Sokat hallunk manapság az RFID technológiáról (rádiófrekvenciás azonosítás). Sokan a jövő technológiájának tartják, sokan tartanak is tőle. Hogyan működik, leváltja-e a vonalkódot?
Tekintsük át, hogy mi is ez a titokzatos technológia, hogyan működik és mely területeken tudnánk kiaknázni a benne rejlő lehetőségeket.
Mi is az RFID?
Az RFID alapvetően egy olyan azonosítási rendszer, mely egy objektum (tárgy, ember, állat) egyedi azonosítóját továbbítja rádióhullámok segítségével. Az RFID egy betűszó, a rádiófrekvenciás azonosítás angol nevéből származik (Radio Frequency Identification).
Működését tekintve két alapvető elem szükséges a használatához:
- egy RFID tag (RFID címke), mely gyakorlatilag egy microchip és egy kis antenna, mely képes rádiójeleket sugározni (ez tárolja az információt), és
- egy alkalmas leolvasó készülék, mely képes fogadni a tag által kisugárzott jeleket, és azokat digitális formában továbbküldeni egy feldolgozó egység felé.
Az egyedi azonosító technológiák
Az RFID az egyedi azonosító technológiák (AUTO ID) családjába tartozik, hasonlóan a vonalkódokhoz, csak működési elvében tér el. Számtalan egyedi azonosításra alkalmas technológia létezik, gondoljunk csak a biometrikus azonosítókra (ujjlenyomat szkennerek, retina szkennerek), melyek közös jellemzője, hogy egy meghatározott „adattartalom” felismerésével azonosítanak személyeket, tárgyakat.
Az AUTO ID megoldások közös jellemzője, hogy egy egyedi azonosító adattartalom alapján „beazonosítják” a célobjektumot, ezzel gyorsabb, adott esetben automatizált adatbevitelt tesznek lehetővé.
Az azonosított objektumhoz tartozó egyéb információk egy háttér adatbázisban rögzíthetők, illetve onnan kiolvashatók. Gyakorlati példával élve, ez hasonlatos az autók rendszámához, mely nem tartalmaz adatokat az autó típusáról, színéről, tulajdonosáról, mégis egyedileg azonosítja az adott járművet, melyről így a gépjármű nyilvántartásból minden adatot el tudunk érni.
Léteznek olyan AUTO ID technológiák is, melyekben nagyobb mennyiségű adat tárolható, így nem szükséges adatbázisból megtudnunk a kapcsolódó információkat, hanem azok akár az azonosítóban is eltárolhatók. Ilyenek például a kétdimenziós vonalkódok, illetve az RFID chipek bizonyos fajtái.
Mi a különbség az RFID és a vonalkód között?
Mindkét technológia az AUTO ID rendszerek családjába tartozik, azonban a legmarkánsabb különbség közöttük az, hogy amíg a vonalkódokat optikai módszerekkel olvassuk le, az RFID esetében ez rádióhullámok segítségével történik.
Mit jelent ez a gyakorlatban?
A vonalkódnak minden esetben láthatóan kell elhelyezkedni a csomagoláson vagy az adott objektum felszínén. A leolvasást nehezen tudjuk automatizálni, mivel egy csomagban található tárgyakat egyeként kell leolvasni ahhoz, hogy megtudjuk, mit tartalmaz a csomag.
Az RFID esetén nincs szükség arra, hogy fizikai értelemben rálássunk a tag-re, tehát az az objektum bármely pontján elhelyezhető. A csomag példánál maradva a csomag tartalmának azonosítóit a csomag felbontása nélkül is leolvashatjuk. Ez biztosítja számunkra, hogy automatizálhassuk a leolvasási folyamatokat.
Az RFID technológiai alapjai
Az RFID rendszerek kétféle csoportba sorolhatóak:
- aktív és
- passzív RFID rendszerek.
Az RFID rendszer alap eleme egy transzponder, melyet tag-nek nevezünk, és a számunkra fontos információkat a tárolja. Ezek az információk az RFID olvasó segítségével olvashatók ki.
A passzív RFID
A passzív RFID tag-ek nem rendelkeznek adóval, csak az olvasóból kisugárzott energia segítségével sugározzák vissza a modulált rádióhullámokat.
Nagy előnyük, hogy sokkal egyszerűbb felépítésűek, ezzel olcsóbbak is. Hátrányuk viszont, hogy korlátos a leolvasási távolság. Nagy távolságú leolvasáshoz olyan nagy méretű transzponderre lenne szükség, mely kezelhetetlen méretű tag-et eredményezne.
A passzív tag-ek leolvasási távolsága ezért 50cm-től 6 méterig terjedhet a jelenlegi technikai színvonalon.
A passzív RFID transzponder egy mikrochipet tartalmaz, ami egy antennával van egybeépítve.
A tokozásuk sokféle lehet. Lehet egy hordozó rétegre felerősítve, vagy papír címke és ragasztóréteg között nyomtatható RFID címkeként, vagy lehet smart-label kivitelű. A transzpondert szokták plasztik kártyába ágyazni, kulcstartóra fűzni vagy műanyag dobozba zárni, hő és kémiai behatások elleni védelem miatt. A speciális tokozások általában emelik a költségeket, azonban ezek biztosítják a sérülékeny transzponder mechanikai védelmét.
Passzív tag-ek 125 kHz, 13,56 MHz, és UHF (860-960 MHz) tartományban működnek. Némely rendszer a 2,45 GHz-es sávot illetve egyéb sávot is használhat.
Az LF és HF rendszerek általában induktív csatolást alkalmaznak. Lényegében egy tekercs van az olvasó antennájában és a tag antennájában is, amelyek együtt egy elektromágneses mezőt alkotnak.
Az RFID tag ebből az elektromágneses mezőből nyeri az energiáját, és a beépített mikrochip feszültség alá kerül, majd megváltoztatja az antennán a terhelést.
Az olvasó érzékeli ezt az energiaváltozást és ezeket a változásokat bináris jelekké (egyesekké és nullákká) változtatva számítógép számára értelmezhető adatokká alakítja. Mivel az RFID olvasó és a tag antennája együtt alkotja az elektromágneses mezőt, viszonylag közel kell lenniük egymáshoz. Ez magyarázza az olvasási távolság korlátozottságát.
A passzív UHF rendszerek ún. „propagation” csatolást alkalmaznak. Ebben az esetben az RFID olvasó és a tag nem alkot elektromágneses mezőt, hanem az RFID olvasó által kibocsátott energiát a tag arra használja, hogy az antennáján megváltoztatja terhelést és egy módosított jelet sugároz vissza. Ezt nevezik backscatter-nek.
Az UHF tag-ek háromféle módon tudják a bitsorozatot visszaküldeni: amplitúdó-, fázis- és frekvencia shift key módszerrel.
Az LF és HF rendszerek általában induktív csatolást alkalmaznak, így az olvasó mező mérete kisebb, jobban ellenőrizhető az olvasás.
Az UHF rendszerek „propagation” csatolást alkalmaznak, és ezért nehezebben ellenőrizhető a jelterjedés, mert a hullámok nagyobb távolságra szóródnak szét a térben. A hullámok visszaverődnek a felületeken, és elérhetnek olyan tag-eket, amelyeket nem akartunk leolvasni. A mai modern olvasókban már skálázható a leolvasás távolsága, illetve meg tudják akadályozni a többszörös leolvasást is.
Aktív RFID
Aktívnak nevezzük azokat a tag-eket, melyek beépített áramforrással rendelkeznek, és nem az olvasó rádióhullámai által indukált energiát használják az adattartalom visszasugárzására.
Viszonylag nagyobb háromdimenziós terjedelmük és korlátozott élettartamuk (elem élettartama) mellett nagyságrenddel nagyobb olvasási távolságot tesznek lehetővé. Aktív RFID rendszereket használnak például nagy értékű konténerek, vasúti kocsik, reptéri szállítmányok nyomon követésére.
A használt frekvencia általában 455 MHz, 2,45 GHz vagy 5,8 GHz és az olvasási távolság általában 20-100 méter.
Az aktív rendszerek esetében kétféle aktív tag-ről beszélhetünk:
- transzponder és
- beacon.
Az aktív transzponder az RFID olvasó rádióhullámaira „kapcsol be”, egyébként nem ad jelet.
Ezek általában beléptető és autópálya díjfizető rendszereknél használatosak, ahol nagy távolságból kell RFID adatot olvasni. Ha egy autó a beléptető kapu előtt elhalad, a kapunál elhelyezett olvasó által kibocsátott rádióhullám hatására a szélvédőn elhelyezett transzponder elkezdi sugározni az egyedi azonosítóját. A transzponder az akkumulátorának élettartamát azzal növeli, hogy csak az olvasó jelének hatására kezd el adni.
A beacon-ok valósidejű helymeghatározó rendszerekben (real-time locating system = RTLS) használatosak, ahol nagy értékű eszközök pontos helyének meghatározása fontos.
Az RTLS esetében a beacon rendszeres időközönként leadja az egyedi azonosítóját, ami lehet egy másodperc vagy egy nap is, alkalmazástól függően. Ha a beacon jeleit legalább három különböző vevő antenna veszi, az eszköz pontos helye könnyen meghatározható a „háromszögelés” módszerével.
Ezt a rendszert konténerek és egy telephelyen belül mozgó munkagépek vagy szállítójárművek nyomon követésére használják. Nagyjából az RTLS rendszerek működése a GPS-hez hasonlítható, csak nem globális, hanem helyi léptékkel mérve. Leginkább reptereken és kikötőkben alkalmazzák.
Az aktív transzponderek olvasási távolsága 100 méter körüli, ára kb. 10-50 USD, attól függően, hogy mekkora a memóriája, milyen az elem élettartama, milyen egyéb (pl. hőmérséklet) érzékelővel van felszerelve, és milyen védettségű a tokozása.
És hogy az RFID a jövő vonalkódja lesz-e?
A fentiekből láthatjuk, hogy bár automatikus azonosításra használjuk mindkettőt, azonban teljesen eltérő feladatra optimálisak. Nem egymást helyettesítő, hanem egymást kiegészítő technológiáról beszélhetünk. Az RFID technológia nem a vonalkód leváltására született, hanem olyan azonosítási feladatok ellátására, mely vonalkóddal nem oldható meg hatékonyan.
Összegezve kijelenthetjük, hogy az RFID nem a jövő vonalkódja, hanem egy jelentős fejlődés előtt álló azonosítási technológia, éppen úgy, mint a vonalkód.
