ITProject RFID Server - платформа для создания RFID систем

Логин
 
 
 
 

Статьи и обзоры

Follow idexpert_ru on Twitter

Конференции «Логистика будущещго 2017: Эффективные решения для склада и транспорта» 
IV Международная конференция «Cloud Services Russia 2017 - Инфраструктура, платформа, сервисы»
CNews-Forum 2017: Информационные технологии будущего
Форум-выставка "Профессиональная мобильная радиосвязь, спутниковая связь и навигация

 
 
RFID-системы для различных отраслей и областей применения

Метки RFID


ПЕРЕЙТИ В КАТАЛОГ ПРОДУКТОВ >>>

Метки RFID (или теги) являются носителями информации, предназначенной для считывания специальными устройствами (RFID-считывателями).

Как правило, метка RFID состоит из двух частей:

  • интегральной схемы (ИС) для хранения и обработки информации, модулирования (демодулирования) радиочастотного сигнала и некоторых других функций;
  • антенны для приема и передачи радиочастотного сигнала.

Классификация RFID-меток

RFID-метки классифицируют по нескольким показателям:

  • По рабочей частоте
  • По источнику питания
  • По типу памяти
  • По исполнению

По типу источника питания RFID-метки делят на:

  • Пассивные
  • Активные
  • Полупассивные

Пассивные RFID-метки не имеют встроенного источника энергии. Электрический ток, индуцированный в антенне электромагнитным сигналом от считывателя, обеспечивает достаточную мощность для функционирования кремниевого CMOS-чипа, размещенного в метке, и передачи ответного сигнала.

Коммерческие реализации низкочастотных RFID-меток обычно встраиваются в стикер (наклейку).

В 2006 году компания Hitachi изготовила пассивное устройство, названное µ-Chip (мю-чип), размерами 0.15х0.15 мм (не включая антенну) и тоньше бумажного листа (7.5 мкм). Такого уровня интеграции позволяет достичь технология «кремний-на-изоляторе» (SOI). µ-Chip может передавать 128-битный уникальный идентификационный номер, записанный в микросхему на этапе производства. Данный номер не может быть изменен в дальнейшем, что гарантирует высокий уровень достоверности и означает, что этот номер будет жестко привязан к тому объекту, которому присваивается или в который встраивается этот чип. µ-Chip от Hitachi имеет типичный радиус считывания 30 см. В феврале 2007 года Hitachi представила RFID-устройство, обладающее размерами 0,05 х 0,05 мм, и толщиной, достаточной для встраивания в лист бумаги.

На данный момент основная проблема RFID-устройств заключается в том, что для них требуется внешняя антенна, которая по размерам превосходит чип в лучшем случае в 80 раз.

Существует также технология изготовления некремниевых меток из полимерных полупроводников. В настоящее время их разработкой занимаются несколько компаний по всему миру. Метки, изготавливаемые в лабораторных условиях и работающие на частотах 13.56 МГц, впервые были продемонстрированы в 2005 году компаниями PolyIC (Германия) и Philips (Голландия).

Пассивные метки УВЧ и СВЧ диапазонов (860—960 МГц и 2,4-2,5 ГГц) передают сигнал методом модуляции отраженного сигнала несущей частоты (англ. Backscattering Modulation — модуляция обратного рассеяния). Антенна считывателя излучает сигнал несущей частоты и принимает отражённый от метки модулированный сигнал. Пассивные метки ВЧ диапазона передают сигнал методом модуляции нагрузки сигнала несущей частоты (англ. Load Modulation — нагрузочная модуляция). Каждая метка имеет идентификационный номер. Пассивные метки могут содержать перезаписываемую энергонезависимую память EEPROM-типа. Дальность действия меток составляет 1—200 см (ВЧ-метки) и 1-10 метров (УВЧ и СВЧ-метки).

Активные

Активные RFID-метки обладают собственным источником питания и не зависят от энергии считывателя, вследствие чего они читаются на дальнем расстоянии, имеют большие размеры и могут быть оснащены дополнительной электроникой. Однако, такие метки стоят дороже и имеют ограниченное время работы батарей.

Активные метки в большинстве случаев более надежны, чем пассивные, и, обладая собственным источником питания, генерируют выходной сигнал большего уровня, чем пассивные, позволяя применять их в средах, в которых радиочастотного сигнал распространяется труднее: в воде (включая людей и животных, которые в основном состоят из воды), металлах (корабельные контейнеры, автомобили) – и на больших расстояниях на открытом пространстве. Большинство активных меток позволяет передать сигнал на расстояния в сотни метров. При этом продолжительность работы батарей может достигать 10 лет. Некоторые RFID-метки имеют встроенные сенсоры, например, для мониторинга температуры скоропортящихся товаров. Другие типы сенсоров совместно с активными метками могут применяться для измерения влажности, регистрации толчков/вибрации, света, радиации, температуры и газов в атмосфере.

Активные метки обычно имеют гораздо больший радиус считывания (до 300 м) и объем памяти, чем пассивные, и способны хранить и передавать больше информации. В настоящее время, активные метки делают размерами не больше обычной пилюли и продают по цене в несколько долларов.

Полупассивные RFID-метки, также называемые полуактивными, очень похожи на пассивные метки, но оснащены батарей, которая обеспечивает чип энергопитанием. При этом дальность действия этих меток зависит только от чувствительности приемника считывателя, и они могут функционировать на большем расстоянии и с лучшими характеристиками.

По типу используемой памяти RFID-метки делятся на:

  • RO (Read Only) — данные записываются только один раз, сразу при изготовлении. Такие метки пригодны только для идентификации. Никакую новую информацию в них записать нельзя, и их практически невозможно подделать.
  • WORM (Write Once Read Many) — кроме уникального идентификатора, такие метки содержат блок однократно записываемой памяти, которую в дальнейшем можно многократно читать.
  • RW (Read and Write) — такие метки содержат идентификатор и блок памяти для чтения/записи информации. Данные в них могут быть перезаписаны многократно.

По рабочей частоте выделяют метки следующих диапазонов:

LF (125—134 кГц)

Пассивные системы данного диапазона по своим физическим показателям используются для подкожных меток при чипировании животных, людей и рыб. Однако, длина волны не позволяет осуществлять считывание на больших расстояниях и вызывает проблемы, связанные с появлением коллизий при считывании.

HF (13,56 МГц)

Системы 13МГц дешевы, не имеют экологических и лицензионных проблем, хорошо стандартизованы, имеют широкую линейку решений. Применяются в платежных системах, логистике в системах идентификации личности. Для частоты 13,56 МГц разработан стандарт ISO 14443 (виды A/B). В отличие от Mifare 1К в данном стандарте обеспечена система диверсификации ключей, что позволяет создавать открытые системы. Используются стандартизованные алгоритмы шифрования.

На основе стандарта 14443 В разработано несколько десятков систем, например, система оплаты проезда общественного транспорта Парижского региона.

Как и для диапазона LF, в системах, построенных в HF-диапазоне, существуют проблемы со считыванием на большие расстояния, считывание в условиях высокой влажности, наличия металла, а также проблемы, связанные с появлением коллизий при считывании.

UHF (860—960 МГц)

Метки данного диапазона обладают наибольшей дальностью регистрации, во многих стандартах данного диапазона присутствуют антиколизионные механизмы. Ориентированные изначально на использование в складской и производственной логистике, метки диапазона UHF не имели уникального идентификатора. Предполагалось, что идентификатором для метки будет служить EPC-номер (Electronic Product Code) товара, который каждый производитель будет заносить в метку самостоятельно при производстве. Однако, скоро стало ясно, что помимо функции носителя EPC-номера товара хорошо бы возложить на метку еще и функцию контроля подлинности. То есть возникло требование, противоречащее самому себе: одновременно обеспечить уникальность метки и позволить производителю записывать произвольный EPC-номер.

Долгое время не существовало чипов, которые бы удовлетворяли этим требованиям полностью. Выпущенный компанией Philips чип Gen 1.19 обладал неизменяемым идентификатором, но не имел никаких встроенных функций по паролированию банков памяти метки, и данные с метки можно было легко считать кому угодно при наличии соответствующего оборудования. Разработанные впоследствии чипы стандарта Gen 2.0 имели функции паролирования банков памяти (пароль на чтение, на запись), но не имели уникального идентификатора метки, что позволяло при желании создавать идентичные клоны меток.

Наконец, совсем недавно компания NXP выпустила два новых чипа, которые на сегодняшний день отвечают всем выше перечисленным требованиям. Чипы SL3S1202 и SL3FCS1002 выполнены в стандарте EPC Gen 2.0, но отличаются от всех своих предшественников тем, что поле памяти TID (Tag ID), в которое при производстве обычно пишется код типа метки (и он в рамках одного артикула не отличается от метки к метке), разбито на две части. Первые 32 бита отведены под код производителя метки и ее марку, а вторые 32 бита — под уникальный номер самого чипа. Поле TID — неизменяемое, и, таким образом, каждая метка является уникальной. Новые чипы имеют все преимущества меток стандарта Gen 2.0. Каждый банк памяти может быть защищен от чтения или записи паролем, EPC-номер может быть записан производителем товара в момент маркировки.

В UHF RFID-системах по сравнению с LF и HF стоимость меток ниже, но сами системы дороже за счет более высокой стоимости прочего оборудования.

В настоящее время частотный диапазон СВЧ открыт для свободного использования в Российской Федерации в так называемом «европейском» диапазоне — 863—868 МГЦ.

UHF-метки ближнего поля

Метки ближнего поля (UHF Near-Field), не являются непосредственно радиометками, а используют магнитное поле антенны. Эта технология позволяет решить проблему считывания в условиях высокой влажности и близости металла. С развитием этой технологии прогнозируют массовое применения RFID-меток в розничной торговле фармацевтическими товарами (для контроля подлинности и учета), которые зачастую содержат воду и металлические детали в упаковке).

ПЕРЕЙТИ В КАТАЛОГ ПРОДУКТОВ >>>

 


Материалы по теме:

Технологии
Оборудование
Статьи и обзоры
Новости рынка и технологий

 
Семинар "Внедрение RFID-систем: что необходимо знать, начиная проект"

Проекты и решения

Международный Форум Микроэлектроника 2017, Алушта (Республика Крым)

События

Workshop конференция "Решение логистических задач Вашего бизнеса"

Новое в блогах

 

Опрос





Комментарии