RFID – это быстро развивающаяся технология, которая использует радиоволны для сбора и передачи данных. RFID применяется во множестве отраслей, включая здравоохранение, розничную торговлю, производство, транспорт и т.д. Исторически технология RFID использовалась в управлении цепочкой поставок, в первую очередь для отслеживания товаров на складах. По сравнению со сканированием штрихкода, RFID не требует прямой видимости для считывателей для захвата информации с меток. Хотя RFID внедряется в различных отраслях, включая строительство и транспортные услуги, ее внедрение и использование иногда является проблемой.

На некоторых предприятиях показатель надежности RFID достигает 99,9%, но что происходит, когда RFID-система не работает? Можно долго спорить в чем дело: в считывателе, в метке или это вина производителя, так как нюансов и их комбинаций бывает много. Иногда помочь с решением могут только RFID-специалисты.

Вот некоторые факторы, влияющие на ошибки чтения RFID:

  • Качество считывателя;

  • Мощность считывателя;

  • Движение метки;

  • Тип метки;

  • Конструкция антенны;

  • Тип и длина кабеля;

  • Место установки;

  • Специфика чипа;

  • Поглощение и отражение;

  • Электрические помехи;

  • Окружающая среда;

  • Рабочая частота и коэффициент связи;

  • Условия использования и требования безопасности.

Таким образом, на перечисленных факторах основаны 8 главных особенностей, которые потенциально могут привести к сбоям в работе систем RFID. Рассмотрим подробнее каждую из них.

1.Расстояние чтения

Люди иногда задают вопрос: “На какое расстояние я могу отойти от этого считывателя?” и получают честный ответ: зависит от обстоятельств. Дистанция считывания пассивных HF и UHF считывателей зависит от множества факторов: мощность и чувствительность считывателя, настройка антенны (считыватель и метка), окружающая среда (металл и т.д.), размер и чувствительность метки, направление метки к антенне считывателя.

2.Плотность и свойства материала

Плотность материала, к которому прикреплена метка, может вызвать отклонения в отражении и поглощении радиоволн. Полимер – материал низкой плотности, стекло – средней, а такие вещества, как вода или жидкость, имеют очень высокую плотность. Особенно заметно в случае радиоволн проявляет свою плотность металл. 

Различные плотности не являются определяющим фактором при передаче на частоте HF, но в UHF-диапазоне характеристики передачи и производительность значительно зависят от плотности материала, а конструкция метки с ферритовой прослойкой в случае UHF помогает использовать метки на металле и других наиболее плотных материалах. Поэтому, при работе с металлом, водой или человеческим телом необходимо правильно выбирать частоту RFID.

3.Конфигурация антенны

В HF-системах используется рамочная (петлевая) антенна, создающая асимметричное магнитное поле. UHF антенны представляют собой вариации различия по углу направленности луча, по плотности и по дальности считывания меток. UHF антенна создает направленное поле, имеющее направленный луч с определенным коэффициентом усиления и поляризацией, это позволяет улавливать паразитные отражения радиоволн и обеспечивать считывание на больших расстояниях. Очень важно учитывать эти диаграммы направленности антенн при проектировании системы RFID.

4.Безопасность данных

Для оптимальной работы системы важно правильно выбрать транспондер для каждого конкретного случая, поскольку разные приложения требуют разной степени безопасности. Например, приложения для идентификации, отслеживания инвентаря и активов практически не требуют защиты, достаточно простой метки UID.

Если необходима защита информации паролем, как в приложениях по борьбе с подделками/контрафакцией, потребуется транспондер с соответствующей функциональностью. Метки с защитой в виде пароля доступны для частот UHF и HF.

Для большей безопасности, как в случае приложений с зашифрованной информацией, используемых, например, для управления доступом, защищенный тег, в котором можно хранить ключи доступа.

Самые надежные транспондеры используются для криптографической аутентификации, контроля доступа, продажи билетов и финансовых транзакций. Считыватели, используемые в этих приложениях, имеют криптографический механизм или процессор, где транзакция зашифровывается каждый раз по-разному.

5.Антенные кабели

Высокочастотные HF RFID-системы используют согласование импеданса 50 Ом между считывателем и антенной. Длина и прокладка кабеля могут серьезно повлиять на параметры RFID-системы. Информацию о том, какая длина обеспечит наилучшую производительность антенны, следует уточнять у производителей антенн.

В случае UHF волновое сопротивление не менее важно, но также необходимо учитывать коэффициент затухания в зависимости от длины коаксиального кабеля, который отличается для разных типов кабелей. Некорректное проектирование коммутации и узлов системы может привести к значительным потерям мощности сигнала.

В наших проектах при проведении аудита мы часто обнаруживаем кабельные сборки низкого качества, установленные другими организациями: использование кабеля низкого качества, а также некачественно изготовленные соединения между основными составляющими RFID системы, а именно между стационарным считывателем и выносной антенной. 

Таким образом, главной проблемой является низкокачественная или несоответствующая кабельная продукция. Кроме того, при проектировании неопытными монтажниками допускается превышение максимальной длины коаксиального кабеля, что формирует значительные потери при передаче информации.

6.Плотность расположения меток

В некоторых реализациях используется очень большое число RFID меток в определенной области, причем метки сложены стопкой в нескольких миллиметрах друг от друга – как, например, в системах отслеживания документов.

Несколько страниц в папке, сложенные друг на друга, – вот пример потенциального источника ошибок чтения. Для таких случаев идеальна HF-антенна, в то время как UHF-антенна будет работать хуже или вообще не будет. Если сложить 52 карты-метки друг на друга, UHF-антенна не сможет считать ни одну из них. В условиях высокой плотности UHF-антенна не может считывать метки, если их не разделить. Чтобы обеспечить максимальное качество идентификации, необходимо располагать метки в зоне прямой видимости антенны.

7.Шум

Враг RFID – шум. Здесь мы говорим не об акустическом шуме, а об электромагнитном (EMV) и общем шуме. В случае HF электрический шум может исходить от различных источников, включая антенну, источник питания, любые коммуникации, которые могут вызвать шум в контуре заземления. Когда уровень шума превышает норму, система указывает на проблему и тогда можно проверить общие точки шума (антенна, источник питания и т. д.), выявив и устранив источник.

В случае UHF, из-за более высокого уровня частоты, такие типы анализаторов недоступны на рынке, поэтому сети должны быть спроектированы так, чтобы противодействовать шуму. Один из способов – предусмотреть работу в плотном режиме считывания, то есть разрабатывать систему для использования в среде с несколькими считывателями.

8.Коэффициент связи

В системах с рабочей частотой ниже 13,56 МГц для передачи информации между RFID считывателем и транспондером используется магнитное поле. Этот процесс известен как “принцип индуктивной связи”. Индуктивная связь ограничена расстоянием считывания около одного метра. На более высоких частотах можно реализовать считывание на расстоянии от 1 до 15 метров, сам процесс базируется на "принципе связи обратного рассеивания". Именно коэффициент связи определяет, какие частоты являются оптимальными для конкретного применения. Технологию следует выбирать исходя из поставленных задач и необходимой дальностью считывания.

В первую очередь важно корректно подобрать метку. Поскольку видов меток существует сотня типов, то и каждая из них создана для решения конкретной задачи. Необходимо корректно подобрать метку с учетом использования (влияние температуры, химических, механических воздействий учитывая плотность материала, необходимую дальность считывания, способ крепления, тип чипа и его характеристики, цену метки).

Чтобы избежать этих ошибок, советуем обращаться к специалистам на всех этапах – от разработки до внедрения и обслуживания. Правильно используемая RFID-система – залог безопасных и эффективных бизнес-процессов!

Сергей Салата,
соучредитель компании "Смарт-карты Украины"

RFID issues