RFID Prezentace projektu „Člověk a globální komunikace“ Petr Endel

ČVUT, FD, Ústav informatiky a telekomunikací2 Radio Frequency IDentification Značka = tag = transpondér … identifikátor Čtecí zařízení = reader  Middleware  Nadřazený systém Radiové rozhraní = air interface

ČVUT, FD, Ústav informatiky a telekomunikací3 Historie 50.léta 20.století - přátelská / nepřátelská letadla 60.léta 20.století - sledování radioaktivního materiálu 1973 – Mario Cardullo – patent Kvůli vysokým nákladům v ústraní až do devadesátých let Snížení cen komponentů  masivní uplatnění Pozn. psychologická hranice 0,05 USD za 1 tag (pasivní) prolomena roku 2006 (pro velké série)

ČVUT, FD, Ústav informatiky a telekomunikací4 Aplikace V minulosti:  EAS – Electronic Article Surveillance  Bezkontaktní karty – lyžařské vleky, vstupy do budov  Označování dobytka V současnosti:  Výroba, údržba  Logistika, řízení dodavatelských řetězců, maloobchod  Telematika  Atd. atd. atd.

ČVUT, FD, Ústav informatiky a telekomunikací5 Tag Čip + anténa + podložka Druhy dle způsobu napájení  Aktivní  Pasivní (datová kapacita kolem 2kB)  Semi-aktivní (baterie pro napájení antény)  Semi-pasivní (baterie pro napájení mikrochipu)

ČVUT, FD, Ústav informatiky a telekomunikací6 Tag Dle zápisu  read only  write once read many, WORM  read/write

ČVUT, FD, Ústav informatiky a telekomunikací7 Čtecí zařízení

ČVUT, FD, Ústav informatiky a telekomunikací8 Čtecí zařízení Anténa – externí, interní Druhy čtecích zařízení  Stacionární  Pohyblivé

ČVUT, FD, Ústav informatiky a telekomunikací9 Rádiové rozhraní Frekvence – rozsah 30 kHz až 5,8 GHz  do 100 MHz – indukční vazba, Near field  Přenos energie z tagu magnetickým polem  Anténa - solenoid  od 100 MHz – elmag. vlna, Far field  Přenos zpětným rozptylem (backscatter)  Anténa - dipól

ČVUT, FD, Ústav informatiky a telekomunikací10 Rádiové rozhraní 30 kHz až 3 MHz (125 kHz) – nízké frekvence (LF, MF) do 0,2 m, malá rychlost přenosu, i pro nepříznivé podmínky kontrola přístupu, sledování majetku, imobilizéry automobilů, identifikace zvířat 3 MHz až 30 MHz (13,56 MHz ) – vysoké frekvence (HF) do 1m, náchylnější na kovy a kapaliny bezkontaktní karty (Smart Cards), knihovny

ČVUT, FD, Ústav informatiky a telekomunikací11 Rádiové rozhraní 30 MHz až 300 MHz – velmi vysoké frekvence (VHF) nepoužívají se v RFID 300 MHz až 3 GHz (868 / 915 MHz, 2,4GHz) – ultravysoké f. (UHF) do 3m, levná výroba tagů, náchylné na kapaliny výběr mýtného, logistika - sledování palet nebo kontejnerů při přepravě a ve skladech, výroba na automatické lince

ČVUT, FD, Ústav informatiky a telekomunikací12 Rádiové rozhraní 3 GHz až 300 GHz (5,8 GHz) vysoká rychlost přenosu (v řádech Mb/s), dražší systémy DSRC – Dedicated Short Range Communication - Dopravní systémy ad. aplikace

ČVUT, FD, Ústav informatiky a telekomunikací13 Rádiové rozhraní V různých zemích různě vymezené části spektra OblastPoužívané frekvence v pásmu UHF v MHz Evropa865,6 až 867,6 USA902 až 928 Japonsko952 až 955 Čína840 až 844,5 a 920 až 924,5 Singapur866 až 869, 920 až 925 Hong Kong865 až 868, 920 až 925 Austrálie920 až 926 Podle International Air Transport Association IATA (2007) – jsou interoperabilní 13,56 MHz – standardizovaná po celém světě

ČVUT, FD, Ústav informatiky a telekomunikací14 Další součásti systému Middleware  Mezi čtečkou a PC (databází…) filtrace dat základní vyhodnocení sledování stavu baterie tagu, vyslání varovného signálu …

ČVUT, FD, Ústav informatiky a telekomunikací15 Další součásti systému Senzory Napojeny na tag, ukládání dat do jeho paměti Tzn. nejen identifikace objektu, ale i jeho stavu – teplota, vlhkost, chemické složení…  farmacie, přeprava potravin, ● Akční členy – zásah do regulované soustavy

ČVUT, FD, Ústav informatiky a telekomunikací16 Komunikace mezi tagem a čtečkou Kódování a další

ČVUT, FD, Ústav informatiky a telekomunikací17 Komunikace mezi tagem a čtečkou Modulace  ASK (Amplitude Shift Keying)  FSK (Frequency Shift Keying)  PSK (Phase Shift Keying)  frekvenční skoky (frequency hopping)

ČVUT, FD, Ústav informatiky a telekomunikací18 Komunikace mezi tagem a čtečkou Zahájení komunikace  Reader talks first (RTF) tagy odpovídají až když dostanou výzvu ze čtečky  Tag talks first (TTF) – pasivní tagy – hned když mají dost energie – aktivní – v daných časových intervalech  rychlejší způsob komunikace

ČVUT, FD, Ústav informatiky a telekomunikací19 Komunikace mezi tagem a čtečkou Příkazy čtecího zařízení  Select – vybírá podmnožinu tagů  Inventory commands - přečtou jednoznačné identifikátory  Access commands – přístup k uživatelské paměti … Read, Write, Kill (definitivně „zneškodní“ tag), Lock (uzamkne části paměti pod ochranu hesla)

ČVUT, FD, Ústav informatiky a telekomunikací20 Komunikace mezi tagem a čtečkou Aktivní tagy  větší možnosti komunikačních protokolů Wi-fi ZigBee Ultra Wide Band

ČVUT, FD, Ústav informatiky a telekomunikací21 Komunikace mezi tagem a čtečkou Antikolizní mechanismy  na straně čtecího zařízení – TDMA, FDMA  na straně tagu - základní: Aloha - v případě kolize zastaví komunikaci a každý ji zahájí až po uplynutí náhodně dlouhé doby Tree walking - postupně zužuje pomocí příkazu select podmnožinu komunikujících tagů tak dlouho, dokud mu neodpoví pouze hledaný tag

ČVUT, FD, Ústav informatiky a telekomunikací22 Standardizace Technické standardy – ISO, IEC, IEEE rozsahy frekvencí, přenos dat, komunikační protokoly… Rádiové rozhraní - ISO/IEC Smart Cards - ISO/IEC 14443, ISO/IEC Aplikační standardy EPCglobal další standardy – označování zvířat, dodavatelský řetězec…

ČVUT, FD, Ústav informatiky a telekomunikací23 Standardizace – EPCglobal motivace – levný pasivní UHF tag, široce použitelný Čárový kód – identifikace druhu výrobku RFID – identifikace jednotlivého kusu + informace o něm (!) Kód EPC – identifikační struktura pro jednoznačnou identifikaci výrobku záhlaví - délka, typ, struktura kódu Domain Manager – identifikuje výrobce Object Manager (Class) - typ položky (druh) pořadové číslo - položka v rámci daného typu

ČVUT, FD, Ústav informatiky a telekomunikací24 Standardizace - EPCglobal Nutná je registrace pro získání konkrétního čísla výrobce ad.

ČVUT, FD, Ústav informatiky a telekomunikací25 Standardizace – EPCglobal EPCglobal Class-1 Generation-2  odpovídá normě ISO C  Paměť chráněná přístupovým heslem  příkazy kill, lock  využití zatím hlavně v logistice

ČVUT, FD, Ústav informatiky a telekomunikací26 Standardizace – EPCglobal jedinečný identifikátor výrobku EPC  Pomocí ONS (Object Name Service) - obdoba DNS (Domain Name System) - zjistíme adresu na Internetu, kde jsou dodatečné informace: ● popis fyzického objektu (a průmyslové/obchodní procesy) - značkovací jazyk Physical Markup Language (PML) - Zaměření na společné vlastnosti, modularita

ČVUT, FD, Ústav informatiky a telekomunikací27 Výhody a nevýhody RFID Výhody  není potřeba přímá viditelnost (  ochranné obaly tagů)  opakované přepisování dat v tagu  delší čtecí vzdálenosti  čtení mnoha tagů „najednou“  identifikace na úrovni jednotlivých položek

ČVUT, FD, Ústav informatiky a telekomunikací28 Výhody a nevýhody RFID Nevýhody  vyšší cena  nedosahuje 100% úspěšnosti  ovlivnitelnost čtení kovy a kapalinami  je třeba zvážit návratnost investice

ČVUT, FD, Ústav informatiky a telekomunikací29 Identifikace objektu polohy vnitřního stavu

ČVUT, FD, Ústav informatiky a telekomunikací30 Využití v dopravě Letecká doprava  třídění zavazadel (Dubaj)  předletová kontrola záchranných vest  catering – zefektivnění procesů Námořní doprava  sledování kontejnerů  vyšší bezpečnost  logistické terminály (Los Angeles) – zrychlení procesů, zmenšení potřebného prostoru  zvýšení kapacity

ČVUT, FD, Ústav informatiky a telekomunikací31 Železniční doprava  Čtecí zařízení ve vedoucím vozidle vlaku automatické zastavování vlaku u nástupiště informace o poloze pro cestující  Čtecí zařízení v infrastruktuře přehled o pohybu vlaků v centrále informace o nákladu Švýcarské železnice (už 1994) Využití v dopravě

ČVUT, FD, Ústav informatiky a telekomunikací32

ČVUT, FD, Ústav informatiky a telekomunikací33 Využití v dopravě Silniční doprava  kontrola vjezdu do objektů  sledování (vyhodnocování a řízení) provozu  elektronický výběr poplatků ujetá vzdálenost projetí konkrétního úseku vjezd do určené oblasti Poprvé v Dallasu (1989), nedávno na Jamaice, Portoriku

ČVUT, FD, Ústav informatiky a telekomunikací34 Využití v dopravě Městská hromadná doprava Správa firemních vozidel (Fleet management) - terminály hromadné dopravy sledování autobusů, příjezdů a odjezdů lepší využití nástupišť  zvýšení kapacity informovanost pasažérů Montreal (2007)

ČVUT, FD, Ústav informatiky a telekomunikací35 Využití v dopravě Městská hromadná doprava Jízdné (electronic fare colection) bezkontaktní karta – Hong Kong (Octopus) Singapur (EZ karta) Preference vozidel MHD a záchranné služby Edinburgh

ČVUT, FD, Ústav informatiky a telekomunikací36 Dotazy?

ČVUT, FD, Ústav informatiky a telekomunikací37 Děkuji za pozornost!