Ilość publikacji na ten temat nie zmniejsza się w ciągu kilku lat. To objaśnia się burzliwym rozwojem samej technologii RFID,i opanowaniem nowych częstości diapazonów, regularnym pojawieniem nowych produktów i nowych stosowań gdzie taką technologje można użyć ( RFID - Radio Frequency IDentification) pozwala rozwązywać zadania, przedtem niemożliwe dla technicznych i programowych środków.

 

Od chaosu do trybu, albo historia pytania

Technologia RFID pojawiła się na świecie blisko 20 lat temu i cały ten okres rozwijała się, wyprzedzając komputerowe technologie. Zwłaszcza intensywnie RFID doskonalił się w ostatnich 5-7 latach. Wyjaśnić to można dwoma czynnikami: po pierwsze, rozwój mikroelektroniki pozwolił zrealizować wiele idei, przedtem niedostępnych z czysto technologicznych przyczyn, a po drugie, pojawiły się standardy stosowanie które zabezpieczyłli kompatybilność rozwiązań technicznych od różnych producentów. Nim rozpatrywać konkretne pytania użycia bezstykowej identyfikacji w różnych obwodach ludzkiej działalności zatrzymamy się na ogólnych zasadach systemów RFID i normatywnych dokumentach, które wyznaczają i będą wyznaczać w najbliższym czasie przebieg konstruktorskiej myśli.

Podstawy technologii

Dla tych, kto jeszcze nie zna technologii RFID, krótko wyłożymy jej treść. Fizyczne zasady (przynajmniej, dla większości częstości diapazonów) przypominają pracę transformatora albo system powiązanych zarysów. Jak wiadomo jeśli wziąć dwie cewki i rozmieścić ich niezbyt daleki od siebie, to oni będą wywierali jedna na drugą wzajemny wpływ (Fot. 1).

Fot.1.Zasada pary "czytników - ID"

Czytnik zawiera wysokiej częstotliwości generator G, która pobudza czytnik anteny Lc. Ze względu na obecność elektromagnetycznego sprzęgła pomiędzy anteną M oraz czytnikiem anteny identyfikatora (karta) LK w końcu napięcie indukowane, które zależy od wersji i odległości pomiędzy kartą i czytnikiem.Napięcie indukowane jest używane do zasilania kart chipowych przez DK prostownik utworzony przez diody i kondensator filtra VDP Cf. Kart IC DK moduli napięcia w antenie przez IK Rm rezystor manewrowy.

Ze względu na komunikację anteny modulacji pojawia się w antenę czytnika Lc, jest wykrywany przez VDD diody i wchodzi do układu czytnika Dc, który deszyfruje kod karty i jej BL do kontrolera za pośrednictwem Int. interfejs.Zgodnie z tą zasadą pracowalił tak pierwsze pasywne R / O (Read Only - tylko do odczytu) Bliskość-czytniki kart i.Następnie powstały identyfikatory, który może nie tylko przekazywać informacje czytnika, ale i programować (zapis danych do pamięci). W zakresie podstawowych zasad RFID czytnikie pojawił się modulator, który modulował czytnik przewoźnika,w karcie - detektor i przeprogramowany I zapisanyj, który rejestruje informacje przekazane przez czytnik (Fot. 2).Identyfikatory (mapy) przy takiej technologii już nazwie R / W (Read Write), To znaczy- "czytanie i zapuis."

Fot. 2.System RFID z technologją odczytu / zapisu

Pierwsze przemysłowe systemy RFID urządziły się w częstości diapazonie 125 kHz. Lecz ze wzrostem zapotrzebowania na objętość przekazywanej za krótki czas informacji były opracowane i systemy, kture funkcjonują w diapazonie 13,56 MHz wysokiej częstotliwości.

Bez względu na częstotliwość diapazonu i metodę kodowania konstrukcji kart, działających w technologii RFID, w przybliżeniu jest jednakowa, jak i pokazano na ( Fot. 3.)

Fot. 3.Zbliżeniowe karty (Proximity)

Z zasady pracy-w parze "karta -czytnik", jim większą odległość przeczytania chcemy zabezpieczyć, tym większych rozmiarów będzie czytnik i tym wyższa powinno być promieniowanie potęga. Dla brutalnej oceny potencjalnej odległości pasywnego systemu RFID -zakres można przyjąć za podstawę ten fakt, że ostateczna odległość przeczytania kodu karty dorównuje dia125 kHzi13,56 MHzgonalowi anteny czytnika. Jeśli was będą przekonywać w innym - nie wierzcie!

Częstość i standardy

Żeby ze zrozumieniem odnieść się do całego pnirzszego materiału, trzeba rozpatrzyć częstość diapazony systemów RFID i główne standardy, którym podporządkowały się praktycznie wszystkie współczesne opracowania w tym obwodzie. Rozpoczniemy z częstotliwości. Dziś RFID "okupowały" cztery częstotliwości diapazonu: 125 kHzi13,56 MHz 800...900 МHz i 2,45 GHz. Od razu warto odznaczyć, że diapazon 800...900 МHz wykorzystuje się troche rzadziej, niż inne, dlatego nie będziemy zatrzymywały się na nim dłużej.

Czym objaśnia się wybór tych znaczeń częstości? I tamtym, że akurat takie znaczenia przyjmują "dziury" do zabitych dziś do granicy rozkładach częstości dla urozmaiconych systemów związku wojskowego i mownego mianowania. Właściwie, to ta częstość dla których w większości krajów dozwolono prowadzić komercyjne opracowania, nie otrzymując pozwoleń na użycie częstości. Dla przykładu odznaczymy, że diapazon 2,45 GHz - to częstość, na których pracują Bluetooth i Wireless LAN, czyli bezprzewodowe sieci bytowego mianowania. Naturalnie że w każdym z częstości diapazonów RFID -system jest właściwy, całkiem konkretne właściwości, które ilustrują się warunkowymi grafikami, pokazanymi na (Fot. 4.)

Fot. 4.Zależność parametrów częstotliwości systemów RFID

Więc, dla każdego z diapazonów wykorzystują się swoje metody kodowania sygnałów w parze "czytnik - karta", swoje szybkośći przekazania i algorytmy pozwolenia kolizji. Mechanizm antykolizji wykorzystuje się dla tego żeby przy jednoczesnym znajdowaniu w polu czytnika kilku identyfikatorów można było wybrać dla dialogu tylko jeden, który jest potrzebny na dany moment.

W starych systemach Proximity bez takiego mechanizmu jednoczesne podnoszenie do czytnika dwóch i więcej kart doprowadzało do tego, że żadna z nich nie czytała się. Puzniej nam stanie jasno że wiele współczesnych stosowań na zapleczu technologii RFID bez tego instrumentu prosto nie mogło by funkcjonować.

Lecz wrócimy do standardów, ponieważ właśnie unifikacja i standaryzacja zawsze były tamtymi silnikami, które pozwalały prywatne decyzje integrować do światowej gospodarki. Od razu odznaczymy, że standaryzacja - to nie wydarzenie, a proces który idzie równolegle z rozwojem technologii, lecz, raz zaakceptowane, standardy działają w ciągu dosyć długotrwałego czasu (ale chcemy odznaczyć że z pewnego momentu, na żal, zdarza się tak że oni stają się hamulcami postępu).

Więc dla każdego z wspomnianych częstości diapazonów działają swoje standardy ze swoją miarą opracowywania. Najbardziej ogólne ich charakterystyki wygodniej przedstawić w tabelarycznej formie (patrz w tablicę).

Czystość pracy

Standard

Zastosowania

125 kHz

ISO 14223
ISO 11784/11785

opracowane identyfikacji zwierząt(w tym i zwierząt domowych)no wykorzystują się bardzo szeroko,przykładem jest immobilizer samochodowy.

13,56 MHz

ISO 14443

Bezkontaktowe Smart-karty dla masowego zastosowania.

ISO 15693

Bezkontaktowe etykiety dla zastosowań logistyki,identyfikacji towarów i t.d.

ISO 10373

Metody testowania Proximity-i vicinity-kart dla zakresu 13,56 MHz.

2,45 GGz

ISO 18000

Bezkontaktowe etykiety dla zastosowań logistyki,identyfikacji towarów ze zwiększonaj dalnośćą (do 10metrów).

W tablicy jest nie wspomniany diapazon 800...900MHz ze względu na to, że on wykorzystuje się dosyć rzadko i autor nie wie o działających dla tego diapazonu standardach.

"Niestandardowe" decyzje

Jak to nie paradoksalnie, lecz w obrocie dziś znajduje się kolosalna ilość Proximity -kart,to nie odpowiada żadnemu z rozpatrzonych standardów. Prosto oni byli opracowane i puszczone do obrotu zanim standaryzacja dotknęła obwodu RFID. Jednak w systemach kontroli i kierowania dostępem (ACS) właśnie te karty zajmują główne pozycje, dlatego krótko zatrzymamy się na ich charakterystykach. Od razu odznaczymy, że praktycznie wszyscy oni funkcjonują w starym dobrym diapazonie 125 kHzdla którego i 15 lat temu techniczna realizacja była całkiem dostępna.

Rozpatrzone niżej "niestandardowe" po dzisiejszych podejściu decyzje w ciągu wielu lat były i częściowo zostają dziś standardami "de facto".

Karty Indala

Indala (pododdział Motoroly) - historycznie jeden z pierwszych seryjnych producentów kart i czytników Proximity dla ACS.

Karty mają utrwaloną wewnętrzną długość kodu karty, równą 35 bitowa przy czym czytnik formatu 26 bit "odcinają" zbędną część kodu karty przy przekształceniu do formatu Wiegand, podczas gdy czytniki z większą długością kodu, na przykład Wiegand 44 (po innemu mianuje się AMicro) "rozcieńczają" wyjściowy kod bitami, co ma stałe znaczenie. Typ (miarowość) wyjściowego kodu u Indala wyznacza sięczytnikiem. Identyfikatory Indala wykorzystują amplitudową modulację niesienia, rozdzieloną na pół, i realizacja obwodów demodulatora w czytnikach dla nich jest jedna z bardziej skomplikowanych.

Karty HID

W odróżnieniu od Indala, jakikolwiek считыватель HID pracuje we wszystkich formatach (Wiegand 26, Wiegand 35, Wiegand 37 i tak dalej). Ten format wyjściowego kodu jest określony w karcie, która ma stałą długość kodu, równą 64 bit. Zależnie od znaczenia bitów, ktury zarządza, na początku kodu czytnik automatycznie wybiera reżim, w którym jemu formować wyjściowy kod. Identyfikatory HID wykorzystują częstość modulację podniesie ,ktura zabezpiecza dosyć wysoką odporność i pozwala odpornie pracować nawet przy odległości do 80-100 cm

Karty EM Marin

Najprawdopodobniej, - jeśli wyłączyć Amerykę, gdzie HID i Indala zajmują dużą część rynku Proximity dla systemów bezpieczeństwa - to najpopularniejszy w świecie typ kart. Rzecz w tym, że HID i Indala swoje decyzje opatentowały i bacznie śledziły za tamtym, żeby ich prawa nie naruszali. Format szwajcarskiej firmy Ем Marin okazał się otwartym, takim, ktury łatwo realizuje się technicznym kosztem prostej amplitudowej modulacji, i dziś w tym formacie wyrabiają identyfikatory dziesiątki producentów kart i breloczków. Nawet w Rosji karty tego formatu wypuszczają się już blisko 10 lat.

W odróżnieniu od identyfikatorów Indala i HID, w EM Marin informacyjna długość kodu dorównuje 5 bajtom (40 bit), dlatego przy przekształceniu w najbardziej popularny Wiegand 26 bit starsze bity kodu zawsze obcinają się. W formacie EM Marine jest zrealizowana poważniejsza obrona od błędów przy przeczytaniu dla tego nawet przy mniej solidnej amplitudowej modulacji wiarygodność pracy pary "identyfikatorów - czytnkiów" dosyć wysoka.

Identyfikatory innych producentów

Wśród innych producentów w pierwszej kolejności warto wspomnieć Texas Instruments. Jego technologia Tiris (125 kHz) zasługuje na uwagę, ponieważ w niej po raz pierwszy dla RFID była zastosowana technologia "pompowania". Treść jej polega w tym że identyfikator Tiris pracuje nie w nieprzerwanym reżimie promieniowania kodu, jak wszystkie powyżej rozpatrzone systemy, pewny czas gromadzi energię, wychodzącą z czytnika, potem przekazuje stosunkowo krótką informacje z kodem do czetnika a potem znów przechodzi do reżimu gromadzenia. Podobna decyzja pozwala otrzymać dużą odległość przy niezłych energetycznych charakterystykach. Stosunkowo silne pozycje Texas Instruments zajmuje i w diapazonie 13,56 MHz (system Taglt).

W diapazonie 125 kHz dobrze są znane identyfikatory HITAG produkcji Philips. Największe rozpowszechnienie identyfikatory HITAG, zresztą, jak i Tiris, otrzymali w branży samochodowych systemów bezpieczeństwa - w immobilizer ach. Identyfikatory Check Point były jednymi z pierwszych działających w diapazonie 13,56 MHz. Czytniki Check Point, w odróżnieniu od czytników innych producentów z formatem Wiegand, mają swój format Wiegand 33, który różni się jak za tymczasowymi charakterystykami, tak i na zasadzie kształtowania kodu. W Rosji są przedstawione dosyć duże systemy ACS, korzystające z czytników i kart tego typu. Na rynku ACS również obecne są oryginalne formaty identyfikatorów angielskich firm Cotag i Ras International pracujących w niskich częstotliwościach (125 kHzdla Cotag i 135 кГц dla Ras).

Zastosowanie RFID w kontroli dostępu

Standardowe karty

Systemy dostępu - jeden z pierwszych rzeczywiście masowych stosowań technologii RFID. Objaśnia się to, zapewne, dwoma czynnikami: po pierwsze prostotą realizacji samej technologii odnośnie do ACS (wystarczy wykorzystywać identyfikatory R/0 tylko dla czytania z niewielką - w trzy albo cztery bajty - długością kodu); po drugie nieprześcignioną wygodą w porównaniu z jakimikolwiek innymi typami identyfikatorów : kontaktowych, z magnetyczną smugą, Wiegand (nie mylić z formatem przekazania kodu czytnikami!).

Kartka Proximity może być przeczytana czytnikiem nawet przez portfel i jednocześnie zdolna grać rolę wejćsówki z fotografią. Poza tym w porównaniu z tamtymi, kture dominowali do pojawienia technologii RFID z magnetycznymi kartami, dzisiejsze karty Proximity mają wyższy poziom osłonienia od kopiowania i podrabiania. Można powiedzieć, że magnetyczne karty "przeżyły" tylko tam gdzie oni realnie zabezpieczają przewagę - na przykład, dostęp do bankomatów nocą. Nawiasem mówiąć, w tym planie najkonserwatywnym krajem okazała się Ameryka -akurat tam dotychczas zachowała się największa ilość starych systemów na magnetycznych kartach.

Aktywne karty

Pojawienie w ACS technologii Proximity (w dosłownym tłumaczeniu "bliski", "pobliski") wywołało pragnienie natury zwiększyć odległość przeczytania kodu karty. W wyniku "urodziły" się systemu Hands free ("wolne ręce"). Lecz ponieważ przyrodę oszukać niemożna dla zwiększenia odległości zaczeli wyposażać identyfikatory (karty) w małogabarytową baterje litową. Natomiast teraz dla zasiljania mikroschemy karty nie była potrzebna duża potęga promieniowania czytnika, i odległość podobnych systemów przekroczyła jeden metr. Historycznie liderem tu została angielska kompania Cotag. Jej aktywne karty mają termin życiaaż 5 lat.

Technologia aktywnych identyfikatorów otrzymała późniejszy rozwój w systemach poznawania samochodów. Taki identyfikator (już nie pod postacią karty, a w rodzaju niewielkiego bloku, ktury montuje się do karoserii samochodu i otrzymującego zasilanie od jego pokładowej sieci) pracuje, z reguły z czytnikiem, antena która jest jak druciana pętla,zamknięta przez jezdnię .

Nowe diapazony

Idea identyfikacji wycisneła ruch naprzód w systemach diapazonu 2,5 GHz W tym diapazonie liniowe rozmiary anten wychodzą dosyć malutkimi, i czytnik nawet rozmiarem pudełka z pod obuwia jest zdolny łatwo pokonać metr bariery na pasywnych identyfikatorach a przy aktywnych - typowe znaczenie maksymalnej odległości przeczytania jest okoła 10 m. Przykładami takich systemów, znanych w Rosji, mogą służyć Tag - Master (Szwecja) i Nedap (Holandia).

Przy czym należy pamiętać, że znajdować się długotrwały czas w polu pracy czytnika dużej odległości UHF- zasięgu niebezpiecznie (to dotyczy nawet potęgi blisko 100mW). Jeszcze jedno przewaga, wyciekająca z fizycznych właściwości tego diapazonu częstości - to wyraźnie wyrażony w obszarze wykres ukierunkowania czytnika, co podwyższa jego efektywność pod względem energetyki, a przy użyciu obok rozmieszczonych przejści (przejazdów) zmniejsza wzajemne oddziaływanie obok rozmieszczonych czytników.

Nowe możliwości

Pojawienie sie (R/W) kart wielokrotnego zapisu otfiera odnośnie do ACS szereg nowych możliwości. To, na przykład, organizacja globalnego antipassbek'a nawet przy nieobecności związku pomiędzy sterownikami, obsługującymi różne punkty przejścia jednego jego obwodu. Inne ciekawe perspektywy są związane z tym, że do karty nieskomplikowano jest zapisać biometryczne charakterystyki człowieka (powiedzmy, odciski palców) i wykorzystywać ich na obiektach podniosłej sekretności. Taką decyzję przedstawiła na rynku kompania BioScript. W zasadzie na kartę realnie zapisać kolorową fotografię jej właściciela i wykorzystywać na punktach przejścia dla videoverifikatsii.

Ale na żal, późniejszy rozwój potencjału powtórnego nagrania informacji zachowującej się w karcie, jest ograniczony tym, że na dziś praktycznie nie wypuszcza się sterowników ACS, pozwalających bezpośrednio pracować z kartami R/W. To dotyczy i wykorzystywanego wszędzie protokołu wymiany z czytnikami Wiegand, i struktur baz danych sterownika, i jego logiki pracy. Wtą całość uwarunkowano dużą inercje w części opracowania technicznych środków bezpieczeństwa - światowi liderzy przemysłu ACS nie odnawiają linję swoich produktów po 10-15 lat.

Źródło: Czasopismo “Systemy bezpieczeństwa” № 2(56), 2004