RFID rendszerek Technológiai áttekintés
Azonosítási rendszerek • Felhasználó megbízható azonosítása elengedhetetlen -> ez az informatikai rendszerek biztonságának alapja • Ez a GYENGE PONT is egyben! • Évtizedek alatt számos módszer született
Azonosítási rendszerek csoportosítása Hatásfokot növeli ezen módszerek kombinált alkalmazása! -> De egymástól függetlennek kell lenni a kombinációknak (Pl.:mágneskártya + PIN, de a PIN a kártyán is tárolt)
RFID – Radio Frequency IDentification • Birtok alapú azonosítási rendszerek közé soroljuk • Automatikus azonosítási rendszer – emberi beavatkozás nélkül olvassák ki a tag-ek adatait • Rádiófrekvenciás működés jellemzi – különböző működési frekvenciák
RFID történelem • Az első RF-n alapuló azonosítási rendszert a II. világháborúban fejlesztették ki
-
ha egy pilóta himbáló mozgást végez a repülőgéppel, megváltozik a visszavert rádióhullámok alakja, ezáltal a radar képernyőjén megkülönböztethetővé válnak a saját és ellenséges gépek.
• 1948. – Harry Stockman vetítette előre az RFID technológiát, de felhívta a figyelmet a kutatókra váró feladatokra: számos problémát kell megoldani • 1960-as évek – kereskedelmi alkalmazások • 1970-es évek – „RFID robbanás” (szarvasmarha bőre alá lőtt tag a nyomkövetésre)
RFID történelem / II. • 1980-as évek – kutatás-fejlesztést felváltotta az implementáció – eltelt 30 év Stockman óta… – USA: szállítási folyamatok nyomon követése – Európa: fizetős autópályák (olasz, spanyol, francia, portugál)
• 1990-es évek – további alkalmazási területek főleg ipari szinten • Jelen - túlzott elvárások utáni népszerűségvesztés időszaka volt – lassú felszállóág
RFID rendszerek felépítése Legalább két eszközre van szükség: – Azonosítandó – Azonosító berendezés - adatkapcsolatot kezdeményez az azonosítandóval, mely során az egyik, vagy mindkét irányban adatátvitel történik ⇒ Traszponder: azonosítani kívánt objektumon – mikrochip + antenna Olvasó: olvasni és/vagy írni tudja a transzpondert
A rendszer kiegészülhet – vezérlő számítógéppel - több olvasó összehangolt munkáját vezéreli, összeköttetést teremt az olvasók és back-end adatbázisok között. Minden eszközt, mely az olvasó és a végső alkalmazás között helyezkedik el, middleware-nek nevezünk. A back-end adatbázisok az olvasók zónáiban tartózkodó transzponderekről tárolhatnak információkat. Nem csak lekérdezhetőek, hanem az adatátvitel alatt írhatók is.
Egyszerű RFID rendszer
RFID rendszerek csoportosítása • Transzponderbe írás módja szerint – Előre felprogramozott – Írható (EEPROM, SRAM)
• Energiaellátás szerint – Aktív – beépített tápellátás • Aktív – jelzésre ébred fel (díjbeszedés, ellenőrzőpont) • Beacon – folyamatos (nyomkövetés)
– Passzív – energiát a mágneses/elektromos mezőből nyerik
• Működési frekvencia szerint (olvasó által adott jel vivőfrekvenciája) – – – –
LF (30..300 KHz) – low fr. HF (3..30 MHz) – high fr. UHF (0,3..3 GHz) – ultra-high fr. Mikrohullámú (> 3GHz)
Frekvencia szerinti jellemzők Frekvencia
Alacsony (9-135 kHz)
Elınyök
Hátrányok
Legelterjedtebb változat
1,5 méternél kisebb olvasási távolság
Fémes környezetben is mőködıképes
Nem EPC szabványos
Jelenleg is elterjedt Magas (13,56 MHz)
Ultra magas (300-1200 MHz)
Mikrohullám (2,45, vagy 5,8 GHz)
Nedves környezetben is mőködik
Könyvtári nyilvántartás Raklapazonosítás Betegazonosítás
1,5 méternél nagyobb olvasási távolság
Elnyelıdés veszélye
Nedves környezetben is mőködıképes
Japánban nem használható
Növekvı elterjedés 1,5 méternél nagyobb olvasási távolság
Alkalmazási területek Állatazonosítás
Reptéri alkalmazások Jármő nyomonkövetés
Jármőbeléptetés
RFID jellemző felhasználása 1. Helymeghatározás, logisztikai alkalmazás • •
Kültéri és beltéri alkalmazások Nyomkövetés, raktározás
2. Árucikk azonosítása • • •
1 bites: lopásjelző – az olvasó környezetében van a tag; fizetéskor deaktiválják vagy eltávolítják Nagyobb tudású tag: több információ tárolására képes, azonosíthatja az olvasót, … Árucikk helyett állatok azonosítása
RFID gyártók • • • • • • •
Philips Electronics AEG Identification Systems Texas Instruments Zebra Technologies Right Tag Inc. Intermec …
RFID szabványok Nemzeti és ipari szabványok ezekre támaszkodnak: – ISO (International Standardization Organization) – EPCGlobal Inc.
Mire térnek ki a szabványok? – konténerekkel, szállítási lánc alkalmazásokkal, visszaküldhető szállítási egységekkel, csomagolással és termékkövetéssel kapcsolatos dolgokra – Mezőgazdasági elektronikák (pl: állat azonosítás) – RFID árukezelésben való felhasználása
Fő kutatási területek ma 1. 2. 3. 4. 5.
Többes leolvasás Helymeghatározás Azonosítás, hitelesítés fejlesztése Fémes környezet hatásainak kiküszöbölése Újabb felhasználási területek feltérképezése
Többes leolvasás Transzponderek ütközése RFID alkalmazások az elláttási lánc teljes hosszán (alkatrészek, alapanyagok előállítása, előkészítése) egészen a végfelhasználókhoz való eljutásig jelen vannak ⇒Másodpercenként több száz címke megbízható leolvasása szükséges – ne maradjon ki egy sem pl. fizetéskor! Olvasók ütközése Hipermarket: sok leolvasó kapu sorakozik egymás mellett a pénztáraknál - két vagy több olvasó által lefedett térrészeknek lehetnek közös területei
Többes leolvasás / II. Ütközések hatása: leolvasási sebesség csökkenése -> kiküszöbölhető • Sávszélességnöveléssel – fizikai korlátja van, drága!!! • Ütközések eliminálásával – más területen bevált algoritmusok kisebb módosítása Pl.: lekérdezéses eljárások, különböző ALOHA eljárások (lásd Kódelmélet)
Többesleolvasás / III. Célok: – Nagy megbízhatóságú és / vagy gyors algoritmusok fejlesztése – Tipikusan a meglévő algoritmusok hangolása a célravezető – nem fejlesztenek teljesen új eljárásokat!
Helymeghatározás Célok: – (ahogyan a többesleolvasás esetén is) a telekommunikációban már kipróbált, bevált alkalmazások kisebb-nagyobb módosítása az alkalmazási területnek megfelelően • Pontosság • Gyorsaság
Azonosítás, hitelesítés fejlesztése Probléma lehet logisztikai, raktári alkalmazások esetén, hogy nem hiteles olvasóval is le lehet kérdezni az árucikkeket, hiszen a tag egy olvasó által küldött kérésre automatikusan válaszol -> így akár egy parkoló kamion tartalmát is lekérdezheti egy rablóbanda kézi olvasóval, majd dönthet, hogy megéri-e a kockázatot
Azonosítás, hitelesítés fejlesztése / II. Célok: – Passzív és aktív tag-ek együttes elhelyezése – Aktív tag azonosítsa az olvasót – Blokkolja a passzív tag-ek válaszát a hitelesítésig, illetve utána is, ha nem hiteles az olvasó
Fémes környezet hatásainak kiküszöbölése Fémek vagy folyadékok közelében a leolvasás megbízhatósága jelentősen visszaesik: Típus Anyag Ruházat Száraz fa Grafit Egyes folyadékok Fémek Motor olaj Papír termékek Egyes mőanyagok Sampon Víz Nedves fa
LF
HF
UHF
Mikrohullámú
áthatol áthatol áthatol
áthatol áthatol áthatol
áthatol áthatol nem hatol át
áthatol elnyeli nem hatol át
áthatol
áthatol
elnyeli
elnyeli
áthatol áthatol
áthatol áthatol
nem hatol át áthatol
nem hatol át áthatol
áthatol
áthatol
áthatol
áthatol
áthatol
áthatol
áthatol
áthatol
áthatol áthatol áthatol
áthatol áthatol áthatol
elnyeli elnyeli elnyeli
elnyeli elnyeli elnyeli
Fémes környezet hatásainak kiküszöbölése / II. Célok: – Fémek, folyadékok lesznek – ezeket is azonosítani kell! – Mérések és analizálások eredményei alapján javaslatot tenni, hogyan érdemes elhelyezni a tag-eket ilyen környezetben
Felhasználási területek feltérképezése • RFID bevásárlókocsi: – – – – –
Navigálás az áruházban: térkép a kijelzőn Bevásárlólista kezelése Árleolvasás, fizetendő összeg kijelzése Adatbányászati módszerek alapján célzott reklám, akciós ajánlatok Receptajánlat vásárolt tételek szerint
• Kórházi alkalmazás: – Orvosok, ápolók megkeresése – Életmentő készülékek nyomon követése – Gyógyszerek leltárba vétele
• Raktári alkalmazás: – Hol található meg a keresett termék – Milyen úton lehet odajutni (gyors, rövid – nagy területen lényeges lehet, főleg árukiadóban)
Metro Group – Future Store Jövőbe mutat, de már létezik bemutatóáruház – Okos Hűtő, Okos Mosógép, Elektronikus bevásárlólista – Reklámfelület, Okos Információs Terminál – Okos Mérleg – Okos Bevásásrlókocsi – Okos Tükör, Okos Próbafülke – Fizetés, deaktiválás
A bemutatófilm megnézhető (stream!): http://streaming.mgi.de/metro/Virtueller_Rundgang_VR_8-1_DSL.asx
