RFID

1. RFID Prezentace projektu „Člověk a globální komunikace“ Petr Endel petr.e@centrum.cz

2. Radio Frequency IDentification • Značka = tag = transpondér … identifikátor • Čtecí zařízení = reader  Middleware  Nadřazený systém • Radiové rozhraní = air interface ČVUT, FD, Ústav informatiky a telekomunikací

3. Historie • 50.léta 20.století - přátelská / nepřátelská letadla • 60.léta 20.století - sledování radioaktivního materiálu • 1973 – Mario Cardullo – patent Kvůli vysokým nákladům v ústraní až do devadesátých let Snížení cen komponentů  masivní uplatnění Pozn. psychologická hranice 0,05 USD za 1 tag (pasivní) prolomena roku 2006 (pro velké série) ČVUT, FD, Ústav informatiky a telekomunikací

4. Aplikace V minulosti: • EAS – Electronic Article Surveillance • Bezkontaktní karty – lyžařské vleky, vstupy do budov • Označování dobytka V současnosti: • Výroba, údržba • Logistika, řízení dodavatelských řetězců, maloobchod • Telematika • Atd. atd. atd. ČVUT, FD, Ústav informatiky a telekomunikací

5. Tag • Čip + anténa + podložka • Druhy dle způsobu napájení • Aktivní • Pasivní (datová kapacita kolem 2kB) • Semi-aktivní (baterie pro napájení antény) • Semi-pasivní (baterie pro napájení mikrochipu) ČVUT, FD, Ústav informatiky a telekomunikací

6. Tag • Dle zápisu • read only • write once read many, WORM • read/write ČVUT, FD, Ústav informatiky a telekomunikací

7. Čtecí zařízení ČVUT, FD, Ústav informatiky a telekomunikací

8. Čtecí zařízení • Anténa – externí, interní • Druhy čtecích zařízení • Stacionární • Pohyblivé ČVUT, FD, Ústav informatiky a telekomunikací

9. Rádiové rozhraní • Frekvence – rozsah 30 kHz až 5,8 GHz • do 100 MHz – indukční vazba, Near field • Přenos energie z tagu magnetickým polem • Anténa - solenoid • od 100 MHz – elmag. vlna, Far field • Přenos zpětným rozptylem (backscatter) • Anténa - dipól ČVUT, FD, Ústav informatiky a telekomunikací

10. Rádiové rozhraní • 30 kHz až 3 MHz (125 kHz) – nízké frekvence (LF, MF) do 0,2 m, malá rychlost přenosu, i pro nepříznivé podmínky kontrola přístupu, sledování majetku, imobilizéry automobilů, identifikace zvířat • 3 MHz až 30 MHz (13,56 MHz) – vysoké frekvence (HF) do 1m, náchylnější na kovy a kapaliny bezkontaktní karty (Smart Cards), knihovny ČVUT, FD, Ústav informatiky a telekomunikací

11. Rádiové rozhraní • 30 MHz až 300 MHz– velmi vysoké frekvence (VHF) nepoužívají se v RFID • 300 MHz až 3 GHz (868 / 915 MHz, 2,4GHz) – ultravysoké f. (UHF) do 3m, levná výroba tagů, náchylné na kapaliny výběr mýtného, logistika - sledování palet nebo kontejnerů při přepravě a ve skladech, výroba na automatické lince ČVUT, FD, Ústav informatiky a telekomunikací

12. Rádiové rozhraní • 3 GHz až 300 GHz (5,8 GHz) vysoká rychlost přenosu (v řádech Mb/s), dražšísystémy DSRC – Dedicated Short Range Communication - Dopravní systémy ad. aplikace ČVUT, FD, Ústav informatiky a telekomunikací

13. Rádiové rozhraní • V různých zemích různě vymezené části spektra Podle International Air Transport Association IATA (2007) – jsou interoperabilní 13,56 MHz – standardizovaná po celém světě ČVUT, FD, Ústav informatiky a telekomunikací

14. Další součásti systému • Middleware • Mezi čtečkou a PC (databází…) • filtrace dat • základní vyhodnocení • sledování stavu baterie tagu, vyslání varovného signálu … ČVUT, FD, Ústav informatiky a telekomunikací

15. Další součásti systému • Senzory Napojeny na tag, ukládání dat do jeho paměti Tzn. nejen identifikace objektu, ale i jeho stavu – teplota, vlhkost, chemické složení… farmacie, přeprava potravin, • Akční členy– zásah do regulované soustavy ČVUT, FD, Ústav informatiky a telekomunikací

16. Komunikacemezi tagem a čtečkou • Kódování a další ČVUT, FD, Ústav informatiky a telekomunikací

17. Komunikacemezi tagem a čtečkou • Modulace • ASK (Amplitude Shift Keying) • FSK (Frequency Shift Keying) • PSK (Phase Shift Keying) • frekvenční skoky (frequency hopping) ČVUT, FD, Ústav informatiky a telekomunikací

18. Komunikacemezi tagem a čtečkou • Zahájení komunikace • Reader talks first (RTF) tagy odpovídají až když dostanou výzvu ze čtečky • Tag talks first (TTF) – pasivní tagy – hned když mají dost energie – aktivní – v daných časových intervalech  rychlejší způsob komunikace ČVUT, FD, Ústav informatiky a telekomunikací

19. Komunikacemezi tagem a čtečkou • Příkazy čtecího zařízení • Select – vybírá podmnožinu tagů • Inventory commands - přečtou jednoznačné identifikátory • Access commands – přístup k uživatelské paměti… Read, Write, Kill (definitivně „zneškodní“ tag), Lock (uzamkne části paměti pod ochranu hesla) ČVUT, FD, Ústav informatiky a telekomunikací

20. Komunikacemezi tagem a čtečkou • Aktivní tagy • větší možnosti komunikačních protokolů • Wi-fi • ZigBee • Ultra Wide Band ČVUT, FD, Ústav informatiky a telekomunikací

21. Komunikacemezi tagem a čtečkou • Antikolizní mechanismy • na straně čtecího zařízení – TDMA, FDMA • na straně tagu - základní: • Aloha - v případě kolize zastaví komunikaci a každý ji zahájí až po uplynutí náhodně dlouhé doby • Tree walking- postupně zužuje pomocí příkazu select podmnožinu komunikujících tagů tak dlouho, dokud mu neodpoví pouze hledaný tag ČVUT, FD, Ústav informatiky a telekomunikací

22. Standardizace • Technické standardy – ISO, IEC, IEEE rozsahy frekvencí, přenos dat, komunikační protokoly… Rádiové rozhraní - ISO/IEC 18000 Smart Cards - ISO/IEC 14443, ISO/IEC 15693 • Aplikační standardy • EPCglobal • další standardy – označování zvířat, dodavatelský řetězec… ČVUT, FD, Ústav informatiky a telekomunikací

23. Standardizace – EPCglobal • motivace – levný pasivní UHF tag, široce použitelný Čárový kód – identifikace druhu výrobku RFID – identifikace jednotlivého kusu + informace o něm (!) Kód EPC – identifikační struktura pro jednoznačnou identifikaci výrobku • záhlaví - délka, typ, struktura kódu • Domain Manager – identifikuje výrobce • Object Manager (Class) - typ položky (druh) • pořadové číslo - položka v rámci daného typu ČVUT, FD, Ústav informatiky a telekomunikací

24. Standardizace - EPCglobal Nutná je registrace pro získání konkrétního čísla výrobce ad. ČVUT, FD, Ústav informatiky a telekomunikací

25. Standardizace – EPCglobal • EPCglobal Class-1 Generation-2 • odpovídá normě ISO 18000-6C • Paměť chráněná přístupovým heslem • příkazy kill, lock • využití zatím hlavně v logistice ČVUT, FD, Ústav informatiky a telekomunikací

26. Standardizace – EPCglobal • jedinečný identifikátor výrobku EPC • Pomocí ONS (Object Name Service) - obdoba DNS (Domain Name System) - zjistíme adresu na Internetu, kde jsou dodatečné informace: • popis fyzického objektu (a průmyslové/obchodní procesy)- značkovací jazyk Physical Markup Language (PML) - Zaměření na společné vlastnosti, modularita ČVUT, FD, Ústav informatiky a telekomunikací

27. Výhody a nevýhody RFID • Výhody • není potřeba přímá viditelnost ( ochranné obaly tagů) • opakované přepisování dat v tagu • delší čtecí vzdálenosti • čtení mnoha tagů „najednou“ • identifikace na úrovni jednotlivých položek ČVUT, FD, Ústav informatiky a telekomunikací

28. Výhody a nevýhody RFID • Nevýhody • vyšší cena • nedosahuje 100% úspěšnosti • ovlivnitelnost čtení kovy a kapalinami • je třeba zvážit návratnost investice ČVUT, FD, Ústav informatiky a telekomunikací

29. Identifikace • objektu • polohy • vnitřního stavu ČVUT, FD, Ústav informatiky a telekomunikací

30. Využití v dopravě • Letecká doprava • třídění zavazadel(Dubaj) • předletová kontrola záchranných vest • catering – zefektivnění procesů • Námořní doprava • sledování kontejnerůvyšší bezpečnost • logistické terminály(Los Angeles) –zrychlení procesů, zmenšení potřebného prostoru  zvýšení kapacity ČVUT, FD, Ústav informatiky a telekomunikací

31. Využití v dopravě • Železniční doprava • Čtecí zařízení ve vedoucím vozidle vlaku • automatické zastavování vlaku u nástupiště • informace o poloze pro cestující • Čtecí zařízení v infrastruktuře • přehled o pohybu vlaků v centrále • informace o nákladu • Švýcarské železnice (už 1994) ČVUT, FD, Ústav informatiky a telekomunikací

32. ČVUT, FD, Ústav informatiky a telekomunikací

33. Využití v dopravě • Silniční doprava • kontrola vjezdu do objektů • sledování (vyhodnocování a řízení) provozu • elektronický výběr poplatků • ujetá vzdálenost • projetí konkrétního úseku • vjezd do určené oblasti Poprvé v Dallasu (1989), nedávno na Jamaice, Portoriku ČVUT, FD, Ústav informatiky a telekomunikací

34. Využití v dopravě • Městská hromadná doprava Správa firemních vozidel (Fleet management) - terminály hromadné dopravy sledování autobusů, příjezdů a odjezdů lepší využití nástupišť  zvýšení kapacity informovanost pasažérů Montreal (2007) ČVUT, FD, Ústav informatiky a telekomunikací

35. Využití v dopravě • Městská hromadná doprava Jízdné (electronic fare colection) bezkontaktní karta – Hong Kong (Octopus) Singapur (EZ karta) Preference vozidel MHD a záchranné služby Edinburgh ČVUT, FD, Ústav informatiky a telekomunikací

36. Dotazy? ČVUT, FD, Ústav informatiky a telekomunikací

37. Děkuji za pozornost! ČVUT, FD, Ústav informatiky a telekomunikací