Русский   English
ДонНТУ   Портал магістрів

Реферат за темою випускної роботи

Зміст

Вступ

Захист будь–якого об'єкта включає кілька рубежів, число яких залежить від рівня закритості об'єкта. При цьому у всіх випадках важливим рубежем буде система управління контролю доступом (СКУД) на об'єкт.

Добре організована з використанням сучасних технічних засобів СКУД дозволить вирішувати цілий ряд завдань. До числа найбільш важливих завдань можна віднести наступні:

При реалізації конкретних СКУД використовують різні способи і пристрої, які їх реалізують для ідентифікації і аутентифікації особистості.

Важливою особливістю ринку СКУД є те, що споживачі стали купувати дорожчі виконавчі пристрої, причому іноземного виробництва. Іншою особливістю сучасних СКУД є впровадження технології смарт–карти, замість класичних проксіміті–карт, технології дальньої ідентифікації   (Частоти 800–900 МГц і 2,45 ГГц) [1].

Актуальність

Правильне використання телекомунікаційної системи контролю доступу (ТСКД) дозволяє закрити несанкціонований доступ на територію, в будівлю, окремі поверхи і приміщення. У той же час вони не створюють перешкод для проходу персоналу і відвідувачів в дозволені для них зони. Інтерес до ТСКД завжди  росте, що в недалекому майбутньому призведе до їх широкого поширення. Слід пам'ятати, що ТСКД не усуває необхідність контролю з боку людини,  але значно підвищує ефективність роботи служби безпеки, особливо при наявності численних зон ризику. ТСКД звільняє охоронців від рутинної  роботи по ідентифікації, надаючи їм додатковий час для виконання основних функцій: охорону об'єкта та захисту співробітників і відвідувачів від злочинних посягань. Оптимальне співвідношення людських і технічних ресурсів вибирається відповідно до поставлених завдань і допустимим рівнем можливих загроз. Однак в даний час процес вибору відповідних ТСКД носить складний характер, оскільки реально відсутня будь–яка аналітична інформація  за наявними сьогодні в світі ТСКД [16].

Традиційні методи персональної ідентифікації, засновані на застосуванні паролів або матеріальних носіїв, таких як пропуск, паспорт, водійське посвідчення, не завжди відповідають сучасним вимогам безпеки.

Рішенням проблеми точної ідентифікації особистості може бути застосування радіочастотних систем ідентифікації (RFID).

Розвиток комп'ютерних технологій, поява нових матеріалів і математичних алгоритмів забезпечило можливість створення спеціалізованих пристроїв ідентифікації – радіочастотних зчитувачів, які і лежать в основі RFID систем.

Радіочастотна ідентифікації має низку переваг у порівнянні з іншими технологіями ідентифікації. Найбільшою перевагою радіочастотної   ідентифікації є, то що відстань, на якому може відбуватися отримання і запис ідентифікаційної інформації, варіюється до декількох десятків метрів [17].

Мета і завдання роботи

Метою роботи є дослідження RFID–технології для організації доступу до об'єктів за допомогою телекомунікаційних технологій. Для досягнення поставленої мети необхідно виконати наступні завдання:

1. Провести аналіз сучасних бездротових технологій з метою виявлення їх переваг та недоліків при організації контролю доступу.

2. Розробити методику побудови типової архітектури телекомунікаційної мережі доступу до об'єкта.

3. Розробити алгоритм забезпечення роботи ТСКД.

4. Провести імітаційне моделювання сегментів бездротової телекомунікаційної мережі з метою аналізу мережевих характеристик.

Передбачувані практичні результати і наукова новизна

В рамках магістерського дослідження планується розробити методику побудови типової архітектури телекомунікаційної мережі доступу до об'єкта з використанням технології радіочастотної ідентифікації (RFID). Дана методика дозволить вирішити проблему точної ідентифікації особистості при вході/виході на об'єкт без необхідності прямої видимості особи, яка має RFID–позначку і з необхідною дальністю зчитування.

Передбачувана наукова новизна полягає в розробці методики побудови типової архітектури ТКСД до об'єкту за допомогою аналізу і вибору характеристик дальності дії RFID–технології.

Огляд досліджень і розробок по RFID

У далекому 1935 році британський інженер Роберт Уотсон–Уатт розробив перший прототип системи розпізнавання IFF (Identification Friend or Foe; „свій–чужий“) для літаків. Вона працювала так: на літак встановлювався передавач, який отримував сигнал наземної радіолокаційної станції і автоматично передавав відповідь. Вважається, що IFF стала прообразом всіх майбутніх систем радіочастотної ідентифікації. Свою ефективність вона довела в ході Другої Світової Війни: системи IFF використовували Німеччина, Японія і США.

Після війни американські вчені всерйоз зайнялися дослідженнями і експериментами, які підтвердили широкі можливості використання радіочастотної ідентифікації в повсякденному житті.

Починаючи з кінця 50–х рр. ця технологія лягла в основу діючих в усьому світі систем управлінням повітряним рухом.

В кінці 60–х – початку 70–х рр. такі компанії, як Sensormatic і Chechpoint System запропонували нові способи використання FRID в менш складних і більш поширених додатках. Ці фірми почали розробку обладнання для системи Електронного стеження за товарами для запобігання крадіжок одягу в універмагах і книг в бібліотеках [13].

Перший патент на активну перезаписувану RFID–позначку виданий в США в 1973 році. У тому ж році запатентовано пасивний транспондер для відкривання дверей без ключа.

У 80–і рр. з'явилися перші системи обліку худоби, ідентифікації персоналу і дистанційного відкривання дверей.

На початку 90–х компанія IBM розробила і запатентувала UHF RFID–систему з високою дальністю зчитування (до 6 метрів) і хорошою швидкістю передачі даних. Інженери IBM навіть запустили пілотні проекти з мережевим рітейлером Wal–Mart, але широкого впровадження так і не сталося.

В середині 90–х IBM продала RFID–патенти американському провайдеру систем штрихкодування Intermec. Компанія Intermec запропонувала якісне пристрій, що зчитує обладнання для впровадження RFID в різних галузях.

У 1999 році розвиток RFID вийшло на якісно новий рівень. Uniform Code Council (США), EAN International (ЄС), Procter & Gamble (США) і Gillette (США) профінансували створення „Центру Auto–ID“ (центру вивчення автоматичної ідентифікації) в Массачусетському технологічному інституті. Там працювали професори Девід Брок і Сенджей Шарма, які вивчали можливості створення дешевих RFID–міток для маркування товарів в ланцюгах поставок. Ідея була в тому, щоб чіп мітки ніс мінімум інформації – тільки її серійний номер. А решта даних зберігалася б в онлайн базі. Це був революційний підхід, неможливий до появи Інтернету і потужних комп'ютерів.

За 4 роки (з 1999 по 2003) „Центр Auto–ID“ надав підтримку сотні великих компаній, Міністерству Оборони США і багатьом ключовим гравцям ринку. Відкрилися дослідні лабораторії в Австралії, Великобританії, Швейцарії, Японії та Китаї. Центр розробив два протоколи (Class 1 і Class 2), стандарт EPC (Electronic Product Code) і мережеву архітектуру для пошуку в Інтернеті даних, прив'язаних до RFID–мітки.

У жовтні 2003 року „Центр Auto–ID“ закрився. Просуванням стандарту EPC зайнялося нове міжнародне підприємство EPCglobal. Уже в грудні 2004 року EPCglobal затвердив стандарт другого покоління – Gen2 для більш широкого застосування RFID–технології. З цього моменту найбільші американські рітейлери і Міністерство Оборони США стали ще більш активно впроваджувати RFID.

У 2008 року темпи впровадження RFID знизилися, а в пресі стали з'являтися негативні матеріали: радіочастотні мітки як і раніше не могли працювати на металевих поверхнях, якість зчитування не завжди була достатнім, а сама технологія залишалася дорогою і складною. Проте, інтерес кінцевих споживачів залишався високим.

У 2012 році Motorola Solutions поглинула виробника мобільних зчитувачів Psion, a компанія Honeywell купила Intermec, що призвело до появи на американському ринку двох конкуруючих виробників RFID–обладнання для різних галузей.

До початку 2016 року про запровадження RFID після проведення пілотних проектів повідомили такі американські ритейл–гіганти, як Macy's, American Apparel, JC Penny and Target [12].

Незважаючи на тривалу історію розвитку RFID–технології, її впровадження в Росії до цих пір знаходиться на початковій стадії. Активне просування технології на вітчизняному ринку почалося в 2005–2006 рр., коли компанії–інтегратори стали не тільки пропонувати рішення на базі RFID, але і вести активну маркетингову політику по їх просуванню: публікації статей, створення інтернет–порталів, участь і організація виставок і семінарів [14].

Перспективи в області застосування RFID–технології полягають у наступному:

1. Системи контролю доступу (СКД).

2. Облік і безпека транспортних засобів.

3. Технічне забезпечення спортивних і видовищних заходів.

4. Захист комп'ютерних систем і телекомунікацій від несанкціонованого доступу.

5. Системи проти крадіжок для підприємств, квартир, магазинів.

6. Контроль і супровід об'єктів в технологічних процесах.

7. У тваринництві, птахівництві (вживлення електронних міток під шкіру).

8. Позиціонування залізничних вагонів, автофургонів.

9. У метрополітені: пасажирські карти, облік робочого часу касирів, машиністів і т. п.

10. Ліки – обробка замовлень за кодами контейнерів.

11. Маркування бочок в пивоварної промисловості і винних заводах.

12. Виставкові експонати – „пожвавлення“ експонатів при підході гіда.

13. Електронний підпис для осіб, які працюють на небезпечних об'єктах (наприклад, в нафтогазовидобувній та вугільної промисловості).

14. Магазини – видача та переміщення товарів і матеріальних цінностей.

15. Служби аварійного оповіщення і порятунку (наприклад, МНС)

Застосування технології радіочастотної ідентифікації веде до поліпшення обліку, управління і безпеки ресурсів, зниження витрат, підвищення продуктивності, зниження втрат часу і більш ефективному використанню обладнання та персоналу. На сьогоднішній день – це ключова технологія в таких областях, як безпека, транспортні перевезення, виробництво, торгівля та ін.

Таким чином, перспективи застосування технології радіочастотної ідентифікації – найширші: від обліку виробів на виробництві та цінностей в установах культури до захисту продукції від підробок. RFID–мітки почали отримувати широке впровадження і, за прогнозами, обіцяють стати найпопулярнішою і масовою технологією в світі, здатною конкурувати з розповсюдження з мобільними телефонами [15].

Магістри ДонНТУ які займалися дослідженням RFID технології:

1. Науменко Іван Олександрович.

2. Велігурський Артем Олександрович.

Аналітичне дослідження технологій визначення місця розташування користувача

Технологія NFC

Near Field Communication (NFC) – це нова технологія бездротового зв'язку з малою дальністю, яка розвивається з комбінації існуючих технологій безконтактної ідентифікації і межз'єднань.

NFC призначений для обміну різними видами інформації між двома пристроями NFC, такими як мобільні телефони, або між мобільним телефоном з підтримкою NFC і сумісної чіп–картою RFID або зчитувачем, які знаходяться близько один до одного.

У NFC використовується індуктивний зв'язок. Подібно принципу трансформатора, магнітне ближнє поле двох провідних котушок використовується для з'єднання виборчого пристрою (ініціатора) і прослуховувального пристрою (цілі).

Малюнок 1 – Конфігурація пристрою опитування (ініціатор) і прослуховувального пристрою (цілі)

Малюнок 1: Конфігурація пристрою опитування (ініціатор) і прослуховувального пристрою (цілі)

Робоча частота 13,56 МГц, швидкість 106 Кбіт / с (іноді 212 Кбіт / с і 424 Кбіт / с) [9].

Технологія контролю доступу на основі біометричної система

Біометрична система контролю доступу – це простий спосіб аутентифікувати людину для того, щоб надати доступ або відмовити в доступі в будівлю, приміщення або кімнату.

Біометричні системи контролю доступу являє собою зчитувач або сканер, програмне забезпечення, яке перетворює зібрану інформацію в цифрову форму і базу даних, яка зберігає інформацію для порівняння з попереднього запису.

Перевірка являє собою простий процес для користувачів. У зчитувач заздалегідь вводиться і зберігається один з видів біометричної перевірки. В результаті виходить шаблон, прийнятих біометричних даних людини на момент реєстрації. Залежно від типу пристрою для читання, користувач кладе руку на блок, або палець на скло, або надає інший тип біометричних вхідних даних. Якщо отриманий шаблон відповідає збереженим шаблоном, людині дозволяється доступ.

Малюнок взят з сайта http://www.delta.kg/blog-videonablyudenie/66-chto-takoe-biometriya.html

Малюнок 2 – Біометричні параметри

Технологія штрихового кодування

Штрих–код – це послідовність чорних і білих смуг, які прикріплюються до предметів роздрібного магазину, ідентифікаційним карткам і поштових конвертах для ідентифікації певного номера продукту, людини та місцезнаходження.

Малюнок взят з сайта https://www.vostok.dp.ua/infa1/shtrih-kod/shtrih_kod_1d_2d/

Малюнок 3 – Лінійный штрих–код

Рядки і дизайн штрих–коду є фактичним поданням чисел і даних, і така їх розробка дозволяє легко зчитувати базову інформацію про продукт за допомогою пристрою оптичного сканування – сканера штрих–коду, і автоматично вводити її в комп'ютерну систему [10].

Технологія RFID

RFID–системи в основному складаються з чотирьох елементів: самих RFID–міток (тегов), зчитувачів RFID, антени і вибору радіочастотних характеристик, а також комп'ютера, який використовується для підключення зчитувачів і обробки даних з них.

Тег є основним будівельним блоком RFID. Кожен тег складається з антени і невеликого чіпа, який містить радіоприймач, радіомодулятор для відправки відповіді назад зчитувачу, логіки управління, деякого об'єму пам'яті, і енергосистему.

Система живлення може повністю бути побудована на енергії від вхідного сигналу, і в цьому випадку такий тег отримав назву пасивний тег. З іншого боку, система живлення тега може мати батарею, і в цьому випадку тег відомий як активний тег.

Між активними і пасивними мітками знаходяться напівпасивну мітки. Ці теги мають акумулятор, як і активні теги, але все ще використовують потужність зчитувача для передачі повідомлення назад до зчитувача RFID з використанням методу зворотного розсіювання.

Запис даних на мітку може здійснюватися наступними способами:

RFID–зчитувач можна розбити на кілька основних елементів або підсистем:

RFID–зчитувач посилає радіоімпульс тегу і слухає відповідь тега. Тег виявляє цю енергію і відправляє відповідь, який містить серійний номер тега і, можливо, іншу інформацію.

На динамічному малюнку 4 показаний принцип роботи RFID технології в системі контролю доступу.

Малюнок 4 – принцип роботи RFID технології в системі контролю доступу

Малюнок 4 – Принцип роботи RFID технології в системі контролю доступу
(анімація: 17 кадрів, 8 циклів повторення, 61,2 кілобайт)

Зчитувачі можуть бути стаціонарними і мобільними.

Стаціонарні зчитувачі підключені до пристрою обробки даних і закріплюються нерухомо. Вони володіють високими показниками дальності і швидкодії.

Для мобільних зчитувачів характерна менша в порівнянні зі стаціонарними зчитувачами дальність дії і, як правило, зв'язок з пристроєм обробки даних у них відсутній.

Антени є третім основним компонентом в системі RFID. Вони можуть значно варіюватися в залежності від функціональності, застосування і базової робочої частоти. Як і будь–яка антена, RFID–антена відповідає основним правилам будь–антеною системи.

Існує ряд параметрів і визначень для RFID–антен:

Існує чотири частотні діапазони, в яких працюють RFID–мітки:

Головний контролер зазвичай являє собою настільний або портативний комп'ютер, розташований поруч зі зчитувачем. Цей контролер виконує дві основні функції. По–перше, він отримує дані від зчитувачів і робить обробку даних, таку як фільтрація і сортування. По–друге, він служить в якості монітора пристрою, який стежить за тим, щоб зчитувач працював правильно, надійно і з останніми інструкціями [8].

Дальності дії систем RFID

Одним з основних параметрів систем RFID є дальність дії. В індуктивних або ємнісних системах, що функціонують в ближній зоні поля, дальність дії невисока – вона досягає одиниць – десятків сантиметрів. Причиною тому є різке спадання напруженості електричного (зворотна кубічна залежність) і магнітного (зворотна квадратична залежність) полів з відстанню в сукупності з необхідністю дотримання суворих вимог щодо електромагнітної сумісності (регламентів) та санітарних норм. При цьому можливості збільшення дальності таких систем практично вже вичерпані.

Дальність дії систем RFID, що функціонують в далекій зоні електромагнітного поля в залежності від типу мітки – чипова або бесчіпова, пасивна або напівактивна – може становити від одиниць до десятків метрів. У порівнянні з системами ближньої зони дальність збільшується за рахунок менш різкого (лінійного) зменшення напруженості електромагнітного поля. Крім позитивного ефекту, збільшення дальності дії може призводити до небажаних наслідків. Так, зокрема, збільшення дальності дії призводить до розширення зони зчитування апаратури і може знижувати її швидкодію через необхідність вирішення колізій сигналів від великого числа міток. Крім того, можуть з'явитися проблеми електромагнітної сумісності з іншим радіоелектронним обладнанням, наприклад, з близько розташованими зчитувачами інших систем RFID. Отже грамотний вибір параметрів, які впливають на дальність дії, може підвищити ефективність функціонування систем RFID в цілому [2],[5].

Енергетичне і модуляційної рівняння дальності

Розглянемо залежність дальності дії найбільш широко поширеного в світі типу апаратури – з поєднаною приймальною і передавальноою антеною зчитувача і пасивними чіповими мітками від характеристик і параметрів цієї апаратури. Дальність дії таких систем описується двома рівняннями.

Перше з них, так зване „енергетичне“ рівняння, характеризує пряму лінію (forward line) – канал доставки енергії від зчитувача до мітки, необхідної для забезпечення енергоживлення активних елементів чіпа.

Саме це рівняння, як правило, обмежує дальність дії систем RFID з чіповими мітками:

„енергетичне“ рівняння

Друге – „модуляційні“ рівняння, описує зворотну лінію (reverse line), тобто прийом зчитувачем відбитого від мітки сигналу, модульованого кодами ідентифікаційного номера або даних мітки:

„модуляційні“ рівняння

Енергетичне рівняння (1) характеризує максимальну дальність дії апаратури RFID з пасивними чіповими мітками, яка досягається при кутовому і поляризаційному узгодженні антен зчитувача і мітки, а також при узгодженні імпедансів антени і чіпа мітки. Модуляційні рівняння (2) характеризує максимальну дальність дії апаратури RFID з напівактивними мітками, у яких енергоспоживання чіпа забезпечується елементом живлення [2],[4].

Залежність дальності дії від несучої частоти

В даний час технології RFID в UHF та мікрохвильовому діапазонах виділені радіочастоти 433 МГц, 860 – 960 МГц, 2,45. ГГц і 5,78 ГГц. Аналіз технічних характеристик апаратури різних виробників показує, що дальність її дії суттєво різниться в залежності від діапазону несучих частот. З метою кращої орієнтації системних інтеграторів і кінцевих користувачів в процесі вибору конкретної апаратури доцільно розглянути залежність дальності дії систем RFID від несучої частоти або довжини хвилі сигналу. Для цього приймемо два припущення:

Отже, при інших рівних умовах дальність дії систем радіочастотної ідентифікації з пасивними і напівактивними чіповими мітками приблизно пропорційна довжині хвилі сигналу. Такий висновок відповідає даним з технічних характеристик апаратури різних виробників: в діапазоні 900 МГц дальність дії складає 5...6 м, а в діапазоні 2,45 ГГц – 1,5...2 м, при цьому співвідношення довжин хвиль цих діапазонів близько до 3. З точки зору досягнення максимальної дальності кращий діапазон 433 МГц. Однак тут для забезпечення ефективності випромінювання потрібні занадто великі габарити антен. Крім того, в зв'язку з малою шириною виділеного діапазону частот можуть виникати проблеми електромагнітної сумісності. Через ці причини в даний час найбільшого поширення знаходять системи RFID UHF діапазону 860 – 960 МГц [2],[3].

Залежність дальності дії від глибини модуляції

Глибина модуляції сигналу в системах RFID не виступає в якості основної технічної характеристики апаратури. Цей параметр фігурує лише в описах радіоинтерфейсів – протоколів обміну командами та даними між зчитувачем і міткою. Однак глибина модуляції сигналу визначає величину енергетичного коефіцієнта, який, згідно з рівнянням (1), безпосередньо впливає на енергетичну дальність дії системи. від глибини модуляції залежить і варіація ЕПР антени мітки, що відповідно до формули (2) впливає на модуляційну дальність дії апаратури. Крім того, глибина модуляції визначає ширину спектра сигналу, який є важливим параметром при забезпеченні адміністративних норм електромагнітної сумісності (ЕМС) [2],[7].

Висновок

У даній роботі був проведений аналіз сучасних бездротових технологій з метою виявлення їх переваг та недоліків при організації контролю доступу. В результаті було з'ясовано, що технологія RFID має ряд переваг в порівнянні з іншими розглянутими технологіями для організації системи контролю доступу. Також було коротко описано від чого залежить дальність дії RFID–технології. Т.ч. в даній роботі були виконані перша і частково друга завдання магістерського дослідження.

При написанні даного реферату магістерська робота ще не завершена. Остаточне завершення: червень 2018 року. Повний текст роботи та матеріали по темі можуть бути отримані у автора або його керівника після зазначеної дати.

Список використаної літератури

1. Ворона В. А., Тихонов В. А. «Системы контроля и управления доступом» – М.: Горячая линия – Телеком, 2010.

2. Шарфельд Т. «Системы RFID низкой стоимости» с Приложениями Девиля И., Дамура Ж., Чаркани Н., Корнеева С. и Гуларии А. Перевод с английского и научная редакция Корнеева С. Москва – 2006.

3. Корнеев С.В. «Оптимизация параметров технологии радиочастотной идентификации», Радиопромышленность, № 3, 2002.

4. Кобак В.О. Радиолокационные отражатели. М., «Советское радио», 1975.

5. Марков Г.Т. Антенны. М.–Л., Госэнергоиздат, 1960.

6. Reynolds M. «Microwave RFID: Passive Scattering and Active Transponders», MIT, 2002.

7. Корнеев С.В., Рунге А.В. «К вопросу об управлении эффективной поверхностью рассеяния диполей в технологии радиочастотной идентификации». В кн.: Антенны / Под ред. Бахраха Л.Д. Вып. 6. – М.: Радио и связь, 2002.

8. RFID Radio Frequency Identification Technology Tutorial [Электронный ресурс] – Режим доступа: http://www.radio-electronics.com/...

9. Near Field Communication (NFC) Technology and Measurements [Электронный ресурс] – Режим доступа: https://cdn.rohde-schwarz.com/...

10. Технологии ШК и RFID [Электронный ресурс] – Режим доступа: http://www.b-audit.ru/service/197/

11. О технологии радиочастотной идентификации RFID [Электронный ресурс] – Режим доступа: http://it - programs.ru/articles/art_rfid.php

12. История развития технологии RFID в США [Электронный ресурс] – Режим доступа: http://picxxx.info/...

13. История и Развитие RFID [Электронный ресурс] – Режим доступа: https://books.google.com.ua/...

14. Какое будущее ждет RFID технологию в России? [Электронный ресурс] – Режим доступа: http://www.aktivsb.ru/...

15. Технология радичастотной идентификации (RFID). Перспективы использования и возникающие проблемы [Электронный ресурс] – Режим доступа: https://cyberleninka.ru/...

16. Выбор и применение систем контроля и управления доступом [Электронный ресурс] – Режим доступа: http://allmedia.ru/...

17. Разработка системы контроля и управления доступом к охраняемым объектам [Электронный ресурс] – Режим доступа: http://studbooks.net/...