RFID

Oznaka RFID.

RFID je skraćenica od Radio frequency identification (u slobodnom prevodu — Identifikacija putem radio frekvencije). RFID je sistem daljinskog slanja i prijema podataka pomoću RFID pločica/odašiljača. RFID pločica je izuzetno mali objekat koji se može zalepiti ili ugraditi u željeni proizvod. RFID pločice sadrže u sebi antenu koja im omogućava prijem i slanje radio-talasa od RFID primopredajnika.

Istorija RFID pločica

Kao preteča RFID tehnologije uzima se izum Lava Teremina, ruskog pronalazača, koji je 1945. konsturisao špijunski alat — vrstu bubice koja je koristila energiju radio-talasa da bi slala signale. Kao takav, ovaj uređaj nije mogao da bude detektovan osim kada je daljinski napajan i osluškivan. Takva konstrukcija davala mu je i svojstvo teorijski neograničenog veka trajanja.

Slična tehnologija korišćena od strane Britanaca u Drugom svetskom ratu jeste IFF (Identification friend or foe) razvijena 1939. i korišćena od strane saveznika da identifikuje avione kao savezničke i neprijateljske korišćenjem kodiranih radarskih signala i identifikacionih tagova. Svrha ove tehnologije bila je da se izbegnu napadi između savezničkih aviona kao i napadi na civilne letelice, a ostvarene su i prednosti u pogledu automatskog informisanja stanica na zemlji preko odzivnog signala i bolje koordinacije.

U aplikacijama za praćenje, RFID se pojavio 1980-ih godina i brzo zadobio veliku pažnju zbog svoje sposobnosti da prati pokretne objekte. Kao prefinjena tehnologija, sa neslućenim mogućnostima primene, on se stalno razvija i spektar mogućih upotreba ove tehnologije se stalno širi.

Pretpostavlja se da je prvi istraživački rad koji je objavljen delo Hari Stokman-a (Harry Stockmann) koji je taj rad objavio 1948. godine pod naslovom “Komunikacija kao odraz moći”. Stokman je već tada predvideo da do široke primene RFID pločica predstoji dug i mukotrpan rad na istraživanju i irazvoju na polju radio frekvencionih komunikacija. I kao što smo videli bilo je potrebno više od 30 godina da bi RFID pločice zaživele u praksi.

Razvoj RFID tehnologije

Problem koji se danas nastoji rešiti uvođenjem nove tehnologije je — kako pratiti jedinstveni proizvod od njegovog nastanka do krajnjeg potrošača. Standardni bar-kod identifikuje samo proizvođača i proizvod, ali ne i jedinstveni artikal. Bar-kod na omotu čokolade je isti na svakom omotu iste vrste čokolade, pa je nemoguće putem samog bar-koda izdvojiti tačno određeni proizvod. RFID transponder, naprotiv, nosi identifikator — serijski broj jedinstven samo za taj specifični proizvod.

Aplikacije gde je potrebna sigurna i jedinstvena identifikacija te dugotrajnost i izuzetna otpornost identifikatora na razne specifične uticaje okoline, a nije potrebna direktna vidljivost, idealne su za primenu RFID tehnologije. U većini okruženja, RFID postiže 99,5% do 100% očitanja u prvom skeniranju. Takođe RFID je bez pokretnih delova ili optičkih komponenti, održavanje je daleko jednostavnije. RFID njegova primena i standardizacija su još uvek u početnoj fazi. Za sada RFID ne mora u potpunosti zameniti postojeći sistem identifikacije i praćenja zasnovan na bar-kodu, ali ga može uspešno dopunjavati. RFID sistem

Nekoliko različitih kategorija sistema pretpostavlja različitu opremu:

• EAS (Electronic Article Surveillance) — sistem za elektronsko praćenje artikala je potreban transponder sa samo jednim bitom memorije. To je dovoljno za detekciju prisutnosti proizvoda. Ovakavi se sistemi susreću u trgovinama gde je svaki artikal označen, a čitač-antena smešten je na izlazu.
• Sistem mobilnog prikupljanja podataka. Sistem pretpostavlja korišćenje ručnih prenosnih terminala s integrisanim RFID čitačem, a prema potrebi i čitačem bar-koda. Dobar primer je prenosni laserski terminal za prikupljanje podataka, s integrisanim čitačima za obe tehnologije. Takav uređaj omogućuje i upisivanje novih podataka u aplikaciji gde se koriste Čitaj / Piši transponderi, a može imati veliku memoriju za čuvanje prikupljenih podataka.
• Mrežni sistem se obično sastoji od fiksnih čitača, smeštenih tako da mogu čitati informacije s transpondera koji pored njih prolaze. Ti transponderi mogu biti učvršćeni na neki objekat, proizvod ili na odeću osoblja neke ustanove, zavisno od primene. Čitači su spojeni putem mreže na sistem upravljanja informacijama i omogućavaju kontrolu u realnom vremenu.
• U sistemu za pozicioniranje transponderi se koriste za automatsko lociranje i navigaciju za vođena vozila. Čitači su smešteni na vozila i povezani s računarom, a transponderi (opremljeni informacijom o lokaciji) pričvršćeni su duž puta kojim se vozila moraju kretati.

Kako RFID sistem radi

Osim nosilaca informacije, RFID sistem zahteva i sredstvo kojim će te informacije biti pročitane, i zatim prenesene računaru odnosno informacionom sistemu. Naravno, deo sistema mora biti i način kojim će se uneti ili programirati transponderi ako to nije već učinjeno u trenutku njihove proizvodnje.

RFID uređaj (čitač, odnosno terminal za prikupljanje informacija) koristi radio transmisiju za slanje energije transponderu (RFID Tag) koji onda emituje povratnu informaciju: jedinstveni identifikacioni kod i/ili niz podataka, ranije smešteni u samom transponderu. Tako prikupljene podatke, kao i u slučaju bar-koda, moguće je dalje obrađivati.

Transponder

Reč transponder izvedena je od termina transmitter/responder, prema funkciji tog uređaja koji na transmisiju čitača odgovara (respond) podatkom. Osnovne komponente transpondera su mikročip i antena, zaliveni u kućište otporno na uticaj okoline.

Nekoliko karakteristika razvrstavaju RFID transpondere u različite grupe:

• način odnosno sredstvo napajanja,
• sposobnost čuvanja podataka,
• odnosno opcije programiranja,
• radna frekvencija i s time u vezi
• opseg (udaljenost) čitanja,
• fizički oblik i na kraju

cena. Fizički, uopštene su kategorije:

• transponder (tag)
• "smart" nalepnice
• RFID pločica (PCB)

Nosilac informacije u obliku transpondera, nalepnice, ili PCB-a obično se postavlja na objekt, ambalažu, paletu, kontejner ili čak na sam proizvod, tako da može putovati s njime i na svakom koraku ga identifikovati. Podaci u transponderu mogu biti raznovrsni — svakako će identifikovati:

• proizvod na traci,
• robu u tranzitu,
• lokaciju,
• vozilo, takođe i
• životinju ili osobu, ali mogu predstavljati i instrukcije o daljim postupcima

RFID transponder (tag)

Transponderi se proizvode u vrlo različitim oblicima, veličinama, s različitim kapacitetima memorije i sposobnostima "preživljavanja" u okolini. RFID transponder može biti dovoljno malen da se smesti pod kožu životinje, može biti uobličen kao ekser ili šraf za označavanje drvene građe ili u obliku kreditne kartice za korišćenje u aplikacijama kontrole pristupa.

Veliki plastični privesci za sprečavanje krađe prikačene za odeću u trgovinama takođe su RFID transponderi, a slični su i vrlo otporni transponderi u obliku bloka kojima se označavaju kontejneri u internim procesima proizvodnje, ili radne mašine i kamioni u svrhu praćenja i održavanja. Gotovo svi su zaštićeni nekom vrstom kućišta od udaraca, hemikalija, vlage i prašine.

RFID PCB

PCB pločica (Printed Circuit Board) je namenjena ugradnji u proizvod ili ambalažu. Prednosti joj je niža cena i sposobnost podnošenja uslova okoline koje RFID nalepnice ne bi podnele.

RFID nalepnice

Bar-kod kao tehnologija automatske identifikacije u upotrebi je već decenijama i vrlo je dobro prihvaćen. Ipak, jednom odštampane, bar-kod nalepnice ne mogu više biti promenjene, a da bi je skener pročitao mora biti u vidljivom dometu skenera. Nova generacija "pametnih" (smart) nalepnica opremljena je RFID tehnologijom i nadilazi neka ograničenja tradicionalnog bar-koda. Integrisani elektronski sklop sadrži digitalnu memoriju i može biti programiran ili re-programiran korišćenjem radio-talasa. Smart nalepnice imaju očiglednu prednost pred tradicionalnim bar-kod nalepnicama u aplikacijama gde je potrebna kombinacija efikasnosti čitanja i vizuelna, ljudskom oku razumljiva informacija. Transponderi mogu imati različite kapacitete memorije, sposobnosti "pisanja i čitanja", izvore energije, razne radne frekvencije.

Čitanje i zapisivanje na transponder

Tri su mogućnosti podržane RFID tehnologijom, a zavise o tipu memorije transpondera:

• Read Only (R) – samo čitanje transpondera koji u procesu proizvodnje dobija svoj jedinstveni serijski broj. Jednom smeštena informacija ne može se menjati.
• Write Once Read Many (WORM) – korisnik sam programira memoriju transpondera, ali podatak može upisati samo prvi put, nakon čega on ostaje permanentno pohranjen.
• Read/Write (R/W) – korisnik može mnogo puta upisati informaciju na transponder. Read-write transponderi obično imaju serijski broj koji se ne može izbrisati, a podaci koji se upisuju, dodaju se tome. Read-write transponderi su korisni u kompleksnijim aplikacijama, ali budući skuplji, nisu praktični za označavanje jeftinih proizvoda.

Izvor napajanja transpondera

Transponderi za rad trebaju energiju, iako u izuzetno malim količinama (meri se u mikro ili milivatima).

• Pasivni transponder nema sopstveno napajanje, energiju dobija isključivo putem RF emisije od čitača. Manji je, laganiji, jeftiniji od “aktivnog” transpondera i ima praktično neograničen životni vek. Nedostatak mu je manji domet prenosa signala. Kapacitet memorisanja podataka mu je takođe slabija strana, kao i manja otpornost na elektromagnetsku buku u okruženju. Od 2004. godine pasivne RFID pločice su dostupne I u malim formatima 0.4mm x 0.4mm a tanje su od običnog lista papira, takav uređaje praktično nevidljiv.
• Polu-pasivni transponder ima bateriju kojom napaja čip, ali za komunikaciju koristi energiju čitača.
• Aktivni transponder ima svoje napajanje – bateriju s ograničenim vekom trajanja, tipično nekoliko godina zavisno o uslovima okoline i korišćenju. Neki tipovi aktivnih transpondera mogu imati i zamenjivu bateriju. Skuplji su i veći, ali imaju veći domet transmisije signala, bolji imunitet na šum i bržu transmisiju podataka u području visoke frekvencije. Obično mogu funkcionisati u vrlo velikom rasponu temperatura od -50 °C do 70 °C. Aktivni i polu-pasivni transponderi su korisni za praćenje vredne robe ili objekata o kojima se informacija mora pročitati izdaleka, no oni mogu biti dva do tri puta skuplji od pasivnih transpondera. Pasivni UHF transponderi moraju biti pročitani s manje udaljenosti, ali su jeftiniji i mogu se baciti zajedno s ambalažom proizvoda.

Radne frekvencije transpondera

Transponderi komuniciraju s čitačem putem radio-talasa. Radio-talasi su deo elektromagnetskog spektra za koji u svakoj državi postoji zakonska regulativa. Problem s RFID komunikacijom je u tome što su u različitim zemljama sveta delovi spektra različito raspodeljeni prema nameni. Znači, transponder koji radi na 915 MHz u jednom delu sveta, će biti neupotrebljiv negde drugo, gde je to frekvencijsko područje namenjeno kakvoj drugoj aplikaciji.

Svaka država upravlja frekvencijama u skladu s regulativom triju postojećih područja: Evropa i Afrika predstavljaju Region 1, Severna i Južna Amerika Region 2, a Australija i Azija Regiju 3. Postoji inicijativa za postizanje određenog stepena slaganja u pogledu korištenja frekvencijskih područja do 2010. godine, ali ih je trenutno za primenu RFID tehnologije vrlo malo dostupno na globalnom nivou.

Ali, čak i da postoji određeno frekvencijsko područje u svakoj zemlji na svetu, bilo bi loše ograničiti upotrebu RFID tehnologije samo na to područje. Različite frekvencije imaju različite karakteristike koje ih čine korisnim u sasvim određenim aplikacijama. Na primer, transponderi niske frekvencije su jeftiniji od UHF transpondera, troše manje energije i imaju veću sposobnost emitovanja signala kroz razne materijale. Zato su pogodni za označavanje objekata s visokim procentom vode, na malim udaljenostima. S druge strane, UHF transponderi (ultra visoke frekvencije) imaju veći domet i brži protok podataka, uz veću potrošnju energije i slabiju transmisiju kroz materijale. Zbog tih svojstava, pogodniji su za skeniranje transportnih kutija na ulazu ili izlazu iz skladišta.

Uopšteno, RFID sistemi se klasifikuju u tri frekvenciona područja. Svako ima svoje karakteristike i tipično područje primene:

• Low Frequency – 100-500 kHz, a najčešće 125 kHz, najkraćeg dometa signala i najmanje brzine očitavanja i prenosa;
• High Frequency – 10-15 MHz, a najčešće 13,56 MHz, kratkog do srednjeg dometa signala, srednje brzine očitavanja i prenosa; Postoji i sistem standardizacije: ISO 15693 predstavlja standard za čipove i čitače koji rade na frekvenciji od 13,56 MHz.
• Ultra High Frequency (UHF) – rade u rasponu od 433 - 915 MHz, i 2,45 GHz, najvećeg dometa signala (pod FCC regulativom), veće brzine prenosa. Kod ovih transpondera ne sme biti prepreke između čitača i transpondera - UHF radio-talas ne prodire tako dobro kroz materijale i zahteva više energije za transmisiju u datom opsegu nego talas niže frekvencije. Tri su najčešće frekvencije (kao predstavnici ovih grupa) 125 kHz, 13,56 MHz i 2,45 GHz. Većina zemalja koristi 125 kHz ili 134 kHz područje za sisteme niske frekvencije, i 13,56 MHz za sisteme visoke frekvencije.

Brzina očitavanja i prenosa podatka je povezana s frekvencijom. Što je viša frekvencija to je brži prenos. Taj podatak je značajan u planiranju RFID sistema, posebno tamo gde će transponder brzo prolaziti kroz zonu očitavanja. O frekvencijskom području donekle zavisi i domet signala transpondera. Ima i drugih faktora – snaga čitača, interferencija koju stvaraju objekti u okolini (posebno metalni) i drugi RF uređaji. Obično, domet pasivnih transpondera (bez baterija) niske frekvencije je 30 cm ili manje, transpondere visoke frekvencije moguće je pročitati s udaljenosti oko 90 cm ili manje, a UHF transpondere s 3 do 6 m. Tamo gde je potreban veći domet koriste se aktivni transponderi koji ostvaruju i veći domet signala.

Memorijski kapacitet transpondera

Transponder može imati i samo jedan bit – na primer, sistem za električno praćenje artikala (EAS) u trgovini treba samo taj jedan bit da bi pokrenuo alarm jednom kad je pobuđen u polju čitača. Takvi transponderi su korisni i tamo gde se artikli broje. Za čuvanje serijskog broja, po mogućnosti zajedno s kontrolnim bitovima dovoljno je 128 bita. Serijski, odnosno identifikacioni broj može upisati proizvođač ili sam korisnik unutar svoje aplikacije. Veći kapaciteti memorije, do 512 bita, uvek su programabilni – osim same identifikacije korisnik može upisati razne podatke o označenom objektu, upute za dalje postupke u nekom procesu ili rezultate ranijih akcija nad objektom.

Transponderi s 64 kilobita memorije obično nose datoteke s podacima organizovanim u polja koja se mogu selektovati tokom procesa čitanja. Za većinu aplikacija dovoljan je 96-bitni serijski broj, a transponder će na kraju puta proizvoda koji je njime označen ionako biti odbačen. Činjenica je da je cena jednostavnijih transpondera niža, pa je jasno da će najveći broj nosioca informacije biti upravo tog tipa.

Čitač/Interogator

RFID čitači (često se nailazi i na termin interogator) prilično se razlikuju po kompleksnosti, što zavisi od tipu transpondera s kojima radi i o funkcijama koje mora imati. Njihov zadatak je komunikacija s transponderima i prenos podataka dalje, do računara. Funkcije čitača mogu biti i provera i ispravljanje grešaka. Kad je signal transpondera primljen i dekodiran, prema Command Response protokolu, čitač će na ponovljeno slanje signala odgovoriti instrukcijom transponderu da prestane emitovati. Ovaj se protokol koristi za rešavanje problema koji se mogu pojaviti kod čitanja brojnih transpondera u kratkom vremenu. Razne tehnike se i dalje razvijaju kako bi se poboljšao postupak očitavanja, pa čitači mogu registrovati više transpondera istovremeno.

Područja primene RFID tehnologije

Primjenu RFID tehnologije možemo zamisliti u bilo kojem području ljudskog djelovanja gde se barata podacima. Trenutno se RFID najviše susreće u transportu i logistici, proizvodnji i kontroli. Neki su primeri označavanje životinja u uzgoju, praćenje proizvoda u lancu nabavke, kontejnera koji se ponovno koriste, delova koji se kreću kroz pogon u proizvodnom lancu, praćenje poštanskih pošiljaka i prtljaga u avio-prevozu, naplata putarine i parkinga, kontrola pristupa vozilima, zatim EAS aplikacije u trgovinama, zaštita vrednih predmeta od krađe, praćenje osnovnih sredstava. Kontrola ulaza i radnog vremena je još jedna tipična aplikacija, i sigurnosna kontrola pristupa određenim lokacijama.

Literatura

• Martein Meints (2007), D3.7 A Structured Collection on Information and Literature on Technological and Usability Aspects of Radio Frequency Identification (RFID), FIDIS deliverable 3(7), June 2007.
• Paolo Magrassi (2001). „A World Of Smart Objects: The Role Of Auto Identification Technologies”. Pristupljeno 24. 6. 2007. 
• Sen, Dipankar; Sen, Prosenjit; Das, Anand M. (2009). RFID for Energy & Utility Industries. PennWell Books. ISBN 978-1-59370-105-5. 
• Stephen A. Weis, RFID (Radio Frequency Identification):Principles and Applications, MIT
• Dobkin, Daniel M. (2012). The RF in RFID: UHF RFID in Practice. Newnes. ISBN 978-0-12-394830-4. 
• John R. Vacca Computer and information security handbook, Morgan Kaufmann. (2009) ISBN 978-0-12-374354-1.

Vidi još

• Biometrijski pasoš