Витал Электроникс

поставки электронных компонентов широкой номенклатуры,
системы RFID, IT услуги

Санкт-Петербург

+7(812) 325-97-92

Москва

+7(495) 664-31-14

Системы RFID

Области применения RFID

Сегодня самый удобный момент для внедрения технологии радиочастотной идентификации (RFID). В ближайшее время в Европе будут окончательно утверждены стандарты в отношении RFID-меток, используемого спектра частот и стандарте электронного кодирования товаров (EPC). С 1999 года исследовательский центр Auto-ID Centre, Международная организация по стандартам (ISO), Ассоциация товарной нумерации (EAN) и Совет по унификации штрих-кода (UCC) добились значительных успехов в разработке единых стандартов RFID и EPC в части протокола обмена данных и синхронизации спектра радиочастот для общего использования. Это значительно укрепило доверие к технологии RFID со стороны пользователей и снизило риск вложения средств.

В основе популярности и стремительного развития технологии RFID лежит целый ряд факторов.

Во-первых, это надежность. Радиочастотные метки долговечнее продуктов, на которых они размещены, существуют различные технологии обеспечения их термостойкости, водостойкости и ударопрочности.

Во-вторых, технология RFID не требует прямой видимости метки и позволяет считывать информацию одновременно с большого количества таких меток, что значительно повышает эффективность процесса погрузки-разгрузки товаров, обеспечивает точность и мгновенность получения информации.

Кроме того, несмотря на распространенные представления о факторах, которые могут спровоцировать технологические сбои, все потенциальные проблемы, например, помехи, создаваемые металлом, бумагой или водой, решаемы.

Технологии RFID развивается очень быстрыми темпами. За последнее время ее эффективность значительно выросла. Особо стоит отметить увеличение диапазона действия систем RFID и совершенствование процесса считывания информации одновременно с большого количества меток, за счет чего технология стала более простой и легкой во внедрении.

Бурному развитию технологии RFID в значительной мере способствует экономическая ситуация. Так, в 2004 году был размещен заказ на 150 млн. RFID-меток для мечения багажа в аэропортах, а в Японии одной из фирм заказали изготовить 50 млн. билетов с метками RFID. Такой масштабный рост производства радиочастотных меток сделал возможным снижение стоимости большинства из них ниже 50 центов. А американская компания SmartCode недавно объявила о готовности поставить RFID-метки по цене 7,5 центов за штуку при объеме заказа более миллиона штук. При такой ситуации на рынке уже становится экономически целесообразным размещение радиочастотных меток не только на таких объектах, как ящики и поддоны, но даже и на отдельных единицах товара, в зависимости от стоимости продукта.


Рис. 1. RFID-метка для приложений логистики.

Проблема автоматического отслеживания товара на любом этапе его продвижения от производителя к потребителю всегда была актуальной. Задача управления цепочками поставок включает в себя такие этапы, как получение, хранение, инвентаризация, перемещение товара, определение местонахождения отдельных позиций. Использование технологии RFID на любом из этапов предоставляет компании уникальные возможности управления товарными запасами.

Наиболее давним и эффективным является применение технологии радиочастотной идентификации на этапе поступления товаров. RFID-считыватели, размещенные в дверных проемах складов, считывают информацию с радиочастотных меток, прикрепленных к контейнерам или паллетам, в момент провоза их автопогрузчиком. Радиочастотная метка содержит значительно больше информации, чем традиционный штрих-код. Теперь информация о характеристиках товара, поставщике, сопроводительных документах (заказ, накладная) может везде сопровождать контейнер.


Рис. 2. RFID-считыватель LRP 2000-26.

Уже в момент провоза товара автопогрузчиком через ворота склада информационная система может идентифицировать товар и определить все необходимые данные для регистрации нового поступления. Такой уровень автоматизации позволяет увеличить скорость обработки грузов и сократить долю ручного труда в этом процессе.

Другой пример эффективного использования технологии RFID в управлении складским хозяйством заключается в использовании ридеров, размещенных на автопогрузчиках. Сейчас автопогрузчики могут быть оснащены портативными компьютерами, подключенными к беспроводной сети. В реальном режиме времени они могут получать и принимать информацию, обращаясь к информационной системе управления складом. Таким образом, считав информацию с радиочастотной метки, размещенной на контейнере или паллете, бортовой компьютер автопогрузчика может контролировать водителя или выдавать ему рекомендации в процессе внутреннего перемещения товаров на складе. Например, сообщить номер стеллажа, куда должен быть транспортирован контейнер, выдать предупреждение при размещении контейнера не на том стеллаже или если на автопогрузчик помещен контейнер не с тем товаром.


Рис. 3. RFID-считыватель на автопогрузчике.

В условиях постоянного товаропотока, большого ассортимента и большого числа обслуживаемых клиентов технология RFID предоставляет значительные преимущества в процессе комплектации, сортировке и отгрузки товаров. Специальные конструкции антенн конвейерных RFID ридеров позволяю гарантированно идентифицировать метки на товаре вне зависимости от их ориентации в пространстве и тем самым исключить ошибки при комплектации и отгрузке товаров. Укомплектованный для заказчика контейнер или паллету также оснащают радиочастотной меткой, которая содержит информацию о месте назначения груза, сопроводительных документах, дате отгрузки и т. д. Тогда при погрузке в транспорт информационная система автоматически проконтролирует, чтобы контейнер был погружен именно в то транспортное средство, которое доставит его в нужное место в нужное время.

Но технология радиочастотной идентификации позволяет эффективно решать не только проблемы мониторинга поставок и отгрузок товаров. Считыватели, размещенные на стеллажах по команде от информационной системы управления складом могут просканировать RFID метки и незамедлительно выдать информацию о том, где, сколько и какого товара находится. При такой автоматической инвентаризации система также может предупредить, у каких товаров истекает срок годности. Да и не менее актуальной является задача определения местоположения определенного товара, решение которой без применения RFID технологии вообще не представляется возможной.

Не только дистрибьюторы, но и крупнейшие компании розничной торговли ставят перед собой амбициозные цели по внедрению технологии радиочастотной идентификации. Сеть магазинов Wal-Mart в США потребовала от 100 своих крупнейших поставщиков разработать план перехода на технологию RFID к февралю 2004 года. К январю 2005 года испытание технологии было завершено и началось ее внедрение. Ожидается что данная инициатива станет определяющей для мировых тенденций в этой области, и остальные поставщики сети Wal-Mart перейдут новую технологию.

Пионером в использовании технологии RFID не только в управлении цепочками поставок, но и непосредственно в процессе розничной реализации товара считается торговая сеть Metro AG. Пилотные проекты по внедрению системы радиочастотной идентификации товаров компания проводит в одном из своих супермаркетов в немецком городе Рейнберг.

RFID метки, расположенные непосредственно на каждом товаре позволяют просканировать все покупки не вынимая товар из корзины или тележки, что значительно увеличивает пропускную способность кассовых узлов.

Одной из особенностей этого супермаркета, которая появилось только с использованием технологии радиочастотной идентификации, стали, так называемые, смарт-полки. Они оборудованы считывающими устройствами, подключенными к центральной информационной системе. Такие полки распознают перемещение или замену расположенных на них товаров и передают эту информацию центральной информационной системе. Значительным преимуществом такой системы является то, что она может автоматически формировать запросы на пополнение или обновление ассортимента товаров.


Рис. 4. Технология RFID в супермаркете.

В последнее время достаточно актуальной стала проблема борьбы с фальсифицированными товарами. Особенно остро эта проблема стоит в фармацевтической промышленности, так как возникает прямая угроза здоровью и жизни людей. По оценкам объем фальсифицированных медикаментов составляет 6-10% в развитых странах и до 30% в развивающихся.


Рис. 5. RFID-метка на упаковке медикаментов.

Фармацевтические компании надеются повысить уровень защиты от фальсифицированных медикаментов путем имплантации RFID-метки в каждую упаковку с лекарственными средствами. В июле 2004 года группа производителей фармпрепаратов в США объявила о начале совместного с дистрибьюторскими компаниями экспериментального проекта по использованию RFID-меток для защиты лекарственных препаратов от подделок. В каждой упаковке производимой продукции размещается защищенная специальным образом метка, которая содержит информацию о производителе медикамента.

Сканирование всех упаковок при поступлении товара к дистрибьюторам или в аптечную сеть позволяет выявить упаковки фальсифицированных лекарственных средств, у которых отсутствует RFID-метка или информация о производителе не верна. А информация о сроке годности, содержащаяся в этой же метке предотвратит реализацию медикаментов с истекшим сроком годности.

Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США в начале 2004 года выпустило отчет, рекомендуя, в котором рекомендовала всем фармацевтическим компаниям с 2006 года размещать RFID-метки на упаковках наиболее часто подделываемых лекарств, а с 2007 года на упаковках большинства медикаментов.

Более того, в соответствии с европейским законодательством (ст. 18 Директивы 178/2002) в январе 2005 года вступило в силу требование об обязательном отслеживании происхождения продуктов питания на всех стадиях, включая производство, обработку и сбыт. От производителей и розничных торговцев теперь требуется хранение подробной информации и обо всех продуктах питания, проходящих через их логистические цепочки.

Задачи сопровождения некоторого объекта индивидуальной информацией часто возникают в промышленном производстве и в сфере услуг. Для управления технологическим процессом в промышленном производстве технология RFID предоставляет широкие возможности. К обрабатываемым объектам прикрепляются радиочастотные метки с возможностью записи в них информации. Это позволяет документировать текущее состояние объекта (тип, размеры, сорт, этап обработки, требуемое качество). Современные системы радиочастотной идентификации позволяют производить на одной производственной линии несколько вариантов продукта, идентифицируя и четко распознавая состояние продукта на каждом этапе сборки. Поставщиком широкого спектра RFID-компонентов, разработанных специально для эксплуатации в промышленных условиях, является американская компания Escort Memory Systems (EMS).

Наиболее показательным примером эффективного использования RFID в производстве является автомобильная промышленность. Сейчас производители выпускают автомобили преимущественно с заказной комплектацией, и на конвейере редко собирается две одинаковые машины подряд. В этих условиях особенно большое значение приобретает необходимость четкого автоматического отслеживания потоков материалов и данных. Примером организации такого процесса может служить завод BMW. Там к корпусу автомобиля крепится радиочастотная метка с записанной на нее информацией о необходимых технологических операциях и используемых комплектующих для различных участков сборочной линии. RFID-ридеры, расположенные на каждом участке, считывают из меток эту информацию и, на основании ее, управляют автоматическими сборочными конвейерами (монтируют необходимые комплектующие, задают цвет покраски кузова и т. д.). Современная технология изготовления корпусов RFID-меток позволяет им устойчиво работать даже в сушильных камерах при температуре вплоть до 220 С.

Более того, в каждом технологическом цикле в RFID-транспондер записывается информация об уже произведенных операциях и о том, кто эти операции выполнил, для использования ее при последующем контроле качества.

Аналогичные системы RFID применяются и в сфере услуг, например, в автоматизированных прачечных. В этом случае метки прикрепляются к одежде или к вешалкам и содержат информацию о рекомендуемых режимах стирки. На основании этой информации автоматизированный конвейер доставляет вещи к нужной машине, и для нее задается требуемый режим работы.

Помимо этого метка содержит данные о владельце и о комплектности, что значительно ускоряет процесс расчетов, поиска и сортировки вещей при выдаче заказа.

Технологии RFID нашли широкое применение и в процессе обслуживания читателей в библиотеках, а также в системах учета библиотечного фонда. Французская компания Tagsys производит линейку компонентов RFID, специально предназначенных для использования в библиотеках, которая включает специализированные метки, станции программирования и инвентаризационные считыватели.

Радиочастотные метки специального исполнения легко размещаются на библиотечных материалах и выполняют не только функцию идентификации, но и функцию защиты от краж. Библиотечная станция программирования – это многофункциональное устройство, легко интегрируемое в информационную систему управления библиотекой и позволяющее выполнять считывание и запись радиочастотных меток на библиотечных материалах, активизацию противокражной функции меток, идентификацию бесконтактных карт читателей. Уникальный RFID-ридер для быстрого проведения инвентаризации библиотечного фонда благодаря своей форме и функциональности дает возможность легко идентифицировать книги на полках. Он был специально разработан для выполнения быстрых и безошибочных инвентаризационных проверок, а также поиска определенных библиотечных материалов.


Рис. 6. Технология RFID в библиотеке.

 Эффективность такого подхода уже проверена многими библиотеками во всем мире. Крупнейшая японская библиотека Roppongi Hills Library пометила RFID-метками свой фонд еще в 2003 году. А голландское издательство NBD Biblion, которое продает библиотекам 2,7 миллиона книг ежегодно, поставляет свои книги уже снабженные радиочастотными метками.

Другой сферой, в которой уже давно применяется технология RFID, стали системы контроля и управления доступом (СКУД). Любая СКУД состоит из нескольких основных элементов: бесконтактные идентификационные карты, считыватели информации, управляющие контроллеры и информационная система.

RFID-карта содержит уникальный идентификационный код и информацию о правах доступа. На основе сопоставления этой информации и ситуации, при которой карта была идентифицирована считывателем, система контроля и управления доступом производит одно из действий: открывает или блокирует двери (замки, турникеты), ставит объект под охрану, включает сигнал тревоги и т. д. В зависимости от решаемых задач, выделяют несколько основных точек контроля доступа: проходные, офисные помещения, помещения особой важности, места въезда/выезда автотранспорта.

Основными задачами СКУД является автоматическое, без участия человека, предотвращение доступа в организацию нежелательных лиц, а для сотрудников предоставление избирательного доступа только в те помещения, где им необходимо находиться для исполнения своих обязанностей. Более сложные системы, состоящие из большого количества считывателей, связанных с информационной системой и расположенных в различных местах, позволяют еще, и собирать информацию о перемещениях и местонахождении персонала. Главным направлением развития современных СКУД является их интеллектуализация, то есть передача максимально возможного количества функций по сбору, обработке информации и принятию решений программно-аппаратному комплексу СКУД.

Отдельно хочется отметить эффективность использования технологии RFID в системах автоматического управления автостоянками, которые также можно отнести к СКУД.

Широкий спектр оборудования для радиочастотной идентификации автотранспорта производит шведская фирма TagMaster. Использование в этом оборудовании микроволнового диапазона частот 2,45 ГГц и активных RFID-меток позволяет производить идентификацию на расстоянии до 8 метров.

Система, построенная с использованием вышеупомянутых компонентов, имеет одно неоспоримых преимущества по сравнению с традиционными системами автоматического управления автостоянками. Для водителя отпадает необходимость останавливаться и выходить из машины или проезжать в непосредственной близости от считывателя идентификационных смарт-карт. К тому же, считыватель имеет возможность автономной работы с сохранением во встроенной памяти протокола всех событий, который может быть передан на компьютер и распечатан на принтере.


Рис. 7. RFID-считыватель производства компании TagMaster.

Еще одной сферой, где технология RFID имеет огромный потенциал, является социальная сфера. Опыт использования бесконтактных смарт-карт в социальной сфере накоплен уже и в России. Примером является проект «Социальная карта москвича», начавшийся в 2001 году. Социальная карата москвича – это пластиковая карта со встроенным RFID-чипом. В памяти карты хранятся идентификационные карты ее держателя: идентификационный номер, ФИО, пол, дата рождения, перечень категорий льгот. Помимо этого в карте хранятся данные и для других приложений, в которых карта может использоваться. Это приложения Московского метрополитена, Московской железной дороги, Фонда обязательного медицинского страхования, социальной дисконтной системы.

Преимущества от реализации этого проекта получают все его участники. Владелец карты может использовать ее для оплаты товаров и услуг, участвовать в дисконтных программах и т. д. Организации, участвующие в проекте, получают возможность упорядочить предоставление льгот и скидок населению, упростить и автоматизировать процедуру расчетов с населением.

Другим крупномасштабным проектом, который получил поддержку во многих странах, является выпуск электронных паспортов. Паспорта нового образца будут иметь RFID-чип, встроенный в обложку паспорта. Помимо традиционной информации, содержащейся обычно в паспорте, в памяти чипа будет так же цифровая фотография владельца и биометрические данные (например, отпечатки пальцев). В местах предъявления паспорта эта информация может быть прочитана специальными RFID-считывателями, которые при декодировании данных используют специальные алгоритмы, так как информация в чипе защищена от неправомочного считывания.


Рис. 8. Паспорт с RFID-чипом.

Использование технологии радиочастотной идентификации позволит не только повысить степень защиты паспортов от подделок, но и позволит максимально автоматизировать процедуру паспортного контроля.

Пока эти проекты в разных странах носят статус пилотных, но уже в ближайшем будущем они обретут глобальных характер. Например, Государственный департамент США объявил о том, что с октября 2006 года все выпускаемые паспорта будут иметь встроенный RFID-чип.

Сравнительно новым, но весьма перспективным, можно считать применение технологии радиочастотной идентификации в спортивных мероприятиях. Так, при проведении в 2004 году марафона в Бостоне был использован «ChampionChip» - это небольшая RFID-метка, прикрепляемая к обуви марафонца. В момент пересечения бегуном расположенных по маршруту специальных ковриков, в которые встроены антенны считывателей, фиксировался его результат.

А когда в лондонском марафоне того же года соревновались более 33000 бегунов, их результаты фиксировались также с использованием RFID-меток. При пересечении спортсменом антенн считывателей, расположенных через каждые 5 км вдоль трассы марафона, его время и местонахождение записывалось в централизованную базу данных. Это позволило друзьям и знакомым участников соревнований, отправляя запрос к базе данных с мобильного телефона через службу коротких сообщений (SMS), в реальном режиме времени следить за спортивными успехами атлетов.

Технология RFID нашла эффективное применение и на многих горнолыжных курортах. С ее помощью успешно решается задача автоматизации расчетов за пользование бугельными подъемниками.

Лыжнику выдается RFID-метка в виде браслета, которая крепится на запястье и содержит информацию о количестве оплаченных подъемов. А проходы на подъемники оборудуются считывателями, связанными с автоматическими турникетами. При приближении лыжника к проходу, считыватель идентифицирует метку, обновляет в ней информацию о количестве оставшихся оплаченных подъемов и открывает автоматический турникет. Такая система позволяет значительно уменьшить очереди у подъемников.


Рис. 9. RFID-система управления доступом на горнолыжные подъемники.

Подводя итог, следует заметить, что в статье освещены далеко не все существующие и перспективные сферы применения технологии RFID. Но и на основании этих примеров можно утверждать, что RFID предоставляет такие преимущества, значение которых трудно переоценить.

Что такое RFID?

RFID или радиочастотная идентификация – технология, использующая радиочастотное электромагнитное излучение для чтения/записи информации на небольшое устройство, называемое тэг (tag), метка (label), или транспондер (transponder).

Задачей RFID системы является хранение информации об объекте с возможностью её удобного считывания. Метка может содержать данные о типе объекта, стоимости, весе, температуре, данные логистики, вообще любой информации, которая может храниться в цифровой форме.

RFID система состоит из трёх базовых компонентов:
  1. Считывающего устройство, называемое ридером (передатчик/приемник).
  2. Антенны.
  3. Радиочастотных меток (смарт-меток) с встроенной антенной, приемником и передатчиком.

Ридер может иметь различное исполнение — от простого переносного сканера до стационарного туннельного устройства, которое сканирует упаковки по мере их продвижения по конвейеру. Ридер активирует метку, после чего происходит передача информации, хранящейся на метке на считывающее устройство.

Антенна излучает электромагнитные волны, активизирующие RFID-метку и позволяющие производить запись и считывание данных с этой метки. Антенна является своеобразным каналом между меткой и приемопередатчиком, она контролирует весь процесс получения и передачи данных. Антенны отличаются по размерам и форме. Они могут быть встроены в специальные сканеры, а также в ворота, турникеты, дверные проёмы и т.п. для получения информации от предметов или людей, проходящих через зону действия антенны. Конструктивно антенна и приемопередатчик с декодером могут находиться в одном корпусе. Сигнал, поступающий с антенны, демодулируется, расшифровывается и передается через стандартный интерфейс в компьютер для дальнейшей обработки.

Метки делятся по следующим основным наличие элемента питания (активные и пассивные); способ записи информации ( только считывание , однократной записи и многократного считывания, многократной записи и многократного считывания).

Пассивные метки не имеют собственного источника питания, а необходимую для работы энергию получают из поступающего от считывателя электромагнитного сигнала. Дальность чтения пассивных меток зависит от энергии считывателя и, как правило, не превышает 2 метров . Пассивные метки намного легче активных, дешевле, а также имеют практически неограниченный срок службы. Сверхтонкий транспондер может быть легко расположен между листами бумаги, либо пластика с целью интеграции с существующими системами маркировки, включая стандартные печати штрих-кода и сканеры.

Преимуществом активных меток по сравнению с пассивными является значительно большая дальность считывания информации и высокая допустимая скорость движения активной метки относительно считывателя. К сожалению, активные транспондеры отличаются большим размером и большей стоимостью, а также ограниченным сроком службы (максимум 10 лет, в зависимости от температурных условий функционирования, а также типа источника питания).

Информация в устройство памяти радиочастотной метки может быть занесена различными способами. Способ записи информации зависит от конструктивных особенностей метки. В зависимости от этого различают следующие типы:
  Read Only - метки, которые работают только на считывание информации . Необходимые для хранения данные заносятся в память метки изготовителем и не могут быть изменены в процессе эксплуатации.
  WORM - метки (Write Once Read Many) для однократной записи и многократного считывания информации. Они поступают от изготовителя без каких-либо данных пользователя в устройстве памяти. Необходимая информация записывается самим пользователем, но только один раз. При необходимости изменить данные потребуется новая метка.
  R/W - метки (Read/Write) многократной записи и многократного считывания информации .

Стандарты RFID

Изначально, технология RFID использовала диапазон низких частот, поэтому LF (Low Frequency) – технология, принятая для самого старого варианта RFID, которая использовалась главным образом в производстве и сельскохозяйственных направлениях деятельности. ISO 11784 и ISO 11785 - два широко распространенных стандарта в области низких частот (125 кГц), которые широко использовались и используются в области идентификации и слежения за животными. При этом ISO 11784 определяет структуру данных признака животных (в этом стандарте, животные могут быть идентифицированы кодом страны и уникальным национальным удостоверением личности). ISO 11785 был посвящен техническим аспектам коммуникации.

Но в скором времени развитие самой технологии (выход на новые частоты) и областей ее применения (структура данных, протоколы обмена) настолько ускорило темп, что число стандартов ISO значительно выросло (таблица 1).

Стандарт ISO/IEC Название Статус
ISO 11784 Радиочастотная идентификация животных. Структура информации. Изданный стандарт 1996
ISO 11785 Радиочастотная идентификация животных. Техническая концепция. Изданный стандарт 1996
ISO/IEC 14443 Карты идентификации. Бесконтактные карты с интегральной схемой. Proximity-карты. Изданный стандарт 2000
ISO/IEC 15693 Карты идентификации. Бесконтактные карты с интегральной схемой. Vicinity-карты. Изданный стандарт 2000
ISO/IEC 18001 Информационная технология. Технология AIDC. RFID для управления объектами. Требования к приложениям. Изданный стандарт 2004
ISO/IEC 18000-1 Интерфейс радиосвязи (часть 1).Общие параметры каналов связи для разрешенных частотных диапазонов. Изданный стандарт 2004
ISO/IEC 18000-2 Интерфейс радиосвязи (часть 2). Параметры интерфейса радиосвязи с частотой до 135 кГц. Изданный стандарт 2004
ISO/IEC 18000-3 Интерфейс радиосвязи (часть 3). Параметры интерфейса радиосвязи на частоте 13.56 МГц. Изданный стандарт 2004
ISO/IEC 18000-4 Интерфейс радиосвязи (часть 4). Параметры для интерфейса радиосвязи на частоте 2.45 ГГц. Идет заключительное утверждение как мирового стандарта
ISO/IEC 18000-5 Интерфейс радиосвязи (часть 5). Параметры для интерфейса радиосвязи на частоте 5.8 ГГц. Идет заключительное утверждение как мирового стандарта
ISO/IEC 18000-6 Интерфейс радиосвязи (часть 6). Параметры для интерфейса радиосвязи в диапазоне частот 860-930 МГц . Изданный стандарт 2004
ISO/IEC 18000-6 Интерфейс радиосвязи (часть 6). Параметры для интерфейса радиосвязи на частоте 433.92 МГц. Идет заключительное утверждение как мирового стандарта
ISO/IEC 15960 Синтаксис данных. Требования к прикладному сообщению. Изданный стандарт 2004
ISO/IEC 15961 RFID для управления объектами. Протокол передачи данных - прикладной интерфейс . Изданный стандарт 2004
ISO/IEC 15962 RFID для управления объектами. Протокол правил кодировки данных и логических функций памяти. Изданный стандарт 2004
ISO/IEC 15963 RFID для управления объектами. Уникальная идентификация радиочастотной метки. Идет заключительное утверждение как мирового стандарта

Таблица 1. Стандарты ISO/IEC в области RFID.

В настоящее время для каждого из выделенных частотных диапазонов действуют свои стандарты со своей степенью проработки. Выделяются следующие диапазоны частот, для которых существуют международные стандарты ISO: 125-135 кГц, 860-930 МГц, 13.56 МГц и 2.45 ГГц (диапазоны 5.8 ГГц и 433.22 МГц в настоящее время практически не используется). На каждом из выделенных диапазонов работают приложения и прикладные системы, схожие по функциям (Таблица 2).

Рабочая частота Стандарт Приложения
125 кГц
135 КГц
ISO 14223
ISO 11784
ISO 11785
ISO 18000-2
Разработаны для идентификации животных ( в т.ч. домашнего скота), но используются достаточно широко, например, в автомобильных иммобилайзерах
13.56 МГц ISO 14443
ISO 15693
ISO 10373
ISO 18000-3
Бесконтактные смарт-карты для широкого круга приложений
Бесконтактные метки для приложений логистики, идентификации товаров и т.д.
Методы тестирования Proximity и Vicinity карт для диапазона 13.56 МГц
860-930 МГц ISO 15961
ISO 15962
ISO 15963
ISO 18000-6
Бесконтактные метки для приложений логистики, идентификации товаров со средней дальностью
2.45 ГГц ISO 15961
ISO 15962
ISO 15963
ISO 18000-4
Бесконтактные метки для приложений логистики, идентификации товаров с увеличенной дальностью

Таблица 2. Стандарты ISO по частотному диапазону.

Ниже приведены параметры, соответствующие наиболее распространённым стандартам RFID для HF-диапазона частот.

 

Характеристика ICODE 1 ISO 15693 ISO 14443 A ISO 14443 B
Серийный номер, bit 64 64    
Длинна ключа, bit     48 48
Скорость обмена, кБод 26,5 53 106 106
Модуляция 10% ASK 10% или 100% ASK 100% ASK 10% ASK
Метод кодирования Pulse position modulation Pulse position modulation Модифицированный код Миллера NRZ-L код
Частота поднесущей, кГц 423 423 847 847
Модуляция поднесущей   100% ASK ON/OFF keying PSK
Кодирование поднесущей Манчестерский код Манчестерский код Манчестерский код NRZ-L код
Длинна CRC, bit 8 16    
Механизм антиколлизии Временные слоты Временные слоты Бит-ориентированный Ответ по запросу

  Стандарты EPC Global.

Кроме широко известных стандартов ISO, широкое распространение и популярность получили стандарты EPC Global. EPC Global стала заниматься стандартизацией после того, как основанная в 1999 году при Массачусетском университете Auto ID Labs, занимавшаяся вопросами определения стандартов в области сверхвысоких частот (UHF), закрылась в октябре 2003 года. Чтобы завоевать рынок и быть понятной потребителям RFID компания EPC Global начала с того, что выделила определенные функциональные группы меток, назвав их классами. Еще при Auto ID Labs были выделены следующие группы (классы):

Класс 0. Группа пассивных меток для идентификации объекта (Passive Identity Tag). Эти метки содержат только так называемый «электронный код продукта» (Electronic Product Code, EPC) в неизменяемом виде и использующий проверку CRC для обнаружения ошибок.
Класс 1. Группа пассивных меток с функциональными возможностями (Passive Functional Tag). Эта большая группа меток содержит все метки, имеющие какие либо дополнительные функции, отличающие их от первой группы. Примером таких функции могут быть перезаписываемый EPC, шифрование данных и т.п.
Класс 2. Группа «полупассивных» меток (Semi-Passive Tag). К этой группе были отнесены все метки, использующие дополнительно источник питания. При этом основным источником питания должен являться считыватель, а точнее, излучаемая им энергия.
Класс 3. Группа активных меток (Active Tag). Эти метки содержат встроенный источник питания, полностью обеспечивающий метку необходимой энергией вне зависимости от считывателя.
Класс 4. Группа активных RFID-меток (RFID Tag). Эти метки не только содержат встроенный источник питания, но и набор определенной логики, позволяющей метке обмениваться данными с такой же меткой или обычным считывателем.

В настоящее время существует два поколения стандартов EPC (Generation 1, Generation 2). В первом поколении были определены только метки класса 0 и класса 1(Class 0, Class1). Метки класса 0 (C0g1) программировались во время изготовления и получали атрибут «только чтение («R/O»). В метки класса 1 (C1g1) информация могла быть записана пользователем только один раз, они получили атрибут «одна запись, множественное чтение («WORM»). Класс 0 и класс 1 имеют различные протоколы для работы со считывателем. Следует упомянуть и о модификациях классов, которые поддерживаются так называемыми «открытыми» стандартами EPC Global.. Наиболее широко используемые модификации это класс 0+ (С0+g1) –отличается размером памяти (96 бит вместо принятых изначально 64 бит) и класс 1b (С1bg2), где всего 128 бит, 96 (код EPC) из которых доступно для многократной записи.

Толчком к созданию меток класса 2 поколения послужил спрос на метки, содержащие большее количество информации и имеющие возможности множественной записи («WMRM»). Ответом EPC Global стали метки первого поколения класса 2 (C2g1), поддерживающие оба протокола обмена данными со считывателем.

Однако, развитие RFID-технологий шло такими высокими темпами, что в 2003 EPC Global, чтобы угнаться за столь быстро развивающейся отраслью начинает выпускать второе поколение стандартов. Чтобы избежать проблем, возникающих при работе с метками первого поколения, EPC Global ввела общий протокол обмена данными для всех продуктов второго поколения. Протокол изначально разрабатывался для меток класса 1 второго поколения, но должен быть пригоден для работы с разрабатываемыми в перспективе классами (планируется создать метки класса 2, 3 и 4).

В настоящее время, метки класса 0 и класса 1 доступны для коммерческого использования. 96-битовый EPC обеспечивает уникальные идентификаторы для 268 миллионов компаний. Каждый изготовитель может иметь 16 миллионов классов объекта и 68 миллиардов регистрационных номеров в каждом классе. Есть и новые схемы нумерации, которые начинаются 128-битовыми и 256-битовыми регистрационными номерами, чтобы обеспечить совместимость с новыми выпускаемыми стандартами второго поколения.

Сеть EPC, или как ее еще называют UCCNET, отслеживает теговые объекты EPC, в процессе их движения через цепь поставки из источника к потребителю. Сеть EPC состоит из следующих основных компонентов, которые используются в системе стандартов:

ONS (Object Naming Services) - службы именования объектов, аналог DNS (Dynamic Named Services) типичной компьютерной сети. Каждый признак EPC привязан к детальной информации об объекте через локальную сеть (LAN) или Web.
Savant - технология программного обеспечения, служащая «нервной системой» для сети, управляющая потоком данных между метками и считывателями.
PML (Physical Markup Language) – язык физического обозначения, поднабор из XML-языка, который был определен как стандартная платформа развития для сети EPC.

Индустрия RFID быстро движется вперед, расширяя текущие стандарты и создавая новые, требуемые для международного внедрения технологии. ISO - глобальная власть в области стандартизации, и EPC Global - главная сила на рынке RFID, располагающая большой поддержкой промышленности и потребителей, в настоящее время больше соперничают, чем сотрудничают, что приводит к малоэффективной политике управления мировыми стандартами. Так, в настоящее время, стандарты EPC Global охватывают следующие области (Таблица 4).

Стандарт EPC Global Название, содержание
Стандарты данных метки EPC Определенные схемы шифрования номера объекта для версии EAN.UCC Global Trade (GTIN®),  а также следующих стандартизованных данных: EAN.UCC Serial Shipping Container Code (SSCC®), EAN.UCC Global Location Number (GLN®), EAN.UCC Global Returnable Asset Identifier (GRAI®), EAN.UCC Global Individual Asset Identifier (GIAI®), General Identifier (GID).
Спецификации класса 0 UHF Коммуникационный протокол и интерфейс для класса 0 на чатоте 900 МГц
Спецификации класса 1 UHF Коммуникационный протокол и интерфейс для класса 1 на частоте 860 - 930 МГц
Спецификации класса 1 UHF, второе поколение Коммуникационный протокол и интерфейс для класса 1 на частоте 860 - 930 МГц, основанный на первом поколении класса 1
Спецификации класса 1 HF Коммуникационный протокол и интерфейс для класса 1 на частоте 13.56 МГц
Протокол считывателя Обмен сообщениями сообщений и протокол между считывателями меток и поддерживающим EPC программным обеспечением
Спецификация Savant Спецификация для служб Savant, выполняющих запросы приложений в пределах сети EPC Global
Спецификация ONS Спецификация для использования ONS, при извлечении информации, связанной с EPC
Спецификация ядра PML Спецификация для общего набора словарей, который используется в пределах глобальной сети EPC, обеспечивающая стандартизированный формат данных, полученных считывателями.

Таблица 4. Стандарты EPC Global.

Наиболее интересны стандарты EPC Global второго поколения (Gen 2), позиционируемые компанией как единый мировой стандарт.

Gen 2 – результат процесса стандартизации, управляемого EPC Global, дочерней компанией Uniform Code Council и EAN International, международных организаций по стандартизации, ответственных за широкое внедрение штрих-кода (Universal Product Code UPC). Так Symbol - член-учредитель EPC Global, поддерживает обе технологии Gen 1 и Gen 2, выпуская считыватели, которые уже сейчас можно программно перевести на Gen 2, и метки Gen 2, которые скоро поступят в продажу.

Ожидается, что протокол EPC Global Gen 2 станет лидирующим стандартом для RFID с рабочей частотой систем в UHF диапазоне 900 МГц, который преодолевает многие ограничения решений EPC Global Class 0 и Class 1 первого поколения.

Gen 2 представляет собой концепцию с улучшенными качествами и стандартами работы, такими как функционирование нескольких считывателей в непосредственной близости друг от друга, соответствие всем нормам мировых регулирующих органов, высокий уровень качества считываемости меток, высокая скорость считывания, возможность многоразовой записи информации на метки и повышенный уровень безопасности.