Оригинал размещен на www.ean.ru

1. СОСТАВ СИСТЕМЫ RFID

Типичная система RFID показана на рисунке. Она состоит из:

• радиочастотной метки или транспондера (по-английски - Tag , Transponder);
  
• считывателя информации (Reader) и
  
• устройства для обработки информации - компьютера.

Метка и считыватель связываются между собой радиочастотным каналом:

Считыватель содержит в своем составе передатчик и антенну, посредством которых излучается электромагнитное поле определенной частоты. Попавшие в зону действия считывающего поля радиочастотные метки "отвечают" собственным сигналом, содержащим полезную информацию (например, код товара) на той же самой или другой частоте. Сигнал улавливается антенной считывателя, полезная информация расшифровывается и передается в компьютер для обработки.

2. АКТИВНЫЕ И ПАССИВНЫЕ МЕТКИ

Радиочастотная метка обычно включает в себя приемник, передатчик, антенну и блок памяти для хранения информации. Приемник, передатчик и память конструктивно выполняются в виде отдельной микросхемы (чипа), поэтому внешне кажется, что радиочастотная метка состоит состоит всего из двух частей: многовитковой антенны и чипа (см. на рисунке). Иногда в состав конструкции метки включается источник питания (например, литиевая батарейка).

Метки с источниками питания называются активными (Active). Дальность считывания активных меток не зависит от энергии считывателя.

Пассивные метки (Passive) 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.

Преимуществом активных меток по сравнению с пассивными является значительно большая (не менее, чем в 2-3 раза) дальность считывания информации и высокая допустимая скорость движения активной метки относительно считывателя.

Преимуществом пассивных меток является практически неограниченный срок их службы (не требуют замены батареек). Недостаток пассивных меток в необходимости использования более мощных устройств считывания информации, обладающих соответствующими источниками питания.

3. СПОСОБЫ ЗАПИСИ ИНФОРМАЦИИ НА МЕТКИ

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 меток:

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 мнократного считывания информации.

4. ДИАПАЗОНЫ ЧАСТОТ

Частоты электромагнитного излучения считывателя и обратного сигнала, передаваемого меткой значительно влияют на характеристики работы радиочастотной системы вцелом. Как правило, чем выше диапазон рабочих частот системы RFID, тем больше дальности, на которых считывается информация с радиочастотных меток:

Диапазон частот	Характеристики системы	Примеры применения
Низкие 100-500 кГц	Малая дальность считывания, низкая стоимость меток.	Контроль доступа. Идентификация животных. Системы инвентаризации.
Промежуточные 10-15 МГц	Средняя дальность считывания.	Контоль доступа. Смарт карты.
Высокие 850-950 МГц 2,4-5,0 ГГц	Большая дальность и скорость считывания, требуется точное нацеливания считывателя, высокая стоимость меток.	Наблюдение за перевозкой грузов железной дорогой, Системы взымания платы за пользование дорогой с водителей автомобилей.

Низкочастотные метки имеют встроенные антенны в виде многоконтурных (несколько сотен) обмоток. Высокочастотные метки имеют одноконтурные обмотки (диполь-антенна).

Наименьшими размерами и стоимостью обладают пассивные метки класса Read Only (только чтение) и малой дальности (расстояние до считывателя не более 2 метров).

5. КЛАССИФИКАЦИЯ РАДИОЧАСТОТНЫХ СИСТЕМ

В приводимой ниже классификационной схеме обратите внимание на англоязычную терминологию, укоренившуюся среди изготовителей и поставщиков средств RFID:

LF - Low Frequency		RO - Read Only
MF - Medium Frequency		WORM - WriteOnce Read Many
HF - High Frequency		R/W - Read Write

6. ДОСТОИНСТВА РАДИОЧАСТОТНЫХ МЕТОК

Универсальной технологией в области автоматической идентификации является штриховое кодирование. В этой области наиболее часто используются символики EAN/UCC. Радиочастотная идентификация по сравнению со штриховым кодированием имеет следующие преимущества:

• данные идентификационной метки могут дополняться;
  
• на метку можно записать гораздо больше данных;
  
• данные на метку заносятся значительно быстрее;
  
• данные на метке могут быть засекречены;
  
• радиочастотные метки более долговечны;
  
• расположение метки не имеет особого значения для считывателя;
  
• метка лучше защищена от воздействия окружающей среды.
  

6.1. Данные идентификационной метки могут дополняться
В то время, как данные штрихового кода записываются только один раз (при печати), информация, хранимая радиочастотной меткой, может быть изменена, дополнена или даже заменена на другую при наличии соответствующих условий. Это положение относится только к меткам 'Read/Write" многократной записи и считывания информации.

6.2. На метку можно записать гораздо больше данных
Недавно разработанные двумерные и матричные штриховые коды способны хранить большой объем данных, однако их практическое использование сдерживается необходимостью использования специфических принтеров и устройств считывания (сканеров). Обычные штриховые коды могут поместить информацию не более 50 байт (знаков), причем для воспроизведения такого символа понадобится площадь размером со стандартный лист формата А4.

В свою очередь радиочастотная метка может легко поместить 1000 байт на микросхеме площадью в 1 квадратный сантиметр. Не представляет серьезной технической проблемы и размещение информации объемом 10 000 байт.

6.3. Данные на метку заносятся значительно быстрее
Для получения штрихового кода обычно требуется напечатать его символ либо непосредственно на материале упаковки, либо на бумажной этикетке. И печать, и наклеивание липкой этикетки являются или ручными, или механизированными операциями. Радиочастотные метки могут быть имплантированы в основание палеты или оригинальной упаковки на весь срок их эксплуатации. Сами данные о содержании упаковки записываются исключительно бесконтактным способом за время не превышающее одной секунды.

6.4. Данные на метке могут быть засекречены
Как и любое цифровое устройство радиочастотная метка обладает возможностями, позволяющими закрыть паролем операции записи и считывания данных. Кроме того информацию можно зашифровать. В одной и той же метке можно одновременно хранить закрытые и открытые данные. Это делает радиочастотную метку идеальным средством, защищающим товары и материальные ценности от подделок и краж.

6.5. Радиочастотные метки более долговечны
В тех сферах применения, где один и тот же маркированный объект может использоваться бессчетное количество раз (например, при идентификации палет или возвратной тары), радиочастотная метка оказывается идеальным средством идентификации, так как может быть использована 1 000 000 раз.

6.6. Расположение метки не имеет особого значения для считывателя
В целях обеспечения автоматического считывания штрихового кода комитетами по стандартам (в том числе EAN International) разработаны правила размещения символов штрихового кода на товарной и транспортной упаковке. Для радиочастотных меток эти требования несущественны. Единственное, что требуется для считывания информации с радиочастотной метки, - это ее нахождение в зоне действия сканера RFID.

6.7. Метка лучше защищена от воздействия окружающей среды
Радиочастотные метки не требуется размещать на внешней стороне упаковки (объекта). Поэтому они оказываются лучше защищенными в условиях хранения, обработки и транспортировки логистических единиц. В отличие от штрихового кода на них не воздействуют пыль и грязь.

7. НЕДОСТАТКИ РАДИОЧАСТОТНЫХ МЕТОК

Наряду с достоинствами радиочастотным меткам присущи и некоторые недостатки. К ним относятся:

• относительно высокая стоимость;
  
• невозможность размещения под металлическими и электропроводными поверхностями;
  
• взаимные коллизии;
  
• подверженность помехам в виде электромагнитных полей;
  
• влияние на здоровье человека.

7.1. Относительно высокая стоимость
Примерная стоимость пассивной радиочастотной метки, работающей на средних частотах 13,56 МГц, составляет:
- 1 доллар при приобретении около 1 шт;
- 0,2 доллара при приобретении 100 шт;
- 0,1 доллара при приобретении свыше 100 000 000 шт.

Таким образом, стоимость радиочастотных меток значительно превышает стоимость этикеток со штриховым кодом на упаковке товаров. Изображение символа штрихового кода EAN-13, включенное в общее оформление упаковки, практически ничего не стоит, в случае использования самоклеющейся этикетки ее цена составляет всего 0,02 доллара. Поэтому в настоящее время использование радиочастотных меток размещения кода EAN-13 экономически не оправдано.

Вместе с тем использование радиочастотных меток целесообразно для защиты дорогих товаров от краж или для обеспечения сохранности изделий, переданных на гарантийное обслуживание. В сфере логистики и транспортировки грузов стоимость радиочастотной метки может оказаться совершенно незначительной по сравнению со стоимостью содержимого контейнера. Поэтому крупные супермаркеты могут начать использование RFID с применения радиочастотных меток на упаковочных ящиках, палетах и контейнерах.

7.2. Невозможность размещения под металлическими и электропроводными поверхностями
Радиочастотные метки подвержены влиянию металла (электромагнитное поле экранируется токопроводящими поверхностями). Поэтому перед использованием радиочастотных меток в упаковках определенного вида (например, металлических контейнерах) упаковку следует модернизировать. Это положение относится и к некоторым типам упаковки жидких пищевых продуктов, запечатанных фольгой (суть - тонкий лист металла). Известны случаи маркировки метками RFID упаковок с обувью. При этом в условиях влажности кожа ботинок приобретала свойства электропроводимости и ухудшала работу системы RFID в целом.

7.3. Взаимные коллизии
Во многих случаях в поле действия считывателя может одновременно попасть несколько радиочастотных меток. Это может быть сделано умышленно, например, в магазине при проходе через пункт контроля. Хорошее контрольное оборудование должно уметь не только обнаруживать радиочастотные метки, но и четко идентифицировать количество однотипных меток, чтобы, заплатив только за одно изделие, было невозможно одновременно вынести другие того же вида. Такая технология существует. Конечно, сложно идентифицировать и подсчитать количество меток каждого типа, одновременно попавших в поле действия считывателя, не пропустив ни одной из них. В считывателях, обладающих такими возможностями, реализован специальный алгоритм антиколлизии. Хотя технологии антиколлизии успешно продемонстрированы в лабораторных условиях, на практике они пока мало применимы в связи с тем, что их реализация приводит к значительному увеличению времени считывания.

Проблема существует и требует своего решения особенно в сфере снабжения. Простейшее, лежащее на поверхности решение заключается в использование единой радиочастотной метки на упаковке каждого уровня. Например, на транспортной упаковке (контейнере) размещается одна метка, в память которой записываются данные обо всех товарах, помещенных в упаковке.

7.4. Подверженность помехам в виде электромагнитных полей
Системы радиочастотной идентификации могут быть чувствительны к помехам в виде электромагнитных полей от включенных компьютеров (мониторов). Поэтому необходимо тщательно проанализировать условия, в которых система RFID будет эксплуатироваться.

7.5. Влияние на здоровье людей
Вопрос о влиянии электромагнитного излучения на здоровье людей дискутируется уже длительное время, особенно в связи с использованием сотовых телефонов и электромагнитных антенн в торговых залах, защищающих товары от краж. Радиочастотные метки сами по себе не представляют какого-либо риска для здоровья, поскольку основное время 99, 999% они не активны. С другой стороны считыватели являются объектом исследований, имеющих целью определение допустимых, не влияющих на здоровье, уровней излучения. Данные по существующим в США, Японии и Европейском Сообществе предельным уровням излучения опубликованы и имеются в ассоциации ЮНИСКАН/EAN РОССИЯ/AIM РОССИЯ.

8. ПРИМЕРЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ RFID

Защита автомобильных прицепов от угонов
В Великобритании широко распространены автомобильные прицепные домики-фургоны типа "caravan". Ежегодно их продается до 24 000 штук по цене от 6 до 25 тысяч фунтов стерлингов. Их сохранностью в первую очередь озабочены страховые компании, поэтому описанная ниже защитная схема для автовладельцев реализована бесплатно. При изготовлении каждому домику-фургону присваивается уникальный идентификационный код VIN, состоящий из 17 буквенно-цифровых знаков. Этот код регистрируется при продаже вместе с данными о владельце домика в специальной ассоциации, состоящей из 35 фирм-производителей фургонов, 100 дилерских компаний и 550 автостоянок.
С 1998 года внедрена схема маркировки домиков. Идентификационный код VIN методом химического травления наносится на все стекла с одновременным дублированием этой информации в памяти радиочастотной метки. Пассивная радиочастотная метка типа WORM разработки компаним TIRIS (Texas Instruments, Northamptron, UK) имеет размеры кредитной карты и обладает программируемой памятью емкостью 1360 бит (около 170 буквенно-цифровых знаков).

Метка устанавливается внутри фургона при сборке на заводе. Данные о владельце однократно записываются в память WORM в момент продажи, и после этого уже не могут быть изменены. Если даже угонщик фургона заменит все стекла на другие с собственной графировкой, он не сможет изменить код транспортного средства VIN и данные о владельце в памяти радиочастотной метки. В свою очередь эта информация считывается с метки дистанционно при движении фургона мимо поста дорожной полиции. Если данные об угоне имеются в полицейском компьютере, тревожный сигнал будет выдан автоматически. Опять же, если код VIN на стекле фургона не соответствует данным считанным с радиочастотной метки, автовладелец возбудит внимание полиции.

Контроль движения общественного транспорта
Итальянская компания, осуществляющая перевозки пассажиров общественным траспортом в г. Турине (Италия), ввела в действие систему контроля за движением принадлежащих ей 900 автобусов и 300 трамваев. В ней используются устройства RFID разработки Confident, TAGMASTER и Kista (Швеция). Турин стал третьим итальянским городом, который приобрел указанную систему.

Небольшая радиочастотная метка устанавливается на каждом автобусе и трамвае. При возвращении автобуса с маршрута центральный компьютер (обыкновенная "персоналка") по сигналу, считанному с метки, автоматически регистрирует дату и время прибытия.

При выходе на маршрут регистрация повторяется, при этом водитель видит свой идентификационный номер, номера автобуса (трамвая) и маршрута, отображаемые на большом экране около ворот парка. Водителю не требуется останавливаться или проезжать в непосредственной близости от считывателя: метки, работающие в частотном диапазоне 2,45 ГГц, позволяют считывать с них информацию на расстоянии до 6 метров. Система позволяет оптимально планировать загрузку водителей автобусов и трамваев и контролировать своевременность выхода на маршрут и возвращения с маршрута.

Электронная маркировка товаров в торговле
Компания Sainsbury's Supermarkets (Великобритания), обладающая сетью из 381 супермаркетов, приняла решение об электронной маркировке товаров. Используется технология радиочастотной идентификации CHECKPOINT SYSTEMS (Harlow, UK). Малоразмерные метки RFID толщиной с лист бумаги запрессовываются в упаковку товаров еще на этапе их производства. В магазинах установлены детекторы защиты от краж на входах и выходах торгового зала. Детекторы обнаруживают присутствие радиочастотной метки и издают сигнал тревоги. Дезактиваторы меток расположены у кассира. Стандартные сканеры штрихового кода 2010 серии Scantech (Голландия) специальным образом доработаны и позволяют вместо традиционных двух последовательных операций считывания кода товара с последующим снятием защиты выполнять одну, объединяющую обе указанные функции. Система доказала свою эффективность. В первую очередь маркируются товары из группы риска (наиболее подверженные кражам), а также товары в дорогих секциях. Маркированные и немаркированные товары не отличаются по внешнему виду (виден только штриховой код, но неизвестно, запрессована ли метка в упаковку и в каком месте). Применение указанной схемы сокращает время работы кассира и общее количество контрольного оборудования в торговом зале. Планируется перевести все 100% товаров на маркировку радиочастотными метками.

Похожая система под наименованием "Альбатрос" разрабатывается для торговой компании El Corte Ingles (Испания) по технологии фирмы PHILIPS. Работы начаты осенью 1996 года и планируется в течение 5 лет достичь положения, при котором 30% всех товаров будут снабжены метками RFID. Используются метки типа R/W с внутренней памятью 512 бит, в которой размещается уникальный номер метки (64 бита) и место для информации пользователя (384 бита). Данные гарантированно сохраняются в памяти в течение 10 лет. Размеры метки - 5х5 см, эффективная дальность до считывателя - 1,2 м, рабочая частота 13,56 МГц, скорость работы считывателя - 20 меток в секунду. Реализована функция антиколлизии: метки однотипных товаров селектируются и не смешиваются в учетной системе. Для борьбы с кражами с двух сторон прохода в зал устанавливаются антенны считывателя (всего 2), при этом ширина прохода достигает 1,5 метра.

Контоль доступа
По данным журнала 'IT Reseller" от общего количества проданных в Европе систем RFID 16% составляют системы контроля доступа. Схемы работы достаточно просты: радиочастотная метка с данными сотрудника является по сути электронным пропуском, изготовленным в виде брелока для ключей, фирменного значка, браслета или даже циферблата для наручных часов ('STId" FRANCE). Считыватели радиочастотных меток устанавливаются на турникетах при входе в здание компании, а также на дверях помещений с ограниченным доступом сотрудников. Достаточно только иметь при себе электронный пропуск, чтобы код был считан, проверен компьютером, сличен со списком сотрудников, которым разрешен допуск и одновременно с автоматическим открытием дверей отмечен в памяти компьютера с указанием должности, фамилии и инициалов сотрудника, а также даты и времени прохода. Недостатком системы может быть проход группы по одному пропуску, который устраняется установкой турникетов и визуальным контролем со стороны службы наблюдения.

9. ОБЗОР УСЛУГ RFID В ЕВРОПЕ

10. СТАНДАРТИЗАЦИЯ В ОБЛАСТИ RFID

Представленная таблица показывает, что существует огромное множество компаний, выпускающих собственные устройства радиочастотной идентификации, при этом считыватели производства какой-либо фирмы могут считывать информацию только своих фирменных меток и не понимают метки других фирм. В отсутствие стандартов оборудование различается по рабочим частотам, по форматам хранимых данных, по алгоритмам работы и способам закрытия данных.

В настоящее время оборудование радиочастотной идентификации, выпущенное двумя любыми компаниями, несовместимо друг с другом.

Выпускаемые в настоящее время сканеры штрихового кода 'понимают" практически все существующие символики. Однако по взглядам EAN International существующее положение в области штрихового кодирования не является удовлетворительным: число основных, наиболее часто используемых кодов достигло четырех (EAN-13, EAN-8, UPC-A, UPC-E), в то время как в идеальном для пользователей случае это мог бы быть один единственный код EAN-13.

Областью деятельности EAN International является товарная нумерация, в которой RFID - это лишь один из способ обозначения номера товара наряду со штриховым кодированием, оптической, биометрической, магнитной идентификацией и т.д. Поэтому EAN International видит цель стандартизации RFID в том, чтобы новая система, во-первых, была совместима с существующей системой EAN/UCC и затраты пользователей при внедрении EAN/UCC не пропали даром.
Во-вторых, стандарты радиочастотной идентификации в идеальном случае должны обеспечивать единый формат представления данных. Заслуживает внимания предложение Gencod-EAN FRANCE об использовании в качестве единого формата данных в радиочастотных метках справочников международного стандарта ЭДИФАКТ ООН/ EANCOM.
В-третьих, при стандартизации технических требований к устройствам RFID была бы крайне нежелательной ситуация, при которой в качестве международного стандарта были бы закреплены чьи-то фирменные технологии, защищенные патентами.

Международным органом по стандартизации в области RFID является Рабочая группа N4 (WG 4), образованная в августе 1997 года в составе подкомитета по автоматической идентификации (SC 31) объединенного технического комитета N1 (JTC1) Международной организации по стандартизации (ISO) - ISO/JTC1/SC31/WG4. Председателем ISO/JTC1/SC31/WG4 утвержден технический директор EAN International Анри Бартель, что свидетельствует о признании ведущей роли международной ассоциации EAN International и стандартов EAN/UCC в области разработки стандартов радиочастотной идентификации.

ISO/JTC1/SC31/WG4 приступила к разработке стандартов радиочастотных систем, гарантирующие их совместимость. Первый шаг - стандартизация интерфейса ('air interface") между считывателем и радиочастотной меткой. На этом этапе должны быть стандаризированы рабочие частоты, физические характеристики среды и сигналов, которыми обмениваются считыватели и метки (транспондеры). Разработкой стандартов 'air interface" занимается специальная группа TF3 в составе ISO/JTC1/SC31/WG4. В работе WG4/ТF3 наряду с Австрией, Германией, Данией, США, Францией и Японией принимают участие представители ЮНИСКАН/EAN РОССИЯ/AIM РОССИЯ. Анализ характеристик выпускаемого оборудования RFID и опрос международных экспертов выявил основные диапазоны рабочих частот, вокруг которых начались работы по стандартизации для воздушного интерфейса. К ним относятся:

менее 135 кГц

13,56 MГц

2,45 ГГц

5,5 ГГц

Другим первоочередным направлением работы в области стандартизации RFID является определение структуры, состава и характеристик элементов данных, записываемых на радиочастотную метку. ISO/JTC1/SC31/WG4 работает в этом направлении совместно с рабочей группой WG2 "Элементы данных", возглавляемой генеральным секретарем ICODIF/EAN БЕЛЬГИЯ-ЛЮКСЕМБУРГ Этьеном Боне. Первое совместное заседание специалистов WG4 и WG2 состоялось 8-9.07.98 в г.Осло (Норвегия), в нем приняли участие и представители ЮНИСКАН/EAN РОССИЯ/AIM РОССИЯ.

При подготовке статьи использованы материалы "Automatic I.D.NEWS Europe", "IT Reseller MAGAZINE", EAN International, GENCOD/EAN FRANCE, AECOC/EAN SPAIN, Virginia Polytechnic Institute and State University, SOKYMAT SA.

На главную страницу ЮНИСКАН / EAN РОССИЯ