RFID технологии

 

RFID технологии RFID (англ. Radio Frequency IDentification, радиочастотная идентификация) — метод автоматической идентификации объектов, в котором посредством радиосигналов считываются или записываются данные, хранящиеся в так называемых транспондерах, или RFID-метках. RFID — это современная технология идентификации, предоставляющая существенно больше возможностей по сравнению с традиционными системами маркировки. Любая RFID-система состоит из считывающего устройства (считыватель, ридер или интеррогатор) 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.   Классификация RFID-меток Существует несколько показателей классификации RFID-меток и систем:   По рабочей частоте   По источнику питания   По типу памяти   По исполнению     По типу источника питания RFID-метки делятся на пассивные, полупассивные и активные.   Пассивные RFID-метки не имеют встроенного источника энергии. Электрический ток, индуцированный в антенне электромагнитным сигналом от считывателя, обеспечивает достаточную мощность для функционирования кремниевого CMOS-чипа, размещённого в метке, и передачи ответного сигнала.   Полупассивные RFID-метки, также называемые полуактивными, очень похожи на пассивные метки, но оснащены батарей, которая обеспечивает чип энергопитанием. При этом дальность действия этих меток зависит только от чувствительности приёмника считывателя и они могут функционировать на большем расстоянии и с лучшими характеристиками.   Активные RFID-метки обладают собственным источником питания и не зависят от энергии считывателя, вследствие чего они читаются на дальнем расстоянии, имеют большие размеры и могут быть оснащены дополнительной электроникой. Однако, такие метки являются наиболее дорогими, а имеет ограниченное время работы батарей.   Активные метки в большинстве случаев обеспечивают большую точность считывания, чем пассивные. Обладая собственным источником питания, активные метки могут генерировать выходной сигал большего уровня, что позволяет применять их в агрессивных средах: в воде, металлах (корабельные контейнеры, автомобили) и на больших расстояниях вне помещения. Активных метки позволяют передавать сигнал на расстояния в сотни метров, а срок службы батареи такой метки может достигать 10 лет. Некоторые RFID-метки имеют встроенные сенсоры, например, для мониторинга температуры скоропортящихся товаров. Другие типы сенсоров в совокупности с активными метками могут применяться для измерения влажности, регистрации толчков/вибрации, света, радиации, температуры и наличия газов в атмосфере.   Радиус считывания для активных меток составляет до 300 м. Они имеют больший объем памяти, чем у пассивных меток и, и способны хранить больший объем информации. В настоящее время активные метки делают размером не больше обычной пилюли и продают по цене в несколько долларов.     По типу используемой памяти RFID-метки классифицируют на следующие типы:   RO (Read Only) — данные записываются только один раз, сразу при изготовлении. Такие метки пригодны только для идентификации. Никакую новую информацию в них записать нельзя, и их практически невозможно подделать.   WORM (Write Once Read Many) — кроме уникального идентификатора такие метки содержат блок однократно записываемой памяти, которую в дальнейшем можно многократно читать.   RW (Read and Write) — такие метки содержат идентификатор и блок памяти для чтения/записи информации. Данные в них могут быть перезаписаны многократно.     По рабочей частоте RFID-метки выделяют следующих диапазонов:     Метки диапазона LF 125-134 кГц   Пассивные системы данного диапазона имеют низкую стоимость и по своим физическим характеристикам используются для вживления подкожных меток животным, людям и рыбам. Имеют существенные ограничения по радиусу действия и точности (коллизии при считывании).     Метки диапазона HF 13.56 МГц   Системы 13МГц являются достаточно дешевыми, не имеют экологических проблем, хорошо стандартизованы и имеют широкую линейку решений. Применяются в платежных системах, логистике, идентификации личности. Для частоты 13,56 МГц разработан стандарт ISO 14443 (виды A/B). В отличие от Mifare 1К в данном стандарте обеспечена система диверсификации ключей, что позволяет создавать открытые системы. Используются стандартизованные алгоритмы шифрования.   На основе стандарта ISO 14443 В разработаны десятки систем, например, система оплаты проезда общественного транспорта в Париже и пригородах.   Распространенность систем данного диапазона показала наличие проблем, связанных с безопасностью. Отмечены случаи взлома таких систем, например, системы оплаты в городском и общественном транспорте в Нидерландах.   Так же, как и в диапазоне LF, в HF-системах, существуют проблемы, связанные со считыванием на больших расстояниях, в условиях высокой влажности, в окружении металла и появление коллизий.     Метки диапазона UHF (860-960 МГц)   Метки диапазона UHF обладают наибольшей дальностью действия. Многими стандартами меток данного диапазона разработаны антиколизионные механизмы. Изначально ориентированные на использование в складской и производственной логистике, UHF-метки не имели уникального идентификатора. Предполагалось, что идентификатором для метки будет служить EPC-номер (Electronic Product Code) товара, который каждый производитель будет заносить в метку самостоятельно при производстве. Однако скоро стало ясно, что помимо функции носителя EPC-номера товара хорошо бы возложить на метку еще и функцию контроля подлинности. То есть возникло требование, противоречащее самому себе: одновременно обеспечить уникальность метки и позволить производителю записывать произвольный EPC-номер.   Долгое время не существовало чипов, которые бы удовлетворяли этим требованиям полностью. Выпущенный компанией Philips чип Gen 1.19 обладал неизменяемым идентификатором, но не имел никаких встроенных функций по паролированию банков памяти метки, и данные с метки было легко считать, имея соответствующее оборудование. Позднее разработанные чипы стандарта Gen 2.0 уже имели функции защиты банков памяти (пароль на чтение, на запись), но не имели уникального идентификатора метки, что позволяло при желании создавать идентичные клоны меток.   Еще позже компания NXP выпустила два новых чипа, которые на сегодняшний день отвечают всем выше перечисленным требованиям. Чипы SL3S1202 и SL3FCS1002 выполнены в стандарте EPC Gen 2.0, но отличаются от своих предшественников тем, что поле памяти TID (Tag ID), в которое при производстве обычно пишется код типа метки, который в рамках одного артикула не отличается от метки к метке, разбито на две части. Первые 32 бита отведены под код производителя и марку, а вторые 32 бита — под уникальный номер самого чипа. Поле TID — неизменяемое и, таким образом, каждая метка является уникальной. Каждый банк памяти меток может быть защищен от чтения или записи паролем, а EPC-номер может быть записан производителем товара в момент маркировки.   Что касается стоимости, то UHF-метки дешевле, чем их собратья диапазонов LF и HF, но в целом RFID-система UHF дороже за счет стоимости остального оборудования.   В настоящее время частотный диапазон UHF (СВЧ) открыт для свободного использования в Российской Федерации в так называемом «европейском» диапазоне — 863—868 МГЦ.     О стандартизации   Негативное отношение к технологии RFID усугубляется пробелами, существующими во всех нынешних стандартах. Хотя процесс развития стандартов не закончился, во многих прослеживается тенденция скрывать от общественности часть команд меток. Например, команда «Аутентификация» в технологии Philips MIFARE, использующей стандарт ISO/IEC 14443, после которой метка должна шифровать свои ответы и воспринимать только шифрованные команды, может быть нейтрализована некоторой командой, которую фирма-разработчик держит в секрете.   Настороженное отношение к RFID может быть изменено, если будут разработаны полные и открытые стандарты.   Применение меток диапазона UHF (СВЧ) в Российской Федерации в настоящее время регулируется СанПиН 2.1.8/2.2.4.1383-03, утвержденными Постановлением Главного государственного санитарного врача РФ № 135 от 09.06.2003 г.   Международные стандарты RFID, как составной части технологии автоматической идентификации, разрабатываются и принимаются международной организацией ISO совместно с IEC. Подготовка проектов по разработке стандартов производится в тесном взаимодействии с инициативными заинтересованными организациями и компаниями.     Международные организации-разработчики стандартов   EPCglobal   Объединяет организации GS1 и GS1 US и работает по разработке международных стандартов RFID и EPC, с целью создания международной системы идентификации любого объекта в цепочке поставок по всему миру. EPCglobal объявила своей миссией упорядочение большого количества RFID-протоколов, появившихся в мире начиная с 90-х годов и создании единого протокола RFID для использования коммерческими организациями.   AIM global   AIM Global активно работает над промышленными стандартами с 1972 года. Это международная торговая ассоциация, представляющая поставщиков автоматической идентификации и мобильных технологий. Ассоциация активно поддерживает развитие AIM стандартов за счёт собственного Technical Symbology Committee, Global Standards Advisory Groups и группы экспертов RFID, а также участием в промышленных, национальных (ANSI) и международных (ISO) группах.     Стандарты   ISO 15693 – международный стандарт в области RFID. Описывает принцип передачи информации, временные параметры передачи сигналов в RFID-системах и т. д.   EPC Gen2 (EPCglobal Generation 2)   В 2004 г. ISO/IEC приняла единый международный стандарт ISO 18000, описывающий протоколы обмена (радиоинтерфейсы, air interface) во всех частотных диапазонах RFID от 135 кГц до 2,45 ГГц. Диапазону УВЧ (860—960) МГц соответствует стандарт ISO 18000-6А/В. Чтобы решить технические проблемы, имеющие место при считывании меток классов 0 и 1 первого поколения, в 2004 г. специалисты Hardware Action Group EPCglobal создали новый протокол обмена между считывателем и меткой UHF-диапазона — Class 1 Generation 2. В 2006 г. предложение EPC Gen2 с незначительными изменениями было принято ISO/IEC в качестве дополнения С к существующим вариантам А и В стандарта ISO 18000-6, и на данный момент стандарт ISO/IEC 18000-6C является наиболее распространённым стандартом технологии RFID в UHF-диапазоне.   Метки Gen 2 выпускаются как с записанным производителем номером, так и без него. Записанный производителем товара номер можно заблокировать так же, как и изначально встроенный. Современные метки стандарта Gen 2 используют эффективный антиколлизионный механизм, основанный на развитой технологии «слотов» — многосессионном управлении состоянием меток во время считывания в зоне действия. Данный механизм позволяет увеличить скорость считывания до 1500 меток/сек (запись — до 16 меток/сек). Кроме того, Gen 2 метки позволяют эффективно использовать в перекрывающихся и близких зонах несколько считывателей одновременно (технология Dense Reader Mode) за счет разнесения друг от друга частотных каналов считывателей.