RFID funktion
RFID specialisten
Grenaavej 425
DK-8250 Egaa

+45 77 340 900
info@rfid-specialisten.dk


RFID funktion og karakteristika

Denne beskrivelse er en gennemgang af de forretningsmæssige vurderinger man skal gøre sig tidligt i et RFID projekt og hvilke muligheder de forskellige teknologier giver.
Det betyder at der er lagt større vægt på de forretningsmæssige perspektiver end teknikken bag teknologien.
Jeg håber samtidig at denne side sammen med siderne om "beregning af økonomi og ROI" giver overblik over mulighederne samt værktøjer til at vælge den rigtige løsning.

En brancherelateret vinkel på RFID finder du på "Branche relaterede RFID-projekter"

En teknisk vinkel på RFID og en diskussion af hvordan man skal dimensionere sit system findes på "Beregning og dimensionering af RFID"

RFID (Radio frekvens IDentifikation) er til individuel identifikation af objekter ved hjælp af radiobølger. RFID anvendes til at spore, finde og bestemme objekter af forskellig art som produkter under produktion, beklædning, fødevarer, dokumenter, kæledyr og zoologiske dyr, retur emballage af en hver art og produktfamilier.

Årsagen til at man ønsker at foretage individuel identifikation kan være meget forskellig men bunder ofte i krav om sikkerhed, kvalitet og dokumentation af oprindelse eller proces.
Kommunikationen mellem læseren og transponder (tag) kan gå begge veje. Der kan læses og skrives til de fleste tag typer.

Hvor ikke andet er nævnt vil der være tale om passive tag, aktive tag vil kun være omtalt for at sætte nogle begreber på plads.


Oversigt, RFID standarder og frekvenser

 

LF - lavfrekvens

HF - højfrekvens

UHF- ultrahøjfrekvens

mikrofrekvens

Frekvens

125kHz-135kHz

13,56MHz

865 - 868 MHz

2,45 GHz

Standard

ISO 18000
Samme standard i alle regioner

ISO18000-3
Samme standard i alle regioner

ISO18000-6
EPC GEN2
EN ETSI 302-208
Regionale krav til sendestyrke

ISO18000-4

 

Tag type *)

Passiv

Passiv

Passive - aktive

Passive - aktive

Energi og kommunikation**)

Induktion fra antenne, near field

Induktion fra antenne, near field

Elektrisk felt, far field

Elektrisk felt, far field

Læseafstand ***)

< 0,6m

op til 1 m

0,5-11 m for Europa

op til 50 m for aktive

Licenser og patenter

Ingen restriktioner

Ingen restriktioner

EPC GEN2 evt. royalty for læsemetode

Bemærkninger

God til metal og væsker.
Udbredt anvendelse, moden teknologi, mange installationer

Stort udvalg i udstyr
Woldwide inden for smart-card

En teknologi på vej frem.
Billige labels ved stor volumen

Proprietær systemer

    *) Passiv uden batteri, aktiv med batteri
  **) se afsnittet om kommunikation mellem tag og læser
***) læseafstand er meget afhængig af rette tag samt antenne størrelse og sendestyrke.
       Tilladt sendestyrke er forskellig i de 3 regioner, Asien - Europa - Amerika.

Hvorfor RFID

RFID kan give os informationer om objekterne som det aldrig har været tilgængelig tidligere. Mange flere produkter end i dag vil blive forsynet med deres egen unikke ID. Og alle led i produktions og logistikkæden så vel internt som eksternt vil have adgang til information om det enkelte objekt.

RFID vil reducere tiden fra en fejl bliver opdaget til den bliver rettet med samme dramatiske effekt som internet og e-mail har reduceret tiden for dokument gennemløb, men med væsentlig større effekt.
Derudover vil RFID medføre betydelige fordele i form af reduktion i produktionsomkostninger og lageromkostninger samt øget objektværdi på grund af ny RFID baseret funktionalitet.
RFID er allerede taget i anvendelse til mange nichefunktioner, typisk områder hvor man har kunnet bevise en god rentabilitet uden at involvere for mange led i forsyningskæden, det gælder inden for landbruget, industrivaskerier, biblioteker, transport og antik/museum.


Udfordinger ved RFID

Hvilke risici skal man være opmærksom på og hvad hvilke forhindringer møder man ved vurdering af unik identifikation med RFID, uden for de nicher der allerede har taget teknologien i anvendelse.

Prisen på tag, prisen på tag er afgørende for hvilke anvendelser og formål der vil blive rentable. Prisen vil således have stor indflydelse på i hvilken rækkefølge og indenfor hvilke industrier RFID vil vinde indpas. Med til vurdering af prisen hører også beregning af ændrede produktionsmetoder. Der er en væsentlig prisforskel på "read only" og "read/write" tag.
Aktive tag er også væsentligt dyrere end passive.

Standarder, da forskellige brugere har forskellige behov og interesser, er der inden for RFID, lige som inden for andre områder, forskellige standarder. Mange af de industrier som allerede har taget RFID i anvendelse har dog på trods af manglende standarder og integration til omverdenen fået konkurrencemæssige fordele og øget effektivitet der giver en god tilbagebetalingstid.
Der vil også i fremtiden være forskellige standarder til forskellige anvendelser alligevel vil standarder være vigtig for udviklingsmulighederne med RFID teknologien blandt andet fordi standarderne sikrer kompatibilitet mellem systemer og leverandøruafhængighed ved valg af udstyr. Grænseflader og tildeling af frekvenser i forhold til andre radiobaserede systemer sikres også gennem standarder. RFID standarderne definere følgende forhold: kommunikationsprotokol, data coding, signal modulering, transmissions hastighed og anti collision (ved mange tags i samme læsefelt.

Kompatibilitet og åbenhed mellem systemer i forsyningskæden samt evnen til at håndtere de store datamængder, mængden af data vil blive ganget med en endda meget stor faktor, dette udgør selvfølgelig særlig udfordring i volumenindustrier som blandt andet fødevarer, det har dog endnu ikke været et problem inden for hverken landbrug, vaskerier eller biblioteker som med hensyn til datamængder kan måle sig med mange andre industrier.
Med hensyn til åbenhed mellem systemer er det selvfølgelig vigtigt at vurdere om den store gevinst ved RFID ligger internt eller i samspillet med andre virksomheder.

Datasikkerhed og uautoriseret adgang til personfølsomme oplysninger er områder der skal overvejes når objekterne kan blive informationsbære der kan aflæses trådløst og uden acceskontrol, det samme problem som man kender fra trådløse PC-netværk.
Problemet eksisterer selvfølgelig kun for de systemer hvor man har valgt at skrive anden information end den unikke ID eller hvor der samtidig er åben adgang til databasen med informationerne til den unikke ID.



Principperne i teknologien

I et RFID system er alle objekter forsynet med en transponder/tag og der er placeret læsere/readers de steder i processen hvor man ønsker at opsamle data eller tilføje data til objektet via tagen.
Læserne er ofte forbundet til det administrative system via en data-tjener eller tilsvarende middleware, formålet data-tjeneren er filtrering, forbehandling, validering og klassificering af de store datamængder inden de frigives i et data warehouse.

Transponder
En transponder er en mikrochip forbundet med en lille antenne og benævnes ofte som en tag eller chip.
Tags findes i mange udformninger afhængig af hvilket formål de skal anvendes til, indtil dato har alle tags været en komponent som er blevet forføjet til et objekt men der ses nu flere og flere produkter hvor tagen er tænkt ind i produktdesignet og således bliver en integreret del af produktet.


RFID tagudvalg
Eksempler på tags/transponders

Tags består i princippet af 3 dele:

  • en microchip på 0,3 mm² for UHF chip forbundet til
     
  • en antenne lavet af kobber, aluminium eller ledende blæk, formålet med antennen er at gøre arealet for signalmodtagelse så stor som muligt.
     
  • indkapslet i PVC, Epoxy eller selvklæbende papir, afhængig af hvilket miljø tagen skal anvendes i.
     

Alle tags har fra producenten et unikt ID som ikke kan ændres, det er "brændt" ind i chippen, en tag som kun har et unikt ID omtales ofte som en "read only tag" andre tag har derudover en memory hvor man kan lagre yderlig information, den type tag benævnes som "read/write tag".
når en eller flere tag passerer en readers læsefelt sender den sin information i form af det unikke ID og de tilføjede data, hvis der er tale om en Read/write tag.

En tag kan enten være passiv, det vil sige at den når dens antenne fanger et signal fra en reader der anvender samme kommunikationsprotokol/standard omsættes noget af læserens signal til operationelt energi til det integrerede kredsløb og tagen kan dermed sende et signal retur til læseren.
protokollen/standarden indeholder også algoritme for at håndtere at flere tags er i læsefeltet samtidig (anti collision). Når en tag herefter er valgt er læseren i stand til at udføre flere forskellige operationer som at læse det unikke ID eller ved read/write tags at læse og skrive yderlig information til/fra tagen, efter endt behandling af den enkelte tag slettes den af algoritmens liste og behandlingen af næste tag begyndes. Algoritmens buffer sætter en begrænsning for hvor mange tags der kan læses ad gangen. Der findes proprietær systemer på markedet der er single read.
Eller en tag kan være aktiv, det vil sige at den selv indeholder energi i form af et batteri, en aktiv tag har derfor en væsentlig længere læseafstand.

Læsere
En læser/reader kan enten være med indbygget antenne eller med ekstern antenne(r) nogle læsere kan håndtere signaler fra flere antenner samtidig. Antennerne kan være placeret flere meter fra læseren.
Det at både tag og læser har antenne kan i visse situationer give lidt forvirring men normalt mener man læserens antenne når en antenne omtales. Det at en læser kan behandle signaler fra flere antenner øger læsesikkerheden ved at antennernes indbyrdes vinkler kan sikre at uanset hvordan en tag vender vil den altid modtage en god signalkvalitet fra læseren, dette øger både læseafstand og læsesikkerhed. Nogle tags kan der skrives til, hvis man kan skive til en tag der det lidt misvisende at kalde det en RFID læser for det er både en læser og en RFID skriver, men læser dækker altså her over en kommunikation for både at læse og skrive til en RFID tag.



Datakapacitet i RFID transponder/tag

Hvis man ønsker at anvende RFID read/write tag som en form for distribueret database eller som informationsbærer fra et IT-system til et andet er datakapaciteten i tagen, ud over pladsen der anvendes til det unikke ID, vigtig. Da memory både fylder noget og ikke er gratis har det selvfølgelig indflydelse på størrelse og pris (silicium er dyr) , nedenfor er vist er eksempel på hvordan memory i en I-code 13,56 MHz tag fra Sokymat med 512 bit EEPROM memory fordelt i 16 blokke med 4 bytes det giver 384 bit memory til at skive i og 64 bit til det unikke ID.

Memory opbygning i Sokymat, IC Read/Write 512 bit


Hvor mange data tagen kan indeholde afhænger selvfølgelig af specifikationen og standarden den viste Sokymat tag skal derfor kun opfattes som et eksempel til at anskue funktionaliteten i den skrivbare tag.
Skrivning til transponder er indbygget funktionalitet i læseren
En EPC GEN2 kode fylder fra 64-256bit, se specifikationerne for EPC i afsnittet EPC


kommunikation mellem tag og læser


Skitse af principperne for kommunikation mellem læser og tag. Illustrationen er lavet af Steve Lewis fra Laran

Magnetfelt LF og HF(near field)    Elektrisk felt UHF(far field)

LF og HF Ved disse frekenser sker der induktion mellem 2 spoler, læserens antenne og tagen, det anvendes til at sende informationer mellem tag og læser. For ikke at drukne data i bærefrekvensen sendes data ofte på en sidefrekvens så er det lettere at adskille data og bæresignal. Læseren er således den der hele vejen tilfører energien og styrer og holder fast i signalet.

UHF Passisve UHF tag får på samme måde som LF og HF tag deres energi fra læseren/antennen selv om metoden er anderledes UHF tag udnytter den kombinerede bølge af de elektriske og magnetiske felter i det frie rum uden for antennens magnetiske felt, antenne har således i modsætning til den induktive kobling ikke længere fat i signalet. Når signalet når tag-antennen absoberes noget af signalet til energi og tagen reflekterer en del af signalet retur til læseren/antennen.


EPC elektronisk produktions kode

EPCglobals mærke for produkter der er godkendte

EPCglobals logo til godkendte produkter

eksempel på elektronisk produktions kode, kilde Printronix

Specifikation for en 96 bit EPC kode
Header 0- 7. bit (=8bit)
EPC manager 8.-35. bit Producent information (=28bit > 268.000.000)
Objektklasse 36.-59 bit fortæller den eksakte produktklasse (=24bit > 16.000.000)
løbenummer 60. - 96. bit unik ID der har plads til 296 produkter (=36 bit ~ 68 milliarder)
Alle koder angives i hexdecimale tal på alle pladser

Ordforklaringer

EPC                  Elektronisk produktions kode
ETSI                 Europæisk tele standardiserings institut
Hexdecimal      Talsystem til 16, det vil sige at der er plads til 16 værdier på hver decimalplads                         (0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, A, B, C, D, E, F)



RFID-specialisten - RFID viden og praktisk erfaring!

Valid HTML 4.01 Transitional