NFC Эксперт RFID (англ. Radio Frequency IDentification, радиочастотная идентификация) — способ автоматической идентификации объектов, в котором посредством радиосигналов считываются или записываются данные, хранящиеся в так называемых транспондерах, или RFID-метках.
EPC RFID-метка, используемая в торговой сети Walmart
Любая RFID-система состоит из считывающего устройства (считыватель, ридер или интеррогатор) и транспондера (он же RFID-метка, иногда также применяется термин RFID-тег).
По дальности считывания RFID-системы можно подразделить на системы:
Большинство RFID-меток состоит из двух частей. Первая — интегральная схема (ИС) для хранения и обработки информации, модулирования и демодулирования радиочастотного (RF) сигнала и некоторых других функций. Вторая — антенна для приёма и передачи сигнала.
Уже известные приложения RFID (бесконтактные карты в системах контроля и управления доступом, системах дальней идентификации и в платёжных системах) получают дополнительную популярность с развитием интернет-услуг.
RFID-метка, используемая для автоматического сбора платы за проезд по платным дорогам
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.
По источнику питания
Производственные процессы от Alien Technology под названием Fluidic Self Assembly, от SmartCode — Flexible Area Synchronized Transfer (FAST) и от Symbol Technologies — PICA направлены на дальнейшее уменьшение стоимости меток за счёт применения массового параллельного производства. Alien Technology в настоящее время использует процессы FSA и HiSam для изготовления меток, в то время как PICA — процесс от Symbol Technologies — находится ещё на стадии разработки. Процесс FSA позволяет производить свыше 2 миллионов ИС пластин в час, а PICA процесс — более 70 миллиардов меток в год (если его доработают). В этих технических процессах ИС присоединяются к пластинам меток, которые в свою очередь присоединяются к антеннам, образуя законченный чип. Присоединение ИС к пластинам и в дальнейшем пластин к антеннам — самые пространственно чувствительные элементы процесса производства. Это значит, что при уменьшении размеров ИС-монтаж (англ. Pick and place) станет самой дорогой операцией. Альтернативные методы производства, такие как FSA и HiSam, могут значительно уменьшить себестоимость меток. Стандартизация производства (англ. ) в конечном счёте приведёт к дальнейшему падению цен на метки при их широкомасштабном внедрении.
Активные RFID-метки обладают собственным источником питания и не зависят от энергии считывателя, вследствие чего они читаются на дальнем расстоянии, имеют бо́льшие размеры и могут быть оснащены дополнительной электроникой. Однако такие метки наиболее дороги, а у батарей ограничено время работы.
По типу используемой памяти
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 13 МГц дешевы, не имеют экологических и лицензионных проблем, хорошо стандартизованы, имеют широкую линейку решений. Применяются в платежных системах, логистике, идентификации личности. Для частоты 13,56 МГц разработан стандарт ISO 14443 (виды A/B). В отличие от Mifare 1К, в данном стандарте обеспечена система диверсификации ключей, что позволяет создавать открытые системы. Используются стандартизованные алгоритмы шифрования.
На основе стандарта ISO 14443 В разработано несколько десятков систем, например, система оплаты проезда общественного транспорта Парижского региона.
Как и для диапазона LF, в системах, построенных в HF-диапазоне, существуют проблемы со считыванием с больших расстояний, считывание в условиях высокой влажности, наличия металла, а также проблемы, связанные с появлением коллизий при считывании.
Метки диапазона UHF (860—960 МГц)
Долгое время не существовало чипов, которые бы удовлетворяли этим требованиям полностью. Выпущенный компанией Philips чип Gen 1.19 обладал неизменяемым идентификатором, но не имел никаких встроенных функций по паролированию банков памяти метки, и данные с метки мог считать кто угодно, имеющий соответствующее оборудование. Разработанные впоследствии чипы стандарта Gen 2.0 имели функции паролирования банков памяти (пароль на чтение, на запись), но не имели уникального идентификатора метки, что позволяло при желании создавать идентичные клоны меток.
В UHF RFID-системах по сравнению с LF и HF ниже стоимость меток, при этом выше стоимость прочего оборудования.
Радиочастотные UHF-метки ближнего поля
Приборы, которые читают информацию с меток и записывают в них данные. Эти устройства могут быть постоянно подключенными к учётной системе или работать автономно.
В зависимости от частотного диапазона метки, дистанция устойчивого считывания и записи данных в них будет различна.
RFID и альтернативные методы автоматической идентификации
RFID-метка SIMATIC RF620T, соответствующая стандартам ISO 18000-6C EPC CLASS 1 GEN. По центру нанесён штрих-код, справа — DMC
По функциональности RFID-метки, как метод сбора информации, очень близки к штрих-кодам, наиболее широко применяемым сегодня для маркировки товаров. Несмотря на удешевление стоимости RFID-метки, в обозримом будущем полное вытеснение штрих-кодов радиочастотной идентификацией вряд ли состоится по экономическим причинам (система не будет окупаться).
Преимущества радиочастотной идентификации
Логотип одной из противоборствующих внедрению RFID-систем организаций
RFID и права человека
Как бы вам понравилось, если бы, скажем, в один прекрасный день обнаружилось, что ваше нижнее бельё распространяет информацию о вашем местонахождении?
Использование RFID-меток вызвало серьёзную полемику, критику и даже бойкотирование товаров. Четыре основных проблемы этой технологии, связанные с неприкосновенностью частной жизни, следующие:
Основное беспокойство вызывается тем, что иногда RFID-метки остаются в рабочем состоянии даже после того, как товар куплен и вынесен из магазина, и поэтому могут быть использованы для слежки и других неблаговидных целей, не связанных с инвентаризационной функцией меток. Считывание с небольших расстояний также может представлять опасность, если, например, считанная информация накапливается в базе данных, или грабитель использует карманный считыватель для оценки богатства проходящей мимо потенциальной жертвы. Серийные номера на RFID-метках могут выдавать дополнительную информацию даже после избавления от товара. Например, метки в перепроданных или подаренных вещах могут быть использованы для установления круга общения человека.
Часть подозрений в отношении RFID может быть снята выработкой полных и открытых стандартов, отсутствие каковых вызывает подозрения и недоверие к технологии.
По мнению экспертов, рынок RFID-систем в России ещё только зарождается, так что предложение в этом сегменте существенно превышает спрос. Из-за этого отставания отечественный рынок развивается опережающими темпами — совокупный среднегодовой темп роста в период с 2008 по 2010 год превышает 19 %. Тогда как среднегодовой темп роста мирового RFID рынка (CAGR) превышает 15 %.
Бесконтактная смарт-карта Московского метро (система HF-диапазона)
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.
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.
Международные стандарты RFID, как составной части технологии автоматической идентификации, разрабатываются и принимаются международной организацией ISO совместно с IEC. Подготовка проектов (разработка) стандартов производится в тесном взаимодействии с инициативными заинтересованными организациями и компаниями.
Одна из миссий EPCglobal состоит в упорядочении большого количества RFID-протоколов, появившихся в мире начиная с 1990-х годов и создании единого протокола для реализации прорыва в восприятии RFID коммерческими организациями.
EPC Gen2 — сокращение от «EPCglobal Generation 2».
Деление меток на классы было принято задолго до появления инициативы EPCglobal, однако не существовало общепринятого протокола обмена между считывателями и метками. Это приводило к несовместимости считывателей и меток различных производителей. В 2004 году ISO/IEC приняли единый международный стандарт ISO 18000, описывающий протоколы обмена (радиоинтерфейсы, англ. ) во всех частотных диапазонах RFID от 135 кГц до 2,45 ГГц. Диапазону УВЧ (860—960) МГц соответствует стандарт ISO 18000-6А/В. С учётом технических проблем, проявлявшихся при считывании меток классов 0 и 1 первого поколения, в 2004 году специалисты Hardware Action Group в EPCglobal создали новый протокол обмена между считывателем и меткой УВЧ диапазона — Class 1 Generation 2. В 2006 году предложение EPC Gen2 с незначительными изменениями было принято ISO/IEC в качестве дополнения С к существующим вариантам А и В стандарта ISO 18000-6, и на данный момент стандарт ISO/IEC 18000-6C является наиболее распространённым стандартом технологии RFID в УВЧ диапазоне. Этот стандарт был утверждён вопреки претензиям компании Intermec о том, что его принятие может нарушить ряд их патентов, связанных с RFID. Было решено, что стандарт сам по себе не нарушает патентов, однако при определённых обстоятельствах у производителей может возникнуть необходимость платить пошлины Intermec.
Рост продаж RFID-меток составил в 2010 году 125 %, и ожидается, что в 2011 году рынок вырастет ещё на 105 процентов.
Метки Gen 2 выпускаются как с записанным производителем номером, так и без него. Записанный производителем товара номер можно заблокировать так же, как и изначально встроенный.
Антиколлизионный механизм (меток)
Современные метки стандарта Gen 2 используют эффективный антиколлизионный механизм, основанный на развитой технологии «слотов» — многосессионном управлении состоянием меток во время «инвентаризации», — то есть, считывании меток в зоне регистрации. Данный механизм позволяет увеличить скорость считывания-инвентаризации меток до 1500 меток/сек (запись — до 16 меток/сек) при использовании промышленных портальных считывателей, например, компании Impinj. Считыватель и метки в начале запроса генерируют число q в диапазоне от 0 до 2 в степени n. Если число q считывателя и одной из меток совпало, то они производят обмен информацией. Если же количество отозвавшихся меток не равно единице, то считыватель производит новый запрос, при котором число q генерируется заново. В случае, если часто возникает ситуация, в которой не произошёл обмен информации с меткой (то есть если меток слишком много или слишком мало по сравнению с диапазоном, в котором лежит число q), считыватель корректирует степень двойки n, изменяя границы диапазона. Данный алгоритм работает гораздо быстрее алгоритма, используемого в Gen1, так как в первом случае считыватель побитно перебирает до 64 бит, а во втором работает теория вероятности и имеется механизм регулировки.
Антиколлизионный механизм (считывателей)
Кроме того, Gen 2 метки позволяют эффективно использовать в перекрывающихся и близких зонах несколько считывателей одновременно (технология англ. Multiple Reader Mode) за счёт разнесения друг от друга частотных каналов считывателей.
Метки стандарта Gen2 в настоящее время уже существенно дешевле меток предыдущего поколения, что также делает их использование предпочтительным, а оборудование (считыватели) первого поколения в большинстве случаев требуют для работы с новыми стандартами лишь перепрограммирования встроенной программы (перепрошивки).
Как и метки предыдущего стандарта, Gen2 обладают возможностью установки 32х-битного access-пароля. Кроме того, для каждой метки возможна установка килл-пароля (англ. ), после введения которого метка навсегда прекратит обмен информацией со считывателями.
Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 8 ноября 2022 года; проверки требует 21 правка.
RFID широко используется в логистике, в розничной торговле, в системах аутентификации персонала.
Во всех этих случаях RFID связывает некоторый физический объект (например, товар на складе) с цифровыми атрибутами (например описание товара, его стоимость, дата и порядок отгрузки). В этом смысле технология RFID похож по функциям на штрих-код, но обладает существенными преимуществами в эксплуатации и позволяет использовать более сложные, криптографически защищённые протоколы.
Важной особенностью применения RFID является неразрывность между промышленным и логистическим использованием. Прикрепленная к изделию на этапе производства метка может в дальнейшем использоваться для учёта изделия на складе или для подтверждения подлинности предмета, уже введенного в эксплуатацию.
Также в промышленности RFID-метки используются для идентификации операторов установок и агрегатов. Считыватель RFID подключается в промышленную сеть (например PROFInet) и позволяет оператору, имеющему карточку с RFID-меткой управлять оборудованием в определённой локации при помощи средств человеко-машинного интерфейса.
Системы электронной идентификации RFID в области автомобильного транспорта
Интеграция RFID-систем в MES-системы позволяет проводить мероприятия по оптимизации исходящей и входящей логистики.
В России с помощью RFID автоматизированы некоторые производства в пищевой промышленности:
В 2014 году вся одежда магазинов Zara, входящих в группу испанской корпорации Inditex, была оснащена метками RFID. Сами метки располагаются в антикражных алармах, прикрепленных к одежде. Компания получила большую выгоду от увеличения скорости приема поставок и проведения инвентаризаций.
Системы контроля и управления доступом
Считыватель дальнего действия для работы с RFID-метками в составе автотранспортной проходной PERCo
RFID технология активно применяется в Системах контроля и управления доступом (СКУД) для целей идентификации объектов доступа (людей, автомобилей). При этом используются различные стандарты и физические форматы RFID меток.
Для идентификации людей наиболее популярным является формат бесконтактной пластиковой карточки по размеру совпадающей с банковской, карточку для запроса доступа как правило нужно осознано подносить к считывающему устройству на расстояние порядка 10 см.
В ключи зажигания автомобилей также иногда встраиваются метки для повышения защиты от угона. Считыватель находится в замке зажигания и подключен к иммобилайзеру или бортовому компьютеру.
Домофоны некоторых производителей имеют считыватель RFID вместо контактной памяти.
В медицине RFID используется для повышения комфорта и безопасности лечения пациентов.
RFID-браслеты используют для отождествления младенца с матерью. Кроме того, их можно использовать для быстрого поиска ушедшего из своей палаты пациента, требующего по состоянию здоровья постоянного присмотра (например, страдающего болезнью Альцгеймера), или срочно разыскиваемого врача.
В сами метки или в базу данных, ключом к которой является идентификационный номер метки, может заноситься вся информация о необходимых для лечения данных, таких, как группа крови, сведения об аллергии, прописанные лекарства, и др. Использование подобной базы данных предотвращает ошибки, связанные с плохим почерком, утерей выписок, долгим поиском нужной информации.
RFID в книгах
Применение RFID в библиотеках в качестве замены штрих-кодам позволяет ускорять инвентаризацию и поиск книг, автоматизировать книговыдачу, кроме того, метки могут выполнять антикражевую функцию.
RFID-метки включены в новые паспорта Великобритании и некоторые новые паспорта США, начиная с 2006 года. С ША произвели 10 млн паспортов в 2005 году и, по предварительным подсчётам, 13 миллионов в 2006. Чип хранит ту же информацию, что и печатный вариант, а также включает цифровую подпись владельца. Паспорта будут включать тонкую металлическую подкладку, которая затруднит считывание, когда паспорт закрыт, так как металл будет экранировать радиосигнал.
Портал Electronic Road Pricing в Сингапуре. Такие порталы собирают платежи в местах с высоким трафиком активных радиочастотных модулей в автомобилях.
RFID-чипы используются в спортивном ориентировании, триатлоне и некоторых других видах спорта. Чипы в виде браслета надеваются спортсменам.
Опознавание животных при помощи микрочипов применяется для упрощения их учёта, для перемещения через границу, страхования, исключения подмены при разведении. Использование уникального номера позволяет отслеживать животных от фермы до потребителя, проверять своевременность обязательных вакцинаций и лечения.
Поголовное сканирование и чипирование животных постепенно становится обязательной повседневной практикой, как в странах Европы, Америки, Австралии. Евросоюз запретил ввоз нечипированных животных. В России применение микрочипов рекомендовано законом для разведения племенных животных.
Пассивные RFID метки для животных нормируются стандартами ISO 11784, ISO 11785 (устарели) и новым стандартом .
Животные чаще всего носят метку в виде ошейника, ушной клипсы или имеют заглатываемую метку осевшую в пищеварительном тракте. Такие метки позволяют читать их автоматически благодаря дальности чтения соизмеримой с размером животного. Считыватели выполняют в виде стационарных арочных проходов или галерей. Стационарные сканеры, расположенные в местах прохода скота, подключаются к компьютеру, управляющему перемещениями животных при помощи электрических ворот, и их учётом.
Имплантируемая метка в кошке
Некоторые группы животных могут снабжать имплантируемыеми под кожу (при помощи шприца) метками покрытыми биологически инертным стеклом. Сканеры считывают номера чипов бесконтактно на расстоянии 3-8 см, что, как правило, меньше размеров животного и требует работы ручным сканером.
Рука с планируемым местом нанесения RFID-метки
Сразу после завершения операции по вживлению RFID-метки
RFID-метки порою ассоциируются с начертанием зверя (Откр. 13:16—17):
Однако, основная характеристика метки зверя — неотчуждаемость. И согласно логике Откровения меткой зверя является метка, которая устанавливается государством или владельцем души (корпорацией). Без которой индивидуум не способен или не валиден совершать некие обыденные действия. То есть неотчуждаемая метка или требующая возобновления согласно государственным или корпоративным правилам, без которой человек будет нежизнеспособен. И из этого следует вывод, что все современные радиочастотные метки и импланты, которые имплантируются по собственной воле и которые можно беспрепятственно удалить в любом медицинском учреждении или самостоятельно при наличии медицинского образования, не являются начертанием зверя.
Большинство существующих имплантатов работают в качестве системы доступа (при этом для того, чтобы открыть что-либо, необходимо близко провести рукой (если метка встроена в руку) от датчика. Кроме того, RFID-метки для идентификации людей использовались после урагана Катрина — все данные о погибших, которые собирали эксперты (например, ДНК), записывались в метку, навешивавшуюся ярлыком на ногу.
Время на прочтение
Предисловие
В современном мире, несомненно, ценится возможность быстро и просто получать большие объёмы информации. Каждый год ведутся разработки для создания удобных и компактных носителей для хранения, передачи и защиты тех или иных данных.
На сегодняшний день человечество сделало большой шаг в эру цифровых технологий, обеспечив практически каждого человека возможностью выхода в Интернет. Цифровизируется всё: начиная со старых рукописных книжек, заканчивая документами и деньгами. Люди всё меньше пользуются наличными, отдавая предпочтение бесконтактным банковским картам, в государственных ведомствах всё больше говорят о введении единых электронных паспортов с доступом к любой информации о человеке за два клика. Больше не нужно проводить часы в очередях за получением той или иной бумажки – можно просто подать заявление через сайт. Нельзя отрицать, что подобные изменения упрощают жизнь простого человека. И касаются эти удобства не только таких вещей как документы. Это касается целых отраслей промышленности.
В этой статье мы затронем тему RFID индефикации – технологии, которая получила широкое применение в десятках сфер производства и, что самое главное, которой пользуется каждый день практически каждый из вас.
Так что же такое RFID и с чем его едят?
RFID (Radio-frequency identification) в переводе с английского означает радиочастотную идентификацию. Иными словами, это способ опознания объектов, при котором радиосигналы записывают или считывают информацию, хранящуюся на RFID-метках (ещё их называют трансподерами).
RFID относится к беспроводной системе, состоящей из двух компонентов: метки и считывателя. Считыватель – это устройство, которое имеет одну или несколько антенн, которые излучают радиоволны и принимают сигналы обратно от RFID-метки.
Общая схема работы RFID
RFID-метки могут хранить различную информацию от одного серийного номера до нескольких страниц данных. Считыватели могут быть мобильными (отсюда и название «транспондеры»), чтобы их можно было переносить в руке, или они могут быть установлены на столбе или над головой.
В принципе, RFID-транспондеры могут быть предоставлены практически во всех формах, материалах, размерах и цветах. Их конкретная конструкция зависит от того, как они используются. Общей чертой всех различных транспондеров RFID является то, что они состоят из двух компонентов. Внутри каждый транспондер RFID состоит как минимум из одного микрочипа и одной напечатанной, уложенной или вытравленной антенны. Чип и антенна (также называемая вставкой) очень чувствительны, что означает, что их устойчивость к механическим, термическим и химическим воздействиям ограничена. Следовательно, становится необходим специальный «пакет» этих электронных компонентов. Самая простая форма упаковки – это RFID-этикетка.
«Одночиповый» транспондер состоит из подложки, содержащей антенну и чип, краткое название которых – вкладка. Система транспондера состоит из считывающего устройства, программного обеспечения и прикладного процесса, включая соответствующую услугу.
Классификация RFID
Пожалуй, рассмотрим применение в сфере медицины.
Системы RFID используют радиоволны на нескольких разных частотах для передачи данных. В медицинских учреждениях и больницах технологии RFID включают следующие приложения:
FDA не известно о каких-либо побочных эффектах, связанных с RFID. Однако есть опасения по поводу потенциальной опасности электромагнитных помех (EMI) для электронных медицинских устройств от радиочастотных передатчиков, таких как RFID. Электромагнитные помехи – это ухудшение характеристик оборудования или систем (например, медицинских устройств), вызванное электромагнитными помехами.
И это использование только в одной сфере!
Так же технология применяется в:
Преимущества использования технологии
Использование RFID вызвало серьезные споры, и некоторые защитники конфиденциальности потребителей инициировали бойкот продукции. Эксперты по защите прав потребителей Кэтрин Альбрехт и Лиз Макинтайр, два выдающихся критика, назвали две основные проблемы конфиденциальности в отношении RFID, которые заключаются в следующем:
Поскольку владелец предмета может не знать о наличии метки RFID, а метку можно прочитать на расстоянии без ведома человека, конфиденциальные данные могут быть получены без согласия.
Если отмеченный товар оплачивается кредитной картой или в сочетании с использованием карты лояльности, то можно будет косвенно установить личность покупателя, прочитав глобальный уникальный идентификатор этого товара, содержащийся в теге RFID. Это возможно, если человек, наблюдающий, также имел доступ к данным карты лояльности и кредитной карты, а человек с оборудованием знает, где будет покупатель.