20 - GRAFIČAR Razvoj RFID RFID-tehnologija je na trgu že precej časa, saj se je njen razvoj začel že v se- demdeseti h leti h prejšnjega stoletja. In čeprav so bile RFID-značke v začetku pre- cej drage, so se uporabljale za sledenje večjih proizvodov, označevanje goveda, za cestninjenje avtocest in pri označeva- nju letalske prtljage. Te prve, ki jih ime- nujemo tudi prevodno sklopljene (con- RFID TEHNOLOGIJA SEDANJOSTI IN PRIHODNOSTI Poskušajte si predstavljati , da s police v trgovini vzamete mleko, ki vsebuje pametno eti keto z RFID-značko. Ko embalažo dvignete Poskušajte si predstavljati , da s police v trgovini vzamete mleko, ki vsebuje pametno eti keto z RFID-značko. Ko embalažo dvignete s police, se vam na njej prikaže rok trajanja. Nato mleko odnesete mimo blagajne in trgovec zazna, da je na polici enota mleka manj in natančno ve, kdaj jo mora spet dobaviti . Doma mleko postavite v hladilnik (opremljen z RFID-sistemom) in ta spet prikaže rok trajanja ter vas opozori, ko preteče. Ko ga porabite, RFID-sistem hladilnika zazna, da mleka ni več, in vas opomni, da ga spet kupite, oz. lahko za vas celo »sam hladilnik« naroči novo mleko. Ob tem trgovci natančno vedo, kaj v določenem trenutku potrebujete, in vam ponudbo pošljejo na dom. potrebujete, in vam ponudbo pošljejo na dom. RFID ali radiofrekvenčna identi fi kacija je hitra, avtomati čna identi fi kacijska tehnologija, ki je podobna tehnologiji črtnih kod, vendar za zajem podatkov ne uporablja opti čnega čitalnika kot črtna koda, temveč radijske valove. Gre za majhno elektronsko napravo, ki je sestavljena iz antene in čipa in lahko shrani do 2 kB podatkov. Zajem podatkov z RFID-značke je resnično hiter, saj lahko v sekundi zajame tudi več kot 40 značk. Namen RFID-značke je povsem enak kot pri črtni kodi ali magnetnem traku na zadnji strani kreditne karti ce. Gre za to, da nam hrani edinstvene podatke o identi fi kaciji določenega predmeta. Urška BOGATAJ Valkarton, d. d. Podjetje za izdelavo in predelavo valovitega kartona Tržaška c. 1, 1370 Logatec htt p://www.valkarton.si Tadeja MUCK Naravoslovnotehniška fakulteta Oddelek za teksti lstvo Snežniška ulica 5, 1000 Ljubljana tel.: +386 (0)1 200 32 00, faks: +386 (0)1 200 32 70 htt p://www.ntf .uni-lj.si/ ducti vely coupled) RFID-značke, so bile sestavljene iz kompleksnega sistema ko- vinskih zvitkov, antene in stekla. Pozneje so bile za zmanjšanje stroškov tehnologi- je in apliciranja teh na cenejše proizvo- de ustvarjene prostorninsko sklopljene (capaciti vely coupled) značke. Te so za prenos podatkov namesto predhodno kovinskih zvitkov uporabljale prevodno ogljikovo barvo. Prevodno in prostorninsko sklopljenih RFID-značk se danes ne uporablja več, saj so predrage in okorne. Uporabljajo pa se akti vne, polakti vne in pasivne znač- ke, ki RFID-tehnologiji omogočajo večjo dostopnost in prepoznavnost v svetu. Te tehnologije lahko shranijo do 2 kB po- datkov, ki so vgrajeni v mikroprocesor (čip), anteno in v primeru akti vne in po- lakti vne RFID-značke v baterijo. Trenutni standard na področju RFID-tehnologije je EPC (Electronic Product Code). Razvit je bil v organizaciji EPCGlobal, ki se trudi za izvedbo RFID v svetovnem merilu. O RFID RFID-sistem je sestavljen iz značke in čitalnika z anteno, deluje pa, kot je nave- deno v nadaljevanju (slika 1). Podatki, shranjeni v RFID-znački, čakajo, da bodo prebrani. Antena značke prejme signal elektromagnetne energije iz antene RFID-čitalnika. Z uporabo energije iz notra- 20 - GRAFIČAR Čitalec Antena Priponka Računalniški sistem Čitalec preko antene odda signal. Čitalec pošlje informacije v rač. sistem za nadaljnjo obdelavo. Priponka signal sprejme in se zbudi. Z energijo, ki jo je prejel, pošlje signal nazaj in se identi fi cira. Slika 1: Delovanje RFID-sistema. GRAFIČAR - 21 nje baterije ali energije, pridobljene iz elek- tromagnetnega polja čitalnika, lahko znač- ka pošlje radijske valove nazaj do čitalnika. Ta ujame radijski signal iz značke in inter- preti ra frekvenco kot pomenljive podatke. Radijski valovi Za samo delovanje sistema RFID potre- bujemo radijske valove, ki so del elektro- magnetnega valovanja in jih lahko (podob- no kot televizija, mobilni telefoni in radio) uporabljamo za prenos podatkovnih infor- macij. Prenos z radijskimi valovi poteka s pomočjo spreminjanja amplitude, frekven- ce in faze znotraj frekvenčnega območja. Komunikacija med čitalnikom in značko je določena s protokolom ali standardi, kot je UHF Generati on 2 standard za aplikacije RFID-tehnologije v prodajni verigi. Značka odgovori čitalniku le, če je znotraj polja ra- dijskih valov, ki jih oddaja čitalnik. RFID-tehnologija uporablja radijske valove na razmeroma kratkih razdaljah. Lastnosti radijskih valov so odvisne od frekvence delovanja in pri nizkih lahko dobro potujejo tudi skozi ovire, čeprav moč valov strmo pada z oddaljenostjo od njihovega izvira. Pri visokih frekven- cah pa valovi potujejo v ravnih linijah in se tako odbijajo od ovir. Radijski valovi so občutljivi za motnje iz različnih virov električnih naprav, kar pa je na žalost še vedno težava RFID-tehnologije. Frekvence delovanja Za delovanje sistema RFID uporabljamo naslednje frekvenčne pasove (tabela 1). Višja frekvenca pomeni hitrejše branje. Primerna je, ko gre za karton, les, teksti l, manj za objekte z veliko vode, npr. sadje. RFID-značka R F I D - z n a č ka je sestavljena iz mikroprocesorja (čipa), vgrajene- ga v fl eksibilen PET-substrat, in antene. Čip sku- paj z anteno je vložen med eti keto in nje- no lepljivo podlogo (no- silec). Njegova velikost je minimalna, saj ni večji kot zrno peska, tj. okrog 0,3 mm 2 . Kljub majhne- mu čipu pa je antena pre- cej večja, toliko da lahko ujame signal. Antena omogoča, da značko lah- ko preberemo iz razdalje treh metrov ali več in tudi skozi različne materiale. RFID-značka je tako velika približno za prst. Antena je lahko iz srebra, alumi- nija ali bakra, in sicer z odlaganjem materiala po- dobno kot brizganje barve na papir. Količina prevo- dnega materiala v anteni določa občutljivost znač- ke. Za dober učinek RFID- eti keti ranja so pomembni tako model značke, njena postavitev, orientacija in lokacija čitalni- ka. Značka se še vedno razvija, z leti nara- šča število proizvajalcev, prav tako pa se z večanjem količine niža tudi cena. Vrste RFID-značk RFID-značke med seboj razlikujemo glede na akti vnost oz. pasivnost. Akti vne značke oddajajo signal s pomo- čjo lastne energije. Baterija, vgrajena na površino značke, napaja omrežje (okrog čipa) in oddajnik ter razširja radijske va- love do čitalnika, da lahko delujejo tudi na daljših razdaljah. Pasivne značke ne vsebujejo baterije, zato namesto tega signal črpajo od či- talnika. Elektromagne- tni valovi, preneseni iz čitalnika, povzročijo tok v anteni značke. To ener- gijo značka potrebuje, da lahko s podatki odgovori nazaj čitalniku. Pasivne značke se v trgovskih ve- rigah uporablja največ, delujejo pa na razmero- ma kratkih razdaljah in imajo v primerjavi z akti v- nimi značkami omejeno količino spomina. Polakti vne ali polpasiv- ne značke imajo veliko enakih značilnosti kot pa- sivne značke, vendar ima- jo baterijsko podporo, da s tem povečajo odzivno polje. Baterija je le za na- pajanje, ne pa tudi za ko- munikacijo. Uporablja se jih predvsem za branje z daljših razdalj. Poleg tega pa značke med seboj razli- kujemo tudi po količini in načinu zapiso- vanja/shranjevanja podatkov. Na značko »read-write« lahko podatke dodamo ali jih prepišemo, na značko »read only« podatkov ne moremo niti dodajati niti prepisovati (vsebuje le podatke, ki so bili zapisani ob izdelavi značke), na značko WORM – »write once, read many« pa lahko dodamo dopolnilne podatke, ven- dar jih pozneje ne moremo prepisati . RFID-antena Antena čitalnika je najbolj občutljiva komponenta RFID-sistema. Za čitljivost značk so pomembne tri lastnosti antene: (1) 3D-energijsko polje antene, tj. obmo- čje branja, (2) maksimalna moč antene čitalnika, ki je potrebna za branje (signal je namreč lahko oslabljen in omejuje či- Frekvenčni pas Frekvenca Območje branja Uporaba LF 100–500 kHz do 50,8 cm identi fi kacija živali, pametni ključi ... HF 13,56 MHz doseg do 1 m pametne karti ce, eti keti ranje, knjižnice, elektronski arti kli ... UHF 866–956 MHz pri 915 MHz do 6 m, pri 866 MHz 10 % manj trgovinska veriga, označevanje prtljage, plačevanje cestnin ... Mikrovalovi 2,45 GHz 1 do 3 m sledenje arti klom, plačevanje cestnin Tabela 1: Pregled frekvenčnih pasov, s pomočjo katerih deluje RFID-tehnologija. RFID ali radio- frekvenčna identi fi - kacija je hitra, avtomati čna identi fi ka- cijska tehnologija, ki za zajem podatkov uporablja radijske valove. Slika 2: RFID-značka. GRAFIČAR - 21 22 - GRAFIČAR TEHNOLOGIJA Ob praznovanju 25 obletnice prisotnosti v Evropi, Vam ponujamo eXtra, eXtra Vrednost visokokvalitetnih tiskarskih strojev in rotacij Komori GRAFIČAR - 23 tljivost značk) in (3) polarizacija – orien- tacija prenesenega elektromagnetnega polja. Glede na polarizacijo poznamo: linearne (radijski signal od antene priha- ja v linearni smeri) in krožne antene (si- gnal radijskih valov oddaja krožno, v vseh smereh hkrati ). Krožne antene omogoča- jo boljše branje značk ne glede na orien- tacijo, ker so bolj dovzetne za odbojnost signala od ovir. Anteno moramo postaviti čim dlje od kovinskih predmetov, ki odbi- jajo signal in povzročajo težave pri zaje- mu podatkov. RFID-ti skalnik/zapisovalnik Zapisovanje (enkodiranje) lahko poteka s pomočjo zapisovalnika, vgrajenega v RFID- ti skalnik, ali katerega koli zapisovalnika, ki je usposobljen za to opravilo. Zapis značke je tako podoben ti skanju, zapisovanje pa se zgodi sočasno s ti skom na površino eti - kete. Značka mora biti med zapisovanjem v neposredni bližini zapisovalne glave in mora biti sposobna pritegniti dovolj ener- gije od zapisovalnika, da omogoča zapiso- vanje podatkov na značko. RFID-čitalnik Čitalnik za pošiljanje enkodiranih digi- talnih informacij uporablja svojo anteno. Omrežje sprejemnika na znački je zmo- žno zaznati modulirano polje, dekodirati informacijo, uporabiti svojo anteno in v odgovor poslati šibkejši signalni odgovor. Po navadi je v distribucijskih centrih upo- rabljenih oz. razporejenih več čitalnikov/ anten, da lahko zaznajo vse značke, ki po- tujejo mimo njih. Takšna konfi guracija se imenuje portal in je lahko postavljena pri sprejemnih vrati h ali embalažnih linijah. Čitalniki morajo biti sposobni sprejemati več signalov hkrati , saj morajo prebrati tudi več kot 100 značk v sekundi. Uporaba RFID Pri nas se RFID uporablja predvsem za re- gistracijo delovnega časa, srečevali pa smo ga že pri plačevanju cestnine (ABC-sistem). Sicer se zaradi velike prilagodljivosti (velikost, oblika, vrsta nosilnega materi- ala ipd.) lahko uporablja tudi na drugih zelo različnih področjih. Za sledenje živali (značke v velikosti riža so vstavljene pod živalsko kožo), za sledenje proizvodov od njihovega nastanka do prodaje, identi fi ci- ranje dreves in lesenih predmetov, iden- ti fi kacijo oseb, kot karti ca za vstopanje oz. dostopanje do stvari oz. prostorov, proti kraji in za lažje ter hitrejše zajema- nje podatkov. Poleg tega se uporabljajo tudi za slede- nje vozil, letalskih potnikov, alzheimerje- vih bolnikov, kmalu pa se bo RFID upo- rabljal v našem vsakdanjiku in bo postal naš sopotnik ter tako verjetno kdaj tudi preveč posegal v našo zasebnost. Primerjava RFID-značk in (črtnih) kod Ko govorimo o tehnologiji RFID, skoraj ne gre drugače, kot da jo primerjamo s tehnologijo (črtnih, 2D ipd.) kod. In če- prav obe nosita informacijo o produktu, so med njima razlike. RFID ima pred ko- dami kar nekaj prednosti . Večja prilagodljivost ↗ RFID-nalepk, saj so dinamič- ne in lahko vanje informacijo tudi zapisujemo oziroma po- novno zapisujemo. Kode 2D po drugi strani vsebujejo le stati čno informacijo, ki jo se- veda lahko le beremo. Hitrejši pretok informa- ↗ cij znotraj preskrbovalne veri- ge. RFID-čitalniki lahko prebe- rejo tudi več kot 100 različnih eti ket v sekundi. Čitalniki kod 2D pa lahko hkrati preberejo le po eno kodo, za katero po- rabijo tudi do pol sekunde. Slika 3: Tovornjak, opremljen z RFID-sistemom za branje etiket na embalaži. Slika 4: RFID čip, ki ga vsadijo v telo zaradi zdravstvenih ali drugačnih razlogov. Slika 5: Kartica z RFID-sistemom namesto ključa za odklepanje vrat. Slika 6: RFID-značka za označevanje in slede- nje živali. Slika 7: Kartice z RFID-sistemom za identifi - kacijo oseb. GRAFIČAR - 23 24 - GRAFIČAR TEHNOLOGIJA GRAFIČAR - 25 RFID-nalepke je možno brati v ka- ↗ terem koli položaju z daljše razda- lje. 1D črtne kode pri čitanju pogo- sto povzročajo precejšnje težave. Informacijo z RFID-značke pa je možno prebrati (odvisno od vrste tehnologije) v razdalji od pet centi - metrov pa do dvanajst metrov. Čitalniki kod 2D za branje zahte- ↗ vajo neposreden pogled na kodo, medtem ko lahko sistem RFID pre- bere značko tudi brez neposredne- ga vidnega polja. Ponovno vpisovanje podatkov. ↗ RFID Generacija 2 omogoča po- novno vpisovanje podatkov, kar je še posebno pomembno pri neka- terih tehnoloških postopkih (po- vratna embalaža). Torej se eti keta lahko spet uporabi. Težave z RFID Težave, ki se pojavljajo pri RFID-iden- ti fi ciranju, lahko razdelimo v dve kate- goriji: (1) tehnične težave (temeljijo na fi ziki elektromagnetnega valovanja, ki je osnovni omejevalnik funkcionalnosti ) in (2) eti čne težave oz. težave zasebnosti . Tehnične težave Težave z RFID-standardi. Ker ni glo- ↗ balnega standarda, se pojavljajo težave pri združljivosti različnih sis- temov med seboj. Elektromagnetne motnje zelo ↗ enostavno prekinejo RFID-sistem. To so predvsem mobilni telefoni (delujejo na frekvenci 900 MHz), napetostni vodi, dušilke, neonske sveti lke, svetlobne zapore, kovine, ki preprečujejo interferenco ipd. Frekvenca obratovanja. Frekven- ↗ ca, na kateri deluje RFID, je raz- deljena na tri globalna območja: ZDA, EMEA (Evropa, Bližnji vzhod ter Afrika), Azija in Tihi ocean. Vsako od teh območij ima svoje frekvenčne zahteve, kar je težava za čitalnike, ki morajo avtomati čno prepoznati frekvenco obratovanja. Materiali in absorpti vnost RF-si- ↗ gnala. Različni materiali imajo različno absorpti vnost RF-signala. RFID-značke na kovinah in tekoči- nah zahtevajo čitanje v neposredni bližini eti ket. Smer – polarizacija RF-signala. Elek- ↗ tromagnetno polje je dvodimenzio- nalno. Torej obstajajo pravila, kako lepiti eti kete, kako jih čitati , v kateri smeri in orientaciji eti keta z RFID- značko ne sme biti nalepljena. Trčenje čitalnikov. Če se signali iz ↗ dveh ali več čitalnikov prekrivajo, pride do trčenja čitalnikov. Značka ne more hkrati odgovoriti na več »vprašanj«, zato mora biti sistem skrbno postavljen, saj se le tako lahko izognemo trčenju. Eti čni, varnostni vidik in vprašanje zasebnosti Vprašanje zasebnosti . Vsebina RFID- ↗ značke se lahko prebere tudi potem, ko izdelek zapusti prodajno verigo. RFID-značke ne razlikujejo med či- talniki, kar omogoča vsakomur, ki ima čitalnik, da prebere, kaj nosimo v žepu na drugi strani ceste. RFID značke je težko odstraniti ↗ iz embalaže, saj so zelo majhne (manj kot 0,5 mm 2 in tanjše kot papir), lahko pa so celo skrite ali vdelane v notranjost izdelka, kjer jih kupec niti ne opazi. RFID-značko lahko preberemo brez ↗ vsakršnega znanja o tem. Vsak, ki ima čitalnik, lahko ugotovi, kaj nosi- mo v torbici ali nahrbtniku. Ko tako vstopimo v trgovino, lahko brez naše vednosti ugotovijo, kaj imamo s sabo, in nam ponudijo stvari, ki se ujemajo z našimi interesi. Vprašanje varovanja zaupnih po- ↗ datkov, ki jih konkurenca ne sme izvedeti . Več informacij bo na eti - keti , večja je možnost, da konku- renca pridobi koristne podatke. Prihodnost RFID Večina pasivnih RFID-značk stane med 0,07 in 0,20 EUR, akti vne in polakti vne značke pa so še dražje. Cilj RFID-indu- strije je privesti ceno za RFID značko pod 0,05 EUR. Čeprav danes še nismo prišli do te točke, pa je RFID v našem življenju navzoč bolj, kot si lahko predstavljamo. Največji trgovci, ki uporabljajo RFID, so gotovo Wal-Mart, Best Buy in Metro. RFID je vse pogosteje tudi v dokumenti h, kot je potni list. V tem primeru RFID- značka vsebuje: identi fi kacijsko številko, digitalni podpis, sliko z biometričnimi identi fi katorji ipd. Tak potni list naj bi omogočil večjo varnost podatkov. Kljub temu pa RFID do danes še ni svetovno razširjena tehnologija v vsakdanji upora- bi, predvsem zato, ker na tem področju ni poenotene standardizacije. Sklep Čeprav se primerjava RFID-tehnolo- gije s tehnologijo uporabe različnih kod ponuja kar sama, pa lahko sklenemo, da ni vedno najpomembneje, katera tehno- logija bere informacije hitreje kot druga, temveč katera tehnologija je boljša v po- samezni situaciji ali primeru. Vizionarji pravijo, da bo tehnologija RFID izrinila črtno kodo, vendar se te prav tako razvi- jajo, še posebno 2D. Z veliko zmogljivo- stjo zapisa podatkov 2D-kode postajajo resnično konkurenčne tehnologiji RFID. Pri izbiri uporabljene tehnologije mora- mo torej poznati tako lastnosti kot tudi uporabnost končnega izdelka. Kot lahko vidimo, bo RFID-tehnologija v prihodnosti postala naš vsakdanji so- potnik, zato upajmo, da nam bo prinesla več prednosti , ki nam bodo olajšale delo, in manj slabosti , ki se ti čejo predvsem eti čnih vprašanj in vprašanja zasebnosti . Literatura: Kleist, R. A., Chapman, T. A., Sakai, D. A., 1. Jarvis, B. S., RFID Labeling, 2004 Printronix, United States of America, 389 str. članek RFID in the supply chain: panacea or 2. pandora`s box? Brian L Dos Santos in Lars S. Smith, Communicati on of the ACM, No. 10, vol. 51, october 2008, str. 127–130 Ray Cronin, RFID vs. Barcode, Pharmaceuti - 3. cal technology, november 2008 htt p://www.intermec.com/learning/tech- 4. nologies/rfi d/index.aspx htt p://www.howstuff works.com/rfi d.htm 5. htt p://en.wikipedia.org/wiki/ 6. Electromagneti c_spectrum htt p://www.rfi djournal.com/ 7. htt p://www.fpp.edu/~fdimc/laboratorij- 8. ske_vaje/Inteligentni_transportni_sistemi/ Teme_za_studente/ntk%2005%20RFID.pdf htt p://www.identi cus.si/RFID.html 9. htt p://www.technovelgy.com/ct/Technolo- 10. gy-Arti cle.asp?ArtNum=1 htt p://popsci.typepad.com/pop- 11. sci/2007/09/rfi d-implants-m.html GRAFIČAR - 25