Технология области применения радиочастотной идентификации

Содержание: 

1. Что такое радиочастотная идентификация?........................стр.2

2. На каком расстоянии работают радиочастотные устройства………………………………………………………...стр.3

3. Можно ли создать дубликат тэга (радиометки)?.................стр.5

4. Основные преимущества технологии РЧИ………….…….стр.8

5. Какие бывают считыватели, антенны?..............................стр.12

6. Область и преимущества применения………………..…..стр.15

7. Литература……………………………………………………стр.19 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Что такое радиочастотная идентификация?

Радиочастотная  идентификация - технология, которая позволяет автоматически собирать информацию о том или ином объекте, например, различных товарах, их местонахождении, вести временной учет событий с их участием и получать информацию о совершении товарной операции быстро и просто, без вмешательства человека и минимальным числом ошибок. Радиочастотная система состоит из устройства опроса/чтения (интеррогатор/ридер), имеющего антенну, и радиометок (тэг/транспондер), которые и содержат данные. Антенна устройства опроса/чтения испускает радиосигнал малой мощности, который улавливается антенной радиометки и запитывает встроенную в радиометку микросхему (чип). Используя эту энергию, радиометка, находящаяся в радиополе опросчика, вступает с ним в радиообмен для самоидентификации и передачи данных. Полученную от радиометки информацию, ридер пересылает контролирующему компьютеру для обработки и управления.

Это новая технология?

Нет, радиочастотная идентификация используется с 60-х  годов, но лишь недавно технологические  достижения позволили снизить затраты  и расширить спектр применения данной технологии.

Какие наиболее известные  области применения РЧИ?

У вашего автомобиля, наверняка, есть иммобилайзер, который  является противоугонным средством. Прошло около 10 лет с тех пор, как Ford Motor Co впервые представила иммобилайзер, изготовленный на основе технологии радиочастотной идентификации, и такие устройства теперь применяются в машинах многих компаний-производителей. Радиочастотная идентификация широко применяется также в таких областях, как сбор оплаты, инвентаризационный контроль, обеспечение безопасности учреждений и в библиотечных системах.

Можно ли отследить мои  передвижения при  помощи ключей от машины?

Нет. Транспондер, применяемый в последних моделях, имеет очень малую дальность  считывания (примерно, несколько сантиметров) и использует шифрованный канал  передачи ключ - ридер. Во время производства автомобиля компьютер генерирует случайные  номера (которые и являются секретным  ключом к шифру) для каждого ключа. Если секретный номер не известен, ключ транспортного средства не будет отвечать. Кроме того, ридер должен находиться на расстоянии нескольких сантиметров от ключа для того, чтобы передать энергию, достаточную для его работы.

На  каком расстоянии работают радиочастотные устройства?

Большинство радиометок считывается на расстоянии менее 1 метра. Некоторые системы ограничивают дальность считывания десятком сантиметров. Новые технологии (на ультравысоких  частотах) имеют большую дальность  считывания, которая измеряется в  метрах (6 - 7 метров), но эти системы  предназначены для паллет и контейнеров. Дальность считывания зависит от многих факторов, но основополагающими  являются размер антенны радиометки, размер антенны и мощность устройства опроса/чтения. В случае с безбатарейными (пассивными) радиометками, большая  дальность считывания и маленький  размер метки являются взаимоисключающими параметрами.

Существуют  ли какие-нибудь ограничения  радиосигналов по мощности, налагаемые государственным  законодательством?

Да, государственные  регулирующие органы каждой страны (в  США - это Федеральная комиссия связи) ограничивают излучаемую мощность радиочастотных систем. Превышение этих ограничений  является нарушением закона, и в  большинстве стран соответствие приобретаемого оборудования требованию ограничения по мощности является обязательным условием. Кроме того, частоты, на которых  работают системы радиочастотной идентификации, также регламентируются государственными регулирующими органами.

Какие преимущества дает использование  систем радиочастотной идентификации в  розничной торговле и в цепи поставок?

Розничная торговля сталкивается с множеством проблем, когда дело касается вопросов управления инвентаризационными мероприятиями  в цепи поставок. В торговле радиочастотная идентификация предлагает более  точный контроль за цепью поставок, лучшее управление инвентаризационными  мероприятиями и лучшее планирование закупок. Время, необходимое для  исполнения трудоемких мероприятий  на складе и в магазине, таких  как инвентаризация, в огромной степени  сокращается, одновременно при этом значительно повышается надежность и точность полученных данных. Компании, которые уже применяют радиочастотные системы в цепи поставок, высоко оценивают преимущества этих систем и вызванное ими значительное снижение инвентаризационных затрат.

В чем заключается  выигрыш клиента  компании, применяющей  технологию РЧИ?

Такие системы, как Exxon/Mobil's Speedpass позволяют людям осуществлять нужные операции не теряя времени на остановки для этой цели, прямо во время движения, быстро и просто. Автомобили защищаются от кражи производителями противоугонных устройств на основе технологии радиочастотной идентификации. Некоторые торговые организации используют РЧИ для предоставления VIP-покупателям всеобъемлющей информации о продукции, имеющейся в магазине, тем самым дают им возможность как можно больше узнать о товаре, который те приобретают. Так как радиочастотные устройства позволяют сокращать затраты на управление инвентаризацией, клиенты получают товары по более низким ценам. Кроме того, у покупателей появляется возможность покупать только то, что они хотят и когда они хотят, тогда как продавец может более оперативно формировать витрины и четко организовывать товары на магазинных полках, а также следить за сохранностью товаров. Радиочастотная идентификация оказывает помощь в борьбе с подделками, что особенно важно для жизненно необходимых лекарств. В дополнение к этому, РЧИ помогает в вопросах, связанных с возвратом товаров, благодаря чему компании и их клиенты могут быть уверены в том, что испорченная партия товара будет изъята из продажи. Возврат утраченных вещей - еще одно преимущество применения радиочастотной идентификации для потребителей. РЧИ позволяет полиции идентифицировать телевизор, который был похищен из определенного дома.

Правда  ли, что есть меры безопасности, которые  защищают от "прослушки" или перехвата  личной информации?

Были предприняты  необходимые меры, чтобы обезопасить  частную информацию клиентов установкой защиты на всех уровнях обмена данными. Основу этой системы безопасности составляют защищенные компьютерные системы, за системами  радиочастотной идентификации остается поддержание того же уровня защиты. Основное отличие технологии радиочастотной идентификации от, например, технологии магнитной полосы (которая используется на банковских карточках) - это использование  радиоканала для передачи информации. Риск подслушивания и перехвата  передаваемых данных очевиден, также  как и риск присутствия скрытого ридера. Обе эти угрозы можно нейтрализовать, если использовать соответствующий радиопротокол и шифрование радиоканала обмена данными. Когда радиометка находится одновременно в зоне досягаемости и ридера и подслушивающего устройства, а ридер быстро изменяет частоту, на которой происходит обмен данными с радиометкой, то подслушивающему устройству приходится так же быстро перестраиваться по частоте. Это практически невозможно, так как последовательность частот случайна. Кроме того, данные защищаются с помощью специального алгоритма шифрования, который должен быть взломан для того, чтобы можно было воспользоваться перехваченной информацией. Хорошо разработанная система радиочастотной идентификации защищает потребителя за счет применения надлежащего протокола радиообмена для достижения необходимого уровня безопасности равного или даже превосходящего уровень безопасности наиболее защищенных современных систем передачи данных.

Можно ли создать дубликат тэга (радиометки)?

Да, это возможно, но очень маловероятно. Технологический  барьер намеренно поднят столь высоко, чтобы дублирование было практически  нереализуемым во всех случаях. Кроме  того, подделка тэгов обнаруживается системой, используемой для считывания тэга, подлинность которого проверяется  с помощью разнообразных процедур аутентификации. Одной из таких процедур является проверка записи копий, которые  были сделаны ранее. Более изощренные схемы включают защищенные процедуры  вызова и ответа с использованием кодовых номеров для генерации  ключа к шифру канала передачи.

Что делают компании, входящие в состав AIM, для разъяснения вопросов защиты личной информации?

Члены Ассоциации поставщиков оборудования и услуг  в области автоматической идентификации (AIM) уделяют огромное внимание вопросам разъяснения возможностей и границ технологии. Одной из задач AIM является обеспечение информацией, которая проясняет некоторые утверждения и мифы, связанные с радиочастотной идентификацией, которые распространяются людьми совсем незнакомыми с технологией радиочастотной идентификации. Как и любая другая технология, РЧИ должна повышать степень комфортности технологического окружения и люди должны понимать преимущества, которые РЧИ предоставляет пользователям. Поэтому очень важно убедить пользователей в необходимости получения знаний о технологии РЧИ, так как необходимо точное понимание практической стороны использования новой технологии, а также того, как практика дополняется теоретическими основами. В случае технологии РЧИ, практика применения является лишь частью общих потенциальных возможностей системы.

Принимают ли AIM и члены ассоциации участие в разработке стандартов по защите частной информации и разработке положений регулирующими органами?

Да. AIM и его члены поддерживают процесс выработки нормативных документов, по вопросам использования информации, которая передается посредствам РЧИ. Рабочая группа по вопросам конфиденциальности РЧИ в AIM (AIM RFID Privacy Work Group) занимается именно этой проблемой.

Какие механизмы могут  быть использованы, чтобы позволить  потребителю самому определять "участвовать" или "не участвовать" в РЧИ?

Компании-производители  систем РЧИ могут встраивать "нейтрализующий" механизм, который будет делать радиометку непригодной к использованию, если покупатель выберет такую возможность  у контрольного поста, например, на кассе. Так как технологии не стоят  на месте, то важным является вопрос принятия стандартов. В существующих технологических  программах, пользователи, которые  участвуют в этом процессе, получают преимущества, в то время как те, кто решил не участвовать, не имеют  возможности оценить преимущества новых технологий. На сегодняшний  день, большинство технологий использует штрих-коды, к которым покупатели уже привыкли. Важным моментом является тот факт, что потребитель может  сам выбрать - присоединяться ему  или нет.

Могут ли радиочастотные тэги считываться спутниками на орбите?

Нет. Специалистам по РЧИ такие факты не известны. Это представляется невозможным, так  как РЧИ основывается на использовании  коротких дистанций считывания и  необходима очень большая мощность для передачи сигнала от спутника для того, чтобы получить информацию от радиометки.

Правда  ли, что РЧИ является угрозой частной  жизни пользователей?

AIM является сторонником использования технологии радиочастотной идентификации. AIM верит в то, что радиочастотная идентификация не создает большей угрозы, чем использование сотовых телефонов, кредитных карт, торговых автоматов и бэйджей, обеспечивающих доступ в здание. Все эти приборы обеспечивают дополнительные удобства или предназначены для обеспечения безопасности пользователей.

Могут ли другие торгующие  организации считывать  информацию с радиочастотных тэгов на вашей  одежде, если вы проходите  через двери их магазина?

Так как в  настоящее время не существует систем для такой цели, то ответ будет  отрицательным. В будущем, торгующие  организации, использующие радиочастотную идентификацию, будут предпринимать  специальные меры безопасности для  предотвращения такой возможности, и не только для защиты частной  жизни покупателей, но и для охраны своих интересов.

Могут и будут ли правительственные  структуры применять  отслеживание местонахождения  каждого гражданина в любой момент времени с помощью  радиочастотной идентификации?

Затраты на отслеживание каждого человека для правительства  будут просто астрономическими, и  плюс ко всему тогда речь будет  идти о работе с огромной базой  данных, которая будет постоянно  изменяться, когда человек будет  перемещаться с места на место. Не каждое правительство сможет позволить  себе создать такую инфраструктуру и обеспечить управление таким объемом  информации, не говоря уже о гражданах, которые могут не одобрить внедрение  такого способа отслеживания. В настоящее  время, необходимо предписание суда для использования частной информации, такой как записи телефонных разговоров или список покупок по кредитной  карточке. Информация частного характера  может использоваться только при  расследовании преступлений. Информация, полученная с использованием систем радиочастотной идентификации, является собственностью человека и обладает такими же привилегиями, как и защищаемое законом право каждого на частную  жизнь.

Существует  ли угроза здоровью, которая может  быть вызвана близким  расположением радиометки или ношением одежды, содержащей радиочастотный тэг?

Пассивные радиометки не излучают энергию, а просто рассеивают ее. Радиочастотный тэг не добавляет  абсолютно ничего к уже существующему  в окружающей среде радиоизлучению.

Радиочастотная  идентификация (РЧИ), или как ее называют за рубежом RFID (Radio Frequency Identification) – это  самая современная технология идентификации, предоставляющая существенно больше возможностей по сравнению с другими. В ее основе лежит технология передачи с помощью радиоволн информации, необходимой для распознавания (идентификации) объектов, на которых закреплены специальные  метки, несущие как идентификационную, так и пользовательскую информацию.

Основные  преимущества технологии РЧИ (RFID)

Не требуется  прямая видимость радиочастотной метки, чтобы считывать из нее информацию, поэтому метка может располагаться  внутри упаковки (если она не металлическая), обеспечивая ее скрытность и сохранность 

Высокая скорость чтения меток, которая может достигать 1000 шт в сек.

Возможно практически  одновременное чтение большого количества меток с применением функции  антиколлизии

Возможно изменение  информации в метке, если она относится  к классу «чтение-запись» (Read/Write)

Возможность чтения и записи метки на расстоянии

Долговечность. Для операций «только чтение»  срок жизни метки практически  неограничен 

Высокая степень  безопасности, которая обеспечивается применением уникального идентификатора метки, присваемого на заводе при  ее изготовлении, а также шифрованием  данных, записываемых в метку 

Устойчивость  к воздействию окружающей среды, поскольку метку всегда можно  поместить в любую защитную полимерную оболочку  

Из  чего состоит RFID система

Метки (tag) или транспондеры – устройства, способные хранить и передавать данные. В памяти меток содержится их уникальный идентификационный код. Метки некоторых типов имеют перезаписываемую память

Считыватели (reader) – приборы, которые с помощью антенн получают информацию из меток, а также записывают в них данные

Антенны используются для наведения электромагнитного  поля и получения информации от меток, попавших в это поле

Система управления считывателями (middleware) – программное обеспечение, которое формирует запросы на чтение или запись меток, управляет считывателями, объединяя их в группы, накапливает и анализирует полученную с меток информацию, а также передает эту информацию в учетные системы.

Как работает RFID-система

Перед началом  работы системы метка должна быть нанесена или закреплена на предмет (объект), который необходимо контролировать.

Объект с меткой должен пройти первичную регистрацию  в системе с помощью стационарного  или переносного считывателя.

В контрольных  точках учета перемещения объекта  необходимо разместить считыватели  с антеннами. На этом подготовительная фаза завершена.

Контроль за перемещением объекта будет заключаться  в чтении данных метки в контрольных  точках, для чего метке достаточно попасть в электромагнитное поле, создаваемое антенной, подключенной к считывателю. Информация из считывателя  передается в систему управления и далее в учетную систему, на основаниии которой формируется  учетный документ. При групповом  чтении меток данные всех прочитанных  меток попадают в один учетный  документ, фиксирующий перемещение  объектов.

Как устроены RFID-метки

Метка представляет собой миниатюрное запоминающее устройство. Она состоит из микрочипа, который хранит информацию, и антенны, с помощью которой метка передает и получает информацию. Иногда метка  имеет собственный источник питания (такие метки называют активными), но у большинства меток его  нет (эти метки называют пассивными) и энергию для работы получают от наведенного антенной электромагнитного  поля и накапливает ее в конденсаторе.

В памяти метки  хранится ее собственный уникальный номер и пользовательская информация. Когда метка попадает в зону регистрации, эта информация принимается считывателем, специальным прибором способным  читать и записывать информацию в  метках.

Какие бывают RFID-метки

Технология RFID может быть реализована во многих областях. Для того чтобы системы, основанные на этой технологии, эффективно работали в любой среде, было разработано множество меток самого различного исполнения. Их условно можно разделить по следующим признакам 

1. По энергообеспечению 

Активные  – используют для передачи данных энергию встроенного элемента питания

Пассивные – используют энергию, излучаемую считывателем через антенну

Полупассивные – такие метки также имеют элемент питания, но он используется только для обеспечения работы микросхемы, а не для связи со считывателем, что существенно продлевает срок жизни батарейки.

2. По операциям чтения-записи 

"R/O" (Read Only – «только чтение») – данные записываются только один раз при изготовлении метки. Такие метки пригодны только для идентификации. Никакую новую информацию в них записать нельзя, и их практически невозможно подделать

"WORM” (Write Once Read Many – «однократная запись и многократное чтение») – кроме уникального идентификатора такие метки содержат блок однократно записываемой памяти, которую в дальнейшем можно многократно читать

"R/W" (Read and Write – «чтение и запись») – такие метки содержат идентификатор и блок памяти для чтения/записи информации. Данные в них могут быть перезаписаны большое число раз.

3. По исполнению  меток 

Без клеевого слоя (инлей или вставка)

С клеевым слоем  без поверхности для печати

С клеевым слоем  и с поверхностью для печати

Стандартные пластиковые  карты 

Метки в виде кольца

Различные виды брелоков

В специальном  корпусе для особых условий эксплуатации.

Частоты и стандарты 

Сегодня RFID-системы используют четыре частотных диапазона: 125-150 кГц, 13,56 МГц, 862-950 МГц и 2,4-5 ГГц. Чем объясняется выбор этих диапазонов частот? Это те частоты, для которых в большинстве стран разрешено вести коммерческие разработки. Для примера отметим, что диапазон 2,45 ГГц – это частоты, на которых работают беспроводные устройства стандарта Bluetooth и Wi-Fi.

Для каждого  из упомянутых частотных диапазонов действуют свои стандарты со своей  степенью проработки. Наиболее общие их характеристики представлены в таблице.

Какие бывают считыватели

Приборы для  чтения и записи данных в метках(считыватели) можно разделить на

Ручные  – носимые на руках

Мобильные – установленные на транспортных средствах

Стационарные – установленные на неподвижных объектах

Ручные  считыватели. Как правило, такие считыватели совмещены с терминалами сбора данных. Обладают меньшей дальностью действия (чтения и записи) поскольку ограничены мощностью источника питания. При наличии в терминале сбора данных беспроводной связи может быть постоянный обмен данными с учетной системой. Ручные считыватели способны также записывать данные в метку (например, информацию о произведенной операции).

Мобильные считыватели. Поскольку такие считыватели имеют более мощный источник питания, то дальность и скорость чтения у них больше чем у ручных. При этом они также могут быть оснащены беспроводной связью, обеспечивая работу в режиме реального времени. 

Стационарные  считыватели. Этот вид считывателей обеспечивают максимально возможные показатели по дальности и быстродействию. Они подключаются к системе по сети Ethernet. Эти считыватели могут работать с антеннами различных типов. 

Какие бывают антенны 

Антенна является важнейшим элементом RFID – системы.

Все выпускаемые  антенны можно классифицировать (в зависимости от частоты):

По дальности  действия (короткого, среднего и дальнего радиуса)

По исполнению (настольные, стационарные и портальные)

По направлению  поляризации (левосторонняя, правосторонняя, двухсторонняя)

По скорости работы (обычные, быстродействующие)

Только правильно  подобранные и настроенные антенны  могут обеспечить бесперебойную  работу считывателя с метками, достигая максимально возможных результатов.

Где применяется эта  технология

Сфера применения RFID-технологии постоянно расширяется. Основными областями применения технологии радиочастотной идентификации сегодня являются:

Складское хозяйство 

Логистика и  управление цепочками поставок от производителя  к потребителю в режиме реального  времени 

Идентификация движущихся объектов в реальном масштабе времени (учет автотранспорта, вагонов  в движущихся железнодорожных составах)

Идентификация автотранспортных средств на стоянках, парковках, автовокзалах

Автоматизация идентификации на сборочных конвеерах  в промышленном производстве

Системы контроля доступа в помещениях и сооружениях 

Обеспечение пассажиров электронными билетами

Экспресс-доставка посылок 

Обработка и  доставка багажа на авиалиниях

Автомобильные охранные системы 

Проверка транзакции платежных систем на достоверность 

Предотвращение  подделки различных категорий товаров 

Маркировка (идентификация) имущества, документов, библиотечных материалов

Автоматизированные  автомобильные заправочные станции 

На складе с  помощью RFID в реальном времени автоматически отслеживается перемещение товаров, существенно ускоряются основные процессы приемки и отгрузки, повышается производительность, надежность и прозрачность операций с одновременным снижением влияния человеческого фактора.

На производстве с помощью RFID производится учет движения полуфабрикатов и готовой продукции в реальном времени, контролируются технологические операции и качество получаемого продукта. Продукция получает своеобразный «электронный паспорт», что позволяет работать над ее качеством на новом уровне.

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

В библиотеках  с помощью этой технологии автоматически  контролируется все движение книжного фонда. Для этого каждая единица  книгофонда должна быть промаркирована и читатели должны получить электронные  читательские билеты. Читатель зарегистрировавшись  на входе выбирает необходимые ему  книги и производит запись их к  себе на электронный читательский билет. Незаписанные на читательский абонемент  книги невозможно вынести из зала, т.к. считыватели на выходе следят за этим.

Кроме уже существующих способов применения RFID, которые будут совершенствоваться и далее, есть множество областей, готовых принять технологию. Ежедневно появляются сообщения о новых способах применения технологии.

Область и преимущества применения

Технология RFID развивается  и находит себе применение в различных  областях. В биометрические паспорта нового поколения интегрируются RFID-метки, на которые записываются данные о  человеке, включая его цифровое фото, отпечатки пальцев и информацию об истории перемещений (время, дата и место въезда и выезда в какую-либо страну). На предприятиях получает распространение  технология смарт-карт. Это увеличивает  эффективность контрольно-пропускных устройств, однако, влечет за собой  снижение надежности и уязвимость к  несанкционированным попыткам проникновения. Активно ведется работа по оснащению  чипами домашних животных и скота.