Преимущества и недостатки внедрения RFID

Преимущества и выгоды RFID

Преимущества RFID в широком смысле могут быть разделены на следующие два типа:

  • Существующие. Эти преимущества реализуются уже сейчас, с помощью создан­ных в настоящее время продуктов данной технологии.
  • Будущие. Эти преимущества либо имеются в некотором виде уже сегодня, либо будут получены как усовершенствованные функции в будущем по мере развития технологии.
Существующие преимущества:
  • Бесконтактная работа - RFID-метка может быть прочитана без какого-либо физического контакта между меткой и ридером.
  • Перезапись данных - данные RFID-метки с перезаписью (RW-метки) могут быть перезаписаны большое число раз.
  • Работа вне прямой видимости - чтобы RFID-метка была прочитана RFID-ридером, в общем случае не требуется ее нахождения в зоне прямой видимости ридера.
  • Разнообразие диапазонов чтения - диапазон чтения RFID-метки может со­ставлять от нескольких сантиметров до 30 метров и более.
  • Широкие возможности хранения данных - RFID-метка может хранить ин­формацию объемом от нескольких байтов до практически неограниченного количества данных.
  • Поддержка чтения нескольких меток - RFID-ридер может автоматически читать несколько RFID-меток в своей зоне чтения за очень короткий период времени.
  • Прочность - RFID-метки могут в значительной мере противостоять жестким условиям окружающей среды.
  • Выполнение интеллектуальных задач - кроме хранения и передачи данных, RFID-метка может предназначаться для выполнения других задач (например, для измерения таких условий окружающей среды, как температура и давле­ние).
  • Высокая точность чтения - RFID является точной на 100%.
Разнообразие диапазонов чтения

Низкочастотная (НЧ) пассивная RFID-метка, как правило, имеет расстояние чтения, равное нескольким сантиметрам. Для пассивной высокочастотной (ВЧ) метки это рассто­яние составляет около 1 метра. Расстояние чтения ультравысокочастотной (УВЧ) пассивной метки как правило не превышает 7 метров. УВЧ-активная метка (например, 433 МГц) может читаться на расстоянии 100 метров, а активная метка в гигагерцовом диапазоне может иметь расстояние чтения свыше 100 метров.

Данные диапазоны чтения обычно возможны в идеальных условиях. Следовательно, действительное расстояние чтения RfID-системы из реального мира могут быть существенно меньше этих значений.

Например, расстояние чтения меток с частотой 13,56 МГц обычно не превышает не­скольких сантиметров.

Такой широкий набор расстояний чтения позволяет применять RFID в самых разных областях.

Расстояние чтения пассивных НЧ-меток идеально подходит для систем безопасности, персональной идентификации и электронных платежей. В некоторых случаях можно использовать пассивные ВЧ метки для систем с «интеллектуальными полками», пассивные УВЧ-метки - для сис­тем в сетях сбыта, отслеживания и многих других типах систем, использовать пассивные метки микроволновых диапазонов для борьбы с подделками. Вы можете применять активные и полуактивные метки в этих частотных диапазонах для отслеживания, электронной оплаты дорожных пошлин и для решения других задач.

Как вы понимаете, RHD имеет практически неограниченный спектр областей применения, как современных, так и будущих.

Сегодня серийно выпускаются метки для каждого типа частотных диапазонов. Кроме того, местоположение активной или пассивной метки может быть привязано к ридеру, который читает эту метку.

Таким образом, если ридер, установленный на двери грузового склада, читает метку в своей зоне чтения, то местоположением этой метки во время чтения может считаться дверь склада. Эту информацию о местоположении можно сделать доступной с помощью закрытой сети или общедоступной сети (например, Интернета) в широком географическом регионе.

В результате метку можно отслеживать за тысячи миль от ее фактического местоположения. Т.е. весь диапазон расстояний чтения в настоящее время полностью перекрывается с помощью непосредственного ридера и промежуточного (сети) средства.

Широкие возможности хранения данных

Типичная пассивная метка может иметь память объемом от единиц до сотен бит информации. В некоторых пассивных метках может храниться даже больший объем данных. Например, миниатюрная пассивная RW-метка стандарта ISO14443, работающая на частоте 13,56 МГц может хранить до 4 кб данных в своем корпусе размером 2,5 х 2,5 мм.

У активной метки объем хранимых данных теоретически неограничен, так как нет ограничений на физические размеры и функциональные возможности такой метки при условии, что она пригодна к использованию.

Есть два подхода к использованию RFID-метки:

  • в системе первого вида на метке хранится только уникальный идентификационный номер, аналогичный «номерному знаку» автомобиля и однозначно идентифицирующий отмеченный объект;
  • во втором случае хранятся как уникальный идентификационный номер, так и данные, относящиеся к отмеченному объекту.

С помощью относительно малого числа разрядов может быть сгенерировано очень большое количество уникальных идентификаторе

Например: с помощью 96 разрядов в целом может быть сгенерировано 80 000 триллионов уникальных идентификаторов.

Таким образом, для метки практически любого типа объектов в масштабе всей планеты достаточно относительно малого количества разрядов. Тем не менее в некоторых системах может быть предусмотрено локальное хранение дополнительных данных на метке.

Преимущество локального хранения таких данных состоит в том, что для считывания данных объекта с помощью его идентификатора в качестве ключа не требуется доступа в сетевую базу данных. Это преимущество оказывается полезным, если отмеченный объект предполагается перемещать в такие места, где сетевой доступ к базе идентифицированных объектов либо отсутствует, либо нежелателен. Даже при наличии такого сетевого соединения на связанную с ним прикладную систему не должно влиять нарушение соединения или задержки в сети. Следовательно, одним из преимуществ локального хранения данных на метках является возможность получения большей независимос­ти прикладной системы от автоматизированной информационной системы (АИС).

Однако такая схема имеет недостатки по сравнению с подходом по типу «номерных знаков»:

  • Во-первых, необходимо обеспечивать безопасность данных так, чтобы метка не могла быть перезаписана либо случайно (имеющим на то право ридером), либо намеренно (ридером, используемым мошенниками).
  • Время, необходимое для правильной передачи ридеру всех своих битов данных меткой с большим объемом памяти, может многократно превышать время передачи только уникального идентификатора.
  • Кроме того, увеличение объема передаваемых данных ведет к повышению частоты возникновения ошибок передачи.
  • Метка с большим объемом памяти будет дороже меток, которые могут хранить только уникальный идентификатор.

Следовательно, использование меток с большим объемом памяти только потому, что они есть в продаже, не кажется хорошей идеей, если только прикладная система специально не требует этой характеристики (это особенно справедливо для систем с жестким ограничением времени выполнения определенной задачи).

Активная метка может использовать большой объем хранимых данных для поддержки своих индивидуальных задач. Тогда эта метка могла бы передавать только небольшую часть этих данных, скорее всего содержащих результаты таких задач (прекрасное решение, так как такие данные динамичны и могут определяться только самой меткой при сканировании окружающей ее среды).

Поддержка чтения нескольких меток

Поддержка чтения нескольких меток классифицируется как одно из самых важных преимуществ RFID. С помощью антиколлизионного алгоритма работы RFID-ридер может автоматически читать несколько меток в своей зоне чтения за короткий период времени. В общем случае с помощью этого механизма ридер может однозначно идентифицировать различное количество меток в секунду в зависимости от типа метки и прикладной системы. Это преимущество позволяет ридеру читать данные из набора отмеченных объектов, неподвижных или движущихся (в пределах, допускаемых ридером), и таким образом исключать какую-либо необходимость чтения меток по одной.

Выполнение интеллектуальных задач

Встроенная электроника и батарея активной метки могут использоваться для выпол­нения таких специализированных задач, как наблюдение за окружающей средой (например - обнаружение движения). Метка может затем использовать эти данные для динамического определения других параметров и передачи таких данных ридеру.

Предположим, что активная метка прикреплена к предмету с высокой ценностью для обнаружения факта кражи. Пусть в этой активной метке есть встроенный датчик движения. Если кто-то попытается передвинуть этот предмет, то метка почувствует перемещение и начнет транслировать сообщение о событии в окружающую среду. Ридер может принимать эту информацию и ретранслировать ее в прикладную систему обнаружения кражи, которая может включать звуковую сигнализацию для оповещения персонала. Можно предположить, что, просто сняв с подобного предмета метку и поместив ее на то место, где он был (и забрав данный предмет с собой), можно «обмануть» метку, дав ей «понять», что предмет снова стал неподвижным. Од­нако такая метка может чувствовать момент, когда ее убирают с предмета. При этом метка может посылать широковещательное сообщение другого типа с подобной ин­формацией.

Эта особенность RFID имеет большой потенциал для усовершенствований, связанный с началом появления активных меток со специализированными функциями. Поэтому эта характеристика может быть названа будущим преимуществом.

Будущие преимущества

Ограничения RFID

К современным ограничениям RFID относятся:

  • Невысокие рабочие характеристики в присутствии радионепрозрачных и радиопоглощающих объектов. Такое поведение зависит от частоты. Технология в современном ее состоянии плохо работает с такими материалами, а в некоторых случаях отказывает полностью.
  • Воздействие факторов окружающей среды. Условия окружающей среды могут оказывать негативное влияние на RFID-решения.
  • Ограниченное число читаемых меток. Существует практическое ограничение на количество меток, которые можно прочитать за определенное время.
  • Воздействие помех от аппаратуры. На RFID-решение может отрицательно влиять неправильная установка аппаратуры (например, расположение и ориен­тация антенны).
  • Ограниченная проникающая способность энергии радиоволн. Хотя RFID не требует прямой видимости, существует предел проникновения энергии ра­диоволн, даже в радиопрозрачные объекты.
  • Незрелость технологии. Изменениях в RFID-технологиях связанные с постоянным ее развитием могут создавать проблемы для неосторожных и неопытных пользователей.

Сравнение технологий RFID и штрихового кодирования

Характеристики технологии

RFID

Штрих-код

Необходимость в прямой видимости метки

Чтение даже скрытых меток

Чтение без прямой видимости невозможно

Возможность перезаписи данных и многократного использования метки

Есть

Нет

 

Дальность регистрации

До 100 м

До 4 м

Одновременная идентификация нескольких объектов

До 200 меток в секунду

Невозможна

Устойчивость к воздействиям окружающей среды: механическому, температурному химическому, влаге

Повышенная прочность и сопротивляемость

Зависит от материала, на который наносится

Срок жизни метки

Более 10 лет

Зависит от способа печати и материала, из которого состоит отмечаемый объект

Безопасность и защита от подделки

Подделка практически невозможна

Подделать легко

Работа при повреждении метки

Невозможна

Затруднена

Идентификация движущихся объектов

Да

Затруднена

Подверженность помехам в виде электромагнитных полей

Есть

Нет

Идентификация металлических объектов

Возможна

Возможна

Использование как стационарных, так и ручных терминалов для идентификации

Да

Да

Возможность введения в тело человека или животного

Возможна

Затруднена

Габаритные характеристики

Средние и малые

Малые

Стоимость

Средняя и высокая

Низкая

Преимущества RFID перед штрихкодами

Преимуществами RFID перед штрихкодами являются:

  • Поддержка нестатических данных. Данные RFID-метки могут перезаписываться много раз (полагая, конечно, что RFID-метка является RW-меткой). Данные на штрихкоде являются статическими и не могут быть изменены.
  • Нет необходимости в прямой видимости. В общем случае RFID-ридеру не требуется прямая видимость RFID-метки, чтобы считать ее данные. Устройству считывания штрихкода всегда необходима прямая видимость штрихкода для его чтения.
  • Большее расстояние чтения. RFID-метка может считываться на значительно большем расстоянии, чем штрихкод. В зависимости от ряда факторов радиус счи­тывания RFID может составлять от нескольких сантиметров до сотен метров.
  • Больший объем хранения данных. RFID-метка может хранить значительно больше информации, чем штрихкод.
  • Поддержка чтения нескольких меток. Соответствующий ридер может авто­матически считывать несколько RFID-меток за очень короткий период времени, используя так называемую антиколлизионную функцию. Устройство считы­вания штрихкода может одновременно сканировать только один штрихкод.
  • Устойчивость к воздействию окружающей среды. RFID-метка обычно обладает повышенной прочностью и сопротивляемостью жестким условиям рабочей среды (до определенной степени). Штрихкод легко повреждается (например, влагой или загрязнением).
  • Интеллектуальное поведение. RFID-метка может применяться для выполнения других задач помимо хранения и переноса данных. Штрихкод не обладает никаким интеллектом и является лишь средством хранения данных.
  • Точность считывания. RFID гораздо более точна, чем штрихкоды.
  • Отметка на уровне отдельного предмета. Штрихкоды не поддерживают отметку отдельных предметов.

 

Преимущества штрихкодов перед RFID

Преимуществами штрихкодов перед RFID являются:

  • Более низкая стоимость. Стоимость внедрения решения со штрихкодами обычно ниже, чем у сравнимого RFID-решения.
  • Сравнимые степени точности. В нескольких случаях точность решения со штрихкодами примерно одинакова, если не выше, по сравнению с эквивалент­ным RFID-решением.
  • Отсутствие влияния типа материала. Система со штрихкодами может успеш­но использоваться для отметки почти каждого вида материала.
  • Отсутствие международных ограничений. Системы со штрихкодами исполь­зуются по всему миру без каких-либо правовых ограничений на применение данной технологии.
  • Отсутствие проблем социального характера. Сегодня вы можете обнаружить штрихкоды почти на каждом товаре по всей планете, но ни одна группа защиты прав на неприкосновенность частной жизни не возражает против их ис­пользования.
  • Более высокая степень зрелости технологии и широкая база установленных систем. Технология со штрихкодами, возможно, является самой широко рас­пространенной технологией во всем мире.
  • Необходимость нескольких точек проверки RFID-меток. Ридер проверяет метку в точке ее создания. Однако необходимы дополнительные точки проверки, ручные или автоматические, в других местах операции. Причина проста. Отлично работающая метка может быть повреждена после прохождения нескольких этапов обработки, что сделает ее полностью бесполезной. Если затем в какой-либо точке метку попытаются прочитать, то это закончится неудачей. Для устранения такой проблемы необходимо ввести в операции несколько точек проверки, позволяющих убедиться в том, что метка не повреждена и может быть правильно прочитана. Если обнаружена поврежденная метка, то потребуются корректирующие действия для устранения проблемы (например, создание новой метки с уникальным идентификатором поврежденной метки и прикрепление ее к объекту). Т.е. приклеивание метки на объект не гарантирует, что она будет читаться в следующих точках операций. Следовательно, требуется проверка меток после их создания и прикрепления к объекту.

 

Общие недостатки технологий RFID и штрихкодов

Основными недостатками как RFID, так и штрихкодов являются:

  • Влияние препятствий. Считыватель штрихкодов не может читать штрихкод при наличии любой преграды между считывателем и штрихкодом. RFID-ридер в зависимости от рабочих частот и других факторов, таких, как мощность и ра­бочий цикл, может быть неспособным читать метку при наличии между ридером и меткой таких радионепрозрачных преград, как металл, или таких радиопоглощающих материалов, как вода.
  • Влияние влажности. В случае считывателей штрихкодов световой луч может преломляться взвешенными в воздухе частицами воды, что будет выражаться в искажении фокусировки. При применении RFID-ридеров, работающих в УВЧ- и микроволновом диапазонах, взвешенные в воздухе частицы воды могут поглощать энергию радиоволн, что будет приводить к недостаточности энергии, достигающей метки, для надлежащей передачи данных.
  • Ограничения по скорости. Если скорость движения штрихкодов будет пре­восходить скорость сканирования считывателя, то это может привести к потере точности, а также к неспособности прочитать штрихкод. Для RFID-ридеров также может возникать потеря точности считывания и отказ чтения метки, если скорость метки будет так высока, что у нее не будет достаточно времени для оптимального обеспечения себя энергией и передачи данных обратно ридеру.
  • Внешний характер схем идентификации. Штрихкод или RFID-метки должны прикрепляться к объекту извне. Они не являются частью физических характе­ристик самого объекта. Следовательно, если такой объект будет снабжен непра­вильным штрихкодом или неправильной меткой, то его идентификация ока­жется под вопросом. Тем не менее есть возможность использования неотъем­лемых свойств объекта для его однозначной идентификации. Например, лич­ность можно однозначно идентифицировать с помощью отпечатков пальцев или сканирования сетчатки глаза без какой-либо необходимости применять к такому лицу внешнюю схему идентификации, как например, со штрихкодом или RFID-меткой.

Вы здесь: Инфо-центр Информационные материалы