Технология RFID (radio frequency identification) является одним из способов автоматизации торговли, производства, логистики. Ее суть заключается в идентификации объектов при помощи RFID меток.

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

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.

Эти метки могут быть представлены в разном виде:

• 1. радиочастотные этикетки (RFID этикетки);
• 2. метки, встроенные в пластиковый или металлический корпус;
• 3. RFID наклейки разнообразных форм;
• 4. бесконтактные RFID карты.

В магазинах и складских помещениях RFID этикетки используются с целью автоматизировать и систематизировать процессы торговли и управления складом. Здесь принцип работы технологии RFID состоит в следующем. К каждому товару (или упаковке с товарами) прикрепляется радиочастотная этикетка, в которой содержатся все данные о товаре, такие как идентификационный номер товара, наименование, цена, количество на складе и прочая ценная информация.

Эти данные вносятся через компьютер, а считываются с помощью специальных сканирующих устройств. Помимо этого, RFID этикетка является датчиком, который сработает на противокражной системе магазина, если товар не был заранее оплачен. Сканирующие устройства располагаются в необходимых местах (обычно на кассах) и считывают данные с радиочастотных этикеток. Затем информация направляется в компьютер, где обрабатывается и выдается в удобном виде для пользователя.

Применение RFID технологии позволяет работникам магазинов и складов всегда быть в курсе, имеется ли в наличии товар, маркированный RFID наклейкой или меткой, где находится, в каком количестве, сколько необходимо заказать и т. п.

Также возможна функция оповещения о том, что такой-то товар заканчивается на складе и даже функция самостоятельного оформления заказа этого товара у поставщика.

В зависимости от расположения источника питания различают пассивные и активные RFID метки. Пассивными называются метки, не оснащенные собственным источником питания. Они получают необходимый для обработки информации заряд энергии из электромагнитного сигнала, исходящего от сканирующего устройства.

Поэтому дальность считывания пассивных RFID меток определяется исключительно параметрами ридера. К их преимуществам относятся относительно низкая стоимость и длительный эксплуатационный период.

Активные RFID метки содержат источник питания в собственной конструкции. Расстояние их считывания не зависит энергетических параметров сканирующего устройства.

Таким образом, дальность сканирования активных меток больше примерно в 2-3 раза, чем у пассивных. Еще одним важным их преимуществом является высокая допустимая скорость, с которой RFID метка движется рядом с ридером. Это особенно актуально для противокражных систем. Однако при этом активные метки значительно дороже и габаритнее пассивных.

Программное обеспечение RFID технологии позволяет в любое время ознакомиться со статистикой продаж и отследить передвижение конкретного товара на складе.

Считыватели, расположенные на входах в торговое помещение, предотвращают кражу товаров, если RFID наклейка или метка не была удалена на кассе при оплате. Дополнительно такая система предоставляет статистику товаров, которые чаще всего хотят украсть из магазина, а также позволяет посчитать убытки от краж.

Помимо торговой отрасли, технология RFID успешно используется в сфере контроля и безопасности организаций. Здесь средством идентификации являются RFID карты - бесконтактные карты с памятью. С их помощью можно создать бесконтактный контрольный пункт на входе в помещение, систему учета и мониторинга рабочего времени сотрудников и многое другое.

Например, можно настроить систему информационной безопасности таким образом, чтобы персонал не смог покидать помещение офиса, оставляя свою RFID карту в компьютере.

В логистике существуют примеры комплексных разработок с использованием RFID - для морских контейнерных перевозок. Каждый контейнер оснащается меткой RFID, содержащей информацию о грузе и скомбинированной с датчиками (например открытия, содержания кислорода и т. п.) и передающей данные на центральную станцию сбора данных на борту контейнеровоза, которая в свою очередь передаёт данные через спутниковую связь. Таким образом владелец груза получает возможность отслеживать местоположение и сохранность груза.

Технология RFID похож по функциям на штрих-код, но обладает существенными преимуществами в эксплуатации и позволяет использовать более сложные, защищённые протоколы криптографическими средствами.

Технология RFID (Radio Frequency Identification) пока остается довольно дорогой для отечественного рынка и работает только на крупных складах. Но руководители компаний, уже внедривших методику, успели по достоинству оценить преимущества радиочастотной идентификации товаров. Технология позволила решить целый ряд проблем, связанных с хранением и учетом продукции.

Как работает RFID?

Система RFID Reader довольно проста в использовании. На каждую единицу товара наносится специальная метка, в которой зашифрованы все данные: вес, объем, дата погрузки или разгрузки, основные параметры хранения. На выходе из складского помещения монтируется металлический каркас с чувствительными RFID датчиками. Они сканируют метки на каждой упаковке, которую проносят через ворота, и отправляют информацию в общую базу данных.

Программу можно настроить на идентификацию личных карточек сотрудников или объединить с системой видеонаблюдения. Это позволит не только упростить учет и отслеживание перемещений товаров, но и сократит число нарушений на складах.

Примеры использования

В мире существует практика использования систем на основе RFID технологии. Радиометки используются в различных областях:

На одном из заводов Toyota , расположенном в США, радиочастотная идентификация помогает контролировать заполненность трейлеров при погрузке. Аналогичные технологии внедрены на предприятиях Shevrolet и в крупных азиатских портах. Метки наносят на крупнотоннажные контейнеры, а погрузочную технику оснащают считывателями. Это позволило повысить товарооборот, так как пропала необходимость пересчитывать и сверять большие объемы товара вручную. При такой системе отслеживания снижается количество ошибок, произошедших по вине человека.

На заводах Sony Electronics используют перезаписываемые RFID метки. Их наносят на кинескопы на поточных линиях завершающих этапов производства. Сканируя метку, система передает данные в центральную базу, а оператор получает информацию о тестировании и местонахождении конкретной единицы продукции.

В ряде европейских стран радиочастотные метки избавили автовладельцев от необходимости пользования кассой каждый раз при заправке автомобиля. Электронные считыватели монтируют непосредственно на топливные насосы. Система запускает подачу топлива после получения соответствующего сигнала от сканера.

Транспортные компании также взяли технологию на вооружение . Метки ставят в нижней части лобового стекла грузовиков. В каждой контрольной точке и в конечном пункте располагают радиочастотные сканеры. Считывается не только дата и номер транспортного средства, но и вся информация по товару: накладные, путевые листы и т. д. В процессе движения автомобиля полностью исключается бумажная работа, передача данных осуществляется через центральный сервер.

В нашей стране RFID технологии появились около десяти лет назад и применяются в основном на складах. Но производители радиочастотного оборудования уже наладили серийный выпуск, так как уверены в его активном внедрении.

Применение RFID на складах

Использование RFID технологии для склада оправдано с экономической и практической точек зрения, особенно, если речь идет о терминалах с большим товарооборотом. Приобретение оборудования для крупных компаний окупается довольно быстро.

Преимущества системы радиочастотных меток:

Специалистам, которые занимаются устройством RFID на предприятии, особое внимание стоит уделить тем задачам, которые будут поставлены перед системой. Необходимо определить оптимальную дальность считывания, настроить антенны соответствующим образом, изучить специфику технологических процессов на складе. Важно понять принцип перемещения товарных позиций. Например, упаковка, пронесенная через RFID -считыватель , не обязательно должна покинуть пределы склада. Она может транспортироваться на другой участок, поэтому система не должна отмечать ее, как отгруженную.

Перспективы RFID

Подобные технологии чипирования уже используются в России, например, в новых паспортах. Но система работает пока не так активно, как в развитых странах. Эксперты прогнозируют RFID большое будущее, вплоть до полного замещения современных компьютеров. Конечно, это случится не скоро. Пока технологии дорабатываются с целью расширения функциональности и повышения эффективности. Одно из самых перспективных направлений развития – это работа во всевозможных интернет-магазинах. Учитывая ежедневный оборот, их склады нуждаются в особо строгом учете товаров, отслеживании перемещений.

Положительный опыт применения RFID в этом качестве представила компания Paxar. Ее специалистами была создана программа Magicmirror, основанная на радиочастотных технологиях. Это некое электронное зеркало. Посетитель фирменного магазина одежды Paxar может выбрать в коллекции любую модель с RFID меткой и поднести ее к зеркалу. На дисплей выйдет подробная информация о составе ткани, доступных цветах и размерах. Программа на основании данных сканера предложит также аксессуары, подходящие к этому предмету одежды. С помощью радиочастотного считывателя покупатель сможет вызвать продавца-консультанта, находясь в примерочной кабинке.

Технология хороша, особенно в применении к товарным складам. Однако, на сегодняшний день разработчики систем сталкиваются с некоторыми сложностями. Пути решения проблем со временем должны быть найдены, но пока технология внушает пользователям некоторые опасения.

Сложности использовании RFID-технологии для склада

Итак, чего же опасаются разработчики и конечные пользователи радиочастотных сканеров:

1. Цена . Первое оборудование, работающее по RFID технологии, было довольно громоздким и дорогостоящим. Оно неудобное в применении и требовало финансовых вложений, непосильных для мелких фирм. Инженерам удалось постепенно сделать установки более компактными. Ведь небольшие и легкие сканеры стоят дешевле, да и в использовании более просты. Стоимость же самих радиочастотных меток снижается не так быстро, как хотелось бы. Позволить себе оснастить весь склад микрочипами стоимостью в 10 евроцентов может далеко не каждая компания. Специалисты уверены, что как только стоимость меток упадет до 1 евроцента, спрос на них возрастет в разы.
2. Компьютерные угрозы – вирусы. Средний объем памяти микрочипа всего 2 кб. Изначально считалось, что метку просто невозможно заразить вирусом, но амстердамские ученые доказали противоположное. Они не только заразили микрочип, но и проанализировали возможные последствия этой ситуации. Неисправная метка выдает недостоверную информацию или вовсе перестает работать. Радиочастотная передача данных заражает и сканеры, через которые проходит чип. Это нарушает работу центральной базы данных и может полностью остановить работу склада, что означает колоссальные убытки для фирмы. Что еще опаснее – вирус может распространяться по радиоканалам и на другие метки, вызывая хаос. В применении к гипермаркетам и другим крупным объектам последствия совершенно непредсказуемы.
3. Возможность взлома . Собственно о взломе речь не идет, ведь чипы не защищены. Сканер способен считать информацию с большого расстояния, что дает большое поле для деятельности преступников. Любой человек, получивший товар с меткой, может воспользоваться считывателем и получить доступ к базе данных. Сюда относятся и сведения о кредитных картах покупателей, и другая конфиденциальная информация.
4. Кража данных из электронных документов . Например, при считывании паспортов, сканер автоматически отправляет данные в центральный компьютер. В Германии, Англии и США RFID технологии давно используются в оборонном секторе и в сфере здравоохранения. Но недавнее исследования показали, что данные с чипов можно скопировать с расстояния 100 метров, имея специальный сканер. То есть преступник может получить доступ к самым важным сведениям, распространение которых совершенно недопустимо.

Все эти опасения имеют место и при использовании RFID на складах. Специалисты активно ищут методы «поломки» чипа после того, как вещь передана покупателю, но пока все они малоэффективны. Программы деактивации метки вызывают лишь ее усыпление, а не выведение из строя.

Вот несколько способов, которые изобрели сами потребители, желающие сохранить тайну личной жизни:

• срезание антенны. В ряде случаев это сделать невозможно. Например, при удалении метки с одежды придется испортить ткань;
• обработка вещи в микроволновой печи. Излучение вызывает взрыв чипа, что тоже не проходит бесследно для купленного товара.

Немецкие инженеры много лет трудились над созданием прибора, способного вызвать необратимую деактивацию RFID метки. Технология основана на сильном воздействии электромагнитного импульса. Но пока аппарат тестируется и в свободном доступе его не найти.

Системы защиты данных

При невозможности вывести из строя метку, ученые решили разработать способы ее защиты. На сегодняшний день их несколько:

1. Защита данных паролем. Чип отправляет сканеру верные сведения только после введения секретного кода. Другой код может запустить программу самоуничтожения чипа, например, после покупки вещи. Технология оказалась уязвимой для хакеров, поэтому не нашла широкого распространения.
2. Аппаратно-сетевая защита. Система блокирует все метки на складе и открывает нужную только по запросу. Программа постоянно сканирует эфир, предоставляя сведения о попытке несанкционированно считывания. Данная технология применима к чипам любой сложности и объема. Она достаточно эффективна и защищена от атак хакеров.
3. Слом антенны. При покупке товара покупатель просто обламывает кончик антенны, ответственный за передачу данных на расстоянии. При возврате товара продавец может идентифицировать вещь, поднеся сканер вплотную к метке.
4. Установка «глушилок». Устройство работает по принципу самих RFID-меток, копируя алгоритмы микросхем. Разница в том, что «глушилка» на запросы сканера выдает недостоверную информацию – цифровой мусор. Создание такого мешающего чипа осложняется тем, что он должен распознавать различные считывающие устройства и выдавать поток ненужной информации незарегистрированным приборам.

В перспективе, использование RFID-технологий в организации работы склада должно повысить скорость товарооборота и эффективность всей складской системы. Если есть серьезная программа защиты данных, или информация на чипах не представляет особой ценности для третьих лиц, то радиочастотные метки – отличное решение для любого бизнеса.

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.

Технология RFID (Radio Frequency Identification — радиочастотная идентификация) основанна на использовании радиочастотного электромагнитного излучения. RFID применяется для идентификации и учета объектов.

RFID — технология идентификации, которая предоставляет большие возможности. Наиболее распространенные RFID-метки, как и многие штрих-коды, представляют собой самоклеящиеся этикетки. Но если на штрих-коде информация хранится в графическом виде, то на метку данные заносятся и считываются при помощи радиоволн.

Как это работает

RFID-метка - миниатюрное запоминающее устройство. Она состоит из микрочипа, который хранит информацию, и антенны, с помощью которой метка передает и получает данные. Иногда RFID-метка имеет собственный источник питания (активная), но большинство меток во внешнем питании не нуждаются (пассивная).

В памяти RFID-метки хранится уникальный номер и информация. Когда метка попадает в зону регистрации, эта информация принимается RFID-считывателем.

Для передачи данных пассивные RFID-метки используют энергию поля считывателя. Накопив необходимое количество энергии, метка начинает передачу. Дистанция регистрации пассивных меток 0,05 - 8 метров, в зависимости от типа RFID-считывателя и архитектуры метки.

Где это применяется

Сфера применения RFID постоянно расширяется. Технология востребована в отраслях, где требуется контроль перемещения объектов, интеллектуальные решения автоматизации, способность работать в жестких условиях эксплуатации, безошибочность, скорость и надежность.

На производстве с помощью RFID ведется учет сырья, контролируются технологические операции, обеспечиваются принципы JIT/JISи FIFO. RFID-решения на производстве обеспечивают высокий уровень и стабильность качества продукции.

На складе с помощью RFID в реальном времени отслеживается перемещение товаров, ускоряются процессы приема и отгрузки, повышается надежность и прозрачность операций и снижается влияние человеческого фактора. RFID-решения на складе обеспечивает защиту от воровства и хищений продукции.

В индустрии потребительских товаров и розничных продаж RFID-системы отслеживают товар на этапах поставки, от производителя до прилавка. Товар вовремя выставляется на полку, не залеживается на складе и отправляется в те магазины, где на него высокий спрос.

В библиотеке RFID помогает найти в хранилище и выдать читателю книги, предотвратить хищения. Исчезают очереди на выдаче. Сокращается время подбора и поиска нужного издания, упрощается инвентаризация.

RFID-метки применяются в маркировке шуб и других меховых изделий. Каждое изделие маркируется Контрольным (идентификационным) знаком (КиЗ) со встроенной в него RFID-меткой.

Множество областей бизнеса и повседневной жизни можно улучшить благодаря RFID-технологии. Потенциал применения RFID огромен.

Компоненты RFID-системы

• RFID-метки — устройства, способные хранить и передавать данные. В памяти меток содержится уникальный идентификационный код. У некоторых RFID-меток память может перезаписываться.
• RFID-считыватели — приборы, которые читают информацию с меток и записывают в них данные. Подключаются к учетной системе и работают автономно.
• Учетная система — программное обеспечение, которое накапливает и анализирует полученную с меток информацию и связывает все элементы в единую систему. Современные учетные системы (программы семейства 1С, корпоративные информационные системы — MS Axapta, R3Com) совместимы с RFID-технологией и не требуют специальной доработки.

Преимущества радиочастотной идентификации

1. Данные RFID-метки перезаписываются и дополняются много раз, тогда как данные на штрих-коде неизменны — они записываются сразу при печати.
2. RFID-считывателю не требуется прямая видимость метки, чтобы считать ее данные. Взаимная ориентация метки и считывателя не играет роли. Метки читаются через упаковку, что делает возможным скрытое размещение. Для чтения данных метке достаточно попасть в зону регистрации, в том числе при перемещении на высокой скорости. Устройству считывания штрих-кода необходима прямая видимость штрих-кода для чтения.
3. RFID-метка считывается на значительно большем расстоянии, чем штрих-код. В зависимости от модели метки и считывателя радиус считывания составляет до нескольких десятков метров.
4. . RFID-метка может хранить значительно больше информации, чем штрих-код. До 10 000 байт могут храниться на микросхеме площадью в 1 квадратный сантиметр, а штриховые коды вмещают 100 байт (знаков) информации, для воспроизведения которых понадобится площадь размером с лист формата А4.
5. Промышленные RFID-считыватели одновременно считывают десятки RFID-меток в секунду, используя антиколлизионную функцию. Устройство считывания штрих кода может единовременно сканировать только один штрих-код.
6. Для автоматического считывания штрихового кода, комитетами по стандартам (в том числе EAN International) разработаны правила размещения штрих-кодов на товарной и транспортной упаковке. К радиочастотным меткам эти требования не относятся. Единственное условие — нахождение метки в зоне действия RFID-считывателя.
7. RFID-метки обладают повышенной прочностью и сопротивляемостью жестким условиям среды, а штрих-код легко повреждается (например, влагой или загрязнением). В тех сферах, где один и тот же объект используется много раз (например, при идентификации паллет или возвратной тары), радиочастотная метка - лучшее средство идентификации, так как не требует размещение на внешней стороне упаковки. Пассивные RFID-метки неограничены сроком эксплуатации.
8. RFID-метка используется не только как хранитель информации, это интеллектуальное устройство широкого спектра применения с уникальным идентификатором. У штрих-кода нет интеллекта и он просто хранит данные.
9. Неизменяемое число-идентификатор, присваиваемое метке при производстве, гарантирует защиту меток от подделки. Данные на метке легко шифруются. Как цифровое устройство, радиочастотная метка при необходимости защищается паролем и зашифровывается. В одной метке можно одновременно хранить открытые и закрытые данные.

Что нужно помнить при внедрении RFID

При работе с радиочастотной идентификацией нужно учитывать некоторые ограничения: относительно высокая стоимость, невозможность размещения под металлическими и экранирующими поверхностями, взаимные коллизии.

Относительно высокая стоимость RFID-меток. Цена пассивной RFID-метки начинается с 0,15 доллара (при приобретении свыше 1 000 000 шт.) до 3 долларов (при приобретении 1 шт.). В случае с метками защищенного исполнения (или на металл) эта цена достигает 7 долларов и выше. Таким образом, стоимость RFID-меток выше стоимости этикеток со штриховым кодом. Использование радиочастотных меток целесообразно для защиты дорогих товаров от краж или для сохранности изделий, переданных на гарантийное обслуживание. В логистике и транспортировке грузов стоимость радиочастотной метки незначительна по сравнению со стоимостью содержимого контейнера, поэтому использование радиочастотных меток оправдано на упаковочных ящиках, паллетах и контейнерах.

Возможное экранирование при размещении на металлических поверхностях. RFID-метки подвержены влиянию металла (это касается упаковок определенного вида — металлических контейнеров или упаковки жидких пищевых продуктов, запечатанных фольгой). Это не исключает применение RFID, но приводит к необходимости использования меток, разработанных специально для установки на металлические поверхности или к нестандартным способам закрепления меток на объекте.

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.