Технология радиочастотной идентификации (RFID-технологии)

Радиочастотное распознавание осуществляется с помощью закрепленных за объектом специальных меток, несущих идентификационную и другую информацию. Этот метод стал основой построения современных бесконтактных информационных систем и имеет устоявшееся название «RFID-технологии» аббревиатура от Radio Frequency Identification, что в переводе и означает «радиочастотная идентификация».

История использования RFID для управления цепочкой поставок в розничной торговле началась в 1997 г., когда эта идея пришла в голову сотруднику компании Procter& Gamble Кевину Эштону. Ему удалось убедить свою компанию, а также такие крупные компании, как WalMart, CocaCola, Johnson&Johnson, Unilever, HomeDepot, PepsiCo, что эта идея имеет будущее. При поддержке этих и многих других компаний на базе Массачусетского технологического института была создана лаборатория AutoIDCеntcr по исследованию вопросов применения и выработке стандартов RFID для управления цепочкой поставок, руководителем которой стал Кевин Эштон.

В конце октября 2003 г. эта лаборатория закрылась, посчитав свою миссию выполненной. Технология, разработанная ей, была передана EPCglobal — организации, которая стала отныне управлять и развивать стандарты RFID.

Микросхема RFID передает информацию в радиодиапазоне на устройство считывания или сканер. Традиционные печатные штрих-коды обычно считываются лазерным сканером, которому для определения и извлечения информации требуется прямая видимость. При использовании технологии RFID сканер может считать закодированную информацию, даже когда бирка с ней скрыта, например, встроена в корпус изделия или вшита в одежду.

Бирка RFID на основе микросхемы может содержать намного больше информации, чем обычный штрих-код и в отличие от штрих-кодов передавать данные от различных упаковок, находящихся в тележке покупателя, на поддоне, или даже из коробок в закрытом контейнере с товарами.

Системы радиочастотной идентификации состоят из трех основных компонентов: считывателя или сканера (ридера), транспондера (обычно называемого меткой, биркой или тагом от англ. tag) и компьютерной системы обработки данных.

Считыватели подключаются к биркам по радиосвязи, получают от бирок данные и отправляют полученную информацию в базы данных. Считыватель имеет приемопередающее устройство и антенну, которые посылают сигнал к транспондеру и принимают ответный; компьютерная система проверяет и декодирует данные, а также сохраняет данные для последующей передачи, если это необходимо.

Зачастую антенна монтируется в один корпус с приемником и декодером, образуя считыватель, который может быть как переносным, так и стационарным.

Антенны могут быть различных размеров и форм. Они могут встраиваться в дверную коробку, чтобы получать данные о человеке, прошедшем через дверной проем; или же монтироваться над автострадой для мониторинга транспортного потока. Одна антенна может одновременно считывать несколько меток, находящихся в зоне ее действия.

Считыватель излучает электромагнитные волны определенной частоты, чтобы активизировать метку и считать и/или записать данные. Расстояние, на котором может проходить считывание и запись информации, может варьироваться от нескольких миллиметров до десятков метров в зависимости от мощности излучения и используемой радиочастоты — чем выше диапазон частот системы ИПО, тем это расстояние больше. Когда радиочастотная метка попадает в зону излучения, она определяет сигнал активации. Считыватель декодирует данные, закодированные во внутренней цепи метки (чипе), и данные передаются в базовый компьютер для обработки.

Основные компоненты транспондера — интегральная микросхема, управляющая связью со сканером, и антенна. Интегральная микросхема (чип) имеет память, которая содержит идентификационный код или другие данные. Транспондер обнаруживает сигнал от сканера и начинает ему передавать данные, сохраненные в его памяти, при этом нет никакой необходимости в контакте или прямой видимости между ними, поскольку радиосигнал легко проникает через неметаллические материалы. Транспондеры даже могут быть скрыты внутри тех объектов, которые подлежат идентификации.

Транспондеры бывают активными или пассивными.

Активные транспондеры работают от присоединенной или встроенной батареи, они требуют меньшей мощности от считывателя и, как правило, имеют большую дальность чтения. Обычно данные в них могут быть многократно считаны и перезаписаны. Объем памяти активных меток может быть различный в зависимости от задач, вплоть до 1 Мегабайта. Однако при этом они имеют больший размер, большую стоимость и ограниченный срок службы (он может достигать максимум 10 лет и зависит от рабочей температуры и типа элемента питания).

Пассивный транспондер функционирует без источника питания, получая энергию из сигнала сканера, используя индуктивную связь. Он состоит из антенны, конденсатора и небольшой полупроводниковой микросхемы. Новейшие разработки позволяют объединять эти компоненты на акриловой подложке, уменьшая стоимость устройств RFID и позволяя производителям прикреплять к товарам бирки точно так же, как обычные этикетки. Пассивные метки меньше и легче активных, они дешевле, имеют фактически неограниченный срок службы, не нуждаются в батарейках и соответственно не требуют технического обслуживания.

Недостатком является меньшая дальность считывания и необходимость в более мощном считывателе. Обычно пассивными бывают метки, которые содержат запрограммированный при изготовлении код (от 32 до 128 бит), который не может быть изменен. Эти метки наиболее часто служат уникальным номером объекта в базе данных, аналогично линейному штриховому коду.

Активные и пассивные транспондеры могут обладать различным типом организации памяти. Они подразделяются на неперезаписываемые — только для чтения R/O (Read Only), содержащие записанный на заводе уникальный код, с чтением-записью R/W (Read Write), код в которые заносится пользователем, в ряде случаев, многократно.

Область применения системы радиочастотной идентификации определяется ее частотой. По этому параметру RFID-системы подразделяются на следующие:

— низкочастотные (100-500 кГц), которые используются там, где допустимо небольшое расстояние между объектом и сканером. Обычное расстояние считывания составляет 0,5 м, для самых маленьких транспондеров дальность чтения, как правило, еще меньше — около 0,1 м. Большая антенна сканера может в какой-то мере компенсировать это, но помехи со стороны высоковольтных линий, моторов, компьютеров, ламп дневного света и т.п. мешают се работе. К главным недостаткам низкочастотных систем RFID следует отнести в первую очередь низкую скорость радиообмена и технологическую сложность изготовления высокоиндуктивных антенн транспондеров.

Низкая скорость обмена не позволяет считывателю различать несколько транспондеров, одновременно находящихся в поле его антенны. Спиральные или магнитные антенны низкочастотных транспондеров, как правило, требуют сложного намоточного оборудования. Эти системы наиболее часто используются для систем управления доступом, контроля перемещения имущества и идентификации животных. Низкочастотные сигналы могут проникать через строительные материалы, через тела людей или животных, тогда как микроволновые сигналы не могут. Этот эффект тоже может быть как недостатком, так и достоинством системы, в зависимости от ее назначения. Они широко распространены и имеют невысокую цену;

— промежуточной частоты (10-15 МГц), наиболее распространена частота 13,56 МГц. Для антенн транспондеров можно применять нанесенную на подложку фольгу, печатные проводники на плате, это существенно удешевляет производство но сравнению с низкочастотными. Разработки микросхем для транспондеров в диапазоне 13,56 МГц имеются у целого ряда известных производителей это Philips (технология MIFARE), Texas Instruments (Tag-ItTM), Microchip и многие другие;

— высокочастотные (850-950 МГц и 2,4-5 ГГц), которые используются там, где требуется большое расстояние (более 25 метров) и высокая скорость чтения, так как объекты могут двигаться со скоростями до 400 км/ч, например, скоростная железная дорога TGV во Франции, автомобилей. Сканеры таких систем устанавливают, например, на воротах или шлагбаумах склада, при этом трансиондер закрепляется на ветровом или боковом стекле автомобиля, привозящего или отвозящего груз. Большая дальность действия делает возможной безопасную установку сканеров вне пределов досягаемости людей. Высокочастотные системы существенно сложнее и дороже предыдущих.

Некоторые приборы используют частоту 5,8 ГГц для высокоскоростных транспортных средств.

Частным случаем систем радиочастотной идентификации являются широко применяемые в торговле системы защиты от краж (Electronic Article Surveillance, EAS). Они используют следующие частоты: 70-1000 Гц — электромагнитные (EM-EAS), 58 кГц — акусто-магнитные (AM-EAS), 1,95 8,2 МГц радиочастотные (RF-EAS). В них в большинстве случаев транспондер содержит только один бит информации. EAS-технология предполагает идентификацию предметов во время прохождения через зону контроля — специальных ворот.

Говоря об основных преимуществах новой технологии, надо отметить, что, помимо того, что она, с одной стороны, не требуют контакта или прямой видимости объекта и сканера, а с другой — позволяет:

— считать данные быстро и точно;

— работать даже в агрессивных средах;

— распознать информацию через слой грязи, краски, воду, пластмассу, древесину;

— иметь фактически неограниченный срок эксплуатации при пассивном исполнении;

— нести в большое количество информации;

— практически исключить возможность подделки;

— не только считать, но и записывать в транспондер необходимую информацию.

Сегодня RFID-технологии имеют широкое применение, они обеспечивают:

— электронный контроль доступа и перемещений персонала на территории предприятий и складов;

— управление производством, товарными и таможенными складами, магазинами;

— выдачу и перемещение товаров и материальных ценностей;

— автоматический сбор данных и при необходимости начисление оплаты на железных дорогах, платных автомобильных дорогах, на грузовых станциях и терминалах;

— контроль, планирование и управление движением, интенсивностью графика и выбором оптимальных маршрутов автотранспорта;

— управление движением общественного транспорта и оптимизация пассажиропотоков;

— защиту дорогих изделий на складах и в магазинах;

— защиту и сигнализацию на транспортных средствах.

Крупнейшая торговая компания мира Wal-Mart объявила об обязательном переходе своих магазинов на систему RFID. С тех пор цена на бирки RFID снизилась вдвое, что, по мнению специалистов компании, приведет к революции в мире розничной торговли и полному изменению цепочек поставок. Ста крупнейшим поставщикам Wal-Mart было предложено перейти на использование в своих упаковках бирок RFID. По оценкам некоторых аналитиков, одной только Wal-Mart вскоре в год потребуется миллиард микросхем RFID, и спрос на эти устройства будет только расти.

Министерство обороны США одобрило новую систему идентификации на федеральном уровне, потребовав от своих поставщиков установить бирки RFID на промышленные детали и поддоны к 2005 г.

В течение многих лет продвижением технологии RFID и созданием соответствующей инфраструктуры занималась корпорация Intel.

Сегодня Intel разрабатывает устройства считывания, новые модели использования, а также работает над повышением эффективности функционирования цепочки поставок.

Хорошим примером ее активности в развитии новой технологии стала одна из последних разработок исследовательского центра Intel в Сиэтле — карманное устройство считывания бирок RFID и специальная перчатка для считывания. Такой прибор, позволяющий пользователям легко и просто работать с бирками RFID, вызвал огромный интерес во всем мире.

В США RFID-этикетки, основанные на радиочастотной идентификации, сейчас находятся в самом начале пути полной коммерциализации. В сфере упаковки это означает широкое применение излучающих радиосигналов чипов на поддонах и контейнерах. В конечном итоге ожидается, что такие этикетки более широко будут прикреплять также и к первичной упаковке. Ярлыки позволят компаниям отслеживать путь упакованного товара, чтобы улучшить сбор данных, контроль передвижения товара, усовершенствовать систему безопасности.

Определенные сложности возникли на пути к созданию общемирового частотного стандарта для RFID-технологий из-за промедления европейских властей с выделением радиоспектра, поскольку используемая в США частота 915 МГц занята в Европе мобильной телефонной связью. Европейский институт по стандартам в области телекоммуникаций (ETSI от European Telecommunication Standards Institute) недавно утвердил стандарт ETSI 302 208, предусматривающий увеличение мощности излучения европейских RFID-сканеров и использование ими расширенной полосы частот в диапазоне УВЧ, от 865 до 868 МГц. Новый стандарт создает условия для гармонизации RFID-систем по всем странам ЕС и ускоренного внедрения радиочастотной идентификации в системы управления цепочками поставок.

Предложенные стандарты частоты позволяют повысить дальнодействие RFID-систем вплоть до 5 м. Этого достаточно, например, для считывания данных при перемещениях маркированных поддонов через портал склада. В ближайшей перспективе предстоит принять местные законодательные акты для введения стандарта в действие на территориях конкретных стран-членов ЕС. Ожидается, что этот процесс завершится в 2005 г.

Сегодня, чтобы не ошибиться с выбором RFID-оснащения, необходимо тщательно проверять его на соответствие стандарту ETSI 302208.

В общем, системы радиочастотной идентификации применяются в тех довольно разнообразных случаях, когда требуется оперативный и точный контроль, отслеживание и учет многочисленных перемещений различных объектов.

Существует не так много технологий, которые несут с собой кардинальные изменения, но RFID и электронные товарные коды, по единодушному мнению специалистов, несомненно, относятся к этой категории. Их использование затронет все бизнес-процессы вне зависимости от места в стоимостной цепочке и неизбежно заменит традиционную технологию штрих-кодов.

Следует отметить, что в западном обществе наблюдается определенное противодействие внедрению этой технологии. Так, в США и Европе защитники прав потребителей обеспокоены использованием бирок RFID на товарах розничной торговли, опасаясь, что с их помощью компании смогут отслеживать все пристрастия потребителей, и таким образом, вторгаться в личную жизнь людей.

Поэтому центр Auto-ID, исследовательский консорциум RFID, размещающийся в Массачусетсом технологическом институте, предложил дать предприятиям розничной торговли возможность отключать бирки RFID на выходе из магазинов. Некоторые производители уже начали выпускать бирки с такой функцией.

Однако большинство аналитиков, работающих в отрасли, считают, что преимущества от использования технологии RF1D, связанные с повышением качества обслуживания, перевесят любые беспокойства о конфиденциальности.

РУССКАЯ ИМПЕРИЯ
https://RusImperia.Org
#РусскаяИмперия