Automatikus azonosítás összefoglaló vonalkódok és az RFID

Rövid összefoglaló

2012.12.07

Automatikus azonosítás összefoglaló vonalkódok és az RFID Készítette: RFID labor és szakdolgozói EKF Matematikai és Informatikai Intézet

Az RFID technológia és a vonalkód Az automatikus azonosítás egyik legfontosabb eleme a vonalkódos azonosítás, amely a kereskedelmi folyamatok elválaszthatatlan része. A jelképekkel megjelenített azonosító számok teszik lehetővé a gépek számára az elektronikus leolvasást, ami nagyban segíti és gyorsítja az információ áramlását a bolti pénztáraknál, raktári átvételnél, illetve minden olyan helyen, ahol ez szükséges.

Vonalkód A vonalkód olyan gépek által optikailag leolvasható kód, amelynél különböző vastagságú függőleges világos és sötét közök, illetve vonalak meghatározott váltakozása fejezi ki az információt. Ezek alatt általában számokat is elhelyeznek. Legjellemzőbb felhasználási területe a kereskedelem, pl.: az áruk csomagolásán, amely lehetővé teszi az áru egyes adatainak azonosítását, pl.: 

a gyártó ország



a gyári szám



a termék cikkszáma.

1


2012.12.07

1. ábra. Vonalkód

A klasszikus kereskedelmi alkalmazásokon kívül a vonalkódoknak jelentős szerepük van az élelmiszerek és gyógyszerek nyomon követésében. A vonalkód leolvasását erre kifejlesztett készülékek teszik lehetővé, elsősorban a pénztárosok számára. Legelőször az Amerikai Egyesült Államokban, Troy városban alkalmazták egy szupermarketben 1974. június 26-án. A vonalkód használata az 1990-es évek óta Magyarországon is elterjedt. Legelsőként a Skála vezette be, 1984-ben. A vonalkódban a fekete vonalak között lévő fehérek a „hasznosak” számunkra, mivel ezekről verődik vissza a leolvasó által kibocsátott impulzus. A különböző vastagságú és távolságú fehér vonalak egy számsorozatot kódolnak, amit általában számjegyekkel is kiírnak a vonalkód alatt.

Optikai azonosítás Vonalkód alapú rendszer elemei 

Adathordozó: Vonalkóddal ellátott címke, csomagolás, vagy termék



Adatírás: címkenyomtató, nyomda, feliratozó berendezés



Olvasás: Vonalkód olvasó



Interfész elemek



Eszközkezelő és kommunikációs segédszoftver (Eszköz és Felhasználói rendszer közötti kommunikáció, ha szükséges)



Felhasználói rendszer



Kapcsolódó rendszerek

Előnyök 

Alacsony költségek; többféle technikával előállítható nagyon sokféle felületre.



Kiforrott, csak olvasható optikai olvasási technika.



Különböző jelképek a numerikus és alfa-numerikus adatok kódolására igény szerint. 2


2012.12.07

Korlátok 

A jelkép és az olvasó minőségétől nagyban függ az olvashatóság



Alacsony kapacitás az 1D jelképeknél: általában 15-50 karakternyi adattároló képesség a jelképtípustól függően. 2D jelképek kapacitása már 3-4000 karakter is lehet. Összetett kódok (1D+2D) átmenetet jelentenek.



„Látnia” kell a jelképet az olvasónak



Egyszerre egy kód olvasható le. (van speciális kivétel)



Egyszer „írható”, később nem módosítható

A főbb vonalkód típusok Az olvasáshoz és nyomtatáshoz szükséges eszközök technikai lehetőségeivel függ szorosan össze a létrejöttük. A kódolható adatmennyiségre jelentősen hatottak ezek elemi felbontása, érzékenysége, hibatűrése és fizikai méretei. A lézertechnika fejlődése - amely lehetővé tette a kisebb méretek melletti nagyobb megbízhatóságot - sem hozott nagyságrendi változást, ezért a fejlesztés a kétdimenziós vonalkódok irányában folytatódott. A különböző cégeknél indult fejlesztésekből az elmúlt két-három évtizedben mintegy harminc-negyven különböző vonalkód született, amelyek közül azonban közel egy tucatnyi vált elterjedtté illetve szabványossá. A szabványosítást végző szervezetek közül a legfontosabbak: AIM, ANSI, CEN, EAN, UCC és EDI.

A vonalkód kialakulásának története A vonalkód ősének sokan a Morse kódot tekintik, amiben az angol abc és a számjegyek szerepelnek különböző hosszúságú jelek és köztük lévő szünetek formájában. Például az A betű formája: jel-szünet-jel-jel, ugyanez számjegyekkel: 1011; vagy a B

betű

formája:

jel-jel-szünet-jel-szünet-jel-szünet-jel,

amely

számjegyekkel:

11010101. A többi betű is hasonló, eltérő számú és váltakozó elhelyezkedésű „jel” sorozatokból áll, amelyeket a megkülönböztetésükhöz szükséges "szünet" választ el egymástól. Az említett „jel” az elemi információ, az egy bit, vagy vonalkódos nevén: modul. A vonalkód két lényeges pontban tér el a Morse kódtól. Egyrészt, a modulok közti „szünet” nem egyszerűen a jel elválasztására szolgál, hanem maga is jel értékű információ lehet, tehát a vonalkód sötét és világos modulok sorozatából áll. Másrészt egy kódolandó 3


2012.12.07

karakter mindig rögzített számú modulból áll, és azon belül a sötét és világos jel-párok száma is rögzített. Egy példa a könnyebb érthetőség kedvéért. Az egyik vonalkód típus mindegyik karaktere hét modulból, és azon belül két jel-párból áll, azaz: 1 számjegy kódja:

0 0 1 1 0 0 1 1 2 3 4 5 6 7 1 1 1 1 2 2 2

a modulok sorszáma a jelpárok sorszáma

2 számjegy kódja:

0 0 1 0 0 1 1 1 2 3 4 5 6 7 a modulok sorszáma 1 1 1 2 2 2 2 a jelpárok sorszáma (A kódban az 1 a sötét, a 0 a világos modult jelenti.) A kódolás paramétereinek rögzítése egyben meghatározza a kódolható karakterek számát is, hiszen meghatározott számú modulból, meghatározott számú elempárt csak véges, és könnyen kiszámítható módon tudunk kiválasztani. Az alábbi táblázatban néhány vonalkód típust hasonlítok össze kódolási méreteik szerint. Kódtípus

Modulméret

Jelpárok száma

EAN/UPC CODE128 PDF417

7 11 17

2 3 4

Kódolható karakterek 20 252 10480

Felhasználható Biztonsági faktor karakterek 10 2,0 106 2,4 2787 3,8

A biztonságos olvasás érdekében nem használják ki a teljes kódolható karakter mennyiséget, hanem úgy választják ki a felhasznált karaktereket, hogy azok kódja a lehető legjobban eltérjen egymástól. Így az apró nyomtatási hibák és az olvasás bizonytalanságai a legkisebb valószínűséggel eredményeznek hibás adatfelismerést.

A vonalkódok felépítése és néhány tulajdonsága A hagyományos vonalkódok felépítése azonos: egymással párhuzamos fekete és fehér vonalak alkotják. Egy előre meghatározott szabály szerint a vonalak és közök szélességének változása hordozza az információtartalmat. Az egyes vonalkódok abban különböznek, hogy egy adott karakternek milyen fekete és fehér vonalakból álló struktúrát feleltethetünk meg. Legegyszerűbb, ha a MORSE ábécé-re gondolunk, ahol az átvitt hangjelzések hosszának megfeleltethetünk egy arányos szélességű vonalat.

4


2012.12.07

Minden vonalkód típus egy általános szabályrendszer szerint épül fel, ugyanakkor szinte mindegyik megsérti az általános elvek legalább egyikét. Vonalkód felépítése: a vonalkód elején egy nyugalmi zóna található, ezt követi a start karakter, egy vagy több adatkarakter, egy vagy több ellenőrző karakter, stop karakter, végül a hátsó nyugalmi zóna.

2. ábra. Általános felépítésű vonalkód

Egy vonalkód karakterkészlete azt adja meg, hogy az adott kódrendszer segítségével milyen karakterek kódolhatók. A vonalkód modulmérete a vonalkódot alkotó legkeskenyebb vonal fizikai szélességét határozza meg. A vonalkódok lehetnek fix hosszúságúak vagy tetszőleges hosszúak. Önellenőrző a kód akkor, ha egy egyszerű nyomtatási hiba hatására nem kapunk vissza más karaktert olvasáskor, azaz nem történik úgynevezett helyettesítési hiba. Önszinkronizáló a vonalkód, ha az olvasó a kód struktúrájából tud következtetni a vonalak és vonalközök relatív szélességére.

Bináris kódok vagy Delta kódok A bináris kódok alkotják a vonalkódok egy csoportját. Közös jellemzőjük, hogy a széles vonalakhoz és vonalközökhöz egy bináris 1-est rendelünk, míg a keskeny vonalak illetve vonalközökhöz 0-t.

A vonalak aránya rögzített, általában 1:2 és 1:3 között mozog. A vastag elemek rögzített száma biztosítja az egy karakter kódolásához szükséges hely szélességének állandóságát és az önszinkronizáló tulajdonságot.

5


2012.12.07

Az úgynevezett (n,k) kódok közé sorolják a többi vonalkódot (Delta kódok). Ezek közös jellemzője, hogy a fekete vonalakhoz a szélességüknek megfelelő darabszámú 1-est rendelünk, míg a vonalközökhöz hasonló szempontok alapján 0-ákat.

Az (n,k) típusú kódok rögzített számú vonal és vonalköz párból állnak (k), melyek kiterjedése ugyancsak rögzített számú modulból áll (n) azért, hogy az önszinkronizáló tulajdonság biztosítva legyen. Az EAN kód egy (7,2) típusú (n,k) kód.

Diszkrét kódok vagy folytonos kódok A vonalkód típusok egy másik osztályozását jelenti. Azokat a kódokat nevezzük diszkrét kódoknak, ahol a karaktereket elválasztó vonalközök nem hordoznak információt. A megoldás a Morse kód alapjait követi. (D2of5, Kód39)

Hagyományos vonalkódok A hagyományosnak titulált vonalkódok közös jellemzője, hogy felépítésük egymással párhuzamos vonalak sokaságával jellemezhető. Felépítésüknél fogva nagyfokú redundanciát tartalmaznak, azaz az információtartalom a vonalak magasságában többszörösen ismétlődik

A UPC A UPC kód egy vonalkód típust és egy termékazonosítási rendszert takar egyidejűleg. Kb. 20 évvel ezelőtt az USA-ban lett kifejlesztve a kód tipikusan kereskedelmi alkalmazásokra. Rögzített hosszúságú (12 illetve 6 karakter), numerikus típusú kód. Önellenőrző, folytonos, moduló 10-es ellenőrző algoritmust használ.

6


2012.12.07

Az EAN Az EAN ötvözi a UPC kódot, így az első világméretű termékazonosító rendszer és kódtípus. Az EAN-13 felépítése az alábbi szabályokat követi: az első 2 vagy 3 karakter az ország azonosító (Magyarország 599). A rákövetkező négy-öt karakter a gyártó azonosítója. A további karakterhelyeken, egészen a 12. karakterig a termékazonosító karaktert találjuk, amelynek meghatározása a gyártó feladata. Az utolsó karakteren szerepel az ellenőrző szám. Az EAN-8 az EAN-13 rövidített formája, egyszerű helytakarékossági okokból. Rögzített hosszúságú (13 illetve 8 karakter), numerikus típusú kód. Önellenőrző, folytonos, ellenőrző jeggyel a végén. A UPC és EAN kódok elláthatók egy kiegészítő kóddal, amely 2 vagy 5 hosszú lehet. Funkciója a termék változatok egyedi jelölése, így például azonos tartalmú könyv különböző kötésben történő megjelenése, vagy képeslapok egyedi változatainak megjelölése. Az UPC és EAN kódok nyomtatását a négyféle vonalvastagság, valamint a teljesen nyílt rendszerű felhasználás miatt körültekintően kell elvégezni.

Az RSS Az RSS kód önállóan is használható, vagy kétdimenziós kóddal kiegészítve, úgynevezett összetett (kompozit) kódban egyaránt szerepelhet. Az RSS nem helyettesíti az EAN/UPC kódokat, viszont univerzálisabb jelöléstechnikát kínál komplex felépítésének és különféle változatainak köszönhetően. A kód nagyméretű kódszavakból áll, melyek legalább négy, maximum hét vonalból és vonalközből állnak. A kódszavakat alkotó vonalak egytől nyolc egység szélesek lehetnek. Valamennyi RSS kód, felépítéséből következően alkalmas több irányból, illetve teljesen irány független olvasásra. Ezt a kódban elhelyezett vezérlő karakterek biztosítják, melyek mintegy irányítják az olvasót, hogy a kódnak éppen melyik részét pásztázza.

A kétdimenziós (2D) vonalkódok Mióta az EAN/UPC kódok szabványos adathordozóvá váltak, a vonalkód nélkülözhetetlenné vált a gyors és pontos adatgyűjtésben. A vonalakkal ábrázolt adatformátum olcsó és megbízható, emellett az olvasást végző eszközök is nagy olvasási sebességet, megbízhatóságot és könnyű használatot biztosítanak.

7


2012.12.07

A felhasználók részéről egyre több alkalommal felmerült az igény, hogy szeretnének több információt elhelyezni a kódban, másrészt kisméretű kódban szeretnék elhelyezni ezt a növekvő mértékű információt. Mivel a korábban ismertetett hagyományos kódok olyan kitételeknek kell, hogy megfeleljenek, mint a minimális vonalszélesség, nyugalmi zónák, start/stop karakterek, ezért sokszor csak a rendelkezésre álló helynél nagyobb méretben állíthatók elő. Ezekre a kihívásokra válaszul alakultak ki a kétdimenziós vonalkódnak elnevezett rendszerek. Felépítésük szerint két csoportba sorolhatók: az úgynevezett halmozott szerkezetű kód, és a mátrix kód.

Halmozott kódok A halmozott kétdimenziós kódok a hagyományos vonalkódok szerkezetére jellemző vonalak és vonalközök változó szélességű sokaságából állnak. Abban különböznek a hagyományos kódoktól, hogy több, vékony szeletre hasított vonalkód kerül egymás tetejére. A legismertebbek a Codablock, Kód16k, Kód49, PDF417. Képesek nagyobb mennyiségű információ kódolására, ugyanakkor nem jelentenek megoldást a kis helyigényből fakadó problémára, mivel minimális méretük megegyezik egydimenziós társaikéval, és az olvasás iránya is kötött. Kód49 A kód 2-8 közötti sorból állhat. Minden sor 4 kódszót tartalmaz a Start és Stop karakteren kívül, és hetven modulból épül fel. Egy kódszó 16 modulból áll, ami 4 sötét és világos modulpárt tartalmaz, és két karakter kódolását teszi lehetővé. Minden sor tartalmaz ellenőrző karaktert, és a sorok számától függően a teljes kódra vonatkozó további ellenőrző karakterek is beépítésre kerülnek, ezért maximum 49 alfa-numerikus karakter vagy 81 számjegy kódolását végezhetjük el vele. Kód16k Fizikai megjelenésében nagyon hasonlít a Kód49 kódra. A sorok száma 2-16 között változhat, és minden sor egyedi Start és Stop karakterrel rendelkezik. Soronként szintén hetven modulból áll, ami öt karaktert tartalmaz. A sorokat egymástól és a nyugalmi zónától külön elválasztó vonal védi. Több ellenőrző karaktert tartalmaz, de soronkéntit nem. A vonalkód maximum 77 ASCII karaktert, vagy 154 számjegyet tartalmazhat. 8


2012.12.07

Codablock A Kód39 struktúrára épül, de elvileg létezik Kód128 és I 2of5 változata is. Minden sor tartalmaz a Start és Stop karakterek mellett sorazonosító jeleket is. Egy sorba maximum 22 karakter helyezhető el, és a sorok száma nem lehet több mint 62, ami összesen 1360 karakter kinyomtatására ad lehetőséget, figyelemmel a több egymásra épülő ellenőrző számra. Fizikai méretét, adott korlátok mellett, szabadon alakíthatjuk ki.

Mátrix kódok A mátrix kódok meglehetősen kevéssé emlékeztetnek bennünket a hagyományos vonalkódokra. Ahelyett, hogy vonalakat használnának a kódoláshoz, helyette világos és sötét cellákból építkeznek, melyek elrendezése mátrixszerű alakzatot követ. Ez az alternatív technológia sokkal előnyösebb, amikor nagy távolságtartományban, gyorsan mozgó objektumokat kell azonosítani. Például egy csomagelosztó központban a futószalagon mozgó dobozok távolsága az olvasófejtől véletlenszerűen változik egy adott intervallumban. A technika másik előnye, hogy nagyon kis helyen lehet kódolni nagyobb mennyiségű adatot. Maxicode Rögzített méretű és kapacitású kód, melynek a struktúrája is állandó. Helyzetét a központi koncentrikus körök azonosítják. Hárombites, 60°-os irányítású kódolási elrendezés alkotja. Többfokozatú hibavédettséggel rendelkezik. Data Matrix Négyzetes elrendezésű nagy sűrűségű kódrendszer. Elsődleges felhasználási területe az elektronikai alkatrészek jelölése. Változó kapacitású kód, helyzetét a négyzetet alkotó keretvonalak határozzák meg. Többfokozatú hibavédettséggel rendelkezik. Napjainkban a Data Matrix elsődleges felhasználási területe az elektronikus alkatrészek azonosítása olyan direkt jelölési technikákkal, mint pl.: a lézergravírozás. A kódot olyan alkalmazásban célszerű használni, ahol lényeges szempont a terület gazdaságosság kisméretű tárgyak jelölésénél, a nagysebességű rögzített leolvasás és a kompatibilitás direkt jelölő technikákkal. A halmozott RSS 9


2012.12.07

A Halmozott RSS egy viszonylag egyszerű felépítésű 2D kód, az egydimenziós RSS kód két sorba tördelt változata. Elsődleges alkalmazási területe a UCC/EAN által szabványosított, és a kereskedelmi ellátási lánc feladataira kifejlesztett kódrendszer. A halmozott RSS kód a pénztárgépek körüli irány független olvasásra optimalizált, és a kompozit kódok egydimenziós összetevőjeként szerepelhet.

A kompozit vagy összetett kód A kompozit kód egy olyan új típusú kódrendszer, amelyben egy hagyományos és egy kétdimenziós kód kombinációja található. A 2D komponens önmagában nem értelmezhető, az adattartalom az alatta elhelyezkedő 1D vonalkóddal együtt érvényes. A 2D rész mintegy kiegészíti az alapinformációt rögzítő 1D kód tartalmát.

Melyik kétdimenziós kódot válasszuk? A kétdimenziós kódok (2D) alkalmazási területei és felhasználási előnyei mára teljesen egyértelműek. Az installált rendszerek száma már most is jelentős, és gyorsan növekszik az új felhasználási területek száma. Napjainkban a 2D kódok megtalálhatók jogosítványon, személyi igazolványokon, katonai azonosító kártyákon, csomagoláson, félvezetőkön,

szállítmányozási

papírokon,

gyógyászati

termékeken,

termelési

ellenőrzőlapokon és számos más felhasználásban. A 2D kódok gyors elterjedése nem meglepő, hiszen a hagyományos egydimenziós vonalkódok lehetőségein túlmutató megoldásokra világszerte igény van. Az új technológiát elfogadott, és bevezetett ipari szabványok támogatják. Minden egyes alkalmazási terület sajátosságokat mutat a vonalkód nyomtatást, olvasást illetően. Sem a hagyományos 1D, sem pedig a 2D technológiában nem létezik „a mindenki számára megfelelő általános megoldás”. Ezért érdemes áttekinteni azokat a szempontokat, amely minden 2D alkalmazás feltérképezéséhez szükséges. Egy optimális 2D rendszer kiválasztása a feladat alapos kiértékelésével kezdődik, hogy meghatározhassuk az alkalmazás specifikus igényeket. Az általánosan felmerülő kérdések: 1. Milyen és mennyi információt szeretnék elhelyezni a 2D vonalkódban? 2. Milyen hordozón segítségével lehet ezt az információt a leghatékonyabban továbbítani (papír, címke, közvetlen alkatrész jelölés, stb.)? 10


2012.12.07

3. Milyen helykorlátokkal kell számolni a vonalkód nyomtatásánál? 4. Új rendszer kialakításáról van szó, vagy a már meglévő rendszer továbbfejlesztéséről? 5. A felhasználó által felügyelt "zárt" rendszerről van szó, vagy pedig egy "nyílt rendszerről", ahol a szállítókkal és az ügyfelekkel folyamatos a kommunikáció, és bárki előállíthat vagy olvashat 2D típusú információt? 6. Mi a 2D vonalkód olvasásának kívánatos módja (rögzített, kézi, stb.)? 7. Milyen visszamenőleges kompatibilitás szükséges a már meglévő vonalkódos rendszerekkel? A különböző szabványügyi hivatalok kiértékelésének eredménye található az alábbi táblázatban. Szervezet ANSI MH10.8 Unit Szállítmányozás Címkék Motorgépjárművek Nyilvántartásának Adminisztrátori Szervezete (AAMVA) US Védelmi Minisztérium US Energiaügyi Minisztérium Gépjárműipari Szövetség Elektronikai Ipari Szövetség EAN/UCC

Alkalmazási szabványok - Szállítási címke és EDI - Nagysebességű szortírozás Észak-Amerikai Gépjármű Nyilvántartás

Javaslat PDF417 MaxiCode PDF417

- Logisztika - Veszélyes anyag megjelölés

PDF417 PDF417

- Gyártásellenőrzés, Szállítmányozás, EDI és MEO – Alkatrészgyártás, Szortírozás - Alkatrészgyártás - Termék jelölés, kereskedelmi és ipari ellátási lánc

PDF417, Data Matrix MaxiCode Data Matrix Kompozit kód, MikroPDF41 7 és RSS Kompozit kód, PDF417 és Mikro PDF417 Data Matrix

SEMI

- Egészségügyi termékjelölés

HIBC

- Ostyagyártás

Mint ahogy a táblázatból is kitűnik, a PDF417 kódot ezen ágazatok mindegyike kiválasztotta olyan különböző alkalmazási területekre, mint a címkézés, dokumentum jelölés és azonosító kártyák. A Data Matrix-ot az alkatrészek közvetlen megjelöléséhez választották, míg a MaxiCode-ot szortírozásra és nyomkövetésre. A Halmozott RSS kód elsődleges felhasználása az ellátási láncban várható, kiegészítő információk jelölésére. A táblázatból látható, hogy gyakorlatilag négy olyan 2D kódrendszer van, melyek komoly 11


2012.12.07

megfontolás tárgyát képezhetik egy adott feladatra történő kiválasztás során.

12


2012.12.07

RFID Mi is az RFID? Az

RFID

(Radio

Frequency IDentification) automatikus

azonosításhoz

és

adatközléshez használt technológia, melynek lényege adatok tárolása és továbbítása RFID címkék és eszközök segítségével. Az RFID címke egy apró tárgy, amely rögzíthető, vagy beépíthető az azonosítani kívánt objektumba. Az objektum lehet tárgy, például egy árucikk, vagy alkatrész, illetve élőlény, így akár ember is. Az RFID címkéknek több fajtája van, közös jellemzőjük, hogy rendelkeznek antennával. A címkéket elsősorban energiaellátásuk alapján különböztethetjük meg.

3. ábra. RFID tag

Az RFID technológia olyan megoldások gyűjtőfogalma, amely tárgyak vagy élőlények azonosítóját továbbítja vezeték nélkül, rádióhullámok segítségével. Az RFID is az automatikus azonosítási (Auto-ID) technológiák széles családjába sorolható. A vonalkód, az optikai karakterfelismerés (OCR), és a biometrikus (ujjlenyomat, írisz) azonosítás is az AutoID technológiák közé tartoznak. Ennek használatával jelentősen csökkenthető az adatbevitel és az adatfeldolgozás, ellenőrzés ideje, emellett kiküszöbölhető a hibás adatbevitel. Néhány Auto-ID technológia alkalmazásakor, mint például a vonalkód technika, a legtöbb esetben emberi beavatkozás szükséges. Ezzel ellentétben az RFID technológia alkalmazásával lehetővé válik az adatok teljesen automatikus beolvasása és valamilyen feldolgozó számítógép felé történő továbbítása, mégpedig emberi beavatkozás nélkül.

Az RFID kialakulása Története: 13


2012.12.07

Általánosságban elmondható, hogy az RFID a II. Világháborúban használt radar rendszerekből fejlődött ki, amit a skót fizikus Sir Robert Alexander Watson-Watt fedezett fel 1935-ben. A probléma abból adódott, hogy a radaron nem lehetett megkülönböztetni a saját vagy ellenséges repülőgépet. A németek észrevették, hogyha a pilóta himbálja a gépet, a visszavert rádióhullámok megváltoztak. Ez a nyers módszer nevezhető az első passzív RFID rendszernek. Watson-Watt vezetésével egy titkos projekt keretében a britek kifejlesztették az első aktív saját repülőgép felismerő rendszert (IFF = Identify Friend or Foe). Egy adót helyeztek el minden brit repülőgépre. Amikor ez jeleket vett a földi radarállomástól, egyedi jeleket kezdett sugározni, amit a földi állomás érzékelt és azonosította a repülőgépet. Az RFID ugyanezen az elven működik. Ez a módszer nevezhető az első aktív RFID rendszernek. A 60-as években fejlesztették ki többek között a Sensormatic az elektronikus termékfelügyeleti rendszert (EAS), elsősorban a bolti lopások megelőzésére. Ezek a tag-ek 1 bitesek voltak, olcsók és mikrohullámú vagy induktív technológiát használtak. Az alkalmazás csak a tag meglétét, illetve hiányát jelezte. Kétségtelenül az EAS címkék voltak az első és legelterjedtebb RFID alkalmazások. A 70-es években komoly fejlesztések folytak, mind Amerikában, mind Európában. Ekkoriban elsősorban állatok nyomon követésére készültek alkalmazások. Az első USA-beli RFID szabadalom Mario W. Cardullo nevéhez fűződik, aki 1973. januárban védte le az aktív RFID tag-et, amely újraírható memóriával rendelkezett. Ugyanebben az évben kapta meg Charles Walton találmánya, a passzív transzponder a szabadalmat, amivel zárt ajtót lehetett kinyitni, kulcs nélkül. A 70-es években az USA Los Alamos-i kutatóintézete kifejlesztett egy rendszert a nukleáris eszközök nyomkövetésére. A 80-as években, amikor a kutatók kereskedelmi cégeknél helyezkedtek el, a módszert autópálya díjfizető rendszereknél is alkalmazták. A Los Alamos-i intézet szarvasmarhák azonosítására is fejlesztett RFID rendszert az USA Mezőgazdasági Minisztériuma számára. Passzív 125 kHz-en (LF) adó RFID transzpondereket használtak, amelyet üvegkapszulában a szarvasmarhák bőre alá ültettek be. Az olvasó által kibocsátott rádióhullámot modulálva verte vissza a transzponder. Ezt a technológiát jelenleg is használják szerte a világon. Idővel a 125 kHz-ről áttértek a 13,56 Mhz-es sávra (HF), ami az egész világon szabad frekvenciasáv volt. A nagyobb frekvencia a nagyobb olvasási távolságot és a gyorsabb adatátvitelt is lehetővé tette. Különösen Európában terjedt el a HF rendszerek használata, elsősorban újrafelhasználható konténerek és más vagyontárgyak nyomkövetésére. 14


2012.12.07

Manapság a 13,56 Mhz-es RFID rendszerek beléptető, díjfizető (Mobile Speedpass), és smart-card rendszereknél terjedt el. A 80-as években jelentős rendszertelepítések folytak: Amerikában a vasúttársaságok a konténerek kezelésére, Európában, és elsőként Norvégiában autópálya díjfizetésre készült rendszer. New Yorkban a Lincoln-alagútnál a buszközlekedés gyorsítása érdekében alkalmazták az RFID-t. A 90-es években egyre több területen kezdték alkalmazni az RFID technológiát: autópálya díjfizetés, autó indítás-gátló, tankolás, síbérlet, személyek illetve járművek beléptetése. Egyre több cég lépett be az RFID piacra: Texas Instruments, IBM, Micron, Philips, Alcatel, Bosh, Combitech, hogy csak néhányat említsünk. A 90-es évek elején az IBM fejlesztette ki az első UHF RFID rendszert, ami még nagyobb olvasási távolságot biztosított (maximum 6 méter) és gyorsabb adatátvitelt. Az IBM véghezvitt néhány projektet a Wal-Mart-tal közösen, de mikor a fejlesztések nem váltották be a reményeket, és pénzügyi gondok is adódtak, értékesítette a szabadalmakat és a technológiát az Intermec-nek. Az Intermec több rendszert értékesített, azonban a technológia jelenleg drága az értékesített rendszerek kis száma és a nyitott nemzetközi szabványok hiánya miatt. 1999-ben az UHF RFID lendületet kapott, amikor a Uniform Code Council, az EAN International, a Procter &Gamble és a Gillette megalapították az Auto-ID Centert a Massachusetts Institute of Technology-n. David Brock és Sanjay Sarma vezetésével kifejlesztették az olcsó, mikrocsipet is tartalmazó RFID tag-et. Elképzelésük az volt, hogy csak egy sorozatszámot tárolnak a tag-ben, ami így kis memóriával olcsóbb lesz és a sorozatszám alapján egy Internet alapú adatbázisból kereshető ki további információ a termékről. Sarma és Brock lényegében változtatta meg az RFID szerepét. Addig egy RFID tag valójában egy mobil adatbázis volt. Sarma és Brock az RFID-t hálózati technológiává változtatta azzal, hogy a tárgyakat a tag-ek révén az Internet-hez kapcsolta. Az üzleti életben ez jelentős változást hozott, mert, lehetővé vált az, hogy a termék útja a két fél által folyamatosan követhető legyen. 1999 és 2003 között az Auto-ID Center elnyerte több száz multinacionális cég, az USA Védelmi Minisztériumának és több jelentős RFID szállító támogatását. Kutató laboratóriumok nyíltak Nagy-Britanniában, Svájcban, Japánban és Kínában. Kifejlesztettek két Air Interface Protocolt (Class 0 és Class 1), az Electronic Product Code (EPC) számozási módszert, és megtervezték azt a hálózati környezetet, amely tárolja az információkat biztonságos Internet adatbázisban. A technológiát átadták 2003-ban a Uniform Code Council15


2012.12.07

nak, majd létrehozták az EPCglobal nevű szervezetet az EAN International-lal közösen, hogy terjesszék az EPC technológiát. Az Auto-ID Center 2003. októberben bezárt és kutatási területeit átadta az Auto-ID laboratóriumoknak. Néhány jelentős kereskedelmi világcég - Albertsons, Metro, Target, Tesco, Wal-Mart és az USA Védelmi Minisztériuma tervezik az RFID bevezetését ellátási láncukban. Más iparágak is például gyógyszeripar, autógumi gyártás, védelmi rendszerek érdeklődnek az RFID iránt. Az EPCglobal 2004 decemberében jóváhagyta a második generációs szabványokat, ezzel is segítve az RFID világméretű elterjedését.

A rendszer elemei 

Adathordozó: RFID-tag (antenna és microchip)



Adatfelírás: Gyártótól vásárolt szabványos RFID-tag, előre megírva, RFID nyomtatóval nyomtatva és megírva



Olvasás/Írás: Olvasó/Író berendezések (antenna, író/olvasó elektronika)



Interfész elemek



Eszközkezelő és kommunikációs segédszoftver



Felhasználói rendszer



Kapcsolódó rendszerek

Előnyök 

Hatékonyabb, mint az optikai rendszerek (vonalkód 1D/2D, karakterfelismerés, stb.), mivel nem kell „látni” a címkét.



Az adathordozó gyártása speciális üzemekben, gépeken ellenőrzött körülmények között történik, így minősége mindig megfelel a szabvány előírásoknak nem úgy, mint a vonalkód esetében.



Több információ tárolható, továbbítható vele.



Nagy távolságból is „olvasható".



Olyan területen is alkalmazható, ahol az optikai megoldások nem.



Strapabíró: működhet magas, alacsony hőmérsékleten, bepiszkolódva, stb.



Kisebb a hibalehetőség.



Egy időben több címke leolvasása is lehetséges.



Olvasható / Írható adathordozó.

16


2012.12.07

Korlátok 

Az adathordozó költségei magasabbak, mint az 1D vagy akár a 2D vonalkódnál, az olvasó író berendezések árai az alsó kategória kivételével közel hasonlóak.



Rádióhullámok használatának szabályozása nem egységes, így az adathordozók többsége globálisan használható, de olvasó/író berendezésből eltérő verziókra van szükség.



A különböző anyagok eltérően hatnak a rádióhullámokra ezzel esetenként rontva az olvashatóságot.

Alkalmazási területek Biztonsági és beléptető rendszerek: Az RFID, mint elektronikus kulcs szolgál ezen alkalmazásokban. A 125 kHz-es RFID rendszerek terjedtek el, de egyre több helyen alkalmazzák a 13,56 MHz-es RFID rendszereket is ezen a területen. RFID gyártás-optimalizálás: Az egyes részegységek beépítés előtti megfelelő időben történő szállítása csökkentheti a tárolási, raktározási költségeket. Több nagy gyártó alkalmazza az RFID-t gyártásának optimalizálására. RFID könyvtári alkalmazások: Az egyes részegységek beépítés előtti megfelelő időben történő szállítása csökkentheti a tárolási, raktározási költségeket. Több nagy gyártó alkalmazza az RFID-t gyártásának optimalizálására. További alkalmazási területek: Állatok azonosítása (útlevél), vízi parkban gyerekek követése RFID karpereccel, betegek távoli felügyelete, pénzszállítás biztonságának növelése.

17


2012.12.07

Az RFID rendszer működése és felépítése Ebben a fejezetben bemutatom, hogy milyen elemekből épül fel az RFID rendszer, és hogyan működik.

4. ábra. Az RFID rendszer elemei

Az RFID tag/címke Az adathordozóként funkcionáló RFID bélyegek általában egy antennából és egy mikrochipből

állnak.

Nagyobb

funkcionalitású

változataik

rendelkezhetnek

belső

energiaforrással, összekapcsolhatók különféle szenzorokkal. A bélyegek gyártásakor a két fő elem a mikrochip és az antenna általában külön, erre a feladatra szakosodott helyen készülnek és egy további cég illeszti őket össze. Az RFID bélyeg gyártás folyamatában így megkülönböztethetünk Mikrochip gyártókat, Antenna gyártókat, Integrálást végző gyártókat (általában őket nevezzük bélyeg-gyártóknak), illetve átalakítási formálási műveleteket végző konvertáló cégeket.

Csoportosításuk Az RFID bélyegek az alábbi szempontok szerint csoportosíthatók: 

Működési frekvencia szerint (felépítésük is változik)



Bélyeg megjelenési forma szerint



Energiaellátásuk szerint



Memóriakezelés szerint



Felhasználásuk szerint

Működési frekvencia szerint 

LF jellegzetessége: IC-nél bezáruló sok fordulatból álló tekercs antenna



HF jellegzetessége: IC-nél bezáruló kis fordulatból álló tekercs (spirál) antenna 18


2012.12.07



UHF jellegzetessége: IC-nél összekapcsolódó kétpólusú antenna



Mikrohullám

Megjelenítési forma szerint 

Dry-Inlay: bélyegkonvertáló cégek használják általában



Wet-Inlay: átlátszó műanyag felületű bélyegek, nem nyomtathatók



Papír-Inlay: általában öntapadós nyomtatható bélyegek



Műanyag-Inlay: általában öntapadós nyomtatható bélyegek



Hard-tag: kemény borítású, többszöri használtara



Metal-tag: kemény bitírású, fémcikkek azonosítására

5. ábra. RFID adathordozó megjelenítési formái

Energiaellátásuk szerint 

Passzív:

A passzív RFID bélyegek nem rendelkeznek beépített áramforrással, az energiát mind a memóriából való olvasáshoz, mind pedig a kommunikációhoz az olvasó által gerjesztett elektromágneses mezőből nyerik. (A passzív elnevezés onnan ered, hogy ezek az adathordozók az író/olvasó sugárzási tartományán kívül nem működnek, nem bocsátanak ki jelet. Előnyei: alacsonyabb költség, hosszabb élettartam, rugalmasabb mechanikai kialakítás. Hátrányai: korlátozott olvasási távolság (max. 4-5 m), szigorú helyi előírások!

19


2012.12.07

6. ábra. Passzív RFID Tag



Fél-aktív:

A fél-aktív RFID bélyegek rendelkeznek belső áramellátással, de ez csak a mikrochip működtetésére szolgál az adatok továbbításához az olvasó által gerjesztett elektromágneses mező szükséges. Előnyei: nagyobb olvasási távolság (akár 100m), egybeépíthető különböző szenzorokkal (pl. hőmérséklet, nedvességtartalom mérésére). Hátrányai: az akkumulátornak és a tartósabb bevonatnak köszönhetően drága.

7. ábra. Fél-aktív Tag



Aktív:

Az aktív RFID bélyegek rendelkeznek beépített áramforrással és adókészülékkel, amely a mikrochip működtetésére és a jeltovábbításra szolgál, így akár 1 kilométerről is képesek adatot továbbítani. Egyes típusaik összekapcsolhatók külső szenzorokkal is. Előnyei: nagyobb olvasási távolság, egybeépíthető különböző szenzorokkal (pl. hőmérséklet, nedvességtartalom mérésére). Hátrányai: az akkumulátornak és a tartósabb bevonatnak köszönhetően drága.

20


2012.12.07

8. ábra. Aktív RFID Tag

Memóriakezelés szerint Csak olvasható (RO) (gyártáskor írják meg) 

Az ilyen memóriával rendelkező bélyegek csak a gyártáskor rögzített azonosítószámot tartalmazzák, amelynek egyediségét a gyártó biztosítja. Olyan alkalmazásokhoz lehet felhasználni ahol a bélyegre nem szükséges változó információt felírni.

Egyszer írható sokszor olvasható (WORM) 

A WORM memóriával rendelkező bélyegek adatfelírása általában a felhasználónál történik. Előfordul, hogy az egyszer írható bélyegre több alkalommal is fel tudunk vinni új adatokat (nem ritkán 100 alkalommal), azonban a memória úgy lett kialakítva, hogy a biztonságos működés csak egyszeri írással garantálható. A legtöbb jelenlegi alkalmazásban ilyen bélyegeket találunk.

Többször írható és olvasható (RW) 

A több alkalommal írható memóriájú bélyegek esetében a gyártók által javasolt maximális adat-felírások száma 10.000-100.000 alkalom között változik. Az ilyen bélyegek sok lehetőséget nyújtanak az alkalmazásokban változó információk többszöri rögzítéséhez. Mivel ezeknek a bélyegeknek a legdrágább az előállítása, így használatuk még nem elterjedt.

Felhasználásuk szerint 

Logisztikai bélyeg



Fémcikkeken való elhelyezésre szánt bélyeg



Dokumentumazonosításra szánt bélyeg



Állatazonosító bélyeg (Füljelző, beültetett Bolus)



Mosodai bélyeg

21




Faipari bélyeg



Autóipari bélyeg

2012.12.07

RFID-olvasó antennák Az RFID-olvasó antennák kialakítása éppúgy függ egy adott alkalmazás igényeitől, mint a bélyegeknél. Az antennákat úgy alakítják ki, hogy hatósugaruk, kivitelük, formájuk illeszkedjen az egyes alkalmazások igényeihez.

9. ábra RFID Olvasó antennák

Az RFID- olvasó Antennák típusai 

Targonca antenna



Futószalagra szerelhető antenna



Áru beérkeztető/kiadó kapura szerelt antenna



Polcra/ba szerelt antenna



Állatazonosításkor használt speciális kialakítású antenna



stb.

RFID-író/olvasó (Interogátor) Az RFID-olvasó a hozzá kapcsolt antennák segítségével létrehozott elektromágneses mezőben képes olvasni a gerjesztett bélyegek által visszasugárzott adatokat és ugyanilyen módon képes írni is ezen bélyegek memóriájába (csak az írható bélyegekébe). Az újabb olvasókba már integrálják az adatfeldolgozó szoftvert futtató egységet is, ezáltal leegyszerűsítve a kialakítandó automatikus azonosítási rendszer infrastruktúráját.

22


2012.12.07

Az RFID-olvasók típusai Adatírás szerint RO-Read only olvasók (csak olvasásra képesek) 

Csak olvasni képesek a közelükben lévő bélyegek adatait. Általában kis teljesítményű egy antennás olvasók speciális felhasználásokra fejlesztve.

Írásra és olvasásra is képes olvasók 

Általánosan elterjedt olvasók logisztikai és kereskedelmi alkalmazásokban. Az adatok bélyegekre történő írását és olvasását is képesek végrehajtani

Smart olvasók 

Az adatfeldolgozó egységet is magukban foglaló olvasók.

Kialakításuk szerint 

Targoncára szerelhető olvasó (robosztus kialakítás, speciális áramellátás)



Áru beérkeztető/kiadó kapura szerelt antenna



Állatazonosításkor használt speciális kialakítású olvasó egység



Kézi olvasók



Asztali olvasók



Mobil eszközbe szerelt olvasók, stb.



stb.

Frekvencia tartományok Frekvencia, rádióhullámok és az elektromágneses sugárzás RFID eszközök működésük során rádióhullámokat használnak fel az azonosító adatok átvitelére. A rádió-frekvencia az elektromágneses sugárzási spektrum (teljes frekvencia tartomány) egy meghatározott része. Az RFID eszközök az információt a hullám amplitúdójának, frekvenciájának, vagy fázisának megváltoztatása segítségével kódolják és továbbítják. Az elektromágneses sugárzás típusai a növekvő frekvencia sorrendjében: Rádióhullámok, mikrohullámok, terahertz sugárzás, infravörös sugárzás, látható fény, ultraibolya sugárzás, Röntgent sugárzás, gammasugárzás. 23


2012.12.07

10. ábra RFID-Frekvencia tartományok

Frekvenciatartományok kezelése A rádiófrekvenciás azonosítás - RFID szabványosításának/szabályozásának egyik legfontosabb része a frekvenciagazdálkodás. Mivel korábban nem voltak ilyen irányú globális fejlesztések, így néhány kivételtől eltekintve az egyes országok egymástól függetlenül alkották

meg

frekvenciagazdálkodási

rendszerüket.

Természetesen

vannak

olyan

tartományok, amiknek használatát a közlekedés, hadászat (pl NATO együttműködések), vészjelzés, stb. határokon átívelő zavartalan működése érdekében közös alapokra helyeztek, de világméretű szabályozást minden területre nem hoztak létre. Emiatt jelenleg nincs olyan civil szervezet, amely az RFID technológia által használt frekvenciatartományokat globálisan szabályozná. Így elvileg minden ország maga szabályozhatja ezt a kérdéskört. Magyarország: Nemzeti Hírközlési Hatóság www.nhh.hu

11. ábra UHF RFID tartományok világszerte

24


2012.12.07

LF, HF és UHF RFID rendszerek 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. A tag ebből az elektromágneses mezőből nyeri az energiáját, és a beépített mikrochip áramot kap, majd megváltoztatja az antennán a terhelést. Az olvasó érzékeli ezt az energiaváltozást és ezeket a változásokat egyesekké és nullákká változtatva számítógép számára értelmezhető adatokká alakítja. Mivel az olvasó és a tag antennája együtt alkotja az elektromágneses mezőt, viszonylag közel kell lenniük egymáshoz. Ez az olvasási távolság egyik korlátja. A passzív UHF rendszerek úgynevezett "propagation" csatolást alkalmaznak. Ebben az esetben az olvasó és a tag nem alkot elektromágneses mezőt, hanem az 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-, fázisés 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, mert a hullámok nagyobb távolságra szóródnak szét a térben. A hullámok visszaverődnek a felületeken, és elérhetnek olyan tageket, amit nem is akarunk olvasni. Az LF és HF rendszerek jobban működnek fém- és folyadékfelületek közelében, mint az UHF rendszerek. Az olvasási problémák elsősorban UHF rendszereknél jelentkeznek. Néhány olyan téma, ami fontos a megfelelő RFID rendszer kiválasztásánál: 

Az antenna elhangolása: Ha a tag olyan terméken van, ami a nem "RF barát", elhangolódhat az antenna, ami azt okozza, hogy a tag nem képes elég energiát felvenni a jelek visszaküldéséhez.



Speciális tokozás, pl. légrés képzése megoldhatja a problémát, sőt fém felület esetén a sebesség növekedését is eredményezheti.

25


2012.12.07

12. ábra. RFID adathordozók kialakítása frekvenciatartományonként

Jelcsillapítás Ha a tag kisebb energiát tud csak felvenni, akkor az olvasót közelebb kell tenni az olvasandó tag-hez. Az olvasó által kibocsátott energia sűrűsége a távolság négyzetével arányosan csökken. Az UHF RFID tag-ek (amelyek nem tartalmaznak elemet), nagyon kis energiával adnak. A tag-ek által visszavert energia a távolság negyedik hatványával csökken. Más szavakkal, az olvasó által kibocsátott energia sűrűsége a távolsággal csökken, a tag-ek által visszavert energia ennél sokkal gyorsabb mértékben csökken. Sok olvasó külső antennát (vagy antennákat) használ, amelyek koaxiális kábellel vannak az olvasóhoz csatlakoztatva. Ha az antennák nagy távolságban vannak (pl. fix olvasók, kapuolvasók), a jel csillapodik és gyenge teljesítményt érhetünk el. A víz, a szén és egyéb anyagok elnyelik az UHF energiát. Ilyen termékek esetén (pl. gyümölcslevek, üdítők, akkumulátorok, elemek) az energia jelentős csillapítást szenvedhet.

Elektromágneses interferencia (EMI) Az elektromágneses interferencia lényegében zaj, amitől nehezebben lehet tiszta jelet venni az UHF tag-ektől. Nagyon sok motor okozhat EMI-t, és az RFID rendszerek érdekében ezeket árnyékoló lemezekkel kell ellátni. Okozhat EMI-t a szállítószalag, a robotok illetve a gyártósorok is. Interferenciát okozhatnak más RF alapú rendszerek is. Ilyenek pl. a régebbi telepítésű WLAN hálózatok, amelyek az UHF sávot használják. Az IEEE 802.11 szabványnak megfelelő hálózatok nem okoznak interferenciát az UHF RFID rendszerekben. Vezeték nélküli telefonok és WLAN terminálok is okozhatnak interferenciát az RFID rendszerekben.

RFID szabványok, eszközök A szabványok fontosságát nem kell hangsúlyozni az RFID rendszerek esetében sem. Az elmúlt évtizedben készültek az RFID szabványok nagy része. Vannak elfogadott és kidolgozás alatt 26


2012.12.07

lévő szabványok az "air interface protocol"-ra (a tag-ek és az olvasók közötti kommunikáció protokollja), az adattartalomra (adatformátum és adatszervezés), a megfelelőségre (hogyan kell tesztelni az eszközöket) vonatkozóan.

Típus

Jellemzők

Gen 1 Class 0

Passzív, csak olvasható, a mikrochip gyártásakor kerül bele a sorszám

Gen 1 Class 1

Egyszerű passzív, csak olvasható, egyszer írható nem felejtő memóriával

Gen 1 Class 2

Passzív tag, max. 65kB írható-olvasható memóriával

Gen 1 Class 3

Fél-passzív tag, max. 65kB, írható-olvasható, elemmel felszerelt a nagyobb olvasási távolságok érdekében

Gen 1 Class 4

Aktív tag, beépített elemmel, képes folyamatosan sugározni az olvasó felé

Gen 1 Class 5

Aktív tag, képes más Class 5 tag-ekkel és eszközökkel kommunikálni

A szabványokat az EPCglobal szervezet és Nemzetközi Szabványügyi Szervezet koordinálja (ISO). ISO 18000: A 18000-es szabványsorozat a jelenleg RFID célra általánosan használt frekvenciatartományok működését szabályozza. Az RFID eszközöknél használt "air interface protocol"-ra vonatkozó szabványok az ISO 18000-es sorozat néven ismertek, ezek a következők:

Szabvány ISO 18000-1

Leírása Az „air interface” általános paraméterei az elfogadott frekvenciákra vonatkozóan

ISO 18000-2

135 kHz-re vonatkozó „air interface”

ISO 18000-3

13,56 MHz-re vonatkozó „air interface”

ISO 18000-4

2,45 GHz-re vonatkozó „air interface”

ISO 18000-5

5,8 GHz-re vonatkozó „air interface”

ISO 18000-6

860-930 MHz-re vonatkozó „air interface”

ISO 18000-7

433,92 MHz-re vonatkozó „air interface”

RFID Middleware és szerverek Egy RFID rendszer telepítése nem csak abból áll, hogy kiválasztjuk a megfelelő RFID olvasót és a hozzá való tag-eket. Ahhoz, hogy üzleti értéket nyerjünk az RFID rendszerben

27


2012.12.07

meglévő összes információból, szükség van további elemekre: ún. middleware-re, esetleg fejleszteni kell a vállalati rendszert, integrálni az RFID-vel. Middleware-nek nevezzük azt az elemet, ami az olvasó és a vállalati alkalmazás között helyezkedik el. A middleware kulcsfontosságú a rendszer szempontjából, mert a middleware veszi a nyers adatot az olvasótól (az olvasó másodpercenként 100-szor is olvashatja ugyanazon tag-et), megszűri az adatokat, és küldi a háttéralkalmazásnak. A middleware kulcsszerepet játszik abban, hogy a megfelelő információ, a megfelelő időben a megfelelő alkalmazáshoz jusson el. Némely RFID middleware iparágtól függő speciális funkciókat nyújthat, pl. elektronikus üzenetet küldhet egy termék feladásakor egy megadott címre. Az alkalmazott middleware-ek nem kell, hogy mindenhol ugyanazon gyártótól származzanak, ugyanis a middleware-ek az egymás közötti kommunikációra szabványos Internet nyelvet és protokollt használnak.

Vállalatirányítási rendszer A Middleware-ből érkező információkat kezeli, megfelelőképpen hasznosítja és meghozza a szükséges döntéseket bizonyos szintig emberi beavatkozás szükségessége nélkül.

A rendszer működése 1. A szenzor (fotocella) aktiválást indító eseményt érzékel 2. Az olvasó bekapcsol Az olvasó egy meghatározott paraméterű elektromágneses teret hoz létre / sugároz antennája segítségével. 3. Az olvasó leolvassa a bélyegben kódolt adatokat. Az RFID bélyeg az olvasó által gerjesztett elektromágneses térben a sugárzott jel megváltoztatásával „leadja” a benne kódolt információt. Az olvasó a bélyegekből (olvasó antennán keresztül) érkező jeleket digitális jelekké alakítja és továbbítja az adatokat az adatfeldolgozó rendszernek. 4. Az olvasó továbbküldi az adatokat az adatfeldolgozó programot futtató számítógépnek (Middleware) Az RFID Middleware fogadja az olvasókból érkező adatokat és feldolgozás (esetenként járulékos információk hozzáadása után pl.: gépkezelő adatai, dátum-idő) után továbbítja

28


2012.12.07

őket a vállalatirányítási rendszer egy magasabb szintjére. Bizonyos szintű szűréseket is elvégez, illetve továbbítja a felsőbb szintekről érkező utasításokat az olvasó felé. 5. Az adatfeldolgozó számítógép a kiegészített adatokat továbbküldi a vállalatirányítási rendszernek A vállalatirányítási (WMS vagy ERP) rendszer az RFID rendszerből érkező adatokat feldolgozza, tárolja és továbbítja a megfelelő helyekre magasabb szintű felhasználások esetében (pl. EPC rendszer).

13. ábra Az RFID rendszer működése

Kutatási irányok Az RFID technológia még fiatal, sok sok területen léteznek fehér foltok, melyeket lehet vizsgálni. Ezek közül egy pár fontosabb:   



kriptográfia: a tag-ben tárolt adatok, valamint a kommunikációs folyamat védelme, biztosítása helymeghatározás: a GPS-t kiegészítve, pl épületen belüli helymeghatározás és az adatok navigációs felhasználása. hatékonyság: a leolvasás sebességének és megbízhatóságának vizsgálata különböző külső hatások között. Hőmérséklet, páratartalom, különböző fémtárgyak, EM terek jelenléte. Az antennák EM terének változása időben és a térben megjelenő tárgyak függvényében. Az RFID technológia alkalmazása a logisztikai folyamatok követésére, és az élet egyébb területein (igazolványok, vásárlás, fizetés, stb)

29

Automatikus azonosítás összefoglaló vonalkódok és az RFID

Recommend Documents