RFID

Allikas: Vikipeedia

Raadiosagedustuvastus (Radio-frequency identification (RFID)) on raadiolaineid kasutav tehnoloogia esemete (aga ka elusolendite) märgistamiseks ja nende automaatseks jälgimiseks.

RFID tehnoloogia kuulub Auto-ID (automatic identification) ehk automaatsete identifitseerimissüsteemide kategooriasse, mis võimaldavad objektide automaatset tuvastamist ilma selleks inimressursilist kaasabi nõudmata. Sellesse gruppi kuuluvad ka näiteks triipkoodi-, kiipkaardi-, magnetriba- või häältuvastamise süsteem, biomeetrilised tuvastused nagu sõrmejälje või silma võrkkesta skaneerimine, Näo tuvastus ja Optiline märgituvastus. Selliste süsteemide puhul ese või objekt tuvastatakse selle visuaalsete omaduste järgi. Erinevalt kõikidest eelnevatest nimetatud tehnoloogiatest on RFID abil võimalik esemeid ja objekte tuvastada väga erinevates ja keerulistes oludes, sealhulgas pole otsenähtavus lugeja ja kiibiga oluline.[viide?]

RFID tehnoloogia ehitus[muuda | redigeeri lähteteksti]

Kõige keskel asub mikrokiip ja kõik ülejäänud on antenn

RFID tehnoloogia toimimise aluseks on raadiolainete levimine, sagedus ning nende füüsikalised omadused. Süsteemi põhilisteks komponentideks on elektronkiibid ehk märgised, lugeja ja selle antenn, mis võib ka olla integreeritud lugeja sisse.

Märgise mikrokiibi ehitus[muuda | redigeeri lähteteksti]

Mikrokiip juhib kõiki märgises toimuvaid protsesse ja korraldab andmevahetust lugejaga. Signaali saabudes muudab kiibi toitehaldusüksus (power control) lugejast saabuva kiirguse ehk signaalist saadava vahelduvvoolu energia alalisvooluks. Kiibi elektroonika hakkab tööle ning modulaator saab lugeja signaali kätte, ning vastab kiibil oleva informatsiooniga. Kommunikatsiooniprotokollide eest vastutab kiibi loogikaüksus (logic unit). Kiibi mälu on jagatud adresseeritud segmentideks, mis on võimelised talletame eri tüüpi informatsiooni. Näiteks võib mälus paikneda infovahetuse kontrollsumma, mida kontrollitakse infovahetuse alguses ja lõpus, et vältida ülekandel tekkinud infokadusid. [1]

Märgise antenni ehitus[muuda | redigeeri lähteteksti]

Märgise antenni ülesandeks on lugejalt tuleva energia püüdmine, andmete vastuvõtmine ja tagasi saatmine lugejale. Antenni pikkus ja ehitus on suuresti seotud sellega, mis sagedusel märgis töötab. Antenn on tavaliselt tunduvalt suurem kui mikrokiip, seega märgise mõõtmed määrab suuresti ära see, kui suur antenn seal sees on.

Hetkel valmistatakse märgiste antenne väikestest vasest, hõbedast või alumiiniumist ribadest, kuid tulevikus loodetakse antenni tootmiseks printida see otse tootele või sildile kasutades vaske, süsinikku või niklit sisaldavat tinti.[1]

Märgiste põhitüübid[muuda | redigeeri lähteteksti]

On olemas kolme tüüpi RFID märgiseid: aktiivne märgis, passiivne märgis ja poolaktiivne märgis.

Aktiivne märgis[muuda | redigeeri lähteteksti]

Aktiivsel märgisel on sisse ehitatud toiteallikas, milleks võib olla nii aku kui ka primaarelement. Kuna aktiivne RFID märgis ei vaja töötamiseks lugeja kiirgusvälja ja omab toidet, siis saab talle lisada mitmesuguseid mikrokontrollereid, andureid ja muud funktsionaalsust. Näiteks võib aktiivne märgis omada temperatuuriandur, mille tulemused salvestatakse mällu ning hiljem märgise lugemisel saadakse teada, kas vastavat objekti on hoitud õigetes tingimustes.[2]

Plussid:

  • suurem lugemiskaugus võrreldes passiivmärgistega (~50m)
  • ei nõua lugejalt nii palju võimsust kui passiivne märgis

Miinused:

  • kõrgem hind võrreldes passiivmärgisega
  • suurus
  • tööaeg sõltub patarei kestvusest

Passiivne märgis[muuda | redigeeri lähteteksti]

Passiivsel märgisel puudub toiteallikas. Märgis koosneb ainult mikrokiibist ja sisemisest antennist ning toide saadakse lugeja poolt kiiratavast energiast. Seega lugeja poolt kiiratavad raadiolained annavad passiivsele märgisele energiat. Kui märgis satub lugeja kiirgusvälja, siis lugejalt saadud energiaga on märgis võimeline lugejalt saadetud päringule vastama, ehk tagasi kiirgama.

Erinevus aktiivmärkidest:

  • märgis on odav
  • tegevuskaugus väike (~10m)
  • nõuab lugejalt suuremat võimsust
  • piiramatu tööaeg
  • mõõtmetelt väiksem (mõned märgised on riisitera suurused [3].

Poolaktiivne märgis[muuda | redigeeri lähteteksti]

Sisaldavad patareid/akut tööks, aga mitte kommunikatsiooniks. Tema eeliseks passiivmärgise ees on lugemiskaugus(5-15m). Nimelt on energiat vaja ainult andmete edastamiseks, mitte tema tööks. See asjaolu muudab poolaktiivmärgise paremini loetavaks ka liikumise pealt, kui märgis on lugemisalas lühikest aega, siis ei kulu märgisel aega selleks, et koguda energiat elektroonilisteks protsessideks, vaid ainult signaali edastamiseks. Eeliseks aktiivsete märgiste ees on toiteallika pikem eluiga.

Märgiste lugemiskaugused[muuda | redigeeri lähteteksti]

Märgiste lugemiskaugused sõltuvad suuresti sellest, mis sagedusel nad töötavad ja milliste lugejatega on tegu, mis keskkonnas nad asetsevad. Seega on eelnevalt öeldud arvud aktiivmärgis (~50m), passiivmärgis (~10m), poolaktiivne märgis(~15m) lihtsalt antud selleks, et saada aimdus umbkaudu RFID märgiste lugemiskaugustest.

Andmed märgisel[muuda | redigeeri lähteteksti]

Nii aktiiv, - poolaktiiv- ja passiivmärgistel on võimalik kasutada 3 tüüpi mälu:

Ainult lugemisvõimalusega mälu ehk RO (read-only):[muuda | redigeeri lähteteksti]

RO mäluga märgiseid saab üks kord programmeerida ja seda tehakse tootmistehases märgise tootmise käigus ja neid andmeid ei ole võimalik hiljem mingil moel võimalik muuta. Sellised märgised on sobilikud väikelahenduste jaoks, kuid ebapraktiline suurte süsteemide jaoks, sest tihti on vaja andmeid muuta või täiendada. Sellise mäluga märgised on aga odavamad kui korduv kirjutatavad.

Ühekordse kirjutamisvõimalusega mälu ehk WORM (write once, read many):[muuda | redigeeri lähteteksti]

WORM mällu saab üks kord informatsiooni salvestada ja seda ei tee märgise tootja, vaid kasutaja. Seega saab WORM mäluga märgist vastavalt enda vajadusele programmeerida. Osasid WORM tüüpi mälusid saab ka üle kirjutada rohkem kui ühe korra (~100korda [1]).

Korduvalt programmeeritav mälu ehk RW (read write):[muuda | redigeeri lähteteksti]

RW mäluga märgistel saab informatsiooni muuta väga palju kordi (10 000- 100 000korda [1]). See annab tohutud eelised võrreldes kahe eelneva mäluliigiga. RW mäluga kaasnevad aga olulised turvariskid, sest peab mõtlema turvalahendusi, et pahatahtlikult informatsiooni ei oleks võimalik muuta. Ja teiseks oluliseks miinuseks on hind, nimelt RW mäluga märgised on tunduvalt kallimad kui RO ja WORM mäluga märgised.

Töösagedused ja -raadius[muuda | redigeeri lähteteksti]

RFID süsteemide üks põhilisteks eristajaks on sagedus, mida märgis ja lugeja omavahel suhtlemiseks kasutavad. Sagedus määrab ära, millistes tingimustes on võimalik seadmeid kasutada ning kui suur saab lugemiskaugus olla. Kasutusel on neli sagedust.

Madalsagedus ehk LF[muuda | redigeeri lähteteksti]

Madalsagedusel töötavad märgised töötavad vahemikus 125–134.2 kHz ja 140–148.5 kHz [4]

Plussid:

  • Odavus
  • Kõige vähem mõjutatav ümbritsevast keskkonnast
  • Toimib hästi metallilises keskkonnas ja vedelikes

Miinused:

  • Väike tööraadius (üldjuhul 3cm kuni paari meetrini)
  • Väike andmevahetuskiirus (2 kbps)

Võimalikud kasutusvaldkonnad:

  • Turva- ja läbipääsukontrollid
  • Loomade kiibistamine ja identifitseerimine
  • Esemete ja inventari märgistamine[5]

Kõrgsagedus ehk HF[muuda | redigeeri lähteteksti]

Kõrgsagedusel töötavad märgised sagedusel 13.56 MHz [4]

Plussid:

  • Soodne hind
  • Rahuldav toimimine metallilises keskkonnas ja vedelikes

Miinused:

  • Väike lugemiskaugus (mõnest sentimeetrist kuni mõnede meetriteni)
  • Suhteliselt madal andmevahetuskiirus (~26.48 kbps)

Võimalikud kasutusvaldkonnad:

  • Esemete ja inventari märgistamine
  • Jaekaubandus
  • Turva- ja läbipääsukontrollid
  • Autode ärandamisvastane süsteem
  • Makse- ja kliendikaardid
  • Raamatukogu laenuartiklite märgistamine
  • Lennujaamades pagasi märgistamine[5]

Ultrakõrgsagedus ehk UHF[muuda | redigeeri lähteteksti]

Ultrakõrgsagedusalas töötavad märgistel ei ole veel globaalset standardit, sest ta on kasutusele võetud suhteliselt hiljuti. Näiteks Põhja-Ameerikas 902–928 MHz. [4]

Plussid:

  • Suur lugemiskaugus (võib ulatuda mitmekümne meetrini)
  • Kõrge andmevahetuskiirus (~640 kbps)
  • Võimalik lugeda suurtel kiirustel (~200km/h)

Miinused:

  • Ei toimi vedelikes ja metallides
  • Kallis
  • Puudulik ning veel väljaarendamata regulatsioon

Võimalikud kasutusvaldkonnad:

  • Raudteekaubandus
  • Logistilistes võrkudes
  • Suurte koguste kaubaartiklite märgistamine[5]

Mikrolainesagedus[muuda | redigeeri lähteteksti]

RFID süsteemid, mille töösagedus algab alates 1GHz. Üldiselt on omadused sarnased detsimeetersagedusele.

Kasutusalad[muuda | redigeeri lähteteksti]

Lemmikloomade kiibistamine[muuda | redigeeri lähteteksti]

RFID kiip, mis pannakse lemmikloomadele. Mikrokiipi on võrreldud riisitera suurusega.

Lemmikloomadele on võimalik panna passiivne RFID kiip, mis võimaldab kaduma läinud lemmiklooma leidmisel tema omanikku tuvastada. Selleks on igal RFID’i kiibil unikaalne tunnusväärtus, mis kantakse koos omaniku kontaktandmetega lemmikloomade registrisse. RFID kiip sisestatakse spetsiaalse süstla abil kaela piirkonda.

Logistika[muuda | redigeeri lähteteksti]

RFID kiipe kasutatakse kaubasaadetiste kui ka üksikute toodete automaatsel tuvastamisel. Kauplusesse või lattu on saabuvat kaupa lihtne vastu võtta, kuna jääb ära vajadus koguseid üle lugeda ja võrrelda saatelehel märgituga. Kui alusetäis erinevaid tooteid, mis on varustatud märgistega, läbib spetsiaalse raadioskänneritega värava, loetakse arvutiprogrammi ühekorraga kõik tooted, mis paiknevad kaubaalusel.[6])

Antud valdkonnal nähakse väga suurt tulevikku, sest see aitab kaubavahetust kiirendada ja tööjõukulusid vähendada. Hetkel on tehnoloogia suhteliselt kallis ja enamasti kasutatakse siiski triipkoodi kaupade identifitseerimiseks.

Inimeste jälgimine[muuda | redigeeri lähteteksti]

Paljudes erinevates USA osariikides (nt Michigani, California, Arizona) kasutatakse RFID-jälgimissüsteeme vanglates, et jälgida vangide liikumist. [7]

Pääslasüsteemid[muuda | redigeeri lähteteksti]

Pääslasüsteemid töötavad üldiselt järgmisel põhimõttel: ustel on RFID kaartide lugejad, mille juures on keskselt juhitav ja uuendatav andmebaas RFID kaartide ID-numbritest, millega on õigus ust avada. Kasutajatele väljastatakse RFID kaardid ja registreeritakse nende isik andmebaasi koos väljastatud RFID kaardi ID numbriga. Seejärel määratakse, mis ustest/ustekategooriatest mis aegadel isik tohib läbi pääseda. Uuendatud info kantakse ustel asuvatesse lugejatesse.[8]

Korduvkasutatav pilet[muuda | redigeeri lähteteksti]

Korduvkasutatav pilet: Oyster Card

Näiteks Inglismaal Londonis kasutatakse avalikus transporditeenuses korduvkasutatavaid pileteid RFID-kiibiga, mida nimetatakse Oyster Card'iks. Need võimaldavad piletile raha peale panna ja seeläbi piletit mitmeid kordi kasutada.

Biomeetriline pass[muuda | redigeeri lähteteksti]

Eesti pass

Alates 2007. aastast on Eesti Vabariigi passid varustatud RFID kiibiga, kus hoitakse biomeetrilisi andmeid nagu pilt ja 2009. aastat ka sõrmejäljed.

Ajalugu[muuda | redigeeri lähteteksti]

Tänapäevasele RFID tehnoloogiale sarnane lahendus arenes välja 1935. aastal leiutatud radarisüsteemist. Teise maailmasõja ajal kasutasid radarit nii sakslased, britid, jaapanlased kui ameeriklased. Probleemiks oli, et ei suudetud eristada vaenlase lennukit enda omadest. Sakslased avastasid, et kui lennukit kõigutada, siis on seda võimalik teistest eristada. Seega anti kõikidele Saksa lenduritele käsk enda lennukit baasi naastes kõigutada. Seda nimetatakse esimeseks passiivse RFID tehnoloogia kasutuseks ning RFID märgiseks oli seejuures terve lennuk.[9] Britid aga töötasid välja esimese aktiivmärgisega süsteemi. 1939. aastal töötati välja IFF(identification friend or foe) identifitseerimissüsteem. Igasse Briti lennukisse paigaldati saatja, mis hakkas siis tööle kui lennuk sattus radari kiirgusvälja ning hakkas edastama signaali, et tegemist on "sõbraliku" lennukiga.

Tehnoloogiat arendasid edasi teadlased Euroopas, Ameerikas ja Jaapanis ning 1960. aastatel pandi alus elektroonilisele vargusvastasele süsteemile, mille märgised omasid väärtust 0 või 1 ehk siis andsid teada, kas kauba eest on makstud või mitte. RFID lugejateks olid turvaväravad, mis suutsid tuvastada märgise väärtust. Sellist süsteemi kasutatakse tänapäevani kaubanduses. [9]

1973. aastal võeti RFID tehnoloogiale esimene patent Ameerika Ühendriikides. Mario W. Cardullo patenteeris ära korduvkirjutatava mäluga aktiivse RFID kiibi. Samal aastal patenteeris Charles Walton ära passiivse märgise, mille ta oli välja töötanud uste avamiseks, mis võtmena kasutab passiivset märgist.[9]

1999. aastal loodi Massachusettsi Tehnoloogiainstituudi juurde Auto-ID keskus. Varem suure maksumusega RFID lahendust lihtsustati ja otsustati et selle asemel, et üritada kogu informatsiooni kiibis hoida on mõistlikum hoida kiibil ainult unikaalset tunnuskoodi ning kogu muu info asetseks andmebaasides. Aastaks 2003 oli Auto-ID keskus saavutanud enam kui 100 ettevõtte, USA Kaiseministeeriumi ja paljude RFID tootjate toetuse. Keskusel avati uurimislaborid Austraalias, Suurbritannias, Šveitsis, Jaapanis ja Hiinas.[10]

Tulevik[muuda | redigeeri lähteteksti]

Esemete ostmine[muuda | redigeeri lähteteksti]

Kui tulevikus oleks kõik kaubad juba tehases varustatud RFID kiipidega, siis kassa teaks automaatselt, mis kaubad kärus on ning see muudaks ostmise lihtsaks ning kaotaks suurtes järjekordades seismise vajaduse.

Viited[muuda | redigeeri lähteteksti]