БАРСУКОВ Вячеслав Сергеевич, кандидат технических наук
RFID или не RFID? ВОТ В ЧЕМ ВОПРОС
Рассматривается состояние, особенности и перспективы развития технологии бесконтактной (радиочастотной) идентификации
Достижения информационных технологий в последние годы позволили совершить своеобразную информационную революцию. Повсеместное внедрение автоматизированных систем управления существенно изменило нашу жизнь. Единственным тормозом на этом пути до недавнего времени являлось самое слабое звено – человек, которому ничто человеческое не чуждо: ошибки, плохое здоровье, плохая память и т.п. Это не позволяло до конца решить проблему сбора и ввода-вывода информации в компьютерную систему управления любым процессом – будь то производство, торговля, транспортные перевозки и т.п. Это продолжалось до тех пор, пока не вспомнили о технологии радиочастотной идентификации (РЧИ), принципы которой успешно использовались со второй мировой войны для автоматической идентификации самолетов (“свой-чужой”).
Этот пример еще раз подтверждает истину, что все новое – это хорошо забытое старое, но на базе новых подходов. Технологии бесконтактной идентификации наиболее полно соответствуют всем требованиям компьютерной системы управления (в том числе, управления подвижными объектами), где требуются распознавание и регистрация объектов и прав пользователей в реальном масштабе времени. Строятся они обычно на оптическом (всем известные штрих-коды) или радиочастотном принципе.
Радиочастотное распознавание осуществляется с помощью закрепленных за объектом специальных меток, несущих идентификационную и другую информацию. Об этом методе, который уже стал основой построения современных бесконтактных информационных систем (БИС), имеющем устоявшееся название RFID-технологии (что в переводе и означает радиочастотную идентификацию), его возможностях и перспективах развития и пойдет речь в данном аналитическом обзоре.
Состав и особенности работы RFID-системы
Физические основы RFID
Общий принцип работы любой RFID-системы достаточно прост. В системе всегда есть три основных компонента: это считыватель (ридер), идентификатор (карта, метка, брелок, тег) и компьютер. Считыватель излучает в окружающее пространство электромагнитную энергию. Идентификатор принимает сигнал от считывателя и формирует ответный сигнал, который принимается антенной считывателя, обрабатывается его электронным блоком и по интерфейсу направляется в компьютер (рис. 1).
Рис. 1. Принцип работы RFID-системы
Ридер имеет: приемо-передающее устройство и антенну, которые посылают сигнал к тегу и принимают ответный; микропроцессор, который проверяет и декодирует данные; память, которая сохраняет данные для последующей передачи, если это необходимо.
Основные компоненты транспондера (тега): интегральная схема, управляющая связью со считывателем, и антенна. Чип имеет память, которая хранит идентификационный код или другие данные. Тег обнаруживает сигнал от ридера и начинает передавать данные, сохраненные в его памяти, обратно в ридер. Нет никакой потребности в контакте или прямой видимости между считывателем и тегом, поскольку радиосигнал легко проникает через неметаллические материалы. Таким образом, теги могут быть даже скрыты внутри тех объектов, которые подлежат идентификации. Теги бывают активными или 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. Активные и пассивные теги могут быть:
- только для чтения;
- с чтением-записью;
- однократно записываемыми, данные в которые могут быть занесены пользователем.
По принципу действия системы RFID можно разделить на пассивные и интерактивные. В более простой пассивной системе излучение считывателя постоянно во времени (не модулировано) и служит только источником питания для идентификатора. Получив требуемый уровень энергии, идентификатор включается и модулирует излучение считывателя своим кодом, который считывателем и принимается. По такому принципу работают большинство систем управления доступом, где требуется только получить серийный номер идентификатора. Системы, используемые, например, в логистике, работают в интерактивном режиме. Считыватель в такой системе излучает модулированные колебания, то есть формирует запрос. Идентификатор дешифрирует запрос и при необходимости формирует соответствующий ответ.
Антиколлизия
Необходимость в интерактивных системах появилась в связи с потребностью одновременно работать более чем с одним идентификатором. Например, если на складе необходимо прочитать все метки в упаковке с товаром. В подобных ситуациях не обойтись без механизма антиколлизии, который обеспечивает выборочную поочередную работу с несколькими идентификаторами, одновременно находящимися в поле считывателя. Без такого механизма сигналы идентификаторов наложились бы друг на друга. В процессе антиколлизии считыватель определяет все идентификаторы по их уникальным серийным номерам, а затем поочередно обрабатывает.
Перезаписываемые идентификаторы
Для принятия решения о допуске человека в помещение или для подсчета количества коробок на поддоне достаточно, чтобы каждый идентификатор имел свой уникальный номер. Однако есть большой класс задач, когда в метку необходимо помещать дополнительную информацию, отражающую ход технологического процесса. В этом случае используют перезаписываемые идентификаторы с дополнительной энергонезависимой памятью, в которой информация сохраняется и после пропадания питания. Объем такой памяти может колебаться от нескольких десятков бит до десятков килобайт, в зависимости от прикладной задачи.
Частотные диапазоны и стандарты
В технологии RFID есть два ключевых определения:
- Proximity (карты и брелки) – идентификаторы малой дальности, как правило, около 10 см. Используются в системах доступа, транспортных приложениях;
- Vicinity – идентификаторы средней дальности (около полутора метров); Используются для идентификации товаров и продукции, в основном, в логистических приложениях. С точки зрения рабочих частот основными являются низкочастотный диапазон (125 или 134 кГц), среднечастотный (13,56 МГц) и высокочастотный (800 МГц … 2,45 ГГц). Особенности стандартов приведены в табл. 1.
Низкочастотный диапазон используется, как правило, в системах доступа, а также для идентификации животных и металлических предметов (например, пивных кегов).
В настоящее время наиболее популярен среднечастотный диапазон. Он используется в транспортных и других аналогичных приложениях, где требуется работа с перезаписываемыми картами. Базовым стандартом является ISO 14443, и практически все смарт-карты производятся в соответствии с этим стандартом. Для меток в среднечастотном диапазоне актуальны два стандарта: ISO 15693 и EPC. По ISO 15693, в основном, производятся перезаписываемые метки с достаточно широкой функциональностью. EPC (electronic product code) имеет более простую структуру и является электронным аналогом штриховых кодов.
Высокочастотный диапазон (800 МГц…2,45 ГГц) начал осваиваться сравнительно недавно, но представляет большой интерес ввиду того, что при существующих нормах на уровень мощности излучения в данном диапазоне на пассивных идентификаторах достигаются дальности до 4…8 м, что очень важно, например, для складских приложений. В этом диапазоне доминируют два стандарта: ISO 18000 и EPC. На сегодняшний день можно утверждать, что стандарт EPC для среднечастотного и высокочастотного диапазонов является очень перспективным, в особенности для логистических приложений.
Для преодоления технических проблем, связанных с разработкой международного стандарта по RFID, крупнейшие фирмы-производители систем РЧИ образовали в рамках Международной организации по стандартизации (ISO) и Международного электротехнического комитета (IEC) рабочую группу, занимающуюся разработкой международных стандартов систем РЧИ, предназначенных для управления товарами. 31-й подкомитет, в состав которого входит эта рабочая группа, ведет работы, связанные с маркировкой товаров штриховыми кодами. Сама рабочая группа по радиочастотной идентификации делится на четыре подгруппы: профили требований к приложениям, синтаксис данных, уникальная идентификация радиочастотных меток и радиоинтерфейс. Эти подгруппы работают над созданием международных стандартов, посвященных, соответственно, общим вопросам применения систем РЧИ, информационному наполнению радиочастотной метки и системе управления ее работой, единой системе уникальной идентификации радиочастотной метки и, наконец, правилам радиообмена, происходящего между радиочастотной меткой и устройством считывания информации. Результатом работы этих подгрупп будет серия международных стандартов, полностью разрешающая все проблемы, связанные с совместимостью компонентов систем РЧИ разных производителей.
Для облегчения процесса выбора функциональных возможностей системы РЧИ разработка стандартов ведется для нескольких диапазонов частот: ниже 135 КГц, 13,56 МГц, 433 МГц, 860 – 960 МГц и 2,45 ГГц. Предполагается, что системы РЧИ, работающие на этих частотах, удовлетворят все потребности пользователей этих систем. Процесс разработки международного стандарта требует его согласования со всеми национальными органами стандартизации, принимающими участие в его разработке. Всего международный стандарт проходит 6 стадий согласования на разных уровнях Международной организации по стандартизации. К настоящему моменту проекты стандартов преодолели самую сложную половину своего пути, что можно расценивать как знак того, что в течение ближайшего времени взаимоувязанные международные стандарты для систем РЧИ будут созданы. Основные особенности современных стандартов по RFID приведены в табл. 1.
Таблица 1. Общие характеристики RFID-технологии
| Стандарт | Частота | Приложения | Примечания |
| ISO 14223 ISO 11784/11785 | 125 (134) кГц | для идентификации животных (в том числе, домашнего скота) | используется широко (например, в автомобильных иммобилайзерах) |
| ISO 14443 ISO 15693 ISO 10373 | 13,56 МГц | смарт-карты метки методы тестирования карт | |
| ISO 18000 | 800 … 2,45 ГГц | метки с увеличенной дальностью |
В настоящее время наибольший интерес представляют стандарты серии ISO 18000, основные особенности которых приведены в табл. 2.
Таблица 2. Стандарты RFID серии ISO 18000
| Стандарт RFID | Наименование | Основное содержание |
| ISO 18000-1 | Part 1: Definition of parameters to be standardized. | Определение параметров, которые должны быть стандартизованы |
| ISO 18000-2 | Part 2: Parameters for air interface communications below 135 kHz | Параметры для бесконтактного интерфейса связи ниже 135 КГц |
| ISO 18000-3 | Part 3: Parameters for air interface communications at 13.56 MHz | Параметры для бесконтактного интерфейса связи на 13,56 МГц |
| ISO 18000-4 | Part 4: Parameters for air interface communications at 2.45 GHz | Параметры для бесконтактного интерфейса связи на 2,45 ГГц |
| ISO 18000-6 | Part 6: Parameters for air interface communications at 860-930 MHz | Параметры для бесконтактного интерфейса связи на 860 – 930 МГц |
| ISO 18000-7 | Part 7: Parameters for Active Air Interface Communications at 433 MHz | Параметры для бесконтактного интерфейса связи на 433 МГц |
Преимущества RFID-технологии:
- для RFID не нужен контакт или прямая видимость;
- RFID-метки читаются быстро и точно (приближаясь к 100% идентификации);
- RFID может использоваться даже в агрессивных средах, а RFID-метки могут читаться через грязь, краску, пар, воду, пластмассу, древесину;
- пассивные RFID-метки имеют фактически неограниченный срок эксплуатации;
- RFID-метки несут большое количество информации и могут быть интеллектуальны;
- RFID-метки практически невозможно подделать;
- RFID-метки могут быть не только для чтения, но и для записи информации.
Области применения RFID-технологии
До последнего времени RFID-системы были более дорогими по сравнению со штрих-кодовыми системами бесконтактной идентификации. Однако технический прогресс в области тегов привел к тому, что они начали использоваться в областях, в которых прежде использовался только штрих-код. В настоящее время теговые системы успешно соперничают со штрих-кодовыми, в том числе и в цене. Более того, RFID-технология позволяет предлагать решения для работы в оптически тяжелых условиях.
Микросхема RFID – это что-то вроде говорящего штрих-кода, передающего информацию на устройство считывания или сканер. 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 скрыта – например, встроена в корпус изделия или вшита в одежду. Крошечная бирка RFID может содержать намного больше информации, чем штрих-код. Более того, в отличие от штрих-кодов, бирки RFID могут передавать данные из различных упаковок, например, из тележки покупателя или из коробок с товарами.
Результаты проведенного сравнительного анализа этих двух методов бесконтактной идентификации приведены в табл. 3.
Таблица 3. Сравнительные характеристики двух методов бесконтактной идентификации
| Характеристики | RFID | Barcode |
| Идентификация объекта без прямого контакта | да | нет |
| Идентификация вне поля обозрения, скрытых объектов | да | нет |
| Хранение данных более 8Kb | да | нет |
| Возможность повторного записывания данных и многократного использования хранителя информации | да | нет |
| Дальность идентификации более 1м | да | нет |
| Одновременная идентификация нескольких объектов | да | нет |
| Противостояние механическому воздействию | да | нет |
| Противостояние температурному воздействию | да | нет |
| Противостояние химическому воздействию | да | нет |
| Влагостойкость | да | нет |
| Безопасность | да | нет |
| Идентификация движущихся объектов | да | нет |
| Долговечность | да | нет |
| Подверженность помехам в виде электромагнитных полей | да | нет |
| Идентификация металлических объектов | да | нет |
| Использование ручных терминалов для идентификации | да | нет |
| Использование стационарных терминалов для идентификации | да | нет |
| Автоматическая запись информации в режиме Non-Stop | да | нет |
| Примерная стоимость 1 этикетки, $ | 1 | 0,01 |
| Примерная стоимость стационарного считывателя для карт, $ | 64 | 40 |
| Информационная емкость | 8 Кбайт | 100 байт |
| Чувствительность к загрязнению | отсутствует | высокая |
| Возможность подделки метки | невозможна | легкая |
| Множественное одновременное чтение | возможно | невозможно |
| Скорость чтения | низкая | высокая |
| Максимальная дистанция чтения | 0,5 м | 8 м |
В настоящее время RFID-системы применяются в разнообразных случаях, когда требуется оперативный и точный контроль, отслеживание и учет многочисленных перемещений различных объектов. Типичные применения:
- электронный контроль доступа и перемещений персонала на территории предприятий;
- управление производством, товарными и таможенными складами (в особенности крупными), магазинами, выдачей и перемещением товаров и материальных ценностей;
- автоматический сбор данных на железных дорогах, платных автомобильных дорогах, на грузовых станциях и терминалах;
- контроль, планирование и управление движением, интенсивностью графика и выбором оптимальных маршрутов;
- общественный транспорт: управление движением, оплата проезда и оптимизация пассажиропотоков;
- системы электронных платежей для всех видов транспорта, включая организацию платных дорог, автоматический сбор платы за проезд и транзит, платные автостоянки;
- обеспечение безопасности (в комплексе с другими техническими средствами аудио- и видеоконтроля);
- защита и сигнализация на транспортных средствах.
Область применения RFID-системы определяется ее частотой (рис. 2).
Рис. 2. Зависимость недостатков RFID-системы от частоты
Учитывая зависимости, предтавленные на рис. 2, RFID-системы можно разделить условно на три группы.
1. Высокочастотные (850 – 950 MГц и 2,4 – 5 ГГц), которые используются там, где требуются большое расстояние и высокая скорость чтения, например контроль железнодорожных вагонов, автомобилей, системы сбора отходов. В этих целях, ридеры устанавливают на воротах или шлагбаумах, а транспондер закрепляется на ветровом или боковом стекле автомобиля. Большая дальность действия делает возможной безопасную установку ридеров вне пределов досягаемости людей.
2. Промежуточной частоты (10 – 15 MГц) – используются там, где должны быть переданы большие массивы данных.
3. Низкочастотные (100 – 500 KГц). Используются там, где допустимо небольшое расстояние между объектом и ридером. Обычное расстояние считывания составляет 0,5 м, а для тегов, встроенных в маленькие “кнопочки”, дальность чтения, как правило, еще меньше – около 0,1 м. Большая антенна ридера может в какой-то мере компенсировать такую дальность действия небольшого тега, но излучение высоковольтных линий, моторов, компьютеров, ламп и т.п. мешает ее работе. Большинство систем управления доступом, бесконтактные карты управления складами и производством используют низкую частоту.
Бесконтактные информационные системы на основе RFID-технологии в настоящее время применяются тогда, когда необходимы:
- резкое сокращение затрат на ввод данных и исключение ошибок, связанных с ручным вводом информации;
- высокая оперативность регистрационной информации;
- высокая степень автоматизации управления имуществом, складами, транспортом, доступом людей в помещения;
- полностью автоматическая регистрация с последующей компьютерной обработкой результатов (пример: 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.
Все эти и многие другие задачи могут быть с успехом решены с помощью RFID-систем.
Рассмотрим более подробно основные приложения RFID-технологии.
Транспортные приложения
В транспортных приложениях основное место (около 80%) занимают карты Mifare производства Philips Semiconductors. В частности, они используются в московском метрополитене, в пригородных поездах и в ряде других транспортных средств. Карты соответствуют третьему уровню ISO 14443 A и дополнены собственным механизмом криптозащиты, который исключает подделку транспортных карт любителями покататься за чужой счет. Эти же карты используются в сетях автозаправочных станций, в клубных системах и во множестве других приложений, где незаменима бесконтактная технология и требуется защита от несанкционированного использования.
Логистика и склад
В данных приложениях работают идентификаторы двух стандартов среднечастотного диапазона (ISO 15693 и EPC), а также идентификаторы высокочастотного диапазона по стандарту ISO 18000. Необходимость появления стандарта EPC (electronic product code) вызвана теми обстоятельствами, что, во-первых, перезаписываемые метки по ISO 15693 нерентабельны в тех приложениях, где требуется только пометить товар, а во-вторых, при их использовании нарушается принцип приватности, что было причиной нескольких скандальных разбирательств. Стандарт EPC аналогичен штриховому коду (по формату данных), а функция деактивации метки позволяет разрушать ее в момент, когда надобность в ней отпадает. Метки высокочастотного диапазона (800 МГц … 2,45 ГГц) обеспечивают максимальную дальность записи и чтения (до 8 … 10 м), что незаменимо при внедрении технологии RFID в процессы управления складскими запасами.
Электронные документы
Это совсем новое, но очень перспективное направление использования технологии RFID. Быстрота считывания и надежность, высокая защищенность от несанкционированного доступа позволила начать внедрение электронных меток в паспорта, водительские удостоверения, авиационные билеты и другие документы. В частности, по имеющимся данным в 2006 г страны ЕЭС перейдут на паспорта с RFID-метками, электронную “начинку” в недалеком будущем получат и въездные визы, а примерно к 2010 г ИКАО (международная ассоциация авиаперевозчиков) планирует перейти на электронные авиабилеты.
В настоящее время во многих странах в работе находятся проекты по переводу внутренних паспортов на электронную основу. При этом в памяти имплантированной в паспорт метки будут заноситься не только обычные данные владельца (ФИО, год рождения и так далее), но и биометрические признаки, а также цветная цифровая фотография.
Системы контроля и управления доступом (СКУД)
Это исторически самое старое применение технологии RFID. Сейчас доступ в офис или на предприятие по бесконтактной пластиковой карте (proximity-карта) стал обыденным делом. Первые решения на основе технологии proximity были относительно дорогими (если сравнивать с наиболее популярными тогда магнитными картами), однако удобство и надежность, обеспечиваемые RFID, позволили за несколько лет практически вытеснить с рынка профессиональных систем доступа все конкурирующие технологии. Основная масса карт и считывателей для систем доступа работают в пассивном режиме в частотном диапазоне 125 кГц. Реально устоявшихся стандартов нет, но наиболее популярны и распространены форматы компаний EM Marin, HID и Motorola (Indala).
С недавнего времени в СКУД начали применяться и интеллектуальные карты стандарта ISO14443 (13,56 МГц). Причин тому несколько: во-первых, количество таких карт на руках у пользователей в мире исчисляется уже сотнями миллионов, а во-вторых, применение таких карт обеспечивает ряд преимуществ.
Считыватели
Считыватели для систем контроля и управления доступом производятся под карты форматов EM Marin, HID, Mifare. Конструктивно считыватели могут быть выполнены в пластиковом корпусе, в пластиковом корпусе с клавиатурой или в металлическом корпусе. Пользователь приобретает унифицированный считыватель и путем несложных манипуляций выбирает нужный ему формат данных и способ управления индикаторами. Все считыватели имеют встроенные звуковой и двухцветный светодиодный индикаторы, а также вход запрета чтения карт, обычно применяемый для создания шлюзовых алгоритмов прохода и т.п. Кроме того, для средних и больших дальностей производятся считыватели в виде рамки (под карты формата EM Marin) и считыватели для активных идентификаторов диапазона 2,45 ГГц.
Считыватели для транспортных карт разработаны для карт форматов ISO 14443 A и B, а также карт Mifare. Для различных применений имеются соответствующие конструктивные решения: настольное исполнение и бескорпусные считыватели для встраивания в оборудование заказчика. Для расширения и обновления объектов, укомплектованных снятыми с производства считывателями Philips типов MF RD260/560 имеются соответствующие модификации, совместимые как по габаритно-присоединительным размерам, так и по протоколу обмена.
Для приложений, связанных с идентификацией товаров, багажа, корреспонденции и различной продукции производятся считыватели с различными параметрами, адаптированные под конкретное применение. В этой категории присутствуют:
- настольные считыватели;
- встраиваемые бескорпусные считыватели;
- считыватели средней и большой дальности с выносными антеннами;
- ручные считыватели с клавиатурой и ЖКИ.
Считыватели поддерживают два основных стандарта: ISO 15693 и EPC.
Карты
На рис. 3 приведена типовая конструкция proximity-карты с бесконтактной RFID-идентификацией.
Рис. 3. Типовая конструкция proximity-карты
с бесконтактной RFID-идентификацией
Метки
Метки ISO 15693 и EPC
Метки данного стандарта предназначены для идентификации неметаллических предметов при максимальной дальности чтения до 120 см. Стандартная метка имеет габариты пластиковой карты, но выполнена на гибкой бумажной основе с клеящимся слоем. Поставляется в катушках по 500 шт. на бобине. Основные характеристики:
- кристалл Philips I-Code SLI / I-Code EPC / I-Code UID;
- уникальный серийный номер;
- EEPROM 128/0/24 байта.
Для специальных применений могут оказаться интересными метки данного стандарта, выполненные в виде пластикового диска диаметром 20…30 мм. Меньший размер метки ведет к уменьшению дальности работы с ней примерно в два раза. Поставляются упаковками по 150 шт. Под заказ могут быть изготовлены метки нестандартных размеров (например, 40?40 мм, 60?100 мм и другие). При нестандартном размере принимаются заказы от 100 000 штук. На стандартных и заказных метках можно сделать как одноцветную, так и многоцветную печать по эскизам заказчика. При печати объем минимального заказа составляет 5000 меток.
Метки ISO 18000
Метки данной группы предназначены, в основном, для логистических приложений, где требуется дальность идентификации до нескольких метров. Кроме того, при специальной конструкции метки данного частотного диапазона (900 МГц) хорошо работают на металлических поверхностях, что позволяет использовать их для идентификации контейнеров, автомобилей, железнодорожных вагонов.
Метки для стекла и картона
Предназначены, в основном, для маркировки картонных и коробок и аналогичной тары. Также могут использоваться для идентификации автомашин путем наклеивания на лобовое стекло автомобиля
Метки для металла
Выполнены в пластиковом корпусе. Крепление метки к поверхности возможно как саморезами через предусмотренные для этого отверстия, так и путем наклеивания на поверхность за счет липкого слоя на обратной стороне корпуса. Установка на металл нисколько не ухудшает, а в некоторых случая даже улучшает работу метки.
“Умные” пломбы
В рабочем состоянии метка позволяет быстро произвести инвентаризацию закрытых контейнеров. В случае нарушения пломбы метка перестает функционировать, хотя механически это никак не проявляется. Использование пассивной RFID-технологии обеспечивает решение, которое намного дешевле многократно используемых активных пломб. Результаты проведенного анализа позволяют сформулировать следующие перспективные области применения RFID-технологии:
1. Системы контроля доступа (СКД).
1.1. СКД для любых организаций, гостиниц, складов:
- автономные (на дверь, ворота и т.п.);
- сетевые ( замки, защелки, турникеты, подключенные к компьютеру);
1.2. СКД для жилых домов (подъезды, квартиры, кладовки), коттеджей, дач, овощехранилищ;
1.3. интеграция СКД с охранными и противопожарными системами, системами видеонаблюдения и др.
2. Транспортные средства.
2.1.защита транспортных средств:
- электронные метки в головке ключа (Mitsubishi, Ford);
- пластиковые карточки водителей (Black Bug);
- диски на лобовое стекло.
2.2. Определение местоположения автомобилей.
2.3. Авторизованный доступ на определенные территории.
2.4. Оплата за проезд по мостам, скоростным трассам, тоннелям, заправку бензоколонок, мойку автомобиля, автостоянки.
2.5. Система доступа в гаражи.
2.6. Аналог техталонов, оплата штрафов.
2.7. Ускорение движения пассажирского автотранспорта через светофоры.
2.8. Оптимизация процесса сборки автомобилей (например, БМВ) на конвейерах.
2.9. Учет и регулирование заправки автомобилей бензином.
2.10. Зоны парковки только для такси в аэропортах, железнодорожных и речных вокзалах.
2.11. Протоколирование веса, времени въезда-выезда автомобилей (на элеваторе, на угольных и др. станциях).
2.12. Автосервис – метка к лобовому стеклу на присосках и бейджик у служащего.
2.13. Маркировка шин автомобилей и др.
3. Техническое обеспечение спортивных и зрелищных мероприятий:
- определение времени у бегунов, горнолыжников и т.д.;
- ускорение прохода для участников и обслуживающего персонала на стадионах (например, Олимпиада в Атланте).
4. Защита компьютерных систем и телекоммуникаций от несанкционированного доступа:
- в клавиатуре компьютера;
- в корпусе компьютера или в столе.
5. Системы против краж для предприятий, квартир, магазинов.
6. Контроль и сопровождение объектов в технологических процессах
7. В животноводстве, птицеводстве (вживление электронных меток под кожу).
8. Определение местоположения железнодорожных вагонов, автофургонов.
9. В метрополитене: пассажирские карты, учет рабочего времени кассиров, машинистов и т.п.
10. Лекарства – обработка заказов по кодам контейнеров.
11. Маркировка бочек в пивоваренной промышленности и винзаводах.
12. Выставочные экспонаты – “оживление” экспонатов при подходе гида.
13. Электронная подпись для лиц, работающих на опасных объектах (например, в нефтегазодобывающей и угольной промышленности).
14. Магазины – выдача и перемещение товаров и материальных ценностей.
15. Службы аварийного оповещения и спасения (например, МЧС).
Основные требования к системам бесконтактной идентификации по областям применения приведены в табл. 4.
Таблица 4. Основные требования к системам радиочастотной идентификации
| Требования к системе идентификации | Область применения | ||||||||
| Идент. живот - ных | Идент. транс - порта | Парко - вочные. системы | Конв. поточные линии | Идент. персо- нала | Сорт. авиа - багажа | Сор. посы- лок | Платеж - ные системы | Произв. линии | |
| Частота | КГц | КГц | ГГц | КГц | КГц | MГц | MГц | MГц | MГц |
| Дальность | 1 м | 0,1 м | 1 –5 м | 0,1 – 1 м | 1 м | 1 м | 1 м | 1 м | |
| Скорость | 3 м/с | - | 20 м/с | 3 м/с | 3 м/с | 3 м/с | 3 м/с | 3 м/с | 3 м/с |
| чтения | |||||||||
| Объем данных | 64 бит | 64 бит | 64 бит | 64 бит | 256 бит | 256 бит | 256 бит | 256 бит | |
| 384 бит | 384 бит | 384 бит | 384 бит | ||||||
| Чтение/запись | R/O | R/O, R/W | R/W | R/O | R/O | R/W | R/W | R/W | R/W |
| Температура | Х | Х | Х | Х | |||||
| Влаго- | Х | Х | Х | (Х) | (Х) | Х | |||
| устойчивость | |||||||||
| Защита от | Х | Х | Х | ||||||
| механических | |||||||||
| воздействий | |||||||||
| Повторное | X | X | (X) | ||||||
| использование | |||||||||
Основные направления развития RFID-технологии
Как было сказано выше, бирки RFID представляют собой пассивные устройства, состоящие из антенны, конденсатора и небольшой полупроводниковой микросхемы. Новейшие производственные технологии позволяют сегодня объединять эти компоненты на акриловой подложке, уменьшая стоимость устройств RFID и позволяя производителям прикреплять к товарам бирки так же, как обычные этикетки. Для работы бирок RFID не требуются батарейки и, соответственно, не требуется техническое обслуживание. Они получают питание от сканера, используя технологии индуктивной связи или электромагнитного захвата.
Система RFID состоит из бирок и сканеров. Бирки содержат идентификационную информацию. Сканеры подключаются к биркам по радиосвязи, считывают с бирок данные на расстоянии около метра и отправляют полученную информацию в базы данных. При увеличении количества бирок увеличивается и поток данных между компьютером и считывающими устройствами.
Очередным интересным применением для технологии РЧИ (RFID) стали дверные замки. Первые подобные идеи начали появляться еще год назад, однако лишь сейчас появилась первая продукция. MyKey 2300 – первый в мире замок, ключом к которому служит RFID-чип (фото 1). Помимо основного ключа, замок можно открыть и при помощи кода – на случай, если пользователь потерял или забыл где-то свой ключ, этот замок снабжен выдвижной клавиатурой, подобной обычным кодовым замкам.
Фото 1. Общий вид первого в мире замка MyKey 2300,
ключом к которому служит RFID-чип
Революция в области розничной торговли может быть новостью, но сама по себе технология RFID отнюдь не нова. Она существует и используется с 1940-х гг. Во время второй мировой войны ВВС США использовали радиопередатчики для идентификации самолетов. Сегодня такие передатчики используются на всех летательных аппаратах, от вертолетов до воздушных шаров. Обеспокоенные распространением коровьего бешенства, государственные органы стали требовать использования средств точной идентификации скота с 1980-х гг. Сегодня десятки миллионов коров носят бирки RFID в ушах. Микросхемы RFID встроены также в идентификационные жетоны систем безопасности, устанавливаются на ветровых стеклах автомобилей для автоматической оплаты дорожных пошлин и прикрепляются к упаковкам для упрощения логистики.
Хотя технология RFID существует уже давно, начало ее массового использования в сетях поставщиков приведет к значительным изменениям. По мере распространения технологии RFID в этой области, из-за объективных факторов экономики массового производства стоимость бирок и сканеров будет постоянно снижаться. Более того, коммерческие предприятия, вкладывающие средства в установку инфраструктуры управления товарами, смогут использовать ее с другими приложениями без дополнительных расходов. Революция в области управления сетями поставщиков предприятий розничной торговли выльется в новые решения для конечных потребителей.
Например, компания-производитель мобильных телефонов Nokia представляет набор, позволяющий превратить обычный телефон в сканер RFID. Уже через несколько лет мобильные телефоны и карманные ПК, способные сканировать бирки RFID на товарах, дадут потребителям возможность автоматического
доступа к содержащейся в компьютерных сетях информации без необходимости набирать адрес в Интернете. Человек сможет просто просканировать бирку RFID любого физического объекта, чтобы сразу же получить доступ к текстовой и аудио-визуальной информации об этом объекте, например, к описанию продукции, подробным указаниям, музейным экскурсиям, видеоматериалам, музыке и многому другому.
RFID: плюсы и минусы
Хотя системы RFID уже сегодня облегчают жизнь многим людям, не все спешат принять эти крошечные приспособления. 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 от их любимого сорта колбасы до размера, стиля и цвета одежды. Большинство же аналитиков, работающих в отрасли, считает, что преимущества от использования технологии RFID, связанные с повышением качества обслуживания, перевесят любые беспокойства о конфиденциальности. Они убеждены, что преимущества технологии RFID намного перевешивают ее недостатки. К тому же центр Auto-ID (исследовательский консорциум RFID, размещающийся в Массачусетском технологическом институте) предложил дать предприятиям розничной торговли возможность отключать бирки RFID на выходе из магазинов. Хотя единого стандарта RFID пока не существует, некоторые производители уже начали выпускать такие бирки.
Поскольку считать информацию с RFID-чипа можно на расстоянии в несколько метров, защитники гражданских прав и свобод опасаются несанкционированного использования таких чипов за стенами магазина: злоумышленник, владеющий считывающим устройством, сможет прочесть идентификаторы ваших вещей и использовать полученную информацию против вас (к примеру, взломав базу данных нужного магазина и узнав номер вашей кредитки). Короче говоря, вариантов использования RFID не по назначению тоже очень много.
До недавнего времени популяризацию RFID-чипов тормозила их громоздкость и, главное, дороговизна. Понятно, что такие устройства должны быть как можно меньше и как можно дешевле. И заказчики получили то, что хотели: в средствах массовой информации появилось сразу два сообщения об окончании разработки, удовлетворяющей самым суровым требованиям радиоидентификационных микросхем. Первое пришло из компании Hitachi, где был создан так называемый mu-chip, имеющий размеры менее четверти квадратного миллиметра и способный обмениваться данными на расстоянии в четверть метра. Малый радиус действия и необходимость подключения внешней антенны ограничивают применение этого продукта торговлей и сферой услуг. Затем от правительства Малайзии поступило второе сообщение – о приобретении за неназванную сумму интеллектуальной собственности, касающейся разработки японской компании FEC Inc.: RFID-чипа Manathir площадью в половину квадратного миллиметра и ценой в 10 центов, пригодного для слежки и за товарами, и за людьми (он может быть даже имплантирован в тело человека). Радиус его действия не называется, но, очевидно, составляет несколько метров. Власти Малайзии, где уже в течение двух лет используются “умные” электронные удостоверения личности, надеются с помощью нового чипа семикратно уменьшить стоимость этих удостоверений, но этим не ограничиться и имплантировать Manathir буквально во все, что только может потребовать последующей идентификации. Перспективы такой инициативы очевидны: государство сможет узнать о своих гражданах все.
Как обывателю, желающему избежать тотальной слежки, реализовать свое право на частную жизнь? К счастью, исследователи, наконец, задумались и об этом. И нашли решение столь же остроумное, сколь и простое: нужно сделать “глушилку”, которая смогла бы противодействовать считывающим устройствам. И лучше всего изготовить ее по образу и подобию самих RFID-чипов: “глушилка” должна быть устройством, копирующим работу радиоидентификационных микросхем, с той лишь разницей, что в ответ на запросы сканеров она будет выдавать не полезную информацию, а случайный “мусор”. В работе такого блокирующего чипа есть два важных момента. Во-первых, он должен понимать запросы самых разных считывающих устройств. Во-вторых, на один запрос хорошо бы выдавать сразу множество ответов. Тогда, предположительно, сканер просто запутается. Идея эта принадлежит специалистам компании RSA Security, которые довели ее до стадии лабораторного прототипа и надеются в ближайшее время изготовить пробные микросхемы.
Как показывает анализ последних новостных публикаций, RFID-технология в настоящее время испытывает своеобразный бум, результаты которого могут серьезно повлиять на развитие многих направлений технического прогресса. Учитывая это, далее приведены самые последние примеры реализации RFID-технологии, которые выявили как её плюсы, так и минусы.
Примеры положительных и отрицательных оценок использования RFID-технологии (по сведениям из Интернета на ноябрь 2005 г)
RFID-плюсы
США вводят RFID-паспорта для туристов и путешественников
Туристические визы в США вскоре обзаведутся метками радиочастотной идентификации (RFID-метками). В рамках программы в туристические визы иностранцев, прибывающих в США, будут помещеныпассивные RFID-чипы, позволяющие многократную перезапись. Внедрение этой технологии позволит усилить контроль за перемещениями иностранцев и при необходимости иметь возможность подсчитать количество покидающих страну туристов без необходимости останавливать их для досмотра документов. Эксперимент продлится до марта 2006 г – подобные RFID-чипы будут встраиваться в документы, выдаваемые пятью крупнейшими аэропортами США, а после тестового периода, если технология будет одобрена правительством, – то и во всех остальных таможенных пунктах страны.
Технология RFID входит в паспортную систему Америки
Начиная с октября 2006 г, США планируют обеспечить все население страны новым типом паспортов. В основу их лягут RFID-чипы, которые позволят легко и быстро считывать содержащуюся на них информацию чиновникам на постах контроля и полицейским. Новые паспорта будут передавать ряд стандартных анкетных данных, включая даже фотографию владельца паспорта, что позволит моментально идентифицировать предъявителя при помощи специальных терминалов. В перспективе к этим данным будут добавлены отпечатки пальцев и результаты сканирования радужной оболочки глаз.
Микрочипы для отслеживания эмигрантов
США рассматривают технологию осуществления надзора, способную обеспечить постоянный контроль за местонахождением эмигранта. Как известно, особенно остро эта проблема в США стоит на границе с Мексикой и Канадой. Власти планируют начать выдачу специальных идентификационных устройств иностранцам, прибывающим в США пешим ходом или на автомобилях. Устройства будут содержать RFID-чипы, хранящие уникальный идентификационный код, в который войдут такие данные, как ФИО туриста, гражданство, дату прибытия и предполагаемого отбытия, биометрические данные. Электронные удостоверения личности пока что будут выдаваться в Ногале (штат Аризона) Александрийском заливе (Нью-Йорк) и Блэйне (штат Вашингтон) как часть годичного экспериментального испытания системы. В случае признания этой практики, подобные электронные удостоверения эмигранта будут внедряться на территории страны повсеместно. В настоящее время электронные удостоверения выданы более чем 17,5 млн. иностранцев, посетивших США с момента начала эксперимента.
Армия США внедряет RFID-метки
Министерство обороны США уведомило Армию США о том, что до 2005 г все ее поставщики будут обязаны устанавливать RFID-метки на все поставляемые товары. RFID-метками не будут отмечаться только сыпучие товары и большие объемы жидкости. Как считают военные, нововведение позволит контролировать и отслеживать поставки продуктов по всему миру, а значит появится возможность повысить эффективность системы поставок. Работа чипов RFID основывается на хранении в них идентификационной информации о поступившем товаре. Теперь содержание судоходного контейнера можно будет узнать не открывая его – просто идентифицировав его RFID-метку. Уже к январю 2005 г все поставщики установят пассивные RFID-метки с внесением в память информации о каждом индивидуально поставляемом изделии.
Встроенные радиоярлыки могут отслеживать товары и покупателей
RFID-бирки уже используются, чтобы отслеживать рогатый скот, идентифицировать потерянных домашних животных и давать возможность жителям пригородной зоны проезжать в город на своем авто через шлагбаум, где взимается въездной сбор, без остановки. В новом магазине Prada в пригороде Нью-Йорка, фешенебельном SoHo, датчики в стенах примерочной могут определить, какую одежду заказчик примеряет, и показать, есть ли они в магазине других цветов, размеров или тканей. Бирки размером с бейсбольную карту стоят приблизительно по $4 каждая, их удаляют во время закупки и снова прикрепляют к новым изделиям во время загрузки прилавка. Как технология антиворовства, RFID имеет смысл в магазине, где обычная тенниска может продаваться за $400 и выше. Поскольку вскоре бирки уменьшатся до размера рисового зерна и стоимость их упадет до 5 центов, то горячие сторонники RFID предполагают, что в не слишком отдаленном будущем грязные рубашки могут сообщить стиральным машинам, как они должны быть выстираны, а холодильники разместят заказ в бакалейный магазин, когда молоко заканчивается.
Sokymat использует радиочастотные метки для соответствия новым правилам ЕС
Законодательство ЕС недавно урегулировало использование идентификационных систем для собак, кошек и хорьков, путешествующих внутри и между странами – членами сообщества. Основной целью этой инициативы стало предотвращение эпидемий в Европе.
RFID для бесценных манускриптов
Библиотека в Ватикане начала использовать технологию радиочастотной идентификации в качестве основы системы управления.
TESCO применяет радиочастотные метки
Tesco, крупнейший розничный магазин Великобритании, применил радиочастотные теги на лезвиях фирмы Gillete, которые позволяют отслеживать передвижения товара.
Найти подделку при помощи RFID
Технология РЧИ, а также использование электронного кода продукции могут помочь производителям защитить свои торговые марки от угрозы подделки.
Система радиометок снижает риск похищения детей
Специалисты фирмы Eagle Tracer предложили использовать одно из самых многообещающих решений – РЧИ для защиты детей.
Для борьбы с подделками таблетки снабдят радиопередатчиками
Власти США предлагают бороться с подделкой лекарственных средств, выдавая электронные “паспорта” каждой коробке с лекарствами.
Решение для “пяти звезд”
С помощью радиочастотной идентификации новые технологии стали доступны для отелей, что позволяет повысить безопасность, сократить затраты и повысить уровень обслуживания.
Радиочастотные чипы и евро
Европейский Центральный банк работает над проектом оснащения каждой банкноты евро радиочастотной меткой.
Безопасная говядина: от фермы до бифштекса
Радиометка, прикрепляемая к уху либо вживляемая в мышцы животного, может быть гарантом того, что весь путь мяса отслеживается от фермы до бифштекса
RFID-минусы
Американцы против технологии маркировки товаров
Решение корпорации Wal-Mart метить все продаваемые в ее гигантской сети супермаркетов товары вызвало бурю негодования у потребителей. Дошло до того, что правозащитники готовят соответствующий проект закона. Не так давно корпорация Wal-Mart решила помечать продаваемые ею товары RFID-метками. Ответом на это стало выдвижение правозащитной организацией CASPLAN (“Потребители против вмешательства торговой сети в личную жизнь”) проекта закона, по которому все товары, содержащие данные метки, должны быть соответствующим образом промаркированы. В проекте закона также содержатся жесткие меры, направленные на ограничение использования информации, полученной с помощью RFID-меток. И хотя данная технология делает еще только первые шаги, потребители считают, что лучше начать защищаться сейчас.
RFID-технология недостаточно безопасна
Увы, победоносное шествие RFID по планете последние месяцы изрядно омрачается участившимися высказываниями специалистов по безопасности, обвиняющих новую технологию в недостаточной защищенности. RFID-метки, позволяющие проводить мелкие расчеты, маркировать упаковку с товаром или даже служить своего рода опознавательным устройством в автомобильной противоугонной системе, действительно оказались недостаточно надежно защищены против простейших методик взлома – простыми устройствами с дешевыми процессорами. Особенно уязвимы RFID-чипы, для взлома которых не требуется даже прямого контакта. Взломщику достаточно просто находиться рядом с потенциальной “жертвой”. Таким образом, пока разработчики стандартов шифрования не обеспечат RFID-метки достаточно устойчивой защитой, использование этой технологии в тех областях, где взлом системы может принести значительные убытки (автомобили, расчеты за бензин и т.п.),является небезопасным. RFID-технология недостаточно безопасна.
Gillette отказывается от “крапленого” товара
Желание компаний использовать метки на своей продукции не вызвало достойного понимания у потребителей. Первой под гневом масс “пала” Gillette. Потребители многих стран уже выразили свой протест против использования высокотехнологичных меток не товарах. Не так давно пробные партии изделий Gilette с RFID-метками появились в магазине Tesco в Кембридже. Такой продукт подвергся общественному бойкоту. Оценив реакцию потребителей, компания прекратила тестирование и отозвала товар с метками из магазина.
RFID-меток в магазинах Walmart не будет
Маркетинговые эксперты говорят, что новая технология, известная как РЧИ могла бы революционизировать розничную торговлю, поскольку индивидуализирует обслуживание и обеспечивает эффективную инвентаризацию. Но не все ею довольны. Использование подобных меток вызвало бурю негодования со стороны потребителей. Компания Walmart приняла решение прекратить данный эксперимент. Руководство Walmart официально объявило о том, что масштабные испытания RFID-меток, которые компания планировала провести, отменяются. Тем не менее, данную информацию нельзя считать победой потребителей. Как выяснилось, метки не умрут окончательно: они будут использоваться не в магазинах, а на складах и в дистрибьюторских центрах. Так что потребители все равно подвергнутся посягательству на их конфиденциальную информацию.
Посещение библиотеки угрожает приватности читателя
Библиотеки США рассматривают предложение замены штрих-кодов на книгах на RFID-метки. Данные RFID-метки предположительно будут отключаться при выходе с книгами из библиотеки. Выследить человека отныне можно будет с помощью книг, которые лежат у него в сумке, ведь никто не гарантирует, что их нельзя потом снова включить. В последнее время некоторых граждан США беспокоят положения принятого Патриотического акта, которые теперь дают судебным исполнителям доступ к информации о посещении библиотек читателями.
RFID-метки внедряются под кожу
Корпорации пробуют соблазнить жителей США, чтобы те завели себе RFID-чипы, внедряемые под кожу. Эти чипы могли бы заменить кредитные карточки, паспорта и многое другое. Огромное преимущество и недостаток – их нельзя потерять. Так же через них может вестись несанкционированное наблюдение за обладателем чипа. Система известна под наименованием VeriPay и выглядит как миниатюрный чип под кожей руки. Фирма-производитель обращает внимание на то, что это решит проблему потери магнитных карт, затруднит умышленное воровство и вообще заметно облегчит жизнь пользователя. На скептические высказывания об отрицательных сторонах наличия такого чипа, компания отвечает, что чип может быть в любой момент удален. Однако проблемы безопасности этой системы принципиального решения не дают – ведь при наличии не очень сложного оборудования воры, теоретически могут “подслушать” сигналы, испускаемые чипом и заставить свои устройства воспроизвести их. Более решительные воры могут и извлечь чип силой. Чтобы помочь продвижению новшества, владельцы VeriPay предлагают зарегистрироваться желающим получить чип заранее – для статистики.
RFID-метки – переломный момент технологии
RFID-метки на сегодня находятся на пути к получению статуса одной из самых используемых технологий в сфере розничных продаж, но существует и несколько отрицательных факторов, противодействующих продвижению RFID в массы. Хотя RFID-чипы по существу всего лишь высокотехнологичные штрих-коды, которые могут быть считаны с расстояния и даже сквозь стены, осторожничающие потенциальные покупатели утверждают, что технология RFID слишком недоработана и дорогостояща для массового их применения. Тем не менее, WallMart и другие гиганты розничных продаж охотно идут на экспериментальное использование RFID. Авторитет этих огромных торговых сетей достаточен, чтобы поумерить скепсис остальных. Пока же RFID-метки в основном ориентированы больше на упаковки большого количества предметов – контейнеры и поддоны, чем на каждый товар индивидуально.
Подводя итоги проведенного аналитического обзора состояния и перспектив развития RFID-технологии , можно сделать следующие выводы.
До недавнего времени основными сдерживающими факторами внедрения RFID-технологии являлись относительно высокая стоимость радиочастотной метки, отсутствие международных стандартов и сопротивление общественных организаций, борющихся с нарушениями прав потребителя. В настоящее время радиочастотная метка стоит от нескольких десятков долларов до нескольких десятков центов в зависимости от своих функциональных возможностей. Конечно, при массовом производстве стоимость ее значительно снизится, но существуют сильные сомнения, что она сравняется со стоимостью бумажной этикетки со штриховым кодом, которая сегодня присутствует на каждом товаре. Поэтому сегодня радиочастотными метками маркируются объекты, стоимость которых значительно превосходит стоимость самой метки. Сегодня радиочастотная идентификация применяется для маркировки транспортных средств, возвратной тары (транспортных контейнеров, паллет, кег и других емкостей для перевозки жидкостей), контейнеров для сбора мусора и отходов, маркировки редких вин, предметов проката, например, велосипедов, книг и других бумажных носителей важной информации (в медицине это – истории болезни), инструментов и животных.
Появляются первые сообщения о применении систем РЧИ для маркировки отдельных товаров в розничной торговле и для складского учета. Так что со временем стоимость радиочастотной метки понизится настолько, что она будет присутствовать на каждой упаковке товара и на самом товаре. Но для того, чтобы это произошло, производители систем радиочастотной идентификации должны придерживаться единого стандарта. Поскольку процесс производства систем РЧИ осуществляется в разных странах, то стандарт должен быть международным, сами системы должны быть унифицированными и совместимыми так, чтобы радиочастотные метки и устройства считывания, произведенные разными компаниями, могли безо всяких проблем работать друг с другом. Такие стандарты сейчас разработаны и находятся в стадии принятия.
Единственным серьезным препятствием на пути внедрения RFID-технологии остается сопротивление общественности, борющейся за права потребителя. Но как показывает опыт внедрения современных технологий в нашу жизнь, за все надо платить и компромисс будет найден обязательно. Тем более, что RFID-технология, ликвидируя самое слабое звено в автоматизированных системах управления, в ближайшее время произведет, вероятно, настоящую революцию в промышленности, сельском хозяйстве, транспорте и других областях, в том числе и в специальной технике. В настоящее время с учетом перспектив развития у RFID-технологии серьезных конкурентов не имеется.
Статья опубликована на сайте: 06.09.2006