RFID – це технологія в динамічному розвитку, яка використовує радіохвилі для збору і передачі даних. RFID застосовується у багатьох галузях, включаючи охорону здоров'я, роздрібну торгівлю, виробництво, транспорт і т.д. Історично технологія RFID використовувалася в управлінні ланцюгом постачання, насамперед для відстеження товарів на складах. У порівнянні зі скануванням штрих-коду, RFID не вимагає прямої видимості для зчитувачів для захоплення інформації з міток. Хоча RFID впроваджується у різних галузях, включаючи будівництво та транспортні послуги, її впровадження та використання іноді є проблемою.

На деяких підприємствах показник надійності RFID сягає 99,9%, але що відбувається, коли RFID-система не працює? Можна довго сперечатися в чому річ: у зчитувачі, у мітках, чи це провина виробника, тому що нюансів та їх комбінацій буває багато. Іноді допомогти з рішенням можуть лише RFID-фахівці.

Ось деякі фактори, що впливають на помилки читання RFID:

  • Якість зчитувача;

  • Потужність зчитувача;

  • Рух мітки;

  • Тип мітки;

  • Конструкція антени;

  • Тип та довжина кабелю;

  • Місце встановлення;

  • Специфіка чіпу;

  • Поглинання та відбивання;

  • Електричні перешкоди;

  • Довкілля;

  • Робоча частота та коефіцієнт зв'язку;

  • Умови використання та вимоги безпеки.

Таким чином, на перерахованих факторах засновано 8 головних особливостей, які потенційно можуть призвести до збоїв у роботі систем RFID. Розглянемо детальніше кожну з них.

1. Відстань читання

Люди іноді запитують: “На яку відстань я зможу відійти від цього зчитувача?” та отримують чесну відповідь: залежить від обставин. Дистанція зчитування пасивних HF та UHF зчитувачів залежить від багатьох факторів: потужність та чутливість зчитувача, налаштування антени (зчитувач і мітка), навколишнє середовище (метал і т.д.), розмір і чутливість мітки, напрям мітки до антени зчитувача.

2. Щільність та властивості матеріалу

Щільність матеріалу, до якого прикріплена мітка, може викликати відхилення у відбиванні та поглинанні радіохвиль. Полімер – матеріал низької щільності, скло – середньої, а такі речовини, як вода або рідина мають дуже високу щільність. Особливо помітно у випадку радіохвиль виявляє свою щільність метал.

Різні щільності не є визначальним фактором при передачі на частоті HF, але в UHF-діапазоні характеристики передачі та продуктивність значно залежать від щільності матеріалу, а конструкція мітки з феритовим прошарком у разі UHF допомагає використовувати мітки на металі та інших найбільш щільних матеріалах. Тому, під час роботи з металом, водою чи людським тілом необхідно правильно вибрати частоту RFID.

3. Конфігурація антени

У HF-системах використовується рамкова (петльова) антена, що створює асиметричне магнітне поле. UHF антени являють собою варіації відмінності по куту спрямованості променя, щільності та дальності зчитування міток. UHF антена створює спрямоване поле, що має спрямований промінь з певним коефіцієнтом посилення та поляризацією, це дозволяє вловлювати паразитні відбивання радіохвиль та забезпечувати зчитування на великих відстанях. Дуже важливо враховувати ці діаграми спрямованості антен під час проєктування системи RFID.

4. Безпека даних

Для оптимальної роботи системи важливо правильно обрати транспондер для кожного конкретного випадку, оскільки різні програми вимагають різного ступеня безпеки. Наприклад, програми для ідентифікації, відстеження інвентарю та активів практично не вимагають захисту, досить простої мітки UID.

Якщо необхідний захист інформації паролем, як у програмах боротьби з підробками/контрафакцією, буде потрібен транспондер з відповідною функціональністю. Мітки із захистом у вигляді паролю доступні для частот UHF та HF.

Для більшої безпеки, як у випадку програм з зашифрованою інформацією, що використовуються, наприклад, для керування доступом, захищений тег, в якому можна зберігати ключі доступу.

Найнадійніші транспондери використовуються для криптографічної аутентифікації, контролю доступу, продажу квитків та фінансових транзакцій. Зчитувачі, які використовуються в цих додатках, мають криптографічний механізм або процесор, де транзакція зашифровується щоразу по-різному.

5. Антенні кабелі

Високочастотні HF RFID-системи використовують узгодження імпедансу 50 Ом між зчитувачем та антеною. Довжина та прокладання кабелю можуть серйозно вплинути на параметри RFID-системи. Інформацію з питання, яка довжина забезпечує найкращу продуктивність антени, слід уточнювати у виробників антен.

У разі UHF хвильовий опір не менш важливий, але також необхідно враховувати коефіцієнт загасання в залежності від довжини коаксіального кабелю, який відрізняється для різних типів кабелів. Некоректне проєктування комутації та вузлів системи може призвести до значних втрат потужності сигналу.

У наших проєктах під час проведення аудиту ми часто виявляємо кабельні збірки низької якості, встановлені іншими організаціями: використання кабелю низької якості, а також неякісно виготовлені з’єднання між основними складовими RFID системи, а саме між стаціонарним зчитувачем та виносною антеною.

Таким чином, головною проблемою є низькоякісна чи невідповідна кабельна продукція. Крім того, при проєктуванні недосвідченими монтажниками допускається перевищення максимальної довжини коаксіального кабелю, що формує значні втрати при передачі інформації.

6. Щільність розташування міток

У деяких реалізаціях використовується дуже велике число RFID міток у певній області, причому мітки складені стопкою за кілька міліметрів одна від одної – як, наприклад, у системах відстеження документів.

Декілька сторінок у папці, складені одна на одну, – ось приклад потенційного джерела помилок зчитування. Для таких випадків ідеальна HF-антена, тоді як UHF-антена буде працювати гірше або взагалі не буде. Якщо скласти 52 картки-мітки одна на одну, UHF-антена не зможе зчитати жодну з них. В умовах високої щільності UHF-антена не може зчитувати мітки, якщо їх не розділити. Щоб забезпечити максимальну якість ідентифікації, необхідно, щоб мітки знаходилися в зоні прямої видимості антени.

7. Шум

Ворог RFID – шум. Тут ми говоримо не про акустичний шум, а про електромагнітний (EMV) і загальний шум. У випадку HF електричний шум може походити від різних джерел, включаючи антену, джерело живлення, будь-які комунікації, які можуть викликати шум у контурі заземлення. Коли рівень шуму перевищує норму, система вказує на проблему і тоді можна перевірити загальні точки шуму (антена, джерело живлення тощо), виявивши та усунувши джерело.

У разі UHF, через високий рівень частоти, такі типи аналізаторів недоступні для ринку, тому мережі мають бути спроєктовані, щоб протидіяти шуму. Один зі способів – передбачити роботу у щільному режимі зчитування, тобто розробляти систему для використання у середовищі з кількома зчитувачами.

8. Коефіцієнт зв'язку

У системах з робочою частотою нижче 13,56 МГц для передачі інформації між RFID зчитувачем і транспондером використовується магнітне поле. Цей процес відомий як принцип індуктивного зв'язку. Індуктивний зв'язок обмежений відстанню зчитування близько одного метра. На високих частотах можна реалізувати зчитування на відстані від 1 до 15 метрів, сам процес базується на "принципі зв'язку зворотного розсіювання". Саме коефіцієнт зв'язку визначає, які частоти оптимальні для конкретного застосування. Технологію слід обирати виходячи з поставлених завдань та необхідною дальністю зчитування.

Насамперед важливо коректно підібрати мітку. Оскільки видів міток існує сотня типів, то й кожна з них створена для вирішення конкретного завдання. Необхідно коректно підібрати мітку з урахуванням використання (вплив температури, хімічних, механічних впливів з огляду на щільність матеріалу, необхідну дальність зчитування, спосіб кріплення, тип чіпа та його характеристики, ціну мітки).

 

Щоб уникнути цих помилок, радимо звертатися до фахівців на всіх етапах – від розробки до впровадження та обслуговування. Правильно експлуатована RFID-система – запорука безпечних та ефективних бізнес-процесів!

 

Сергій Салата,
співзасновник компанії "Смарт-карти України"

 

RFID issues