Радиочастотная идентификация

Радиочастотная идентификация RFID (Radio frequency identification) - это технология, использующая радиоволны для автоматической идентификации физических объектов RFID-система - это программно-аппаратный комплекс, состоящий из следующих компонентов: • Метки; • Ридера; • Системы хост-компьютера и программного обеспечения. Данные Считыватель (ридер) Синхроимпульсы Энергия Носитель данных (транспондер, тег) Радиочастотная идентификация Первым изобретателем метки можно считать Льва Сергеевича Термена, который в 1946 году изобрёл для Советского Союза устройство, которое позволило накладывать аудиоинформацию на случайные радиоволны. Изобретатель Терменвокса. В 1920-30 гг. гастролировал в Европе и США. В 1938 отозван из США. В 1939 г. обвине в подготовке убийства Кирова и посажен в Магадане Радиочастотная идентификация Патент США Марио Кардулло (Mario Cardullo) № 3,713,148 от 1973 («Пассивный радиопередатчик с памятью»), был, по сути, прародителем современной RFID-технологии. Первый патент, связанный собственно с названием RFID, был выдан Чарльзу Уолтону (Charles Walton) в 1983 году. Метка Меткой называется портативное устройство, которое содержит данные и передает их считывающему устройству с помощью радиоволн. Большинство RFID-меток состоит из двух частей: 1) интегральная схема (ИС) для хранения и обработки информации, модулирования и демодулирования радиочастотного (RF) сигнала и некоторых других функций. 2) антенна для приёма и передачи сигнала. Память RFID метки может содержать следующую информацию: уникальный идентификационный номер; информацию об объекте. Радиочастотная идентификация Метки можно классифицировать несколькими способами: по наличию в метке встроенного источника питания и по способности поддерживать перезапись данных. По типу питания метки бывают: • Пассивные • Активные • Полуактивные Пассивные метки не имеют собственного источника питания, а вместо этого используют энергию из поступающего от считывателя электромагнитного сигнала. Электрический ток, индуцированный в антенне электромагнитным сигналом от считывателя, обеспечивает достаточную мощность для функционирования кремниевого чипа, размещённого в метке, и передачи ответного сигнала Дальность чтения пассивных меток зависит от энергии считывателя и, как правило, колеблются от 1 см до 10 метров. Активный Пассивный Радиочастотная идентификация 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). В феврале 2007 года Hitachi представила RFID-устройство, обладающее размерами 0,05 х 0,05 мм, и толщиной, достаточной для встраивания в лист бумаги.. Сверхтонкий транспондер может быть легко расположен между листами бумаги или пластика с целью интеграции с существующими системами маркировки, включая стандартные принтеры печати штрих-кода и сканеры. Особым типом пассивной RFID- метки является бесконтактная смарт-карта, которая используется во многих различных областях (как удостоверения в системах безопасности, пропуска, карточки лояльности в системах розничной торговли) На данный момент основная проблема RFID-устройств заключается в том, что для них требуется внешняя антенна, которая по размерам превосходит чип в лучшем случае в 80 раз. Недостаток пассивных меток заключается в меньшей дальности чтения, которая зависит от энергии считывателя, а также в необходимости использования более мощных устройств считывания. Радиочастотная идентификация Активные метки помимо микрочипа и антенны имеют внутренний источник питания для передачи данных ридеру и электронику для выполнения специализированных задач. Объем памяти активной метки определятся требованиями применения. Некоторые системы оперируют памятью до 1 MB чтобы хранить зашифрованные данные о продукте. Активные метки имеют большую дальность считывания (около 1000 м), которая не зависит от энергии считывателя. Активные транспондеры отличаются большими размерами и большей стоимостью, а также ограниченным сроком службы (максимум 10 лет, в зависимости от температурных условий функционирования, а также типа источника питания). Полуактивные метки имеют те же компоненты, что и активные. Однако для передачи своих данных полуактивная метка использует энергию, которую излучает ридер. Так как полуактивная метка не использует сигнал ридера для своего возбуждения, то в отличие от пассивной, она может быть считана с меньшего расстояния и с более высокой скоростью. Радиочастотная идентификация По видам памяти метки делятся на: • «RO» (Read Only) – данные записываются только один раз сразу при изготовлении. Такие метки пригодны только для идентификации. В них нельзя записать новую информацию, и их практически невозможно подделать. Такой тип метки используется на малых предприятиях и в небольших пилотных проектах. «WORM» (Write Once Read Many) – кроме уникального идентификатора такие метки содержат блок однократно записываемой памяти, которую в дальнейшем можно многократно читать. Эта метка имеет хорошее соотношение цены и рабочих характеристик и является наиболее распространенной. «RW» (Read and Write) – такие метки содержат идентификатор и блок памяти для чтения/записи информации. Данные в них могут быть перезаписаны большое число раз. Однако для этого типа метки очень сложной является задача обеспечения безопасности. Такие метки пока мало используются, что связано с их высокой стоимостью. Радиочастотная идентификация Формы и размеры меток Метки, используемые для идентификации животных, могут быть не более грифеля карандаша в диаметре. Радиочастотная метка может иметь форму шурупа для идентификации деревьев или лесоматериалов, форму кредитной карты в системах доступа и оплаты, форму брелка в противоугонных системах. Противокражные тяжелые пластиковые бирки и легкие бумажные этикетки, которые прикрепляются к товарам в магазинах, Радиочастотная идентификация При выборе оптимального типа RFID-меток необходимо учитывать следующие факторы:  расстояние, на котором будет происходить считывание;  частота, используемая для этикеток RFID/четкость сигнала;  цена, которая Вас устроит и не помешает ROI (возврату инвестиций);  совместимость по режиму температуры/влажности ;  тип продукта, на котором будет находиться этикетка — дерево, жидкость, пластик, металл;  расположение оборудования. Стандарты на метки Существует несколько стандартов RFID - GTAG, ISO 18006.A, ISO 18006.B, Gen 2 EPC. Их продвигают технологические компании. В дальнейшем были разработаны стандарты EPC (Electronic Product Code) - электронного кода продуктов). Электронный код продукта (ЭКП) может иметь размер от 64 до 256 бит. EPC Type 1 позволяет присвоить уникальные идентификаторы 268 миллионам компаний, каждая из которых производит 16 миллионов различных товаров, при этом, для идентификации товарной единицы, может быть использовано 68 миллиардов различных серийных номеров. Цена за 1 метку может составлять 1 цент за шт. Радиочастотная идентификация С 2004 года принят международный стандарт Gen 2 на метки и оборудование для производителей в разных странах мира В зависимости от частоты метки и оборудование разделены на: Высокочастотные (850-950 МГц и 2,4-5 ГГц) используются там, где требуются большое расстояние и высокая скорость чтения, например контроль железнодорожных вагонов или автомобилей. Пример. Считыватель устанавливают на воротах или шлагбаумах, а транспондер закрепляется на ветровом или боковом стекле автомобиля. Большая дальность действия делает возможной безопасную установку ридеров вне пределов досягаемости людей. Среднечастотные (10 –15 МГц) - там, где должны быть переданы большие количества данных. Область применения: логистика отслеживания товарооборота, розничная торговля, инвентаризация товаров, учет складских перемещений. Низкочастотные (100-500 КГц) используются при небольшом расстоянии между объектом и ридером. Обычное расстояние считывания составляет 0,5 метра, а для меток, встроенных в маленькие “брелки”, дальность чтения, как правило, еще меньше - около 0,1 метра. Область применения: большинство систем управления доступом, бесконтактные карты, управления складами и производством использует низкую частоту. Радиочастотная идентификация В складской логистике на данный момент существуют:  европейская частота (868 МГц);  американская (915 МГц). Территориально карту мира можно разделить на 2 зоны: 915 МГц используется в Северной и Южной Америке, Японии и Азии; 868 МГц соответственно в Европе, России и Африке. RFID-принтеры Портативный RFID-считыватель Комбинированный Радиочастотная идентификация Способы считывания RFID на производстве подъемного оборудования Немецкая компания RUD, производящая подъемное оборудование, оснащает производимое оборудование высокочастотными RFID-метками производства Neosid, что упрощает для RUD отслеживание товарных запасов и процесса производства, а для ее клиентов – отслеживание оборудования во время проверок и технического обслуживания. Neosid производила более мелкие высокочастотные метки с частотой 13,56 мГц, известные как серия NeoTAG, которые изначально разрабатывались по заказу производителей хирургических инструментов. Метки в пластиковом корпусе (имеются версии двух размеров: 8 миллиметров на 3,25 миллиметров и 4 миллиметра на 3,50 миллиметров) вдавливаются в круглые отверстия, просверленные в оборудовании, причем клеящих веществ при этом не требуется. Компания также предлагает RUD-ID-LINK, звенья цепи со встроенным транспондером для усовершенствования цепей и прочего оборудования, а также RUD-ID-GLUE, самоклеящийся металлический транспондер, который можно прикреплять к поверхности оборудования различных видов, например, лестниц. Радиочастотная идентификация Схема, демонстрирующая экономическую ценность внедрения RFID на предприятии (по данным IBM Business Consulting). Эффективность использования технологии RFID Компания Wal-Mart Выгоды от внедрения RFID: • 6.7 миллиардов $ за счет уменьшения составляющей ручного труда (нет необходимости сканировать вручную штрих-код). • 600 миллионов $ за счет сокращения расходов на ведение склада (быстрый поиск потерянного товара, предотвращение неверных отгрузок, быстрая сборка заказов); • 575 миллионов $ в результате сокращении воровства; • 300 миллионов $ за счет быстрой обработки информации от дистрибьюторских центров и приемки товара; • 180 миллионов $ за счет уменьшения затрат на проведение инвентаризации и логистику. Сеть больниц при Университете Кембриджа В хранилище числится 42 тысячи единиц оборудования, на использование которых ежедневно поступает более 185 тысяч запросов. Простой из-за невозможности отыскать то или иное устройство составлял 35%. Две с половиной тысячи наиболее важных устройств были оснащены метками RFID. Этот показатель снизился до 17%. Сравнительные характеристики RFID и штрихового кодирования Характеристики технологии RFID Штрих-код Необходимость в прямой видимости метки Чтение даже скрытых меток Чтение без прямой видимости невозможно Объем памяти От 10 до 10 000 байт До 100 байт Возможность перезаписи данных и многократного использования метки Есть Нет Дальность регистрации До 1000 м До 4 м Одновременная идентификация нескольких объектов До 800 меток в секунду Невозможна Устойчивость к воздействиям окружающей среды: механическому, температурному химическому, влаге Повышенная прочность и сопротивляемость Крайне легко повреждается Срок жизни метки Более 10 лет Короткий Безопасность и защита от подделки Подделка практически невозможна Подделать легко Идентификация движущихся объектов Да Затруднена Подверженность помехам в виде электромагнитных полей Есть Нет Идентификация металлических объектов Возможна Возможна Использование как стационарных, так и ручных терминалов для идентификации Да Да Стоимость Высокая Низкая