RFID

Научив компьютер быстро обрабатывать и надежно хранить данные, мы пока не решили проблему сбора и ввода-вывода информации в компьютерной системе управления различными процессами - будь то производство, торговля, транспортные перевозки, обеспечение безопасности и т.д. Сегодня почти любое предприятие испытывает острую необходимость в точной фиксации информации в своих ИС с минимальным участием человека. Достичь полной автоматизации можно с помощью технологии бесконтактной идентификации с использованием RFID - радиочастотной идентификации (radio frequency identification).

Технология RFID находится в разработке с середины ХХ века, однако наиболее активный период пришелся на последние 20 лет, когда всевозможные усовершенствования RFID привели к тому, что ею пользуются и военные, и промышленность, и торговля. RFID позволяет автоматически идентифицировать изделия посредством радиоволн. Есть несколько методов идентификации объектов, но чаще всего это номер или другая информация, заложенная в микрочип с небольшой антенной. С помощью радиометок осуществляется передача такой информации об изделии, как его происхождение, время продажи, гарантийный срок хранения.

Так воплощается RFID-технология: пропуск

на прошлогодний IDF совмещал разные

технологии идентификации

Согласно прогнозам исследовательского агентства In-Stat, совокупный мировой объем продаж радиоидентификационных чипов RFID в ближайшее пятилетие возрастет на порядок: с 300 млн. долл. в 2004 г. до 2,8 млрд. в 2009-м. Технология RFID за это время проникнет во множество отраслей промышленности, полагают эксперты, и поможет значительно поднять уровень производства. По данным In-Stat, чипы различных моделей позволят компаниям резко повысить эффективность управления сетями поставок и складскими запасами, одновременно с этим сократив количество краж и снизив трудозатраты.

Интеллектуальный штрих-код

Микросхема RFID - это что-то вроде говорящего штрих-кода, передающего информацию на устройство считывания или сканер. Печатные штрих-коды обычно считываются лазерным сканером, которому для определения и извлечения информации требуется прямая видимость. При использовании RFID-технологии сканер считает закодированную информацию, даже когда бирка скрыта - например, встроена в корпус изделия или вшита в одежду. Крошечная бирка RFID может содержать намного больше информации, чем штрих-код. И в отличие от последнего она способна передавать данные из различных упаковок в тележку покупателя или из коробок в закрытом контейнере с товарами.

Бирки RFID представляют собой пассивные устройства, состоящие из антенны, конденсатора и небольшой полупроводниковой микросхемы. Новейшие производственные технологии позволяют объединять эти компоненты на акриловой подложке, уменьшая таким образом стоимость RFID-устройства и позволяя производителям прикреплять бирки к товарам подобно обычным этикеткам. Для работы таких бирок не требуются батарейки, и соответственно им не нужно техническое обслуживание. Они получают питание от сканера, используя технологии индуктивной связи или электромагнитного захвата.

Вдобавок пассивные RFID-метки имеют фактически неограниченный срок эксплуатации при том, что несут большое количество информации и могут быть интеллектуальными (существуют RFID-метки не только для чтения, но и с записью информации). И наконец, технология RFID-меток хорошо отработана, и их очень трудно подделать.

К примеру, именно по этой технологии будут работать радиочипы, встроенные в три с лишним миллиона билетов на матчи чемпионата мира 2006 г. по футболу в Германии. Таким образом устроители соревнований надеются нанести сильный удар по барышникам и сбытчикам фальшивых билетов. Контракт на изготовление RFID-меток, каждая из которых стоит десять евроцентов, удалось выиграть компании Philips. Что касается собственно билетов, то они будут похожи на привычные авиабилеты: на них указывается фамилия владельца и их нельзя перепродавать в третьи руки. Микрочип, “вживленный” в картонку, будет использоваться только в качестве средства защиты от подделки; никакой информации о личности владельца он в себе не несет.

Система состоит из трех основных компонентов: считывателя (ридера), транспондера (обычно называемого меткой или тегом, от англ. tag) и компьютерной системы обработки данных. Ридер имеет приемо-передающее устройство и антенну, которые посылают сигнал к тегу и принимают ответный; микропроцессор, проверяющий и декодирующий данные; а также память - она сохраняет данные для последующей передачи, если это необходимо.

Основные компоненты тега - интегральная схема, управляющая связью со считывателем, и антенна. Чип обладает памятью, которая хранит идентификационный код или другие данные. Обнаружив сигнал от ридера, тег передает к нему данные, сохраненные в своей памяти. Нет никакой потребности в контакте или прямой видимости между считывателем и тегом, поскольку радиосигнал легко проникает через неметаллические материалы.

Есть несколько типов RFID-систем. Низкочастотные (100-500 кГц) используются там, где допустимо небольшое расстояние между объектом и ридером. Обычное расстояние считывания составляет 0,5 м, а для тегов, встроенных в “кнопочки”, дальность чтения, как правило, еще меньше - около 0,1 м. Большая антенна ридера может в какой-то мере компенсировать недостаток дальности действия небольшого тега, но излучение высоковольтных линий, моторов, компьютеров, ламп и т. п. мешает ее работе. Большинство систем управления доступом, бесконтактные карты управления складами и производством используют низкую частоту. Системы промежуточной частоты (10-15 МГц) применяются в случаях, когда нужно передавать значительный объем данных. Высокочастотные (850-950 МГц и 2,4-5 ГГц) необходимы там, где требуются большое расстояние и высокая скорость чтения, - например, для контроля железнодорожных вагонов и автомобилей, в системах сбора отходов.

RFID-метка способна нести в себе и передавать относительно крупные объемы информации - до 1 Мб, в то время как штрихкод содержит не более 50 байт. Существуют так называемые программируемые чиповые метки, которые позволяют даже загружать небольшие Java-приложения.

Контроль доступа со свободными руками

Одной из специальных сфер применения технологии RFID является контроль доступа “со свободными руками” - на него приходится примерно 20% всего объема продаж RFID-приложений в Европе, и, как ожидается, в ближайшие несколько лет этот процент еще возрастет, а рыночный сектор данной технологии увеличится.

Термин “контроль доступа” охватывает много больше, чем просто контроль за входом и выходом персонала, снабженного специальными бирками с тегами. К примеру, с помощью RFID-меток контролируется доступ автомобилей на стоянки офисного центра. При этом существует двойной контроль - сравниваются внешние параметры автомобиля и его государственный номер (считывается видеокамерой на въезде и выезде), а в дополнение сканер на въездных воротах производит опрос RFID-метки и указывает точное парковочное место.

Возможно, подобные системы получат поддержку со стороны законодателей. В частности, британское правительство уже в нынешнем году собирается начать испытания новых номерных знаков для автомашин. Эти знаки содержат активный RFID-микрочип, который позволяет осуществлять передачу уникального идентификационного номера автомобиля на расстояние больше 100 м. Сторонники введения новых номеров считают, что чипы в номерных знаках необходимы для противостояния террористической угрозе, борьбы с нарушителями правил дорожного движения и дорожными пробками. Правда, они признают, что знак с чипом в десять раз дороже обычного. Власти США, где RFID-знаки уже используются для отметки иностранных транспортных средств при въезде в страну, говорят, что будут с интересом следить за британскими испытаниями, поскольку намереваются провести и собственные тесты. В частности, все хотят понять, насколько легко подделать радиочастотные номерные знаки.

Обычно такие системы имеют в основе своей карты и теги, работающие на низких частотах. Активные карты и теги содержат чип, антенну приема-передачи и миниатюрную долгодействующую литиевую батарею. Когда карта попадает в поле действия ридера, батарея обеспечивает возможность передачи сигнала от карты к нему. Пассивные дистанционные карты не содержат батареи и полагаются на сигнал ридера, который и активизирует карту. Дальность действия пассивных карт вдвое-втрое меньше по сравнению с активными. К примеру, ридер Cotag передает сигнал на радиочастоте 132 кГц, активизирующей карту, которая делит эту частоту пополам и передает уникальный идентификационный код на частоте 66 кГц.

Кодировка Manchester Coding в номерах карт и устанавливаемая на ридере микропроцессорная программа, отслеживающая возможные ошибки, обеспечивает высокую надежность чтения. При использовании низкочастотных сигналов карты могут читаться практически через любой материал, кроме металла, и в любой ориентации. Система будет работать и в том случае, если карта находится в кармане и даже если читающая головка установлена в стене.

Условия безопасности

Карты и теги контроля доступа каждого вендора используют автодифференциацию (AD), чтобы избежать помех от систем EAS (электронного наблюдения) других производителей. Для достижения совместимости с более ранними системами контроля доступа эти теги могут быть запрограммированы на работу в недифференцированном режиме (ND). Ряд тегов, работающих в технологии двойной дифференциации (DD), предназначен для системы здравоохранения, а также для установки на ценные предметы. Когда они попадают в радиус действия антенны, технология DD позволяет ридерам серии 5400 различать управляемый тег и карту сопровождения и сравнивать их коды. Если сравнение показывает, что коды карты и тега соответствуют друг другу, доступ разрешается. Если же код сопровождения недействителен или он попросту отсутствует, поднимается тревога и доступ запрещается. Таким образом пациентам, находящимся под особым наблюдением, а также ценным предметам закрывается выход из защищенной зоны.

Обычно карты и ридеры оперируют частной системой кодов безопасности. Поскольку большинство систем контроля доступа содержит номер карты и коды станции (или завода-изготовителя), производители обеспечивают своим перепродавцам уникальный дистрибьюторский код. Этот код исключает возможность дублирования, а потому в мире не может быть двух держателей карт с одинаковыми данными на карте. Когда карта кодируется, на нее автоматически вводится код дистрибьютора (при этом оператор не знает используемого кода). Ридеры, поставляемые перепродавцом, также обладают этим кодом, внедренным в микропроцессорное обеспечение. Когда ридер читает карту или тег, производится сверка кодов; если соответствия не обнаружено, ридер не производит обработку данных, и защищенность карты/тега сохраняется. В результате держатель карты из другой системы не получит никаких прав доступа в аналогично защищенном периметре другой организации.

Радиоидентификация в действии

На отдельных участках российских железных дорог уже установлены системы автоматической радиочастотной идентификации подвижного состава и крупнотоннажных контейнеров - САИД “Пальма”. Они позволяют учитывать перемещение грузов без участия человека - достаточно банального сканера, и даже движущийся через перегон состав мгновенно будет учтен в АСУ.

А в США RFID-метки SurgChip помогают избежать человеческих ошибок - к примеру, при назначении больному лекарства. Кроме того, эта технология помогает отследить перемещение дорогостоящего оборудования в пределах больницы. Не менее важно следить и за перемещением больных, причем в RFID-метку могут быть записаны не только сведения о пациенте, но и история его болезни. С помощью RFID-считывателя любой доктор может мгновенно получить всю нужную ему информацию. Единственный минус новой технологии - вероятность того, что информацию с имплантированной в пациента RFID-метки прочитают люди, для которых она не предназначена.

Однако RFID часто используется в не совсем обычных обстоятельствах - например, еще недавно новшеством была установка тегов на ошейниках домашних животных. И традиция таких “странных” применений продолжает развиваться. Так, британская строительная компания David Wilson Homes поселила в экспериментальный дом семью. Папа, мама и двое детей носят на себе RFID-чипы, с помощью которых компьютер фиксирует каждое их движение. Цель - узнать, что хочет от дома современная семья. Этот двухлетний проект с незатейливым названием “Жизнь” (Project:Life) стартовал в феврале 2004 г.

В Лас-Вегасе (США) проводятся испытания по электронному управлению и распознаванию значений в играх Blackjack. Каждому игроку при выдаче жетонов присваивают временный код и записывают за ним номера чипов, расположенных в фишках для ставок. Когда игрок устанавливает чипы в поле ставок, они распознаются, и ставка учитывается. Могут распознаваться даже чипы, сложенные стопкой. Раздаваемые карты тоже автоматически распознаются, так что каждая игра проходит под абсолютным контролем. Усиление безопасности и защиты от мошенничества, а также сбор статистических данных заставили многих владельцев казино проявить интерес к этой системе.

RFID-чипы благодаря совместным усилиям компаний Winwatch и Toshiba будут встраиваться в часы элитных марок. Разработчики надеются, что в результате такие известные бренды, как Rolex, смогут сократить убытки, которые наносят им продажи поддельных часов, - а это тысячи долларов ежемесячно. Компания Winwatch запатентовала технологию встраивания крошечных радиометок в хрустальное стекло или крепления их к стеклянной крышке, чтобы чипы не мешали работе механических частей. То, что радиометка крепится именно к передней крышке, имеет немаловажное значение: таким образом, ни металлические части часов, ни браслет не создают помех при считывании чипа специальным сканером. Кроме того, это позволяет прикреплять радиометки к уже готовым часам, а не в процессе их производства.

Тень Большого Брата

Хотя системы RFID уже сегодня облегчают жизнь многим людям, не все спешат принять эти крошечные приспособления. Как показали результаты исследования, проведенного компанией Capgemini в I квартале 2005 г., европейцы очень обеспокоены использованием технологии радиочастотной идентификации в магазинах. Более половины из 2000 опрошенных в Великобритании, Франции, Германии и Нидерландах считают, что применение чипов RFID нарушает право на неприкосновенность личной жизни. В частности, 55% респондентов уверены, что радиометки могут использоваться для слежения за покупателями после того, как те покинут магазин.

Аналитики считают, что распространенные заблуждения потребителей появились из-за недостатка информации о технологии радиочастотной идентификации. Так, 52% участвовавших в опросе верят, что чипы RFID могут сканироваться с большого расстояния, что абсолютно не соответствует действительности из-за технических характеристик микрочипов.

Микрочипы не только позволяют предотвращать кражи, но и значительно ускоряют инвентаризацию товара. Однако организация Consumers Against Supermarket Privacy Invasion and Numbering (Caspian), занимающаяся защитой прав потребителей, активно выступает против внедрения RFID, называя их шпионскими чипами. Правозащитники опасаются, что микрочипами могут тайно помечаться личные вещи граждан, что позволит создать широкую сеть слежки.

Американские правозащитники добились принятия законов, которые регулируют использование радиометок. Например, в штате Юта на всей помеченной RFID продукции должна присутствовать соответствующая надпись. А калифорнийский закон требует, чтобы данные, получаемые при помощи микрочипов, отделялись от персональной информации о покупателях.

Производители приняли во внимание такие результаты опросов общественного мнения и уже начали выпускать бирки с возможностью отключения функции слежения. В частности, компания RSA Security на своей конференции по безопасности данных продемонстрировала прототип устройства на основе технологии блокирования RFID-меток. Не нанося какого-либо вреда возможностям RFID, блокирующая метка, оформленная так же, как и сама радиометка, предотвращает нежелательное сканирование и отслеживание людей или их имущества. По утверждению RSA, эта технология позволяет избежать незаконного доступа кого бы то ни было к важной информации.

Технология блокирования основана на принципе ложного ответа RFID-ридеру, которым пытаются просканировать радиометки, не имея на то прав и тем самым нарушая его нормальную работу. В компании добавили, что, удалив блокирующую метку с продукта, нормальная работа RFID-метки будет восстановлена, но если радиометка окажется в зоне действия блокирующей метки, то содержащаяся в ней информация будет защищена от считывания.

Мобильный сканер

Уже многие компании - производители сотовых телефонов представляют концепты новых аппаратов со встроенным портативным RFID-сканером. Наиболее близко к массовому производству подошла компания Nokia - уже через несколько лет мобильные телефоны и карманные ПК, способные сканировать бирки RFID на товарах, дадут потребителям возможность автоматического доступа к содержащейся в компьютерных сетях информации без необходимости набирать URL- или интернет-адрес. Человек сможет просто просканировать бирку RFID любого физического объекта, чтобы сразу получить доступ к текстовой и аудиовизуальной информации об этом объекте, например к описанию продукции, подробным указаниям, музейным экскурсиям, образцам видеоматериалов, музыке и многому другому.

Однако пока быстрому распространению RFID препятствуют две вещи: отсутствие единых стандартов (производители еще не пришли к “общему знаменателю” - причин тому масса) и дороговизна (к примеру, считывающее устройство сегодня стоит около тысячи долларов.

Цена активных транспондеров, которые хранят информацию, может доходить до 100 долл. Зато такие чипы имеют собственный источник питания, а следовательно, информация с них передается на расстояние до нескольких сотен метров. Например, если RFID-чип присоединяется к глобальной системе позиционирования или беспроводным коммуникациям, его стоимость достигает 500 долл., но это имеет смысл в том случае, если нужно отслеживать, скажем, грузовики с большими партиями дорогого товара - автомобилями, бытовой электроникой и т. д. Пассивные и полупассивные транспондеры оцениваются в пределах 25-50 центов за штуку. Информацию с них можно считать с расстояния 3 м - не больше.

***

Выводы следующие. Во-первых, технология RFID полезна и действительно способна дать промышленникам возможность следить за своей продукцией. В частности, эти радиочипы уже встраивают в свои изделия крупнейшие мировые производители, но шумиху никто не поднимает. Между тем масштабы этой “чипизации” могут поразить воображение - возможно, из-за этого в течение ближайших двух-трех лет мы можем ожидать принятия специальных государственных актов, защищающих персональную информацию частных пользователей и ограничивающих области применения таких меток. Во-вторых, массовое внедрение подобных меток будет продолжаться еще 5-10 лет. Именно за это время могут появиться глобальные стандарты по данной технологии.

С автором можно связаться по адресу: mb@viem.ru.