Радиочестотна идентификация

Радиочестотната идентификация или често съкратено RFID на английски: Radio Frequency IDentification e метод за автоматично идентифициране на обекти, при който от идентификатори върху обекта се четат или записват данни чрез радиовълни.

Принцип на действие

Технологията е базирана на радиочестотна комуникация между специално изработен идентификатор (етикет, таг, карта, ключодържател, стикер и т.н.) и четящо устройство. Всеки идентификатор съдържа чип със записан уникален номер и антена. В зависимост от конфигурацията на системата при “прочитане” на номера може да се предприеме действие - например да бъде задействана врата, бариера или друго устройство - или информацията да бъде подадена към компютър. Някои типове RFID устройства позволяват многократен запис на информация, с което възможностите за тяхното използване допълнително се разширяват. Разстоянието, от което може да бъде “прочетен” идентификатора зависи от много фактори като честота, форма и размер на антените, околна среда и др. и може да достигне до десетки метри при използване на активни RFID идентификатори.

Често RFID идентификаторите са наричани баркодовете на 21 век, но това определение е доста непълно. Възможностите, които тази технология предлага, са несравнимо по-големи от тези на баркода: • информацията може да бъде ”четена” от разстояние и без пряка видимост (при внасянето на стоката в склада, директно на рафтове или поточни линии); • могат да бъдат идентифицирани голям брой стоки едновременно; • идентификаторите могат да съдържат по-голямо количество информация; • четенето може да се извършва без човешка намеса; • идентификаторите са устойчиви на външни влияния (температура, влага, химикали и др.); • възможен е многократен запис на информация през целия жизнен цикъл на изделието.

Една от глобалните инициативи в тази насока е EPC Global, обединяваща водещи фирми и целяща създаване на единна система за маркиране на всяка отделна стока, като информацията ще е достъпна през Интернет. Очевидно реализацията на този проект ще отнеме време, но подобни системи вече функционират в някои от най-големите световни търговски центрове като Wal-Mart, Metro, както и Министерство на отбраната на САЩ.

Независимо от различията в изпълнението, честотата и софтуера, всяка RFID система работи с определена работна честота.

Работна честота

Ниска честота - Low Frequency (LF)

Честоти между 30 и 300 kHz се приемат за ниски. Обикновено LF RFID системите функционират на 125 kHz, по-рядко – на 134 kHz. LF устройствата имат ниска скорост на обмен на данните между идентификатора и четеца, но са много устойчиви в близост до метал, течности, сняг и др. Стабилното поведение на тези устройства в неблагоприятна среда е много важна тяхна характеристика, способстваща за широкото им разпространение. LF системите, работещи на 125 kHz са най-разпространените в Европа (включително България), като системите за контрол на достъп са най-типичното им приложение.

Висока честота - High Frequency (HF)

Честоти между 3 и 30 MHz. Стандартната честота за HF RFID система е 13.56 MHz. Този тип системи са широко разпространени, като техните характеристики са регламентирани и от международните стандарти ISO 15693 и ISO 14443. Това дава широки перспективи пред използването на HF устройства в различни области и улеснява въвеждането на такива системи. Сред недостатъците е нестабилното поведение на 13.56 MHz идентификатори в близост до метал или течности, но това не е пречка за използването им в голям брой приложения за проследяване на стоки и материални активи, в библиотеки, в текстилната индустрия, за електронни разплащания и много други.

Ултра висока честота – Ultra High Frequency (UHF)

Честоти между 300 MHz и 1 GHz. Типичната честота за пасивна UHF система. В Европа е между 865.7 - 867.5 MHz, в САЩ: 902.75 - 927.75 MHz, в Тайланд: 922.25 - 927.75 MHz. Активните UHF системи функционират на 315 или 433 MHz. Бързият трансфер на данни и ниската цена на идентификаторите са важни предимства на UHF. Основният недостатък е зависимостта им от средата и най-вече смущенията в работата в присъствието на метали и течности.

Микровълнова честота

Честоти над 1 GHz. Стандартно се използват 2.45 или 5.8 GHz. Идентификаторите могат да бъдат с много малки размери, трансферът на данни е най-бърз в сравнение с другите честоти, но металите и течностите са сериозна пречка за използването на микровълновите системи.

Всяка RFID система се състои от следните компоненти:

Идентификатор

RFID идентификаторите могат да бъдат класифицирани по различни признаци:

Форма

• стандартна смарт карта (ISO 7816-1) с размери 86 x 54 x 0.76 mm;
• Clamshell карта с размери 86 x 54 x 1.8 mm;
• ключодържател – различни форми и размери;
• стикер;
• часовник;
• диск;
• стъклена ампула – за имплантиране под кожата на животни;
• дюбел, пирон и др.

Захранване

• пасивни – нямат вградено захранване (батерия). Простото им устройство ги прави много дълготрайни, с живот около 10 години, както и много устойчиви на външни условия (температура, влага, химикали и т.н.). Цената им е ниска, сравнена с другите видове идентификатори, но отстъпват по разстояние на четене.
• активни – имат собствено захранване, вградено в идентификатора. Това им позволява по-голямо разстояние на четене и възможност за вграждане на микропроцесор и извършване на допълнителни функции (измерване на температура, следене на определени параметри).
• полу-пасивни – имат захранване, подобно на активните идентификатори. Батерията подобрява дистанцията на четене. Някои от тях изчакват сигнал от четеца и така пестят живота на батерията.

Възможности за четене и запис

• само за четене, Read Only (RO) – в процеса на производството с помощта на лазер в чипа се записва уникален номер, който не може да бъде променян впоследствие. Имат широко приложение поради ниската си цена и простотата на използването им. При комуникация с четеца RO идентификаторите изпращат номера си, и така идентифицират преносителя си.
• еднократен запис, многократно четене, Write Once Read Many (WORM) – записът се извършва при първото използване на идентификатора. Имат добро съотношение цена/производителност, поради което имат широко разпространение за бизнес приложения.
• за четене и запис, Read Write (RW) – могат да бъдат презаписвани много пъти (10 – 100 000, дори и повече). Записът може да се извършва както от четеца, така и от самия идентификатор при използване на активен тип. Могат да бъдат използвани за много различни приложения, но разпространението им е ограничено от все още високата цена.

Четец

Устройство, което комуникира чрез антена с идентификатора и извършва четене и запис (при RW идентификатори). Четецът е основен компонент на RFID системите. В различните приложения той може да съдържа в себе си антена, контролер, памет. За някои по-прости приложения, като контрол на достъп до жилищни сгради, асансьори, четецът може да е изпълнен като самостоятелно устройство, без връзка към компютър и софтуер. За мобилни приложения се използват ръчни терминали, често с допълнителни възможности на джобен компютър.

Антена

Антената предава електромагнитен сигнал от четеца, който се изпраща към идентификаторът и го захранва, като от своя страна идентификаторът връща отговор към четеца. По този начин се изпраща и получава информация. Правилното разполагане и геометрия на антената са особено важни за разстоянието на четене. Размерите и видът на антените са свързани с работната честота на RFID системата. Често антената е интегрирана в четеца.

Контролер

Контролерът е модулът, позволяващ комуникация и контрол на четеца от компютър. Присъствието му в системите е задължително, ако е необходимо използване на информацията, прочетена от идентификаторите в компютърни системи. Контролерът предава инструкциите към идентификаторите и в случай на запис.

Сървър / софтуер

Софтуерът извършва обработка, съхраняване и визуализиране на информацията в RFID системите. Вариантите за софтуер са различни в зависимост от приложенията:

• регистриране на вход/изход в сграда, ограничаване на достъп и отчитане на време;
• регистриране на стоки и заприходяване в склад;
• проследяване на движение на идентификатор в производствена верига и др.

На база на натрупаната информация могат да бъдат подготвяни справки, да бъде изпращана информация към друга система, да се подават инструкции към контролера и т.н.

Комуникационната инфраструктура за свързване на сървъра с останалите компоненти на системата може да бъде осъществена безжично, чрез локална мрежа, сериен интерфейс и др.

Проблеми и предизвикателства пред технологията

• радиочестотната комуникация, на която е базирана и RFID технологията, среща затруднения в разпространението си. Металните обекти влияят на радиовълните.
• все още се работи по унифицирането на стандартите
• етични проблеми - използват се RFID импланти за животни. В САЩ се провеждат също така и доброволни експерименти с поставянето на импланти в хора.

Тази статия включва изцяло или частично материали на http://rfid.bg, публикувани в http://rfid.bg. Авторът / притежателят на авторските права е дал разрешение за ползване под Лиценза за свободна документация на ГНУ. Разрешението е изпратено по електронна поща до тикет системата на Уикимедия (OTRS), удостоверено e на 14 април 2009 г. и e заведено под номер 2009041310028173. То може да бъде проверено от потребители с права за достъп в системата.