Терминът Rfid означава радиочестотна идентификация (на английски, Radio Frequency  Identification) и представлява метод за автоматично идентифициране на обекти, при който от идентификатори върху обекта се четат или записват данни чрез радиосигнали.

Най-естественият начин да си обясним Rfid е да си представим един баркод, който е в състояние да обменя информация чрез радиочестота и да се обновява във времето.

Много хора мислят, че Rfid е технология, която ще позволи реализацията на една голяма мрежа, в която не само хората, но и обектите са свързани помежду си.

Тази идея засега все още не е реализирана, но в близките години се очакват голям брой инновативни приложения, свързани с Rfid технологията.

Идентификацията се извършва чрез антена за прочитането на дигиталния чип (наричан таг или транспондер), поставен върху обекта.

Тагът съдържа определено количество информация за обекта, на който е поставен (като например код, дата на произвоство, производител), която може да бъде статична или променяна във времето.

Тагът няма нужда от ел захранване за да работи. Благодарение на феномена, наричан магнитна индукция, когато бъде “осветен” от магнитното поле на антената, тагът е в състояние да събере малкото енергия, която му е необходима, за да предава на късо разстояние информацията, която съдържа.

Този тип таг се нарича “пасивен”. При необходимост от по-голяма мощност за предаване на дълго разстояние, тагът трябва да бъде захранен чрез източник на електроенергия, като батерия например. По този начин тагът става “активен”.

Сферите на приложение на Rfid технологията са много. Таговете се разпространяват бързо в сферата на индустриалното производство, логистиката и облеклото, но също така и в сферата на здравеопазването, публичната администрация, контрола на достъпа и др.

За частните изследователи и университетите RFID е предизвикателство, защото в следващите години ние ще трябва да разработват все по-чувствителни и интелигентни тагове и четящи устройства.

За служителите в болниците, публичните администрации, библиотеките, гражданската защита, армията, Rfid е многообещаваща технология, защото благодарение на нея е възможно да се гарантира повече контрол и повече сигурност по време на криза.

За професионалистите от веригата за доставки, тоест за тези, които се занимават с управлението на стоките, RFID е полезен инструмент в днешно време и абсолютно необходим в бъдеще, защото заедно с други технологии, осигурява изключителен контрол върху стоките и отделните продукти.

Rfid може да намали разходите по управлението на стоките, да повиши ефикасността на складовете и да подобри цялата верига за доставки.

За търговците на дребно RFID е една възможност, тъй като в рамките на няколко години ще намали кражбите в магазините, но преди всичко ще подобри "shop experience", т.е. начина, по който потребителите взаимодействат с продуктите, които имат намерение да закупят.

Не на последно място за този, който произвежда, продава и интегрира технологията, RFID е един от най-обещаващите пазари в близко бъдеще, тъй като таговете и антените, които са двата основни елемента на система за радиочестотна идентификация, се разпространяват по целия свят с изненадваща скорост.

Тагът се състои от чип и малка антена, монтирани върху обект с ограничени размери.

Докато чипът вместява памети от различен тип и се занимава с управлението на всички дейности на тага, антената спомага за комуникацията с четящото устройство на Rfid системата.

Антените, интегрирани в таговете, могат да бъдат два типа: кръговите позволяват прочитането на таговете от всяко положение в полето на антената, докато линейните позволяват по-добре прочитане на таговете в зависимост от ориентацията.

Към момента по-голямата част от процесорите се реализира чрез използването на светлинни лъчи, които се проектират върху силициеви субстрати с покритие от фоточувствителен материал. Върху този микрочип биват запаметени данните, включително и един универсален уникален номер, записан в силиция.

Пасивни тагове

Принципът, благодарение на който Rfid тагът може да получава и предава информацията, съдържаща се в чипа, е магнитната индукция.

Когато влезе в полето на действие на едно четящо устройстов (от няколко сантиметра до няколко метра), тагът се активира от ЕЛЕКТРОМАГНИТНОТО ПОЛЕ, създадено от четящото устройство и му отговаря, “отразявайки” сигнала модулиран.

Модулираният като отговор сигнал била получен от четящото устройство, което го декодира. Този тип таг, наричан пасивен, е по-разпространен на пазара, благодарение най-вече на цената си, която го прави много приложим.

Някои видове пасивни тагове, ако са специално проектирани, притежават особена здравина и издържливост на екстремни промишлени условия.

Ограничението на действие на пасивните тагове е разстоянието на четене и невъзможността за интеграция на помощни сензори. Освен това, фактът, че се активират само когато се намират в полето на действие на четящо устройство, ги прави неподходящи за приложения за локализация в реално време (Rtls).

Активни тагове

Активните тагове RFID могат да интегрират една приемо-предавателна система като едно четящо устройство, но имат нужда от захранваща батерия за генериране на сигнала.

Благодарение на интегрираното си захранване активните тагове могат да се задействат даже и при липса на четящо устройство наблизо и да достигнат разстояние на прочитане много по-голямо от пасивните тагове.

Поради факта, че са винаги включени, активните тагове се използват когато има необходимост от реализирането на системи за локализация в реално време (Rtls).

Могат да функционират без прекъсване или на интервали от време, за да се спести батерията. Наличието на батерия позволява на активните тагове да захранват и допълнителните сензори, например за измерване на температурата или налягането.

Съществува и още една категория тагове, наречени полупасивни или Bap (Battery Assisted Passive).

Става въпрос за пасивни тагове, захранвани от батерия. По принцип не използват получената от батерията енергия, за да предават сигнал, но както пасивните тагове, “изчакват” модулирания сигнала, генериран от четящото устройство и така пестят живота на батерията.

Батерията има двойна употреба: захранва допълнителните сензори при наличието на такива, или помага чипа да се “задейства”, поддържайкиго на режим “stand by”, неактивен, но “включен”.

Тъй като разстоянието за прочитане на пасивните тагове много често е ограничено от трудността на чипа да се “събуди”, освен ако не е достатъчно стимулиран от енергията на полето на четеца, захранването на полупасивните таговете чрез батерия увеличава значително разстоянието на четене.

По отношение на цените полупасивните тагове стоят между пасивните и активните. Както в случая с активните тагове, необходимостта от удължаване живота на батерията може да ограничи употребата им в по-трудни работни условия.

Rfid системите използват различни честоти, които могат да бъдат класифицирани така:

• ниска честота (LF, между 125 и 134 kHz)
• висока честота (HF, около 13 MHz)
• ултра висока честота (UHF, между 860 и 960 MHz)
• микровълнова честота (над 2,45 GHz)

Различни групи честоти имат различни характеристики и съответно имат различни приложения.

По принцип с увеличаване на честотата нараства и разстоянието на четене на информация, която може да се прехвърля за единица време, намалява устойчивостта при условията на работа и разходите.

Таговете с ниска честота използват малко енергия, могат да преминават през неметални материали и течности, но сигналът на четене не надхърля 30-40 см.

Таговете с висока честота функционират по-добре с метални обекти и покриват разстояние от около един метър.

Ултра високите честоти предоставят по-широк обхват на четене и позволяват бързо прехвърляне на данни, но не преминават лесно през материалите.

Таговете с микровълнова честота се използват при системи телепас и други подобни.

Съществуват тагове "read only" (само четене), "write once & read many" или WORM (еднократно записване, многократно прочитане), "read & write" (четене и записване). При първите два вида информацията, съхранена на микрочипа, един път записана, не може да бъде променена.

1. Read only: САМО ЧЕТЕНЕ

2. Write once & read many или WORM: ЕДНОКРАТНО ЗАПИСВАНЕ, МНОГОКРАТНО ПРОЧИТАНЕ

3. Read & write: ЧЕТЕНЕ И ЗАПИСВАНЕ

В режим read & write обаче, тагът може да бъде използван като динамична памет, доколкото информацията върху чипа може да бъде обновявана във всеки един момент, например по време на производствените етапи. По принцип са малко по-скъпи от таговете, които могат да бъдат само прочитани (Read only).

Какви са предимствата на Rfid в сравнение с баркода?

В сравнение с баркода и други идентификационни технологии, радиочестотната технология предлага многобройни предимства: прочитането на тага не изисква директен визуален контакт и следователно няма нужда да бъде ориентиран към скенера и четенето може да се извършва без човешка намеса.

Таговете могат да бъдат четени едновременно, могат да функционират в замърсена и опасна среда и са устойчиви на външни влияния (температура, влага, химикали и др.), в следствие на което са по-издържливи. Съдържат повече данни в сравнение с баркода и многократният запис на информация е възможен през целия жизнен цикъл на изделието. Функционират и потопени в течност, във вътрешността на обекта, които трябва да се идентифицира, или на контейнера. Освен това баркодът идентифицира само партидата на един продукт, но не и самия продукт.
Rfid тагът обаче притежава уникален сериен номер, който идентифицира всеки единичен продукт на света.

Rfid таговете са по-скъпи от баркодовете, но съотношението разходи/ползи е много по-изгодно. Независимо от това би било грешно да се смята, че Rfid технологията ще замести баркода. Много по-вероятно е да съществуват и да бъдат употребявани едновременно.

Какво покритие може да бъде постигнато в действителност?

Дистанцията на четене варира в зависимост от типа захранване (пасивно/активно) и от честотата.

Параметрите на пасивните технологии варират от няколко милиметра до десетки сантиметри, както в случая на LF честотите, от 10 до 20см. при HF честотите и до 4-7 метра при UHF. Тези стойности зависят много от размерите на тага и на неговата антена.

Така например, един таг HF под формата на бутон с 14 мм. диаметър има дистанция на четене не по-голяма от 25 см., докато един таг HF във форма на карта 80х80 мм. може да бъде прочетен с подходящите антени даже и от 100 см. разстояние. При активните тагове дистанцията се увеличава, достигайки до няколко десетки метра.

По отношение на ъглите на четене, положението е същото като при ориентацията, за която стана въпрос по-горе. Накратко, пасивните LF и HF тагове са много чувствителни на ъгъла на излагане в сравнение с полето на антената, тъй като се стеснява обхвата на антената.

За справка, наклон под ъгъл от 45° по отношение на идеалния ъгъл може да възпрепятства или затрудни функционалността на тага.

За UHF таговете обаче това зависи от поларизацията на полето, генерирано от четеца и от формата на антената (линеен или триполюсен дипол на една повърхност): докато първите не могат да функционират извън ъгли от 60 градуса между собствената си ориентация и тази на вълната, за другите няма данни за проблеми.
Per i tag UHF, invece, questo dipende dalla polarizzazione del campo generato dal reader e dalla forma dell'antenna (dipolo lineare o tripolare su un piano): mentre i primi non sono in grado di funzionare oltre angoli di 60° tra la propria orientazione e quella del fronte d'onda incidente, per i secondi non si riscontrano problematiche degne di nota.

Разбира се, цената на двата вида таг е много различна, в съотношение, което може да достигне 4 към 1.

Този въпрос касае най-вече приложенията с пасивни тагове, които са функционално замислени да бъдат прилагани в големи количества и следователно за случаи, при които много тагове трябва да бъдат прочетени за кратко време.

Този тип функционална употреба зависи от работната честота на тага, от броя канали, който съответния протокол предвижда за комуникацията таг/четящо устройство и от използвания вид противоударен алгоритъм, освен разбира се от правилното насочване на тага в полето.

Може да се твърди, че за UHF таговете с тунелна конфигурация с 4 или повече антени е възможно да се достигне прочитане на 200/300 тага за по-малко от 8 секунди. HF приложенията обаче, най-вече тези LF, са ограничени от тази гледна точка, с възможност за прочитане на съответно не повече от около 10 и 3 тага в секунда.

Капацитетът на запаметяване във вътрешността на тага може да бъде гарантирана, прибягвайки към три типа памет:

• RO - Read Only, памет само за четене - в процеса на производството с помощта на лазер в тага се записва уникален идентификационен номер според стандартите ISO, който не може да бъде променян впоследствие;

• WORM - Write Once Read Many, памет с еднократен запис и многократно четене, записът се извършва при първото използване на тага;

• RW - Read Write, памет за четене и запис, която позволява многократно презаписване и четене (flash memory).

RO паметта е издържлива колкото другите устройства, снабдени с ROM памет, тоест няколко десетилетия.

Всички видове памет, които позволяват записване на информация, в зависимост от използваната технология, имат поне 10 години живот.

Тези параметри са задоволителни за по-голямата част от приложенията за идентификация: проблеми биха могли да се появят при определени приложения за управление на стоки (asset management) или за дългосрочна идентификация (например в библиотеките за съхранение).

Както е лесно да се досетим, за тези приложения днес не се разполага с емпирични данни за реалната продължителност на записаните данни в презаписваемите тагове.

Подобно на вече споменатото, и по отношение на паметта трябва да се има предвид възможното въздействие на работната среда, доколкото излагането на таговете на въздействието на силни магнитни полета или други източници на облъчване може да доведе до изтриването на запаметените данни.