Podstawy RFID

Rozszerzenie skrótu RFID (Radio Frequency Identification) wywodzi się od praktycznego przeznaczenia technologii RFID, w którym transpondery (etykiety, tagi) mają służyć identyfikacji przedmiotów, które znajdują się w polu działania czytnika. Sama identyfikacja polega na radiowym odczycie unikatowego identyfikatora (kodu cyfrowego) zapisanego w pamięci transpondera. Systemy takie działają w kilku przyznanych pasmach częstotliwości, które pośrednio determinują wiele parametrów takich jak zasięg, przepustowość:

• niskiej częstotliwości (LF 125 kHz) o teoretycznym zasięgu dochodzącym do 10 cm,
• wysokiej częstotliwości (HF 13.56 MHz) o teoretycznym zasięgu dochodzącym do 1,5 m,
• ultrawysokiej częstotliwości (UHF 865–868 MHz, 902–928 MHz) o zasięgu dochodzącym do 12 m,

Jaka jest aktualna koniunktura w sektorze zdalnej identyfikacji?

 

Aktualne warunki na rynku zdalnej identyfikacji są zbliżone do tych, które pokazujemy na drugim wykresie obejmującym całe pierwsze półrocze. Oznacza to, że sytuacja się niewiele zmienia – nikt nie wskazał, że warunki są bardzo dobre, co piąta firma uważa, że są one kiepskie. Być może ostatnie trzy miesiące roku przyniosą lekką zmianę na plus, niemniej jest to tylko życzenie oparte na tym, że zwykle tak było.

Poza tym jest jeszcze RFID wykorzystujący aktywne transpondery działające w paśmie 2,5 GHz o teoretycznym zasięgu dochodzącym do 100 m.

NFC (Near Field Communication) jest technologią bezprzewodowej komunikacji na bliskie odległości. NFC bazuje na rozwiązaniach technologicznych RFID, będąc jednocześnie autonomicznym standardem komunikacji bezprzewodowej. NFC wykorzystuje częstotliwość 13,56 MHz, a teoretyczny zasięg komunikacji wynosi 20 cm.

Ocena stopnia specjalizacji dostawców

 

Zdalna identyfikacja, a więc systemy RFID i NFC stanowią główny nurt biznesowy (specjalizację) dla co piątej firmy z tego zestawienia. To relatywnie duża część, co wskazuje na to, że jest to wartościowy sektor pozwalający skupić aktywność firmy jedynie na tym zagadnieniu. Dla dwóch trzecich firm zdalna identyfikacja jest drobnym fragmentem działalności, co w warunkach szerokiego spektrum aplikacyjnego i wielu branż, które korzystają z takich rozwiązań, jest naturalne.

Poza zasięgiem i pasmami pracy dalsze różnice kryją się w przeznaczaniu i sposobie komunikacji. Zasadniczo RFID realizuje komunikację jednostronną (czytnik odbiera kod z tagu). NFC rozszerza standard RFID, oferując trzy tryby przekazywania informacji:

• zapis/odczyt informacji zapisanej w pasywnym transponderze NFC
• komunikacja typu P2P pomiędzy dwoma aktywnymi urządzeniami,
• emulacja pasywnej etykiety NFC przez aktywne urządzenie.

Powszechnym zastosowaniem technologii NFC są zbliżeniowe płatności elektroniczne oraz wszelkie zastosowania wykorzystujące bezprzewodowy odczyt/ zapis informacji z użyciem telefonów komórkowych i tabletów, takie jak reklama (plakaty, naklejki interaktywne), parowanie urządzeń, automatyzacja konfiguracji, odczyt kodów serwisowych i statusu pracy urządzeń AGD za pomocą smartfonów i podobne. W większości aplikacje te dotyczą sprzętu konsumenckiego i zastosowań powszechnego użytku.

Najważniejsze dla klientów cechy ofert brane pod uwagę przy kupowaniu produktów RFID/NFC

 

W rankingu najważniejszych kryteriów selekcji produktu związanego ze zdalną identyfikacją radiową na czołowym miejscu uplasowały się cena i jakość. Innymi słowy, klienci wybierają najlepszą wartość za najniższą cenę, a więc tak samo jak w wielu innych obszarach techniki. Bardzo wysoko ocenione zostały kompetencje techniczne dostawcy, bo zwykle na podobnych wykresach to kryterium lokuje się bliżej dołu zestawienia. To samo dotyczy łatwości integracji, parametrów technicznych, terminu dostawy lub kompletnej oferty. W obszarze RFID mało istotne są "nowe technologie" – czyli liczą się utylitarne korzyści.

Zastosowania RFID obejmują poważniejsze aplikacje, w tym rozwiązania przemysłowe, takie jak na przykład: kontrola dostępu, identyfikacja zwierząt (pasmo LF), bilety elektroniczne, opłaty drogowe (HF), identyfikacja produktów, gospodarka magazynowa, logistyka i transport, kontrola łańcucha dostaw (UHF).

W przemyśle systemy RFID automatyzują i przyspieszają zarządzanie dostawami, rejestrują towary, które wyszły z magazynu, a informacje te są aktualizowane w czasie rzeczywistym w bazach danych. Są one jednym z istotniejszych narzędzi do realizacji koncepcji Przemysłu 4.0, która zakłada integrację automatyzacji, komunikacji oraz analizy danych w zakładzie produkcyjnym, po to, aby zwiększyć efektywność i obniżyć koszty.

Branże i obszary aplikacyjne o największym potencjale zakupowym w Polsce w odniesieniu do RFID

 

W warunkach krajowych najbardziej wartościowym odbiorcą produktów związanych ze zdalną identyfikacją jest przemysł, w tym zastosowania w aplikacjach automatyki przemysłowej. Duży popyt kreują też obszary takie jak kontrola dostępu i ochrona mienia (w tym domofony), ale trudno tutaj o jakieś zaskoczenie, bo są to chyba najstarsze zastosowania. Na trzeciej pozycji uplasowała się logistyka towarów, czyli użycie tagów do kontroli stanu i przepływu dóbr w procesach magazynowania i spedycji. Duże znaczenie ma ponadto kontrola procesu produkcji, w tym aplikacje klasy traceability, co jest wskazaniem, że wykorzystanie kart RFID do dokumentowania i kontroli operacji cały czas się zwiększa. Systemy traceability są rozwiązaniami kosztownymi i jednocześnie coraz bardziej poszukiwanymi. RFID jest chętnie tu wykorzystywany, bo komponenty sprzętowe (czytniki, transpondery) są dzisiaj tanie.

W ten sposób likwiduje się przestoje, efektywniej i szybciej realizuje zlecenia, a więc taniej. Tagi wielokrotnego użytku mogą również pełnić funkcję przenośnych baz danych i są doskonałym źródłem informacji dla zakładowych systemów traceability, o których dzisiaj się tak wiele mówi w kontekście jakości.

Transpondery

W systemach RFID transponder (etykieta) jest zwykle bezprzewodowo zasilany przez czytnik energią pola elektromagnetycznego. Nie jest to jednak regułą, ponieważ istnieją aktywne etykiety RFID wyposażone w zasilanie bateryjne, co ma na celu wydłużenie zasięgu ich działania. Transpondery są wytwarzane w wielu kształtach i z reguły im mniejszy, tym zasięg działania jest krótszy, co wynika z rozmiarów anteny.

Antena w transponderach jest obwodem rezonansowym złożonym z cewki i kondensatora. Ta cewka może być wykonana jako płaska struktura połączeń nadrukowana na plastikowej karcie, w postaci cewki nawiniętej na ferrytowym pręciku lub jako kombinacja tych dwóch głównych rozwiązań.

Główne zjawiska techniczne w sektorze zdalnej identyfikacji

 

Zestawienie najważniejszych zjawisk technicznych zmieniających rynek zdalnej identyfikacji otwiera kryterium związane z łatwością integracji platform sprzętowych RFID/ NFC w systemie klienta. Duża uniwersalność aplikacyjna pozwala na swobodę projektową systemów, współpracę z dowolnym oprogramowaniem wyższego poziomu aplikacji i sprzyja niskim kosztom realizacji. Potrzeba zapewnienia bezpieczeństwa jest odpowiedzią na liczne przypadki włamań, nadużyć i przestępstw w ostatnich latach, co w dzisiejszych czasach ma coraz większe znaczenie i brane jest pod uwagę w procesie decyzyjnym.

Dalsze szczegóły i różnice związane z transponderami kryją się w chipie, który jest dołączony do obwodu rezonansowego. Poza układem nadajnika, który tłumi i odtłumia obwód rezonansowy, znajduje się w nim układ cyfrowy, który wysyła szeregowo strumień bitów odpowiedzialny za komunikat identyfikacyjny. Format danych, ilość informacji, jaka jest transmitowana, definiują ustandaryzowany protokół.

Najważniejsze czynniki o charakterze negatywnym dla rynku zdalnej identyfikacji

 

Za największą przeszkodę dla rozwoju rynku RFID/ NFC ankietowani specjaliści uznali brak wiedzy na temat możliwości, jaką niesie ze sobą zdalna identyfikacja, a także brak doświadczenia aplikacyjnego pozwalającego na kreowanie projektów z tego obszaru. Na drugim miejscu znalazło się konserwatywne podejście do nowości produktowych oraz opór przed ich wdrażaniem. Brak pieniędzy klientów na inwestycje to pokłosie obecnej nie najlepszej sytuacji na rynku, które w oczywisty sposób zaostrza problemy z konkurencją po stronie integratorów i dostawców produktów w kraju oraz firm azjatyckich. Tamtejsze firmy, które coraz lepiej i szybciej docierają na rynek europejski.

W zależności od typu transpondera możemy mieć wersję, w której kod identyfikacyjny został ustalony podczas produkcji i nie można go zmienić. Są też wersje z pamięcią zapisywaną jednokrotnie WORM (Write Once Read Many) i wielokrotnie RW (Rewritable). Wielkość pamięci zawartej w tagu zależy od wersji i standardu, niemniej jest ona kategoryzowana na banki takie jak:

• pamięć EPC (EPC Memory) – bank pamięci przechowujący Electronic Product Code, czyli elektroniczny kod produktu. Jest to pamięć edytowalna, w której można zapisać dowolny numer HEX o długości maksymalnej do 96 bitów.
• pamięć użytkownika (User Memory) – jest to dodatkowa pamięć, którą wykorzystuje się w sytuacji, gdy 96 bitów pamięci EPC okazuje się niewystarczające. Pamięć użytkownika to zwykle dodatkowe 512 bitów do zapisu danych.
• Pamięć TID (TID Memory) – TID jest pamięcią przechowującą unikatowy numer danego transpondera, którego nie można zmienić. Numer TID jest nadawany przez producenta.
• pamięć bezpieczeństwa – to bank pamięci, w którym znajdują się dwa 32-bitowe hasła: hasło dostępu do blokowania i udostępniania możliwości zapisu danych poufnych oraz hasło niszczące. To drugie hasło blokuje transponder.

Poza transponderami pasywnymi na rynku są tagi semi-aktywne, które są kombinacją tagów pasywnych i aktywnych. Mają własne źródło zasilania w postaci baterii, ale służy ono jedynie do zasilania chipa, a nie do emisji fal radiowych. Ich czułość jest znacznie większa niż tagów pasywnych, a żywotność baterii dłuższa niż tagów aktywnych. Z kolei tagi aktywne – to transpondery z wbudowanym źródłem zasilania, które służy zarówno do aktywacji chipa, jak i emisji fal radiowych. Tagi aktywne mają znacznie większą pamięć i ze względu na silny sygnał o wiele lepiej sprawują się w trudnych warunkach. Wadą może być ograniczona żywotność baterii, która najczęściej wynosi od 2 do 10 lat.

Najważniejsze zjawiska pozytywne dla rynku zdalnej identyfikacji

 

Listę czynników pozytywnie wspierających rozwój rynku zdalnej identyfikacji otwiera coraz większa elektronizacja całej współczesnej techniki, która tworzy nowe obszary aplikacyjne dla opisywanych rozwiązań. Pozytywne jest coraz większe bezpieczeństwo, które systematycznie się poprawia wraz z nowymi protokołami i rewizjami standardów. Ponadto rynek rozwija się wraz z kolejnymi aplikacjami specjalistycznymi, innowacyjnymi produktami. Rozwojowi sprzyja też spadek cen transponderów i czytników, dzięki któremu nawet bardziej śmiałe pomysły nie rozbijają się tak jak dawniej o próg wysokich kosztów.