Система RFID состоит из следующих компонентов

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

EPC RFID-метка, используемая в торговой сети Walmart

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

По дальности считывания RFID-системы можно подразделить на системы:

• ближней идентификации (считывание производится на расстоянии до 20 см);
• идентификации средней дальности (от 20 см до 5 м);
• дальней идентификации (от 5 м до 300 м)

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.

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

История RFID-метокПравить

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.

Классификация RFID-метокПравить

• По рабочей частоте
• По источнику питания
• По типу памяти

По источнику питания

• Пассивные
• Активные
• Полупассивные

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 в настоящее время 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. ) в конечном счёте приведёт к дальнейшему падению цен на метки при их широкомасштабном внедрении.

Активные RFID-метки обладают собственным источником питания и не зависят от энергии считывателя, вследствие чего они читаются на дальнем расстоянии, имеют бо́льшие размеры и могут быть оснащены дополнительной электроникой. Однако такие метки наиболее дороги, а у батарей ограничено время работы.

По типу используемой памяти

• RO (англ. ) — данные записываются только один раз, сразу при изготовлении. Такие метки пригодны только для идентификации. Никакую новую информацию в них записать нельзя, и их практически невозможно подделать.
• WORM (англ. Write Once Read Many) — кроме уникального идентификатора такие метки содержат блок однократно записываемой памяти, которую в дальнейшем можно многократно читать.
• RW (англ. Read and Write) — такие метки содержат идентификатор и блок памяти для чтения/записи информации. Данные в них могут быть перезаписаны многократно.

По рабочей частоте

Пассивные системы данного диапазона имеют низкие цены и в связи с физическими характеристиками используются для подкожных меток при чипировании животных и людей. Однако, в связи с длиной волны, существуют проблемы со считыванием на большие расстояния, а также проблемы, связанные с появлением коллизий при считывании.

Метки диапазона HF (13,56 МГц)

Системы 13 МГц 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 ISO 14443 В разработано несколько десятков систем, например, система оплаты проезда общественного транспорта Парижского региона.

Как и для диапазона LF, в системах, построенных в HF-диапазоне, существуют проблемы со считыванием с больших расстояний, считывание в условиях высокой влажности, наличия металла, а также проблемы, связанные с появлением коллизий при считывании.

Метки диапазона UHF (860—960 МГц)

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.

В UHF RFID-системах по сравнению с LF и HF ниже стоимость меток, при этом выше стоимость прочего оборудования.

Радиочастотные UHF-метки ближнего поля

Приборы, которые читают информацию с меток и записывают в них данные. Эти устройства могут быть постоянно подключенными к учётной системе или работать автономно.

В зависимости от частотного диапазона метки, дистанция устойчивого считывания и записи данных в них будет различна.

RFID и альтернативные методы автоматической идентификацииПравить

RFID-метка SIMATIC RF620T, соответствующая стандартам ISO 18000-6C EPC CLASS 1 GEN. По центру нанесён штрих-код, справа — DMC

По функциональности RFID-метки, как метод сбора информации, очень близки к штрих-кодам, наиболее широко применяемым сегодня для маркировки товаров. Несмотря на удешевление стоимости RFID-метки, в обозримом будущем полное вытеснение штрих-кодов радиочастотной идентификацией вряд ли состоится по экономическим причинам (система не будет окупаться).

Преимущества радиочастотной идентификации

• 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.
• 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.
• 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.
• 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.
• 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.
• 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 как её не требуется размещать на внешней стороне упаковки. Пассивные RFID-метки имеют практически неограниченный срок эксплуатации.
• Многоцелевое использование. RFID-метка может использоваться для выполнения других задач, помимо функции носителя данных. Штрих-код же не программируем и является лишь средством хранения данных.
• 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

• Работоспособность метки утрачивается при частичном механическом повреждении.
• Стоимость системы выше стоимости системы учёта, основанной на штрих-кодах.
• Простота самостоятельного изготовления. Штрих-код можно напечатать на любом принтере.
• Подверженность помехам в виде электромагнитных полей.
• Недоверие пользователей, возможности использования её для сбора информации о людях.
• Установленная техническая база для считывания штрих-кодов существенно превосходит по объёму решения на основе RFID.
• Недостаточная открытость выработанных стандартов.

КритикаПравить

Логотип одной из противоборствующих внедрению RFID-систем организаций

RFID и права человека

Как бы вам понравилось, если бы, скажем, в один прекрасный день обнаружилось, что ваше нижнее бельё распространяет информацию о вашем местонахождении?

Использование RFID-меток вызвало серьёзную полемику, критику и даже бойкотирование товаров. Четыре основных проблемы этой технологии, связанные с неприкосновенностью частной жизни, следующие:

• Покупатель может даже не знать о наличии RFID-метки. Или не может её удалить
• Данные с метки могут быть считаны дистанционно без ведома владельца
• Если помеченный предмет оплачивается кредитной картой, то возможно однозначно связать уникальный идентификатор метки с покупателем
• Система меток EPCGlobal создаёт или предполагает создание уникальных серийных номеров для всех продуктов, несмотря на то, что это создаёт проблемы с неприкосновенностью частной жизни и совершенно не является необходимым для большинства приложений

Основное беспокойство вызывается тем, что иногда RFID-метки остаются в рабочем состоянии даже после того, как товар куплен и вынесен из магазина, и поэтому могут быть использованы для слежки и других неблаговидных целей, не связанных с инвентаризационной функцией меток. Считывание с небольших расстояний также может представлять опасность, если, например, считанная информация накапливается в базе данных, или грабитель использует карманный считыватель для оценки богатства проходящей мимо потенциальной жертвы. Серийные номера на RFID-метках могут выдавать дополнительную информацию даже после избавления от товара. Например, метки в перепроданных или подаренных вещах могут быть использованы для установления круга общения человека.

Часть подозрений в отношении RFID может быть снята выработкой полных и открытых стандартов, отсутствие каковых вызывает подозрения и недоверие к технологии.

Развитие RFID-рынкаПравить

По мнению экспертов, рынок RFID-систем в России ещё только зарождается, так что предложение в этом сегменте существенно превышает спрос. Из-за этого отставания отечественный рынок развивается опережающими темпами — совокупный среднегодовой темп роста в период с 2008 по 2010 год превышает 19 %. Тогда как среднегодовой темп роста мирового RFID рынка (CAGR) превышает 15 %.

Все системы радиочастотной идентификации в России внедряются впервые. Компании, устанавливающей RFID-систему, не нужно тянуть за собой устаревшее оборудование и частоты, подстраивать под задачу уже имеющееся на объекте оборудование, есть возможность внедрять самые передовые разработки.

ПрименениеПравить

Станция выдачи книг в библиотеке СПБГУ

На текущий момент RFID-технологии применяются в самых разнообразных сферах человеческой деятельности:

В применениях используется информация об объекте, его свойствах, качествах, информация о положении объекта.

СтандартыПравить

Международные стандарты RFID, как составной части технологии автоматической идентификации, разрабатываются и принимаются международной организацией ISO совместно с IEC. Подготовка проектов (разработка) стандартов производится в тесном взаимодействии с инициативными заинтересованными организациями и компаниями.

Одна из миссий EPCglobal состоит в упорядочении большого количества RFID-протоколов, появившихся в мире начиная с 1990-х годов и создании единого протокола для реализации прорыва в восприятии RFID коммерческими организациями.

EPC Gen2 — сокращение от «EPCglobal Generation 2».

Деление меток на классы было принято задолго до появления инициативы EPCglobal, однако не существовало общепринятого протокола обмена между считывателями и метками. Это приводило к несовместимости считывателей и меток различных производителей. В 2004 году ISO/IEC приняли единый международный стандарт ISO 18000, описывающий протоколы обмена (радиоинтерфейсы, англ. ) во всех частотных диапазонах RFID от 135 кГц до 2,45 ГГц. Диапазону УВЧ (860—960) МГц соответствует стандарт ISO 18000-6А/В. С учётом технических проблем, проявлявшихся при считывании меток классов 0 и 1 первого поколения, в 2004 году специалисты Hardware Action Group в EPCglobal создали новый протокол обмена между считывателем и меткой УВЧ диапазона — Class 1 Generation 2. В 2006 году предложение EPC Gen2 с незначительными изменениями было принято ISO/IEC в качестве дополнения С к существующим вариантам А и В стандарта ISO 18000-6, и на данный момент стандарт ISO/IEC 18000-6C является наиболее распространённым стандартом технологии RFID в УВЧ диапазоне. Этот стандарт был утверждён вопреки претензиям компании Intermec о том, что его принятие может нарушить ряд их патентов, связанных с RFID. Было решено, что стандарт сам по себе не нарушает патентов, однако при определённых обстоятельствах у производителей может возникнуть необходимость платить пошлины Intermec.

Рост продаж RFID-меток составил в 2010 году 125 %, и ожидается, что в 2011 году рынок вырастет ещё на 105 процентов.

Метки Gen 2 выпускаются как с записанным производителем номером, так и без него. Записанный производителем товара номер можно заблокировать так же, как и изначально встроенный.

Антиколлизионный механизм (меток)

Современные метки стандарта Gen 2 используют эффективный антиколлизионный механизм, основанный на развитой технологии «слотов» — многосессионном управлении состоянием меток во время «инвентаризации», — то есть, считывании меток в зоне регистрации. Данный механизм позволяет увеличить скорость считывания-инвентаризации меток до 1500 меток/сек (запись — до 16 меток/сек) при использовании промышленных портальных считывателей, например, компании Impinj. Считыватель и метки в начале запроса генерируют число q в диапазоне от 0 до 2 в степени n. Если число q считывателя и одной из меток совпало, то они производят обмен информацией. Если же количество отозвавшихся меток не равно единице, то считыватель производит новый запрос, при котором число q генерируется заново. В случае, если часто возникает ситуация, в которой не произошёл обмен информации с меткой (то есть если меток слишком много или слишком мало по сравнению с диапазоном, в котором лежит число q), считыватель корректирует степень двойки n, изменяя границы диапазона. Данный алгоритм работает гораздо быстрее алгоритма, используемого в Gen1, так как в первом случае считыватель побитно перебирает до 64 бит, а во втором работает теория вероятности и имеется механизм регулировки.

Антиколлизионный механизм (считывателей)

Кроме того, Gen 2 метки позволяют эффективно использовать в перекрывающихся и близких зонах несколько считывателей одновременно (технология англ. Multiple Reader Mode) за счёт разнесения друг от друга частотных каналов считывателей.

Метки стандарта Gen2 в настоящее время уже существенно дешевле меток предыдущего поколения, что также делает их использование предпочтительным, а оборудование (считыватели) первого поколения в большинстве случаев требуют для работы с новыми стандартами лишь перепрограммирования встроенной программы (перепрошивки).

Как и метки предыдущего стандарта, Gen2 обладают возможностью установки 32х-битного access-пароля. Кроме того, для каждой метки возможна установка килл-пароля (англ. ), после введения которого метка навсегда прекратит обмен информацией со считывателями.

• ISO 11784 — «Радиочастотная идентификация животных — Структура кодов»
• ISO 11785 — «Радиочастотная идентификация животных — Техническая концепция»
• ISO 14223 — «Радиочастотная идентификация животных — Транспондеры с расширенными функциями»
• ISO 10536 — «Идентификационные карты. Бесконтактные чиповые карты»
• ISO 14443 — «Идентификационные карты. Бесконтактные чиповые карты. Карты с малым расстоянием считывания»
• ISO 15693 — «Идентификационные карты. Бесконтактные чиповые карты. Карты средней дальности считывания»
• DIN/ISO 69873 — «Носители данных для инструмента и зажимных устройств»
• ISO/IEC 10374 — «Идентификация контейнеров»
• VDI 4470 — «Системы охраны товаров»
• ISO 15961 — «RFID для управления товарами: управляющий компьютер, функциональные команды меток и другие синтаксические возможности»
• ISO 15962 — «RFID для управления товарами: синтаксис данных»
• ISO 15963 — «Уникальная идентификация радиочастотных меток и регистрация владельца для управления уникальностью»
• ISO 18000 — «RFID для управления товарами: беспроводной интерфейс»
• ISO 18001 — «Информационные технологии — RFID для управления товарами — Рекомендуемые профили приложений»

Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 8 ноября 2022 года; проверки требует 21 правка.

RFID широко используется в логистике, в розничной торговле, в системах аутентификации персонала.
Во всех этих случаях RFID связывает некоторый физический объект (например, товар на складе) с цифровыми атрибутами (например описание товара, его стоимость, дата и порядок отгрузки). В этом смысле технология RFID похож по функциям на штрих-код, но обладает существенными преимуществами в эксплуатации и позволяет использовать более сложные, криптографически защищённые протоколы.

ПромышленностьПравить

Важной особенностью применения RFID является неразрывность между промышленным и логистическим использованием. Прикрепленная к изделию на этапе производства метка может в дальнейшем использоваться для учёта изделия на складе или для подтверждения подлинности предмета, уже введенного в эксплуатацию.

Также в промышленности RFID-метки используются для идентификации операторов установок и агрегатов. Считыватель RFID подключается в промышленную сеть (например PROFInet) и позволяет оператору, имеющему карточку с RFID-меткой управлять оборудованием в определённой локации при помощи средств человеко-машинного интерфейса.

Системы электронной идентификации RFID в области автомобильного транспортаПравить

Интеграция RFID-систем в MES-системы позволяет проводить мероприятия по оптимизации исходящей и входящей логистики.

В России с помощью RFID автоматизированы некоторые производства в пищевой промышленности:

• Производство жевательных резинок Wrigley. С помощью RFID-меток на производстве отслеживается маршрут перевозки сырья.
• Корма для животных фирмы «Марс» (Pedigree, Whiskas, Kitekat, Chappi; слежение за упаковкой при производстве и на складе готовой продукции) — пилотный проект.

В 2014 году вся одежда магазинов Zara, входящих в группу испанской корпорации Inditex, была оснащена метками RFID. Сами метки располагаются в антикражных алармах, прикрепленных к одежде. Компания получила большую выгоду от увеличения скорости приема поставок и проведения инвентаризаций.

Системы контроля и управления доступомПравить

Считыватель дальнего действия для работы с RFID-метками в составе автотранспортной проходной PERCo

RFID технология активно применяется в Системах контроля и управления доступом (СКУД) для целей идентификации объектов доступа (людей, автомобилей). При этом используются различные стандарты и физические форматы RFID меток.

Для идентификации людей наиболее популярным является формат бесконтактной пластиковой карточки по размеру совпадающей с банковской, карточку для запроса доступа как правило нужно осознано подносить к считывающему устройству на расстояние порядка 10 см.

В ключи зажигания автомобилей также иногда встраиваются метки для повышения защиты от угона. Считыватель находится в замке зажигания и подключен к иммобилайзеру или бортовому компьютеру.

Домофоны некоторых производителей имеют считыватель RFID вместо контактной памяти.

МедицинаПравить

В медицине RFID используется для повышения комфорта и безопасности лечения пациентов.

RFID-браслеты используют для отождествления младенца с матерью. Кроме того, их можно использовать для быстрого поиска ушедшего из своей палаты пациента, требующего по состоянию здоровья постоянного присмотра (например, страдающего болезнью Альцгеймера), или срочно разыскиваемого врача.

В сами метки или в базу данных, ключом к которой является идентификационный номер метки, может заноситься вся информация о необходимых для лечения данных, таких, как группа крови, сведения об аллергии, прописанные лекарства, и др. Использование подобной базы данных предотвращает ошибки, связанные с плохим почерком, утерей выписок, долгим поиском нужной информации.