Из всем полюбившейся (по крайней мере, я на это очень надеюсь) серии «Взгляд изнутри» - больше полугода. Не то, чтобы не было, о чём написать или рассказать, просто одолели дела, которые станут предметом одной из следующих моих статей на Хабре (надеюсь, что её не отправят в утиль, так как посвящена она будет не совсем ИТ-тематике). А пока есть свободная минуточка, давайте разберёмся, что же такое RFID (Radio-frequency identification) – к ним примкнут более простые метки – или как один небольшой шаг в технологиях круто изменил жизнь миллионов и даже миллиардов людей по всему миру.

Предисловие

Перед началом работы над этой статьёй, я очень надеялся, что по микрофотографиям, а особенно по оптике, информации, найденной на просторах Интернета, и некоторому багажу знаний от прошлых публикаций удастся определить, где и какие элементы микросхемы находятся. Хотя бы на «бытовом» уровне: мол, вот это - память, вот это - схема питания, а вот тут происходит обработка информации. Действительно, казалось бы, RFID – простейшее устройство, самый простейший «компьютер», который только можно придумать…

Однако жизнь внесла свои коррективы и всё, что удалось мне найти: общая схема устройства нового поколения меток , фотографии того, как, например, должна выглядеть память – даже не знаю, почему я не уделил этому внимание (может быть ещё представится возможность исправиться?!), ну и скандалы-интриги-разоблачения процессоров A5 от chipworks .

Часть теоретическая

RFID

В то время, любое изделие, работающее на электричестве, было всё ещё в диковинку, так что перед учёными лежало не паханое поле: куда не ткни, как в Черноземье, черенок от лопаты – вырастет дерево. Судите сами: свои законы Максвелл предложил всего-навсего полвека назад (в 1884 году). А теории на основе этих уравнений стали появляться спустя 2-3 десятилетия (между 1900 и 1914), в том числе и теории радиоволн (от их открытия, до моделей модуляции сигнала и т.д.). Плюс подготовка и ведение второй мировой войны наложили свой отпечаток на данную область.

В результате к концу 40-х годов были разработаны системы распознавания «свой-чужой», которые были несколько побольше, чем описанные , но работали фактически по тому же принципу, что и современные RFID-метки.

Первая демонстрация близких к современных RFID была проведена в 1973 году в Исследовательской Лаборатории Лос Аламоса, а один из первых патентов на подобного рода систему идентификации получен спустя десятилетие – в 1983 году. Более подробно с историей RFID можно ознакомиться на Wiki и некоторых других сайтах ( и ).

Активные метки за счёт встроенной батарейки имеют существенно больший радиус работы, габариты, более сложную «начинку» (можно дополнить метку термометром, гигрометром, да хоть целый чип GPS-позиционирования) и соответствующую цену.

Классифицировать метки можно по-разному: по рабочей частоте (LF – низкочастотные ~130КГц, HF – высокочастотные ~14MГц и UHF – ультравысокочастотные ~900МГц), по типу памяти внутри метки (только чтение, однократно записываемая и многократно записываемая). Кстати, так любимый всеми производителями и продвигаемый NFC относится к HF диапазону, который имеет ряд хорошо известных проблем.

Прочие метки

Самых распространённых три вида (все фото взяты с Wiki):

Впереди нас ждёт много чудных открытий, подчас совершенно неожиданных и конечно же hard geek porn в формате HD !

Если кому-то показалось мало теории, добро пожаловать на данный англоязычный сайт .

Часть практическая

Левый столбец сверху вниз: карта московского метро, проездной аэроэкспресс, пластиковая карта для прохода в здание, RFID-метка, представленная компанией Перекрёсток на выставке РосНаноФорум-2011. Правый столбец сверху вниз: радиочастотная EAS-метка, акустомагнитная EAS-метка, бонусный билет на общественный транспорт Москвы с магнитной полосой, RFID-карта посетителя РосНаноФорума содержит даже две метки.

Первой заявлена карточка московского метрополитена – приступим.

В круге первом. Билет московского метрополитена

Раздетая карта московского метрополитена

Теперь аккуратненько посмотрим на неё при небольшом увеличении в оптический микроскоп:

Микрофотографии чипа карты для прохода в московский метрополитен

Чип закреплён довольно основательно и хочу обратить внимание, что все 4 «ноги» присоединены к антенне – это нам пригодится далее для сравнения с другой RFID-меткой. Сложив пластиковую основу пополам в месте, где находится чип, и слегка покачав из стороны в сторону, он легко высвобождается. В итоге имеем чип размером с игольчатое ушко:

Оптические микрофотографии чипа сразу после отделения от антенны

Что ж, поиграемся с фокусом:

Изменение положения фокуса с нижнего слоя на верхний

Теперь немного интриг.

Ходят слухи, что Микрон разрабатывает и производит чипы для московского метро собственного силам по сходной технологии Mifare (как минимум, различается крепление к антенне – ножки другой формы). 22 августа без объявления войны и вероломно направил обращение в Микрон за разъяснениями, можно ли где-то в принципе увидеть данный чип, к 3.11 ответа не поступило. Один из журналистов (а именно, Александр Эрлих) на форуме IXBT тоже собирался уточнить данную информацию у представителей Микрона, но на данный момент воз и ныне там, то есть официальные представители Микрон уклоняются от ответа на прямо поставленный вопрос.

Рассмотренный выше билет, по всей видимости, изготовлен (или только смонтирован на антенну?) на предприятии Микрон (г. Зеленоград) - см. ссылки ниже - по технологии известной в RFID-кругах фирмы NXP, о чём собственно недвусмысленно намекают 3 огромные буквы и год выпуска технологии (а может и год производства) на верхнем слое металлизации чипа. Если полагать, что 2009 относится к году запуска технологии, а аббревиатуру CUL1V2 расшифровать как Circuit ULtralite 1 Version 2 (данное предположение также подтверждается этой новостью), то на сайте NXP можно найти подробное описание данных чипов (последние две строки в списке)

Кстати, в прошлом году для участников Интернет-олимпиады по Нанотехнологиям была организована экскурсия на завод Микрон (фото- и видео отчёты), поэтому говорить, что там оборудование простаивает смысла нет, но и заявление «дядечки в белом халате», что производят они метки по стандартам 70 нм, я бы поставил под сомнение…

Согласно статистике, собранной после анализа чипов 109 билетов метро (довольно репрезентативная выборка), согласно нормальному распределению шансы найти «необычный» билет ~109^1/2 или около 10%, но они тают с каждым вскрытым билетиком…

Внимательный взгляд уже приметил главное отличие двух чипов Mifare – надпись Philips2001. В самом деле, в далёком 1998 году компания Philips купила американского производителя микроэлектроники – Mikron (не путать с нашим, зеленоградским Микроном). А в 2006 году от Philips отпочковалась компания NXP.

Также несложно заметить пометку CLU1V1C, что, исходя из вышеописанного, означает Circuit ULtralite 1 Version 1C. То есть эта метка является предшественницей Mifare, используемой московским метрополитеном, а, следовательно, совместима с ней по основным параметрам. Однако, как и в предыдущем случае 2001 – это указание на год разработки и внедрения технологии или год производства. Странно, что Аэроэкспресс использует устаревшие метки…

В круге третьем. Пластиковая карта

Принимаем ацетоновые ванны

Внутри всё довольно стандартно – антенна да чип, правда, он оказался на маленьком кусочке текстолита. К сожалению, без каких-либо опознавательных знаков – типичный китайский noname. Единственное, что можно узнать об этом чипе и карте, что они изготовлены/относятся к некоторому стандарту TK41. Таких карт полно на распродажах типа ali-baba и dealextreme.

В круге четвёртом. Перекрёсток

После пары покупок в SmartShop, у меня в распоряжении осталось несколько меток. Очистив одну из них от клея и белого защитного слоя видим следующее:

Новая метка сети магазинов «Перекрёсток»

Поступаем так же как и Mifare аккуратно отсоединяем от полимерной основы и антенны и кладём на столик оптического микроскопа:

Оптические микрофотографии метки, предполагаемой к использованию в SmartShop

По счастливой случайности (то ли клей подкачал, то ли так задумано), метку удалось оторвать от основы быстро, а поверхность её осталась без каких-либо следов клея. Хотелось бы обратить внимание, что если у Mifare все 4 контакта прикреплены к антенне (по 2 контакта на каждый её конец), то здесь мы видим, что два контакта присоединены к двум небольших площадкам, которые не контактирую с антенной.

Немножко поиграем с фокусом в разных частях метки:

Меняем фокусировку…

Максимальное увеличение оптического микроскопа

На последнем фото слева вверху, по всей видимости, запечатлён модуль EEPROM памяти, так как он занимает около трети поверхности чипа и имеет «регулярную» структуру.

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.

Радиочастотная идентификация (РЧИ), или как ее называют за рубежом RFID (Radio Frequency Identification) – это самая современная технология идентификации, предоставляющая существенно больше возможностей по сравнению с другими.
В ее основе лежит технология передачи с помощью радиоволн информации, необходимой для распознавания (идентификации) объектов, на которых закреплены специальные метки, несущие как идентификационную, так и пользовательскую информацию.

Основные преимущества технологии РЧИ (RFID)

• Не требуется прямая видимость радиочастотной метки , чтобы считывать из нее информацию, поэтому rfid-метка может располагаться внутри упаковки (если она не металлическая), обеспечивая ее скрытность и сохранность
• Высокая скорость чтения меток , которая может достигать 1000 шт в сек.
• Возможно практически одновременное чтение большого количества меток с применением функции антиколлизии
• Возможно изменение информации в метке , если она относится к классу «чтение-запись» (Read/Write)
• Возможность чтения и записи метки на расстоянии
• Долговечность . Для операций «только чтение» срок жизни метки практически неограничен
• Высокая степень безопасности , которая обеспечивается применением уникального идентификатора метки, присваемого на заводе при ее изготовлении, а также шифрованием данных, записываемых в метку
• Устойчивость к воздействию окружающей среды , поскольку метку всегда можно поместить в любую защитную полимерную оболочку

Из чего состоит RFID система

• Метки (tag) или транспондеры – устройства, способные хранить и передавать данные. В памяти меток содержится их уникальный идентификационный код. Метки некоторых типов имеют перезаписываемую память
• Считыватели (reader) – приборы, которые с помощью антенн получают информацию из меток, а также записывают в них данные
• Антенны используются для наведения электромагнитного поля и получения информации от меток, попавших в это поле
• Система управления считывателями (middleware) – программное обеспечение, которое формирует запросы на чтение или запись меток, управляет считывателями, объединяя их в группы, накапливает и анализирует полученную с rfid-меток информацию, а также передает эту информацию в учетные системы

Как работает RFID-система

Перед началом работы системы метка должна быть нанесена или закреплена на предмет (объект), который необходимо контролировать. Объект с меткой должен пройти первичную регистрацию в системе с помощью стационарного или переносного считывателя. В контрольных точках учета перемещения объекта необходимо разместить считыватели с антеннами. На этом подготовительная фаза завершена.

Контроль за перемещением объекта будет заключаться в чтении данных метки в контрольных точках, для чего метке достаточно попасть в электромагнитное поле, создаваемое антенной, подключенной к считывателю. Информация из считывателя передается в систему управления и далее в учетную систему, на основании которой формируется учетный документ. При групповом чтении меток данные всех прочитанных меток попадают в один учетный документ, фиксирующий перемещение объектов.

Как устроены RFID-метки

Rfid-Метка представляет собой миниатюрное запоминающее устройство. Она состоит из микрочипа, который хранит информацию, и антенны, с помощью которой метка передает и получает информацию. Иногда метка имеет собственный источник питания (такие метки называют активными), но у большинства меток его нет (эти метки называют пассивными) и энергию для работы получают от наведенного антенной электромагнитного поля и накапливает ее в конденсаторе. В памяти метки хранится ее собственный уникальный номер и пользовательская информация. Когда метка попадает в зону регистрации, эта информация принимается считывателем, специальным прибором способным читать и записывать информацию в метках.

Какие бывают RFID-метки

1. По энергообеспечению

• Активные – используют для передачи данных энергию встроенного элемента питания
• Пассивные – используют энергию, излучаемую считывателем через антенну
• Полупассивные – такие метки также имеют элемент питания, но он используется только для обеспечения работы микросхемы, а не для связи со считывателем, что существенно продлевает срок жизни батарейки.

2. По операциям чтения-записи

• "R/O" (R ead O nly – «только чтение») – данные записываются только один раз при изготовлении метки. Такие метки пригодны только для идентификации. Никакую новую информацию в них записать нельзя, и их практически невозможно подделать
• "WORM" (W rite O nce R ead M any – «однократная запись и многократное чтение») – кроме уникального идентификатора такие метки содержат блок однократно записываемой памяти, которую в дальнейшем можно многократно читать
• "R/W" (R ead and W rite – «чтение и запись») – такие метки содержат идентификатор и блок памяти для чтения/записи информации. Данные в них могут быть перезаписаны большое число раз.

3. По исполнению меток

• Без клеевого слоя (инлей или вставка)
• С клеевым слоем без поверхности для печати
• С клеевым слоем и с поверхностью для печати
• Стандартные пластиковые карты
• Метки в виде кольца
• Различные виды брелоков
• В специальном корпусе для особых условий эксплуатации.

Частоты и стандарты

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.

Какие бывают считыватели?

Приборы для чтения и записи данных в метках(считыватели) можно разделить на:

• Ручные – носимые на руках
• Мобильные – установленные на транспортных средствах
• Стационарные – установленные на неподвижных объектах

Ручные считыватели

Как правило, такие считыватели совмещены с терминалами сбора данных. Обладают меньшей дальностью действия (чтения и записи) поскольку ограничены мощностью источника питания. При наличии в терминале сбора данных беспроводной связи может быть постоянный обмен данными с учетной системой. Ручные считыватели способны также записывать данные в метку (например, информацию о произведенной операции).

Мобильные считыватели

Поскольку такие считыватели имеют более мощный источник питания, то дальность и скорость чтения у них больше чем у ручных. При этом они также могут быть оснащены беспроводной связью, обеспечивая работу в режиме реального времени.

Стационарные считыватели

Этот вид считывателей обеспечивают максимально возможные показатели по дальности и быстродействию. Они подключаются к системе по сети Ethernet. Эти считыватели могут работать с антеннами различных типов.

Какие бывают антенны

Антенна является важнейшим элементом RFID – системы. Все выпускаемые антенны можно классифицировать (в зависимости от частоты):

• По дальности действия (короткого, среднего и дальнего радиуса)
• По исполнению (настольные, стационарные и портальные)
• По направлению поляризации (левосторонняя, правосторонняя, двухсторонняя)
• По скорости работы (обычные, быстродействующие)

Только правильно подобранные и настроенные антенны могут обеспечить бесперебойную работу считывателя с метками, достигая максимально возможных результатов.

Применение rfid технологии

Сфера применения RFID -технологии постоянно расширяется. Основными областями применения технологии радиочастотной идентификации сегодня являются:

• Складское хозяйство
• Логистика и управление цепочками поставок от производителя к потребителю в режиме реального времени
• Идентификация движущихся объектов в реальном масштабе времени (учет автотранспорта, вагонов в движущихся железнодорожных составах)
• Идентификация автотранспортных средств на стоянках, парковках, автовокзалах
• Автоматизация идентификации на сборочных конвейерах в промышленном производстве
• Системы контроля доступа в помещениях и сооружениях
• Обеспечение пассажиров электронными билетами
• Экспресс-доставка посылок
• Обработка и доставка багажа на авиалиниях
• Автомобильные охранные системы
• Проверка транзакции платежных систем на достоверность
• Предотвращение подделки различных категорий товаров
• Маркировка (идентификация) имущества, документов, библиотечных материалов
• Автоматизированные автомобильные заправочные станции
• И др.

Потенциал применения RFID – огромен .

Ещё одной вехой в использовании RFID-технологии является послевоенная 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.

Классификация RFID-меток [ | ]

Существует несколько способов систематизации RFID-меток и систем :

По источнику питания [ | ]

По типу источника питания RFID-метки делятся на :

• Пассивные
• Активные
• Полупассивные

Пассивные [ | ]

RFID-антенна

Пассивные RFID-метки не имеют встроенного источника энергии . Электрический ток , индуцированный в антенне электромагнитным сигналом от считывателя, обеспечивает достаточную мощность для функционирования кремниевого КМОП -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).

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 (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 под названием Fluidic Self Assembly , от - 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. 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 (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.

Активные метки обычно имеют гораздо больший радиус считывания (до 300 м) и объём памяти, чем пассивные, и способны хранить больший объём информации для отправки приёмопередатчиком.

Полупассивные [ | ]

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.

По типу используемой памяти [ | ]

По типу используемой памяти RFID-метки делятся на :

По рабочей частоте [ | ]

Метки диапазона LF (125-134 кГц) [ | ]

RFID-метка 125 кГц

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 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 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 , позднее была взломана считавшаяся более надёжной карта Mifare Classic .

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

Метки диапазона UHF (860-960 МГц) [ | ]

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. Однако 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 UHF RFID-системах по сравнению с LF и HF ниже стоимость меток, при 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.

Радиочастотные UHF-метки ближнего поля [ | ]

По сравнению с переносными, считыватели такого типа обычно обладают большей зоной чтения и мощностью и способны одновременно обрабатывать данные с нескольких десятков меток. Стационарные считыватели подключаются к ПЛК , интегрируются в DCS или подключаются к ПК. Задача таких считывателей - поэтапно фиксировать перемещение маркированных объектов в реальном времени, либо идентифицировать положение меченых предметов в пространстве .

Мобильные [ | ]

Обладают сравнительно меньшей дальностью действия и зачастую не имеют постоянной связи с программой контроля и учёта. Мобильные считыватели имеют внутреннюю память, в которую записываются данные с прочитанных меток (потом эту информацию можно загрузить в компьютер) и, как и стационарные считыватели, способны записывать данные в метку (например, информацию о произведённом контроле) .

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

RFID и альтернативные методы автоматической идентификации [ | ]

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).

В то же время и сама технология штрих-кодов продолжает развиваться. Новые разработки (например, двумерный штрих-код Data Matrix) решают ряд проблем, ранее решавшихся лишь применением RFID. Технологии могут дополнять друг друга. Компоненты с неизменными потребительскими свойствами могут маркироваться постоянной маркировкой на основе оптических технологий распознавания, несущей информацию об их дате выпуска и потребительских свойствах, а на RFID-метку можно записать информацию, подверженную изменению, такую, как данные о конкретном получателе заказа на возвращаемой многоразовой упаковке.

Преимущества радиочастотной идентификации [ | ]

Недостатки радиочастотной идентификации [ | ]

• Работоспособность метки утрачивается при частичном механическом повреждении.
• Стоимость системы выше стоимости системы учёта, основанной на штрих-кодах.
• Сложность 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 .

Характеристики технологии [ | ]

Критика [ | ]

RFID и права человека [ | ]

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

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.

Эксперты [кто? ] по безопасности настроены против использования технологии RFID для аутентификации людей, основываясь на риске кражи идентификатора. Например, атака «человек посередине» делает возможным атакующему в реальном времени украсть идентификатор личности. На данный момент, из-за ограничений в ресурсах RFID меток, теоретически не представляется возможным защитить их от таких моделей атак, поскольку это потребует сложных протоколов передачи данных [ ] .

Стандарты [ | ]

Негативное отношение к технологии RFID усугубляется пробелами, существующими во всех нынешних стандартах. Хотя процесс совершенствования стандартов не закончился, во многих прослеживается тенденция скрывать от публики часть команд меток. Например, команда Аутентификация в фирменной технологии Philips MIFARE , использующей стандарт ISO/IEC 14443, после которой метка должна шифровать свои ответы и воспринимать только шифрованные команды, может быть нейтрализована некоторой командой, которую фирма-разработчик держит в секрете. После выполнения этой команды возможно успешное использование ReadBlock , фиктивно зашифрованной на константе (которая используется для подсчёта CRC в стандарте ISO/IEC 14443). Таким образом можно прочитать MIFARE-карточку. Более того, анализируя потребляемый карточкой ток, инженер-схемотехник может прочитать все пароли доступа ко всем блокам MIFARE-карточки (в силу относительной прожорливости EEPROM ячеек и схемотехнической реализации чтения памяти в чипе). Так, в наиболее распространённых RFID-карточках может изначально содержаться закладка.

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

Применение меток диапазона СВЧ в Российской Федерации в настоящее время регулируется СанПиН 2.1.8/2.2.4.1383-03, утверждёнными Постановлением Главного государственного санитарного врача РФ № 135 от 09.06.2003 г. Несмотря на распространяемое заблуждение о несоответствии данного оборудования стандартам , при реальных расчётах учитывается напряженность электромагнитного поля или плотность потока мощности, излучаемая оборудованием, а не выходная мощность прибора, как это было установлено в СанПиН 2.2.4/2.1.8.055-96, утративших силу с 30.06.2003 г.; фактические значения для расчёта предельно допустимого уровня в реально существующем в России UHF-оборудовании примерно в 10-20 раз ниже, чем установленные санитарно-гигиеническими нормами.

Развитие RFID-рынка [ | ]

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 по 2010 год превышает 19 %. Тогда как среднегодовой темп роста мирового RFID рынка (CAGR) превышает 15 %.

По оценкам участников рынка, объём мирового рынка RFID продукции в 2008 году составил $5,29 млрд. Ожидается, что к 2018 году он вырастет более чем в 5 раз. Объём российского рынка RFID - чуть более одного процента от мирового рынка, и составляет $69 млн.

Также госкорпорация создает в Санкт-Петербурге серийное производство приборов и систем на основе акустоэлектронных и хемосорбционных устройств, в том числе датчиков давления и деформации , устройств радиочастотной идентификации (RFID), высокочастотных полосовых фильтров и газосигнализаторов . Инициатором проекта является ОАО «Авангард». Общий бюджет проекта оценивается в 1,24 млрд рублей, вклад Роснано составит 550 млн рублей. Начало выпуска готовой продукции намечено на 2012 год. Выход проекта на плановые показатели ожидается в 2015 году .

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.

В силу своей дороговизны RFID в России используется преимущественно для осуществления логистических операций , в метрополитене крупных городов (Москва , Санкт-Петербург , Казань , Екатеринбург), наземном транспорте (например в Республике Башкортостан) и в библиотечных системах. Однако, по мнению генерального директора «Роснано » Анатолия Чубайса , в ближайшие годы возможен переход на наночипы для банковских карт с RFID, с помощью которых технология станет массово использоваться в розничной торговле.

Применение [ | ]

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.

Стандарты [ | ]

Основная статья:

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.

Организации-разработчики стандартов [ | ]

EPCglobal [ | ]

AIM Global - международная торговая ассоциация, представляющая поставщиков автоматической идентификации и мобильных технологий. Ассоциация активно поддерживает развитие AIM стандартов за счёт собственного Technical Symbology Committee, Global Standards Advisory Groups и группы экспертов RFID, а также через участие в промышленных, национальных (ANSI) и международных (ISO) группах разработок.

В России разработка стандартов в области RFID поручена [ ] Ассоциации UNISCAN/GS1 Russia.

GRIFS [ | ]

• 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»

См. также [ | ]

Примечания [ | ]

1. Раздел сайта, посвящённый RFID (англ.) . EFF . Проверено 14 октября 2008. Архивировано 29 января 2011 года.
2. Пересказ содержания Обращения Священного Синода Русской Православной Церкви к органам власти стран Содружества Независимых Государств и Балтии от 6 октября 2005 года (рус.) . Официальный сайт Московской Патриархии (17 октября 2005 г.). Проверено 14 октября 2008. Архивировано 29 января 2011 года.
3. Hacking Exposed Linux: Linux Security Secrets & Solutions (third ed.). McGraw-Hill Osborne Media. 2008. pp. 298. ISBN 978-0-07-226257-5 .
4. «Альпина Паблишер» , 2007. - С. 47. - 290 с. - ISBN 5-9614-0421-8 .
5. Stockman, Harry (1948). "Communication by means of reflected power". IRE : 1196-1204. Stockman1948. Проверено 2013-12-06 .
6. История технологии (рус.) . Scale Company. Проверено 14 октября 2008. Архивировано 29 января 2011 года.
7. google books - поиск по номеру патента
8. , глава 1, параграф 1.2.1 «Метка» и его подпараграфы.
9. rfid-news.ru Архивировано 6 апреля 2010 года.
10. Hitachi Unveils Smallest RFID Chip (англ.) . Проверено 30 января 2011. Архивировано 23 августа 2011 года.
11. Hitachi разработала самые маленькие чипы RFID (рус.) . CNews (21 февраля 2007). Проверено 14 октября 2008. Архивировано 29 января 2011 года.
12. Маниш Бхуптани, Шахрам Морадпур. RFID-технологии на службе вашего бизнеса = RFID Field Guide: Deploying Radio Frequency Identification Systems / Троицкий Н.. - Москва: «Альпина Паблишер» , 2007. - С. 70. - 290 с. - ISBN 5-9614-0421-8 .
13. Mark Roberti. A 5-Cent Breakthrough (англ.) . RFID Journal. Проверено 14 октября 2008. Архивировано 29 января 2011 года.
14. Polymer technology opens up new fields of application for RFID in logistics (англ.) . PRISMA press release (26 января 2006). Проверено 5 февраля 2010. Архивировано 23 августа 2011 года.
15. Daniel M. Dobkin. RFID Basics: Backscatter Radio Links and Link Budgets (англ.) . The RF in RFID: Passive UHF RFID in Practice . www.rfdesignline.com (10 февраля 2007). Проверено 5 февраля 2010. Архивировано 23 августа 2011 года.
16. Маниш Бхуптани, Шахрам Морадпур. RFID-технологии на службе вашего бизнеса = RFID Field Guide: Deploying Radio Frequency Identification Systems / Троицкий Н.. - Москва:

Опубліковано 19.08.2014

Вы, наверное, замечали, что в некоторых магазинах на товары закрепляют “противоугонные” приборы. Это могут быть какие пластиковые блямбы или наклейки. Если такую штуковину не снять на кассе, и выйти за специальную рамку, расположенную на выходе из магазина, то зазвенит веселый звоночек и возле Вас мгновенно появляется кубический человек (или несколько). И начинается практическое познание что такое RFID . Но вернемся к теории.

Также у многих из Вас есть ключи от подъезда, похожие на брелок. Достаточно его поднести к замку и двери открываются. В некоторых городах существует система оплаты за проезд (например в метро), где используются бесконтактные RFID карты. Аналогичные карты используются в некоторых фирмах для контроля доступа. На некоторых товарах производители наклеивают свои RFID метки в виде наклеек, которые не сразу можно заметить. Такими метками замечают животных, а иногда – и непослушных людей.

Сначала немного теории, собранной из Интернета. Затем (в следующих статьях) – на примерах я расскажу, каким образом можно подключить различные считыватели к микроконтроллерам, микрокомпьютеров, и к обычным компьютерам.

RFID

RFID (англ. Radio Frequency IDentification, радиочастотная идентификация) – способ автоматической идентификации объектов, при котором с помощью радиосигналов считываются или записываются данные, хранящиеся в так называемых транспондерах, или RFID-метках . Любая RFID-система состоит из считывателя и транспондера (RFID-метка , или RFID-тег ).

Считыватели (ридеры)

Приборы, которые читают информацию с меток и записывают в них данные. Эти приборы могут быть постоянно включен в учетную систему, или работать автономно. Считыватели могут быть как стационарные, так и переносные. Исполнение считывателей также может быть различным: в виде рамок (как в супермаркетах), в виде настенных считывателей, настольных и портативных карманных. Считыватели могут иметь различные протоколы связи (UART , RS-232 , SPI , WG26 , WG32 , USB и т.п.) для подключения их к информационной системе.

Транспондеры, RFID-теги или RFID-метки

Транспондеры, RFID-теги или RFID-метки могут иметь различные исполнения и могут быть замаскированы под разные вещи. Также RFID-метки могут быть специализированны под конкретные задачи и иметь специальные крепления, например для маркировки животных или птиц.

Карточки:

Брелки:

Наклейки:

Для животных:

Для торговых сетей:

Большинство RFID-меток состоит из двух частей. Первая – интегральная схема для хранения и обработки информации, модуляции и демодуляции радиочастотного (RF) сигнала и некоторых других функций. Вторая – антенна для приема и передачи сигнала.

История RFID

Історія RFID починається з 1945 року, коли Лев Сергійович Термен зробив пасивний пристрій (тобто без будь-кого живлення), який модулював відбиту радіохвилю. Це був жучок, але його приписують до історії RFID за те, що цей пристрій “викривляв” наведену на нього радіохвилю. Саме таким чином і працюють сучасні RFID мітки.

Але були і активні системі. Тобто з автономним живленням. Вони нас не цікавлять. Я не буду розповідати про системи свій-чужий який ще під час другої світової почали використовувати у авіації. Це теж можна назвати RFID системами. Це можна при бажанні прочитати у Інтернеті. Нас цікавлять RFID системи масового застосування.

Отже перші RFID-чіпи з’явилися у 1973 році. З того часу з’явилося декілька типів міток і їх технологія постійно вдосконалюється.

История RFID начинается с 1945 года, когда Лев Сергеевич Термен сделал пассивное устройство (т.е. без любого питания), который модулировал отраженную радиоволну. Это был жучок, но его приписывают к истории RFID за то, что это устройство “искажал” приведенную на него радиоволну. Именно таким образом и работают современные RFID метки.

Но были и активные системы. То есть с автономным питанием. Они нас не интересуют. Я не буду рассказывать о системах свой-чужой который еще во время второй мировой стали использовать в авиации. Это тоже можно назвать RFID системами. Об этом можно при желании прочитать в Интернете. Нас интересуют RFID системы массового применения.

Итак первые RFID-чипы появились в 1973 году. С тех пор появилось несколько типов меток и их технология постоянно совершенствуется.

Классификация RFID-меток

RFID-мітки можна кваліфікувати за:

• дальністю зчитування
• джерелом живлення
• типом пам’яті
• робочій частоті
• виконанням

RFID-метки можно квалифицировать по:

• дальности считывания
• источнику питания
• типу памяти
• рабочей частоте
• исполнению

Дальность

По дальности считыватели RFID-системы можно разделить на:

• ближнего действия (до 20 см);
• средней дальности (від 20 см до 5 м);
• большой дальности (от 5 м до 100 м)

Источник питания

По типу питания RFID-метки делятся на:

• пассивные
• активные
• полупассивным

Пассивные

Пассивные RFID-метки не имеют встроенного источника питания. Электрический ток, индуцированный в антенне электромагнитным сигналом от считывателя, обеспечивает достаточную мощность для функционирования микрочипа и передачи обратного сигнала.

Пассивные метки УВЧ и СВЧ диапазонов (860-960 МГц и 2,4-2,5 ГГц) передают сигнал методом модуляции отраженного сигнала несущей частоты (англ. Backscattering Modulation – модуляция обратного рассеяния). Антенна считывателя излучает сигнал несущей частоты и принимает отраженный от метки модулированный сигнал.

Пассивные метки ВЧ диапазона передают сигнал методом модуляции загрузки сигнала несущей частоты (англ. Load Modulation – нагрузочная модуляция). Каждая метка имеет идентификационный номер. Пассивные метки могут содержать энергонезависимую EEPROM память.

Дальность действия меток 1-200 см (ВЧ-метки) и 1-10 метров (УВЧ и СВЧ-метки).

Активные

Активные RFID-метки имеют собственный источник питания и не зависят от энергии считывателя, благодаря чему они считываются с большего расстояния. Такие метки имеют большие размеры и могут быть оснащены дополнительной электроникой. Такие метки стоят достаточно много, а у батарей питания ограниченное время работы.

Активные метки в большинстве случаев более надежны и обеспечивают самую высокую точность считывания на максимальном расстоянии.

Активные метки, имея собственный источник питания, также могут генерировать выходной сигнал большего уровня, чем пассивные, позволяют использовать их в агрессивных для радиочастотного сигнала средах: в воде (включая людей и животных, которые в основном состоят из воды), металлах (корабельные контейнеры, автомобили).

Большинство активных меток позволяют передавать сигнал на расстояние в сотни метров при сроке жизни батареи питания до 10 лет.

Некоторые RFID-метки имеют встроенные сенсоры, например, для мониторинга температуры товаров, которые быстро портятся. Другие типы сенсоров в совокупности с активными метками могут использоваться для измерения влажности, регистрации толчков / вибрации, света, радиации, температуры и газов в атмосфере (например, этилен).

Активные метки обычно имеют значительно больший радиус считывания (до 300 м) объем памяти, чем пассивные, и способны хранить больший объем информации.

Полупассивные

Полупассивные RFID-метки , также называют полуактивными, очень похожи на пассивные метки, но оснащены источником питания, который обеспечивает чип энергопитанием. При этом дальность действия таких меток зависит только от чувствительности приемника считывателя и они могут функционировать на большем расстоянии и с лучшими характеристиками.

По типу памяти

По типу памяти RFID-метки делятся:

• RO (англ. Read Only) – данные записываются только один раз, при изготовлении. Такие метки пригодны только для идентификации. Никакую новую информацию в них записать нельзя, поэтому 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.

Рабочая частота

RFID-метка LF (125 кГц)

Пассивные системы этого диапазона имеют низкую цену , и по своим физическим характеристикам , могут использоваться также для подкожных меток при чипировании животных , людей и рыб . Но есть определенные проблемы с расстоянием считывания , связанные с длиной волны .

Метки диапазона HF (13,56 МГц)

Системы 13.56 МГц недорогие, не имеют экологических и лицензионных проблем, хорошо стандартизованы. Имеют достаточно широкую линейку решений. Используются в платежных системах, логистике, идентификации. Для частоты 13,56 МГц разработан стандарт ISO 14443 (вид A / B). В отличие от Mifare 1К в этом стандарте обеспечена система диверсификации ключей, позволяет создавать открытые системы. Используются стандартизированные алгоритмы шифрования.

Как и для диапазона LF , в системах, построенных в HF-диапазоне , существуют проблемы с считыванием на больших дистанциях, считывания в условиях высокой влажности, наличия металла вблизи.

Метки диапазона UHF (860-960 МГц)

Метки этого диапазона работают на дальних дистанциях. Ориентированы сначала для нужд складской и промышленной логистики, метки диапазона UHF не имели уникального идентификатора.

Предполагалось, что идентификатором для метки будет EPC-номер (Electronic Product Code) товара, который каждый производитель будет заносить в метку самостоятельно при производстве. Однако скоро стало ясно, что помимо функции носителя EPC-номера товара, хорошо бы положить на метку еще и функцию контроля подлинности. Возникло требование, которое противоречит само себе: одновременно обеспечить уникальность метки и позволить производителю записывать любой EPC-номер .

В 2008 году компания NXP выпустила два новых чипа, которые на сегодняшний день отвечают всем вышеперечисленным требованиям. Чипы SL3S1202 и SL3FCS1002 выполнены в стандарте EPC Gen 2.0 , но отличаются от своих предшественников тем, что поле памяти TID (Tag ID ), в которое при производстве обычно записывается код типа метки (и он в рамках одного артикула не отличается от метки до метки), разбито на две части. Первые 32 ​​бита отведены под код производителя метки и ее марку, а вторые 32 ​​бита – под уникальный номер самого чипа. Поле TID – неизменное, и, таким образом, каждая метка уникальна. 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 UHF RFID-системах по сравнению с LF и HF ниже стоимость меток, при этом выше стоимость другого оборудования.

Преимущества радиочастотной идентификации по сравнению с другими популярными системами

• Возможность перезаписи. Данные RFID-метки могут перезаписываться и дополняться много раз;
• Отсутствие необходимости в прямой видимости. RFID-считыватель не требует прямой видимости метки, чтобы считать ее данные. Ориентация метки и считывателя часто не играет роли. Метки могут читаться через упаковку, что делает возможным их скрытое размещение. Для считывания данных метке достаточно хотя бы ненадолго попасть в зону регистрации, перемещаясь, в том числе, и на достаточно большой скорости. В отличие от считывания штрих-кода, где всегда необходима прямая видимость штрих-кода для его считывания;
• 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 не всегда нужны;
• Возможность хранения большего количества данных. RFID-метка может хранить значительно больше информации, чем штрих-код;
• Поддержка считывания нескольких меток. Промышленные считыватели могут одновременно считывать множество (более тысячи) RFID-меток в секунду, используя так называемые антиколлизионные функции. Устройство считывания штрих-кода может единовременно сканировать только один штрих-код;
• Считывание данных метки при любом ее 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 радиочастотных меток 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 жестким условиям рабочей среды, а штрих-код легко повреждается (например, влагой или загрязнением). В тех областях 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 ее не нужно размещать на внешней стороне упаковки. Пассивные RFID-метки имеют практически неограниченный срок эксплуатации;
• Интеллектуальная поведение. RFID-метка может использоваться для выполнения других задач, помимо функции носителя данных. Штрих-код не может быть самозапрограмованим и является лишь средством хранения данных;
• Высокая степень безопасности. Уникальное неизменное 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 теряется при частичном механическом повреждении;
• Стоимость системы выше стоимости системы учета, основанной на штрих-кодах;
• Сложность самостоятельного изготовления. Штрих-код можно напечатать на любом принтере;
• Чувствительность к помехам в виде электромагнитных полей;
• Недоверие пользователей через возможность использования ее для сбора информации о людях;
• Установленная техническая база для считывания штрих-кодов существенно превосходит по объему решения на основе RFID ;
• Недостаточная открытость выработанными стандартами.

Как работает RFID система с пассивными тегами

Пассивные RFID-теги не имеют источника питания. Они используют энергию излучения антенны считывателя.

Считыватель излучает электромагнитное поле определенной частоты. Когда RFID-тег попадает в поле действия этого излучения, в антенне RFID-тега индуцируется электрический ток, мощности которого достаточно для работы чипа. Таким образом питаются пассивные RFID-теги .

RFID-тег с помощью своей электроники может вызвать больший отток энергии от антенны. Это искажает магнитное поле и вызывает падение напряжения на антенне считывателя. Этот эффект используется для передачи данных от RFID-метки .

RFID и права человека

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

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

Главное беспокойство вызывает то, что иногда RFID-метки остаются в рабочем состоянии даже после того, как товар куплен и вынесен из магазина. И уже после этого они могут быть использованы для слежения 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” проходя мимо потенциальной жертвы. Серийные номера на RFID-метках могут выдавать дополнительную информацию даже после отделения от товара. Например, метки в перепроданных или подаренных вещах могут быть использованы для установления круга общения человека.

Некоторые эксперты по безопасности настроены против использования технологии RFID для аутентификации людей, основываясь на риске кражи идентификатора. Например, атака «человек посередине» делает возможным атакующему в реальном времени украсть идентификатор личности. На данный момент, из за ограничений в ресурсах RFID-меток , теоретически не представляется возможным защитить их от таких атак, поскольку это требует сложных протоколов передачи данных.

Безопасность

Возможность незаметного дистанционного считывания RFID-метки вызывает опасения по поводу безопасности людей. Например, вор может незаметно для человека считать RFID-ключ от ее подъезда. Для этого ему даже не нужно брать ваш ключ в руки.

Считыватель вора может находиться в сумке, кармане или в элементах одежды, мебели и т.д.. Достаточно на долю секунды приблизить замаскированный считыватель к вашей сумочке или к карману, где находится RFID-ключ . Это может быть сделано в транспорте, на улице. Никто даже не прикоснется к вашим вещам, а ключ уже скопирован.

Воспроизвести точно такую ​​же метку достаточно сложно, если говорить о брелке или карточке. Но вора вид вашего ключа не интересует. А скопировать сигнал простой RFID метки (ключа) – дело не очень сложное. Если повторитель вашей метки будет размером пусть и с чемодан, он все равно откроет в ваш подъезд.

Относительно платежных систем, все будет не столь просто (данные на платежных карточках шифруются), но тоже можно получить неприятности.

В некоторых городах используют RFID карты для уплаты за проезд в городском транспорте. В этих системах с карты не только считывается, но и записывается на карту информация. То есть, есть возможность если не использовать, то хотя бы повредить информацию, хранящуюся на карте. Это может вызвать некоторый дискомфорт для одного человека, а может вызвать транспортный коллапс для всего города.

Для того, чтобы сделать невозможным или затруднить нелегальное считывания RFID-меток , нужно экранировать антенну RFID-меток . Мы знаем, что металлические предметы и металлизированные поверхности препятствуют прохождению электромагнитных волн. Также наличие воды, теоретически, может осложнить прохождение электромагнитных волн.

Для того, чтобы выяснить какие именно бытовые вещи помогут нам обезопасить себя от несанкционированного считывания RFID-меток, ключей, карт доступа или платежных карточ, проведем эксперимент.