дорогостоящей задачей.

Кроме того, как показывает анализ, сети масштаба предприятия с поддержкой RFID должны быть снабжены функциями интеллектуальной передачи и хранения данных на границах сети, а также интегрированными средствами управления и безопасности на всех уровнях сетевой инфраструктуры - от RFID до уровня бизнес-процессов. Компания Cisco, сотрудничающая с Европейским центром развития технологии RFID и содействующая продвижению стандартов RFID путем участия в отраслевом консорциуме EPCglobal, уже сейчас предлагает все эти функции, реализованные в инфраструктуре RFID Ready Network - высокоинтегрированной проводной/беспроводной сети, способной идентифицировать трафик электронных кодов продуктов (EPC) с тем, чтобы обеспечить его приоритетность на любом участке сети.

Как отмечают специалисты Cisco, масштабируемые, надежные, высокопроизводительные сети корпорации поддерживают специфику использования и перемещения информации в организациях. Организация доступа к этой информации для всего предприятия упрощает работу логистической цепочки, что важно для розничной торговли, государственных организаций и промышленных компаний. Благодаря сетям Cisco предприятия розничной торговли могут более оперативно реагировать на рыночные изменения, точнее отслеживать активы, повышать адаптивность и строить высокоэффективные, надежные, оперативные цепочки поставок, основанные на технологии RFID.

Инициативы IBM

Как результат объявленной прошлой осенью инициативы, предусматривавшей инвестирование 250 млн долл. в технологию RFID, нынешним летом корпорация IBM (http://www.ibm.com) представила новые услуги, ПО и технологии, направленные на ускорение внедрения методов радиочастотной идентификации. В частности, она объявила о намерении выйти на рынок принтеров RFID-меток, выпустив принтер с поддержкой RFID, сокращающий затраты заказчиков и повышающий эффективность текущей деятельности. Поскольку новый RFID-принтер способен печатать как традиционные штрих-коды, так и RFID-метки, с его помощью заказчикам, включая небольшие и средние компании, будет проще перейти от штриховых кодов к RFID-меткам.

Принтер, в дополнение к которому предлагаются услуги технического сопровождения и службы технической поддержки, способен передавать информацию о движении товаров в сети компании, обеспечивая ее внесение в базы данных товарных запасов, доставку и отслеживание заказов. Для ускорения обработки и повышения точности информации в цепочке поставок в принтере Infoprint 6700 R40 используется микропроцессор IBM POWER, отвечающий за надежную и точную передачу информации на каждую RFID-метку. Принтер также способен распознавать ненадежно работающие RFID-метки и помечать их как сбойные во избежание дорогостоящих ошибок доставки.

Вклад Printronix Стоит отметить, что IBM продолжает использовать технологию корпорации Printronix (http://www.printronix.com). Как известно, последняя основной упор делает на продвижение оборудования, предназначенного для печати RFID-этикеток (рис. 4). В Printronix разработали целое семейство продуктов SmartLine RFID. В него вошли: многопротокольный принтер интеллектуальных этикеток SL5000e MP; инструментарий разработчика этикеток Smart Label Developers Kit; принтер T5000 SR, печатающий штрих-коды формата EPC, но модернизируемый для работы с RFID-этикетками, и соответствующий комплект модернизации для него ThermaLine T5000 Smart Ready Upgrade Kit. Благодаря тесному сотрудничеству Printronix с организацией EPCglobal в продуктах линейки достигнута совместимость оборудования EPC и RFID, причем принтер SL5000e MP стал первой платформой, полностью соответствующей требованиям EPC Class 0 и EPC Class 1. Использование SL5000e MP с оборудованием других производителей, поддерживающих протоколы Alien Class 1 или Matrics Class 0, также не вызывает никаких затруднений. Принтеры поддерживают не только стандарты EPC Class 0, 0+ и 1, но и могут печатать популярные в Европе UHF-метки стандарта Philips UCODE EPC 1.19 (подгруппа меток производства Philips семейства ICode с рабочими частотами 862-928 МГц и 2,45 ГГц). Рис. 4. RFID-этикетка.

IBM также объявила об открытии консалтинговой службы по защите частной информации при применении RFID-технологий, которая помогает компаниям обеспечить доверие своих клиентов, используя при этом RFID-системы с максимальной выгодой для бизнеса. Консультанты службы предоставляют информацию о местных и международных законах об охране частной информации, а также о принципах Организации экономического сотрудничества и развития (ОЭСР), лежащих в основе многих законов об охране частной информации. Консалтинг по вопросам охраны частной информации предусматривает оценку, проектирование и внедрение оптимизированных с точки зрения охраны частной информации RFID-решений, разработку политик, конструктивных подходов и методов обмена информацией, программы обучения и повышения осведомленности сотрудников. Эти услуги позволяют ответственным сотрудникам компаний лучше понять, какие данные собираются, как они будут обрабатываться и кто будет иметь к ним доступ. В ходе специального двухдневного консультационного семинара клиенты получают рекомендации касательно оптимальных методик, а также политик и процедур получения согласия на применение технологии в целях защиты частной информации потребителей, сотрудников и партнеров. Услуги консалтинга по охране частной информации могут быть расширены для более широкомасштабных внедрений.

Кроме того, корпорация IBM дополнила решение IBM RFID Solution for the Consumer Driven Supply Chain стартовыми комплектами, ориентированными на конкретные отрасли. Эти комплекты упрощают производителям и розничным продавцам потребительских товаров сверку заказов, создание отчетов о доставке, а также проверку комплектности грузов и состояния товарных запасов. Все это помогает розничным компаниям и их партнерам-производителям снижать затраты на товарные запасы и логистику, одновременно повышая качество обслуживания и объемы продаж.

Предназначенное для RFID-систем связующее ПО IBM WebSphere RFID построено в сервисно-ориентированной архитектуре, предоставляющей надежную, масштабируемую, основанную на стандартах платформу для развертывания RFID-решений. Предлагаемое IBM сочетание высококлассных услуг, связующего ПО и стартовых комплектов позволяет заказчикам ускорить развертывание RFID-решений.

Альянсы и решения

Еще в прошлом году Royal Philips Electronics и IBM заключили соглашение, в рамках которого планируют вести интенсивные разработки в области систем радиочастотной идентификации и технологий смарт-карт. Согласно заявлению компаний, они планируют уделять особое внимание решениям для таких сфер, как управление цепочками поставок и активами, розничная торговля, транспорт, а также для финансовых и правительственных организаций. Кроме того, по условиям достигнутых договоренностей, IBM Global Services разработает RFID-систему для производственных и дистрибьюторских подразделений Philips Semiconductor на Тайване и в Гонконге.

Нынешней весной корпорации Intel (http://www.intel.com) и SAP (http://www.sap.com) объявили о планах сотрудничества в сфере создания систем управления бизнес-процессами, использующих технологию RFID. Согласно достигнутым договоренностям, Intel предоставляет стандартизованную аппаратную архитектуру, позволяющую интегрировать устройства с поддержкой RFID с программными комплексами от SAP, такими, как система управления цепочками поставок mySAP Supply Chain Management и платформа SAP NetWeaver.

Как известно, SAP довольно успешно помогает своим клиентам внедрять RFID для получения максимальной экономической выгоды от этой быстро развивающейся технологии. SAP встраивает мощную RFID-функциональность в свои решения, входящие в комплекс mySAP Business Suite, и предлагает RFID-пакеты, отвечающие специфическим отраслевым требованиям. Одно из таких приложений, представленное в решении mySAP Product Lifecycle Management (mySAP PLM) и предназначенное для учета основных средств предприятия, обеспечивает компаниям возможность экономически эффективно и надежно функционировать круглосуточно семь дней в неделю. Это приложение эффективно управляет такими важными основными средствами, как машинное оборудование, электростанции и транспортные средства в течение всего их жизненного цикла. Чтобы расширить возможность доступа к данному решению специалистов по сервисному обслуживанию, работающих на объектах клиентов, SAP замыкает цикл бизнес-процессов от объекта клиента до системы back-end с помощью базирующегося на RFID-технологии мобильного решения SAP Mobile Asset Management и инфраструктуры SAP Auto-ID Infrustructure. Такой интегрированный подход помогает изменить методы управления основными средствами - перейти от стратегии реагирования на сбой, "ремонта после поломки", к прогнозирующей и предупредительной стратегии.

Значительное внимание технологии RFID уделяет в этом году корпорация Sun Microsystems (http://www.sun.com). Так, в январе она анонсировала систему идентификации на основе радиометок, предназначенную для использования в розничных торговых сетях и правительственных организациях, - Sun Java System RFID Tag and Ship ISA Solution. Речь идет о законченном решении начального уровня, ориентированном на те компании и учреждения, которые хотят оперативно внедрить у себя RFID-систему для задач идентификации и учета. Оно включает в себя рабочую станцию Sun W2100z с монитором, ПО Sun Java System RFID, принтер Printronix RFID, а также считыватели радиометок и штрих-кодов.

А уже в апреле Sun Microsystems представила новую версию своего ПО для корпоративных RFID-систем - Sun Java System RFID Software 2.0. Согласно заявлению представителей компании, анонсированное ПО отличается повышенной производительностью, улучшенной безопасностью, поддержкой стандартов RFID следующего поколения, а также расширенными возможностями администрирования. В частности, Sun Java System RFID Software 2.0 включает в себя браузерный интерфейс для централизованного мониторинга и управления RFID-устройствами в сети. ПО Sun Java System RFID Software оптимизировано для платформы Solaris (аппаратные архитектуры SPARC и x64, рис. 5), а также доступно для Linux.

Рис. 5. Пример RFID-системы.

Интерес министерства обороны

В этом году компания Symbol Technologies (http://www.symbol.com) заключила пять соглашений на поставку мультипротокольных стационарных считывателей меток RFID для оборонного ведомства США, что позволит этому министерству внедрять и эксплуатировать технологию RFID Symbol на военных предприятиях во всем мире с целью наблюдения за материалами и компонентами по всей цепочке поставок министерства.

Теперь считыватели меток RFID Symbol дадут министерству обороны возможность отслеживать все - от танков до туалетной бумаги - и будут способствовать получению точной информации и ее обработке в режиме реального времени. Контракты заключены со стратегическими партнерами Symbol Technologies: CDO Technologies, Cheval Rouge, RSI ID Technologies, SYS-TEC Corp. и WFI Government Services и связаны с использованием стационарных мультипротокольных считывателей RFID от Symbol.

Мультипротокольный считыватель Symbol Technologies, предназначенный для промышленного использования, обеспечивает развитые средства ввода данных для считывания, записи, обработки и передачи информации от любых EPC-совместимых пассивных меток RFID с целью оперативной, автоматической и точной идентификации любого товара в пределах цепочки поставок. Мультипротокольный считыватель RFID входит в линейку решений корпоративной мобильности Symbol Technologies для ввода, передачи и контроля информации от точки сбора данных до точки принятия решения и обратно, обеспечивая возможность учета и экономию средств.

Стоит отметить, что Symbol Technologies - далеко не новичок на рынке RFID. В этом году она выпустила Symbol XR400 (рис. 6) - считыватель идентификационных радиометок корпоративного класса, способный проводить прикладную обработку данных на месте в режиме реального времени. Это устройство стало первым коммерчески доступным считывателем на платформе Windows CE.

XR400 базируется на апробированной модели RFID Symbol AR400, которая обеспечивает надежное высокопроизводительное считывание данных в RFID-системах корпоративного класса. Устройство поддерживает все метки стандарта Electronic Product Code (EPC) Generation 1 - как класса 0, так и класса 1, - и полностью совместимо с протоколом второго поколения EPC Generation 2 (Gen 2) за счет будущего обновления микропрограммного обеспечения.

Считыватель XR400 содержит порты ввода-вывода общего назначения и хост-интерфейс USB, что позволяет ему управлять самыми разнообразными устройствами - от световых датчиков и сигнализации до Web-камер и дисплеев. С помощью подобных периферийных устройств предприятия могут использовать RFID для активации различных бизнес-процессов, включая динамические сборочные линии, которые реконфигурируются в зависимости от поступающей на конвейер продукции; сигнализацию реального времени, которая не дает водителям автокаров ошибаться при перемещении грузов; и системы, наблюдающие за соблюдением правил "аккуратного обращения", которые сигнализируют о прохождении мимо датчика хрупких изделий.

Уже к лету Symbol Technologies представила систему RFID EPC Generation 2 и продемонстрировала взаимодействие меток EPC Gen 2 и Gen 1 класса 0 и класса 1. Gen 2 представляет собой упрощенное и расширенное решение существующего стандарта EPC Generation 1, которое должно способствовать росту рынка RFID, предлагая единый мировой стандарт. Важное преимущество нового стандарта состоит в том, что он поддерживает режим плотной установки считывающих модулей. Раньше, если несколько модулей чтения, установленных близко друг к другу, одновременно передавали меткам сигнал, то они создавали взаимные помехи. Стандарт режима плотной установки считывающих модулей позволит размещать в одном месте 20 модулей и больше, причем они не будут мешать друг другу при работе. Кроме того, в тегах Gen 2 будет аппаратно реализовано шифрование, благодаря чему узнать содержимое тегов смогут только пользователи с соответствующими полномочиями.

Демонстрационная система Gen 2, включающая новый считыватель Symbol XR400 и программную платформу IBM WebSphere RFID, - новый этап в сотрудничестве Symbol и IBM в области разработки комплексных мобильных бизнес-решений и приложений для заказчиков. Philips же выступает партнером по технологии Electronic Product Code (EPC) Gen 2.

Заключение

Средства радиочастотной идентификации значительно дороже штрих-кодирования или магнитных меток, но их преимущества в том, что они позволяют пополнять данные идентификационной метки, записывать достаточно большой объем данных, обеспечивать информационную защиту; резко снижают затраты на сбор и обработку данных, исключают ошибки, неизбежно возникающие при ручном вводе информации; повышают оперативность работы с регистрационной информацией, сокращают учетный документооборот; устойчивы к длительным агрессивным состояниям окружающей среды и внешнему воздействию. RFID-технология позволяет разместить метку внутри объекта идентификации, считывать и заносить информацию в идентификатор в момент прохождения объекта идентификации через контрольные точки, обеспечивает работу считывателя с десятками, а то и сотнями меток одновременно.

Компаниям следует подумать о внедрении RFID-технологии в том случае, если им требуется:

• резкое сокращение затрат на ввод данных и исключение ошибок, связанных с ручным вводом информации;
• высокая оперативность регистрационной информации для менеджеров или клиентов компании;
• высокая степень автоматизации управления имуществом, складами, транспортом, доступом людей в помещения;
• полностью автоматическая регистрация с последующей компьютерной обработкой результатов (например, система регистрации пассажиров маршрутного такси или автобуса с автоматическим взиманием платы за проезд);
• улучшение контроля качества в производственных, складских и транспортных операциях;
• сокращение учетного документооборота и трудозатрат.

Как уже отмечалось, RFID-технологии применимы для решения широкого спектра задач, однако с точки зрения ИТ сегодня они наиболее перспективны в сфере управления поставками. RFID окажет существенное влияние на все аспекты управления цепочками поставок - от элементарных операций (например, перемещения товаров через погрузочно-разгрузочные терминалы) до таких сложных задач, как управление терабайтами собранной в реальном времени информации обо всех имеющихся запасах.

Кредитные и дебетовые карты со встроенной меткой радиочастотной идентификации (RFID) теперь являются нормой. Но это только одна сфера, в которой используется технология RFID.

Есть много других мест, в которых вы используете технологию RFID, возможно, даже не осознавая этого.

Итак, что такое RFID?

Радиочастотная идентификация - это использование радиоволн для считывания, захвата и взаимодействия с информацией, хранящейся в метке/теге. Метки обычно прикрепляются к объектам и могут считываться с нескольких метров. Кроме того, тег не всегда должен находиться в прямой видимости, чтобы инициировать взаимодействие.

Метка RFID - это простой способ присвоить объекту уникальный идентификатор. Кроме того, им не нужен внутренний источник питания, в то время как метка может быть такой же маленькой, как зерно черного перца. Это означает, что они легко внедряются почти везде - отсюда и их популярность.

Как работает RFID?

Основная система RFID состоит из двух частей: метки и считывателя.

Метка

RFID-метка имеет встроенный передатчик и приемник. Фактический RFID-компонент, содержащийся в метке, состоит из двух частей: интегральной схемы для хранения и обработки информации и антенны для приема и передачи сигнала. Метка RFID имеет энергонезависимое запоминающее устройство и может включать либо фиксированную, либо программируемую логику для обработки данных передачи и датчиков.

Теги могут быть пассивными, активными или пассивными с батарейкой.

Пассивная метка является самым дешевым вариантом и не содержит батареи. Метка использует радиопередачу, передаваемую считывателем.

Активная метка имеет встроенную батарею, периодически передающую свои учетные данные.

Аккумуляторная пассивная метка также оснащена небольшой встроенной батареей, но активируется только при наличии считывателя RFID.

Кроме того, метка может быть доступна только для чтения или для чтения/записи. Метка только для чтения имеет заводской серийный номер, используемый для идентификации в базе данных, в то время как метка чтения/записи может иметь определенные пользовательские данные, записанные в метку пользователем.

Считыватель

RFID-считыватель оснащен двухсторонним радиопередатчиком (трансивером), иногда называемым запросчиком. Приемопередатчик передает закодированный радиосигнал для взаимодействия с меткой. Радиосигнал по существу пробуждает или активирует метку. В свою очередь, приемоответчик метки преобразует радиосигнал в полезную мощность и отвечает считывателю.

Обычно мы классифицируем тип RFID-системы по типу метки и считывателя. Существует три общие комбинации:

• Активная метка пассивного считывателя (PRAT): Считыватель пассивен, он только принимает радиосигналы от активной метки. Поскольку метка заряжается от батареи, диапазон приема/передачи может составлять от 0 до 600 м. Таким образом, PRAT является гибким решением RFID.
• Активный считыватель пассивной метки (ARPT): считыватель активен, передает радиосигнал запроса, получая ответы на сигналы аутентификации от пассивных меток.
• Активная метка активный считыватель (ARAT): считыватель активен и взаимодействует с активными или аккумуляторными пассивными метками.

В дополнение к типу RFID-системы RFID использует набор регулируемых полос частот.

Что такое OPID?

Оптическая RFID (OPID) является альтернативой RFID, которая использует оптические считыватели. OPID работает в электромагнитном спектре между частотами 333 ТГц и 380 ТГц.

Сколько данных?

Объем информации, хранящейся в теге RFID, изменяется. Например, пассивная метка может хранить только до 1024 байтов информации - это всего один килобайт (КБ). Смешно с точки зрения современной емкости хранилища, но достаточно, чтобы сохранить полное имя, идентификационный номер, день рождения, SSN, информацию о кредитной карте и многое другое. Однако аэрокосмическая промышленность использует пассивные сверхвысокочастотные RFID-метки с хранилищем 8 КБ для отслеживания истории деталей с течением времени. Они могут хранить огромное количество персональных данных.

Общее использование RFID

RFID-метки повсюду. Поскольку они легко привязываются практически к чему-угодно, не имеют потребности в энергии они используются во всех сферах жизни, в том числе:

• Управление товарами и отслеживание
• Наблюдение за людьми и животными
• Бесконтактные платежи
• Туристические документы
• Штрих-коды и метки безопасности
• Управление данными о здравоохранении
• Тайминг

RFID также создает волны на постоянно растущем интеллектуальном внутреннем рынке. В 2010 году стоимость RFID значительно снизилась. В то же время надежность RFID увеличилась из-за глобального перехода на стандарты RFID. Внезапно появилась чрезвычайно надежная, но экономичная система отслеживания или идентификации.

Безопасность

Внезапный всплеск RFID также вызвал проблемы с безопасностью. Совсем недавно появились бесконтактные платежные карты с меткой RFID. Недобросовестные люди взламывали бесконтактные карточки, используя портативные платежные терминалы, в то время как карта с поддержкой RFID находилась в кармане целей или в кошельке.

В Великобритании, еще один пример включает в себя RFID-метки, хранящиеся в паспортах. Когда первый введенный, пароль на новый паспорт Великобритании был взломан в течение 48 часов. Кроме того, появились сообщения, что преступники воровали почту, содержащую новый паспорт, сканировали RFID-метки для данных, а затем отправляли их дальше по их пути.

RFID здесь, чтобы остаться

RFID - это огромная индустрия. Мы используем ее почти каждый день. Посылка, которая прибыла в ваш дом, карта, которой вы заплатили за ваш обед, ключ карта открывающая дверь, смарт-дом, ручной имплантат и многое другое, все это использует технологию RFID.

Для чего вы используете RFID? Вы используете его в своем интеллектуальном доме? Вы купили RFID-блокирующий кошелек? Дайте нам знать это в комментариях ниже!