Elektronski Fakultet, Niš Katedra za elektroniku

Seminarski rad iz predmeta: Sistemi za akviziciju i

Sistema za rad u realnom vremenu

RFID

(Radio Frequency Identification)

Profesor: Studenti: Dr Branislav Petrović Vasović Ivica 10699 Paunović Ivan 10585

1. RFID (Radio Frequency Identification)

Slika 1. RFID sistem 1.1. Uvod

U proteklim godinama, automatske identifikacione procedure (Auto-ID) su postale veoma popularne u mnogim granama industrije, sistemima protoka materijala, razmeni dobara... Auto-ID služe da obezbede informacije o ljudima, životinjama, imovini i produktima u tranzitu.

Najzastupljeniji automatski identifikacioni sistemi su:

• Barkod – To je binarni kod koji se sastoji od oblasti pruga i praznina raspoređenih u paralelnom rasporedu

• Optičko prepoznavanje karaktera – Specijalna vrsta fonta je razvijena u ovu svrhu i uređen je tako da karakteri mogu biti pročitani i normalno od strane ljudi i automatski od strane mašina

• Biometrijska procedura – Procedura koja identifikuje ljude na osnovu nepogrešivih i individualnih fizičkih karakteristika. Najčešće se koriste identifikacija glasom i otiskom prsta

1

• Smart card – To su sistemi sa elektronski smeštenim podacima. Transver podataka se obavlja pomoću čitača – ridera (reader), koji, takođe, karticu napaja energijom, a to se obezbeđuje galvanskim kontaktom između čitača i kartice. Najčešće korišćene kartice su memorijske kartice i mikroprocesorske kartice

• RFID sistemi – Najpribližniji su smart karticama. Podaci su smešteni na elektronsku prenosivu jedinicu – transponder ili tag. Snabdevanje energijom i razmena podataka se takođe odvija između čitača i taga, ali korišćenjem magnetnog ili elektromagnetnog polja.

2

2. Frekvencijski tipovi RFID

1. Niskofrekventni (LF) RFID Opseg niskih frekvencija iznosi od 30KHz do 300KHz. RFID sistem koristi opseg

frekvencije od 125KHz do 134KHz. Tipični LF RFID sistem radi sa 125KHz ili 134.2KHz.

RFID sistemi LF tipa koriste pasivne tagove, imaju nižu stopu transvera podataka od taga do čitača i posebno su dobri ako operativno okruženje sadrži metale, tečnosti, prljavštine, sneg ili blato.

Aktivni LF tagovi su dostupni i običnim korisnicima ali se više koriste za vojne primene.

2. Visokofrekventni (HF) RFID

Opseg visokih frekvencija iznosi od 3MHz do 30MHz. 13.56MHz je tipična

vrednost frekvencije za HF RFID. RFID sistemi HF tipa koriste pasivne tagove koji se odlikuju sporijim transferom podataka od taga do čitača. HF sistemi imaju široku primenu posebno u bolnicama.

Sledeći frekvencijski opseg je opseg vrlo visoke frekvencije (VHF) koji se prostire od 30MHz do 300MHz. U ovom opsegu ne radi ni jedan od navedenih RFID sistema pa ga zato i nećemo razmatrati.

3. Ultra visoko frekventni (UHF) RFID

Opseg ultra visoke frekvencije iznosi od 300MHz do 1GHz. Tipični pasivni UHF RFID sistem radi na 915MHz (standard koji se koristi u US) i na 868MHz (standard koji se koristi u Evropi). Tipični aktivni UHF RFID sistem radi na 315MHz i 433MHz.

UHF sitem koristi obe vrste tagova (pasivni i aktivni) i odlikuje se brzim transferom podataka između taga i čitača. UHF opseg nije prihvaćen svuda u svetu.

4. Mikrotalasni RFID

Svaka frekvencija iznad 1GHz je frekvencija mikrotalasa. Tipična vrednost za

RFID sistem je 2.45GHz ili 5.8GHz. Koristi polu-aktivne i pasivne tagove sa najbržim transferom podataka. Antena

pasivnih tagova je vrlo malih dimenzija zbog proporcionalnosti sa frekvencijom. 2.45GHz je frekvencijski band poznat kao ISM (Industry, Scientific and Medical) i prihvaćen je svuda u svetu.

3

Slika 2. Procena distribucije tagova na globalnom marketu u različitim frekvencijskih rangova

U sledećoj tabeli su prikazani internacionalne propise za RFID frekvencije: Zemlja/region LF HF UHF Mikrotalasi Evropa 125-134KHz 13.56MHz 865-865.5MHz/0.1W

865.6-867.6MHz/2W 867.6-868MHZ/0.5W

2.45GHz

Japan 125-134KHz 13.56MHz Nije dozvoljena. Koristi se samo 950-956MHz u eksperimentalne svrhe

2.45GHz

Kina 125-134KHz 13.56MHz Nije dozvoljena. 2446-2454MHz 0.5W

Singapur 125-134KHz 13.56MHz 923-925MHz/2W 2.45GHz Sad 125-134KHz 13.56MHz 902-928MHz/1W 2400-

2483.5MHz/4W5725-5850MHz/4W

4

3. Kako radi RFID tehnologija

Radio uređaj imenovan kao tag (nalepnica, etiketa) je ubačen u objekat koji treba da se identifikuje. Na tagu su sačuvani podaci o identifikaciji. Kada se takav tagirani objekat, nađe ispred RFID čitača, tag šalje njegove podatke čitaču (preko antene čitača). Čitač prosleđuje ove podatke komunikacionim kanalima do softverske aplikacije koja se startuje. Ova aplikacija koristi jedinstvene podatke za identifikaciju objekta. Nakon ovoga mogu se izvršiti različite akcije kao proširenje baze podataka, slanje poruka personalu ili komletno ignorisanje u slučaju dupliciranog čitanja.

Aplikacije RFID su implementirane pomoću RFID sistema koji je zasnovan na end-to-end (kraj-ka-kraju) tehnologiji.

3.1. RFID sistem (integrirana kolekcija komponenata)

Svaki RFID sistem sastoji se od sledećih komponenata: • Tag • Čitač • Čitač antena • Kontroler • Senzor, aktuator i signalni uređaj • Host i softverski sistem • Komunikacijska infrastruktura

Slika 3. Blok šema jednog RFID sistema

5

4. RFID sistem iz IT (information technology) perspektive

Slika 4. RFID sistem iz IT perspektive

Svaki RFID sistem sačinjen je od dva dela. Prvi deo je ivični (edge), zasnovan na fizičkih zakonima i drugi deo obuhvata informacione tehnologije. Oba dela su veoma važna. IT sistem je bezvredan ako su podaci sa fizičkog dela, nesigurni (nepouzdani) i neceloviti. Slično, krajnje podešen RFID hardverski setap je beskoristan ako se ne može rukovoditi sa udruženim IT sistemom.

RFID sistem podržava dvosmerni komunikacioni tok, od čitača do taga i obrnuto.

6

5. Tag

RFID tag je uređaj koji ima sposobnost da zapamti i pošalje podatke čitaču bežičnim putem pomoću radio talasa. Tagovi se mogu klasificirati u dve osnovne grupe:

• Pasivne • Aktivne

Slika 5.1. Vrste tagova

Postoje i polu-aktivni (polu-pasivni) tagovi. 5.1. Pasivni tagovi

U ovom tipu RFID tagova ne postoji izvor za napajanje (baterija) nego koriste emitovane talase čitača za sopstveno napajanje i transfer podataka. Ovaj tag ima jednostavnu konstrukciju i sastavljen je od nepomeračkih delova. Kao rezultat , takav tag ima dugo vreme života i otporan je na surove uslove. Kao primer, neki pasivni tagovi mogu boraviti u korozivnim hemikalijama poput kiseline i izdržati temperaturu od oko 200ºC.

7

U komunikaciji tag – čitač, za ovaj tip taga čitač uvek komunicira prvi. Prisustvo čitača je neophodno za slanje podataka sa taga. Tipičan pasivni tag je manji od aktivnog ili poluaktivnog. Njegov domet čitanja kreće se od nekoliko centimetara do oko deset metara.

Bezkontaktna smart kartica (pametna kartica) je specifični tip pasivnog RFID taga koji se danas koristi u različitim oblastima. Podaci sa ove kartice se mogu pročitati ako je kartica u oblasti čitača. Kartica ne mora biti u fizičkom kontaktu sa čitačem da bi bila pročitana.

Pasivni tag se sastoji od sledeće dve osnovne komponente: • mikročip • antena

Slika 5.2. Pasivni tag

5.1.1. Mikročip

Osnovne komponente mikročipa: • modulator • logika • memorija • generator kloka • kontrola napajanja (ispravljač)

8

Slika 5.3. Blok šema mikročipa

Kontrola napajanja konvertuje AC napon antene čitača u DC napon, koji se koristi kao napon napajanja za ostale komponente mikročipa. Generator kloka generiše klok signal od signala antene čitača. Modulator moduliše primljeni signal čitača, a tag odgovara sa takođe modulisanim signalom, koji se vraća u čitač. Logička jedinica je odgovorna za implementaciju komunikacionog protokola između taga i čitača. Memorija mikročipa je iskorišćena za čuvanje podataka. Ova memorija je generalno podeljena na segmente i može da bude adresibilna što znači da ima sposobnost za adresiranje (čitanje ili upis) pojedinih segmenata ove memorije. 5.1.2. Antena taga

Antena taga je iskorišćena za vođenje energije od čitača do taga i za slanje i primanje podataka sa čitača. Ova antena je fizički ugrađena u mikročip i to uglavnom u centru taga. Naravno, moguća su i drugačija raspoređivanja antena u tagovima. Dužina antene je direktno proporcionalna sa talasnom dužinom.

Tipovi tagovskih antena: • Dipol antena - Sačinjena je od čistog provodnika (bakra) koji je prekinut na

sredini. Kompletna dužina dipol antene je polovina talasne dužine za određenu frekvenciju, optimizirana za transfer energije između taga i čitača.

9

Slika 5.4. Dipol antena

• Dvojna dipol antena (dual dipole) - Sačinjena je od dva dipola koji mogu reducirati osetljivost taga. Kao rezultat, čitač može pročitati ovaj tag u različitim tagovskim orijentacijama.

Slika 5.5. Dvojna dipol antena

• Savijena dipol antena (folded dipole) - Ova antena je sastavljena od dva ili više paralelno vezanih provodnika čija je dužina polovina talasne dužine. Kada su obuhvaćena dva provodnika ova antena se naziva dvožičana savijena antena, kada su obuhvaćena tri provodnika naziva se trožičana itd.

Slika 5.6. Primeri savijenih antena

10

Dužina antene tagova generalno je mnogo veća od samog mikročipa pa onda i definiše veličinu (gabarit) samog taga.

Dizajniranje antene se zasniva na nekoliko sledećih faktora:

• rastojanje između taga i čitača za vreme čitanja • poznata orijentacija taga prema čiaču • poseban produktivni tip • brzina kretanja tagiranog objekta • specifične radne uslove • polarizacija čitačke antene

Antene u tagu se generalno rade kao mikrostrip linije. Kontaktne tačke između mikročipa i antene u tagu su veoma slabe veze, pa slučaj

eventualnog prekida nekih od ovih veza, čini tag neupotrebljivim. 5.2. Aktivni tagovi

Aktivni tagovi imaju sopstveno napajanje na svojoj pločici (baterijsko, solarno ili neko drugo) i elektroniku za izvršavanje specijalnog zadatka. Napajanje na tagu se koristi i za prenos podataka ka čitaču, tako da nije potrebno da čitač šalje energiju za transfer podataka. Elektronika na čipu sadrži mikroprocesore, senzore i ulazno/izlazne portove.

U komunikaciji tag - čitač za ovu vrstu tagova, tag uvek prvi ostvaruje komunikaciju, propraćen od čitača. Podaci na tagu ove vrste su uvek dostupni u njegovoj operativnoj okolini, zbog sopstvenog napajanja. Ove vrste tagova, koji neprestano šalju podatke sa ili bez prisustva čitača, nazivaju se predajnicima.

Drugi tipovi tagova imaju takozvani spavajući (sleep) ili nisko potrošački (low power) mod. Čitač budi tag, koristeći pogodnu komandu. Ovaj mod štedi bateriju, tako da tag ovog tipa ima duži vek života nego obični aktivni tag.

Udaljenost čitača od taga može biti oko 30 metara ili znatno više kada je iskorišćen aktivni predajnik.

Svaki aktivni tag sadrži sledeće osnovne komponente: • Mikročip - mikroprocesor veličine i kompatibilnost znatno veće nego kod

pasivnih tagova • Antena - može biti u formi RF modula kako bi se mogli slati i primati signali. Za

poluaktivne tagove antena je izrađena kao mikrostrip linija (slično kao i kod pasivnih tagova)

• Napon napajanja na pločici • Elektronika na pločici

11

Slika 5.7. Aktivni tag

5.2.1. Napon napajanja na pločici (on-board power supply)

Svi aktivni tagovi brinu o naponu napajanja koji treba da se obezbedi za elektroniku i slanje podataka. Važan faktor za život baterije je veličina podataka koji treba da se pošalju. Ovo isto napajanje koriste i senzori i mikroprocesor tako da je dodatno uvećava potrošnja.

Kada je baterija prazna tag prestaje da radi. Čitač nema podatak o stanju baterije ili da li je tag u zoni čitanja ako mu to sami tag ne pokaže. 5.2.2. Elektronika na pločici (on-board electronics)

Elektronika ima zadatak da pusti tag u rad kao predajnik i izvršava specijalne zadatke kao izračunavanje, prikazivanje vrednosti dinamičkih parametara, radi kao senzor itd. Ova komponenta takođe obezbeđuje i konekciju sa spoljašnjim senzorima.

Ostale dve komponente (mikročip i antena) imaju slične funkcije kao i kod

pasivnih tagova gde su i opisane.

5.3. Polu-aktivni (polu-pasivni) tagovi

Polu-aktivni tagovi imaju sopstveni izvor za napajanje (baterija) i elektroniku za izvršavanje specijalnih zadataka. Baterija obezbeđuje enegiju za rad elektronike taga, ali za prenos podataka tag koristi emitovanu energiju čitača slično kao kod pasivnih tagova.

12

Prednost ovog taga u poređenju sa pasivnim je to, što ovaj tag ne koristi energiju čitača da bi mogao da radi i moguće ga je pročitati sa veće daljine nego pasivni.

U komunikaciji tag – čitač, čitač uvek komunicira prvi. Vreme čitanja ovog taga je znatno manje u odnosu na pasivni, tako da ovaj tag može biti pročitan i u pokretu.

Konačno, polu-aktivni tag nudi bolje i brže čitanje zbog RF-neprozirne i RF-apsorpcione materijala. Prisustvo ovih materijala sprečava korišćenje pasivnih tagova za transfer svojih podataka. Daljina čitanja ove vrste tagova se kreće oko 30 metara u idealnim uslovima.

5.4. Klasifikacija po sposobnosti upisivanja podataka:

• samo čitanje (RO) • upis jedanput čitanje više puta (WORM) • čitaj-piši (RW)

5.4.1. Samo čitanje (RO) RO tag može biti programiran samo jednom. Podaci mogu biti upisani samo

jednom, principom gorenja osigurača (dioda) u memoriji. Kada je ovo jednom načinjeno, ostaje zauvek na tagu. Ovakav tag se takođe zove i factory programmed. Ovaj tip taga je dobar za manju aplikaciju ali je nepraktičan za veću proizvodnju ili za promenu sadržaja aplikacije. RO tag se danas najviše koristi u pilotskim i poslovnim aplikacijama.

Slika 5.8. Blok dijagram RO taga

13

5.4.2. Upis jedanput čitanje više puta (WORM)

WORM tag je takav da se može jedanput programirati, a da se čita više puta. Laka implementacija dozvoljava da se neki tagovi ovog tipa mogu reprogramirati. Broj reprogramiranja je ograničen i nakon prelaska tog broja dolazi do uništenja taga. WORM se takođe zove i field programmable. Ovaj tip taga nudi dobru cenu u odnosu na performanse, bezbednost podataka i je najviše korišćen.

5.4.3. Čitaj-piši (RW)

RW tagovi se mogu reprogramirati više puta (10000-100000). Reprogramiranje je velika prednost u odnosu na prethodne tipove tagova. Reprogramiranje se može obaviti preko čitača ili na samom tagu. RW tag koristi Flash ili FRAM memoriju. Ovaj tag se takođe zove i field programmable ili reprogrammable. Odlikuje se sa velikom bezbednošću podataka i brzim čitanjem i upisom. Zbog dobrih performansi cena ovih tagova je najveća što utiče na slabije korišćenje.

Slika 5.9. Blok dijagram programabilnog taga sa crypto-logičkom funkcijom

5.5. SAW (Surface Acoustic Wave – površinski akustički talasi) tag

SAW tagovi se razlikuju od tagova zasnivanih na mikročipu. Ovi tagovi koriste

RF talase u 2.45GHz frekventnom opsegu. Kao i neki od tagova zasnovani na mikročipu i ovi ne koriste DC napajanje za transfer podataka.

SAW koriste dipol antenu ugrađenu u IDT (inter digital transducer) koji je postavljen na piezo-električni supstrat (kristal) napravljen od litijum-tantalita. Serija

14

izvršnih pojedinih elektroda koje se koriste kao reflektori, postavljena je na supstrat. Antena taga šalje primljeni signal od čitača ka IDT-u. Ovaj signal-impuls proizvodi površinske talase poznate kao Raleigh talase, koji putuju brzinom od 3000/4000 m/s po supstratu. Neki od ovih talasa se reflektuju nazad ka IDT-u, a ostali se upijaju u supstrat. Reflektovani talasi, reflektovani sa različitih pozicija reflektora, predstavljaju podatke taga. Ovi talasi u IDT-u konvertuju se u RF signal i šalju nazad u čitač pomoću antene taga. Čitač dalje dekodira ovaj signal i čita sadržaj taga.

Ovi tagovi se tek pojavljuju i mnogo će se koristiti ubuduće. SAW uređaji se takođe koriste u ćelijama telefona, kolor tv-a itd.

Slika 5.10. SAW tag

Prednosti SAW taga: • Koriste malo energije pošto nije potrebno DC napajanje taga • Može uspešno da se tagiraju RF neprozirni i apsorpcioni materijali, kakve su

metal ili voda • Ima veći opseg čitanja u odnosu na tagove sa mikročipom (na istoj frekvenciji

2.45GHz) • Može operisati sa malim „eksplozivnim“ RF signalima, što, kod tagova sa

mikročipom, je nemoguće (kod njih je potreban mnogo veći signal od čitača ka tagu)

• Odlikuju se velikim stepenom tačnosti čitanja • Otporniji su (zbog jednostavnosti) • Nisu potrebni protokoli protiv sudara podataka

15

5.6. NON-RFID tagovi

Za čitanje taga ne koriste se uvek RF talasi već i nadzvučni (ultrasonic) ili

infrared. Ultra zvučna komunikacija ima brojne prednosti a jedna od njih je to da im el.

oprema ne nanosi smetnje. Kako rezultat toga ovi tagovi su našli široku primenu u bolnicama zbog otpora na smetnje od strane medicinske opreme. Ovi tagovi moraju da budu u neposrednom kontaktu sa čitačem (u istoj prostoriji) kako bi mogli biti pročitani.

Infrared tagovi koriste svetlost za transfer svojih podataka. Zbog toga tag i čitač takođe moraju biti u neposrednoj blizini. Ako se na bilo koji način prekine svetlo komunikacija se prekida.

16

6. Čitač – Rider (Reader)

RFID čitač, takozvani interogator (interrogator), je jedinica koja može da čita i

zapisuje podatke sa kompatibilnih RFID tagova. Tako, čitač može imati ulogu i zapisivača (writer). Postupak zapisivanja podataka na tag od strane čitača se naziva kreiranje taga (creating a tag). Proces kreiranja taga i jedinstveno povezivanje sa objektom se naziva komisizacija taga (commissioning the tag). Obrnuto, dekomisizacija taga (decommissioning a tag) predstavlja uklanjanje taga od tagiranog objekta i opciono uništavanje. Vreme tokom kojeg čitač može emitovati RF energiju do očitavanog taga se naziva obavezni ciklus čitača. Internacionalni legalni limiti se odnose na čitačov obavezni ciklus. Čitač predstavlja centralni nervni sistem celokupnog RFID hardverskog sistema – ostvarivanje komunikacije i kontrole ove komponente je najvažniji zadatak svakog entiteta koji traži integraciju sa ovim hardverom entiteta. Čitač sadrži sledeće glavne komponente:

• Predajnik • Prijemnik • Mikroprocesor • Memoriju • Ulazno/izlazne kanale za eksterne senzore, aktuatore i signalne uređaje ( Ipak, i

ako su ovo opcione komponente, gotovo uvek su prisutne u komercijalnim čitačima)

• Kontroler (koji može postojati kao eksterna komponenta) • Komunikacioni interfejs • Napajanje

Slika 6.1. Čitač sa ovim komponentama

17

6.1. Predajnik

Predajnik čitača se koristi da pošalje AC napajanje i klok ciklus preko svoje antene do tagova u njegovom polju očitavanja. Ovo je deo primopredajne jedinice, komponente odgovorne za slanje signala čitača do okolnog prostora i primanje odgovora taga nazad preko antene ili antena čitača. Port antene čitača je konektovan sa primopredajnom komponentom. Jedna antena čitača može biti prikačena za neki antenski port. Postoje čitači koji mogu podržati do četiri antenska porta. 6.2. Prijemnik Ova komponenta je takođe deo primopredajnog modula. Ona prima analogni signal sa taga preko antene čitača. Potom šalje ovaj signal do čitačovog mikroprocesora, gde se on konvertuje u odgovarajuću digitalnu formu (to je u stvari, digitalna interpretacija podatka koji je tag poslao do čitačeve antene). 6.3. Mikroprocesor Ova komponenta je odgovorna za implementaciju protokola čitača za komunikaciju sa kompatibilnim tagovima. Izvršava dekodiranje i proverava greške signala sa prijemnika. Povrh ovoga, mikroprocesor može sadržati uobičajenu logiku za low-level filtriranje i procesiranje očitanog podatka taga. 6.4. Memorija Memorija se koristi za smeštanje podataka kakvi su konfiguracijski parametri čitača i lista tagovih očitavanja. Zato, ukoliko se veza između čitača i kontrolera/softvera sistema prekine, neće svi očitani podaci sa taga biti izgubljeni. U zavisnosti od veličine memorije, limit nam određuje koliko očitavanja taga može istovremeno biti smešteno na nju. Ukoliko prekid veze potraje neko duže vreme sa isovremenim čitačevim očitavanjima drugih tagova, ovaj limit može biti prekoračen i deo memorisanih podataka izgubljen (odnosno, presnimljen očitavanjima sa drugih tagova očitanih kasnije).

18

6.5. Ulazno/izlazne kanali za eksterne senzore, aktuatore i signalne uređaje Čitači ne moraju svo vreme vršiti očitavanja tagova. Uostalom, tagovi mogu da se pojavljuju u polju čitača samo ponekad, puštajući čitače da konstantno gube energiju. Zbog toga, regulacioni limiti se odnose i na čitačev obavezni ciklus, takođe. Ova komponenta obezbeđuje mehanizam za uključivanje i isključivanje čitača u zavisnosti od eksternih događaja. Recimo da neki senzor, za pokret ili svetlo, detektuje prisustvo tagiranog objekta u polju očitavanja čitača. Tada ovaj senzor može uključiti čitač i očitati tag. Takođe, ova komponenta dozvoljava čitaču da pošalje neki signal na izlaz preko signalnih uređaja (na primer, oglašavanje audio alarma) ili preko aktuatora (na primer, otvaranje ili zatvaranje sigurnosne kapije, pokret ruke robota ili slično). 6.6. Kontroleri Kontroler je entitet koji dozvoljava nekom eksternom entitetu, bilo čoveku bilo kompjuterskom programu, da komunicira i kontroliše funkcije čitača i da kontroliše signalne uređaje i aktuatore u sklopu čitača. Često, proizvođači integrišu ovu komponentu u sam čitač (kao firmver, na primer). Ipak, takođe ih je moguće upakovati posebno kao hardversko/softversku komponentu koja mora biti kupljena zajedno sa čitačem. Kontroleri će biti razmatrani detaljnije kasnije u ovom poglavlju. 6.7. Komunikacioni interfejs Komunikacioni interfejs obezbeđuje komunikacione instrukcije za čitač kojima on dozvoljava upravljanje eksternim entitetima, preko kontrolera, do transfera njegovih sačuvanih podataka i prihvatanje komandi i vraćanje odgovarajućim odzivima. Može se pretpstaviti da je ova interfejs komponenta ili deo kontrolera ili je medijum koji se nalazi između kontrolera i eksternih entiteta. Ovaj entitet poseduje važne karakteristike koje uslovljavaju da se on posmatra kao nezavisana komponenta. Čitač ga može imati serijski kao mrežni interfejs za komunikaciju. Serijski interfejs je najverovatnije najrasprostranjenija vrsta dostupnog čitačevog interfejsa, ali sledeća generacija čitača će biti razvijena sa mrežnim interfejsom kao standardnim dodatkom. Sofisticiraniji čitači nude dodatke kao što su automatsko pronalaženje aplikacije, ugrađeni Web servis koji dozvoljava čitaču da prihvati komande i prikaže rezultate koristeći standardni Web pretraživač, i tako dalje.

19

6.8. Napajanje Ova komponenta snabdeva energijom čitačeve komponente. Izvor napajanja je priključen za komponentu preko energetskog vlakna konektovanog za odgovarajući eksterni električni izlaz. Kao i tagovi, čitači se mogu takođe klasifikovati po dva različita kriterijuma. Prvi kriterijum je po interfejsu koji čitač poseduje za komunikaciju. Zasnovano na ovome, čitači mogu biti klasifikovani kao:

• Serijski • Mrežni

6.8.1. Serijski čitač

Serijski čitači koriste serijski komunikacioni link za komunikaciju sa aplikacijom. Čitač je fizički konektovan za kompjuterski serijski port koristeći RS-232 ili RS-485 serijsku konekciju. Obe ove konekcije imaju gornji limit dužine kabla koji se može koristiti za konekciju čitača i kompjutera. RS-485 dozvoljava veću dužinu kabla od RS-232. Prednost serijskog čitača je što je njegov komunikacioni link pouzdaniji u odnosu na mrežni čitač. Zato, korišćenje ovih čitača je preporučljivije da bi se smanjila zavisnost od komunikacionog kanala. Mana serijskih čitača je njihova zavisnost od maksimalne dužine kabla kaji može biti korišćen za konekciju čitača i kompjutera. Na primer, zbog toga što je broj serijskih portova generalno limitiran na hostu, veći broj hostova (kao komparacija sa brojem hostova potrebnim mrežnim čitačima) može biti potreban za konekciju sa svim serijskim čitačima. Drugi problem je održavanje – ukoliko je potrebno ažurirati firmver, na primer, serviseri moraju imati posla sa svakim čitačem ponaosob. Takođe serijski paket prenosa podataka je generalno niži od mrežnog paketa prenosa podataka. Ovi faktori mogu rezultirati većim troškovima održavanja i značajnim usporavanjem operacija. 6.8.2. Mrežni čitač Mrežni čitači mogu biti konektovani za kompjuter koristeći ili kablovske ili bežične mreže. Prilikom upotrebe, čitač se ponaša kao mrežna instalaciona jedinica koja ne zahteva nikakvo specijalno poznavanje hardvera. Ipak, SNMP-tip nadzornih karakteristika je dostupan za samo nekoliko vrsta mrežnih čitača. Zato, najveći broj ovih čitača se ne može nadzirati kao standardna mrežna jedinica. Prednost mrežnih čitača je što nemaju zavisnost od maksimalne dužine kabla potrebnog za konekciju čitača i kompjutera. Manji broj hostova je potreban u poređenju sa serijskim čitačima. Takođe, firmver čitača može biti ažuriran daljinski preko mreže

20

bez ikakve potrebe da se čitač posećuje fizički. Ovo lako može olakšati održavanje i smanjiti cenu posedovanje ovakvog RFID sistema. Mana mrežnih čitača je što komunikacioni link nije pouzdan kao kod serijskih čitača. Kada komunikacioni link padne, pozadina ne može imati pristup. Kao rezultat, RFID sistem može otići u kompletni zastoj. Čitači, generalno, imaju internu memoriju za skladištenje očitavanja taga. Ova karakteristika može prilično rasteretiti kratke mrežne izlaze.

Sledeća klasifikacija tipova čitača se bazira na njihovoj mobilnosti, pa imamo:

• Stacionarne • Prenosive

6.9. Stacionarni čitač

Stacionarni čitač, takozvani fiksni čitač, predstavlja baš ono što mu ime govori. Ovi čitači se montiraju na zidu, portalu ili na nekoj prigodnoj strukturi u zoni očitavanja. Struktura na kojoj je čitač montiran ne mora biti statična. Na primer, neki stacionarni čitači se montiraju na viljuškare. Slično, ovi čitači se mogu montirati u dostavna vozila. U suprotnosti sa tagovima, čitači nisu generalno veoma tolerantni na nepovljne uslove okoline. Zato, ukoliko se čitači instaliraju spolja ili na pokretnim objektima, mora se voditi računa da se odgovarajuće zaštite. Stacionarni čitači generalno trebaju eksterne antene za očitavanje tagova. Čitač može obezbediti do četiri eksterna antenska porta. Cena stacionarnih čitača ja manja od cene prenosivih čitača. Stacionarni čitači su najčešće korišćena vrsta čitača danas. Vrsta čitača zvana agilan čitač može funkcionisati na različitim frekvencijama ili može koristiti različite tag - čitač komunikacione protokole. Danas su agilni čitači uglavnom stacionarni. Tip stacionarnog čitača zvan RFID printer može zapisivati bar kod i kreirati (odnosno opisivati) RFID tag na smart labelu u integrisanoj operaciji. Smart label sadrži bar kod label koji ima ugrađen RFID u njemu. Različite vrste informacija, kakve su adrese predajnika i prijemnika, informacije o produktu i slobodna forma teksta, mogu biti zapisivane na label, takođe. RFID printer čita smart label tag koji je upravo zapisan da potvrdi upisanu operaciju. Ukoliko je potvrda neuspešna, printer odbacuje smart label koji je upravo upisan. Ova jedinica neutrališe neophodno da razdvojeno kreira RFID tag gde je bar kod u trenutnoj upotrebi (što može redukovati postojeće logističke troškove). Poslovi koji danas koriste bar kodove za svoje operacije mogu koristiti RFID printere kao prvi korak adaptiranja na RFID tehnologiju. Bar kod informacija obezbeđuje ljudski očitavajuću informaciju tagiranog objekta. Takođe, postojeći sistemi i operacije mogu koristiti isti bar kod podatak sa nakim ili nikakvim izmenama. Oblast zabeleški labela može obezbediti usađeni tag ID u ljudski očitavajućoj formi. RFID tag može obezbediti objektni level Auto-ID mogućnosti i druge dodatne pogodnosti.

21

Stacionarni čitač uglavnom može funkcionisati u sledećim modovima:

• Autonomno • Interaktivno

6.9.1. Autonomni mod U autonomnom modu, čitač kontinuirano očitava tagove u njegovoj zoni očitavanja. Svaki put kada se tag očita, očitavanje se sačuvava u listi koja se obično naziva tag lista. Element tag liste je povezan sa, kako se generalno naziva, persist vremenom (istrajnim vremenom). Ako povezanost taga ne može biti očitana za period vrmena koji prekoračuje persist vreme, izbacuje se sa tag liste. Pokrenuta aplikacija na host mašini može registrovati samu sabe da bi primila periodično tag listu. Tag lista uključuje informacije kakve su:

• Jedinstvena tag identifikacija • Vreme očitavanja • Koliko puta partikularni tag će biti očitavan dok ne bude otkriven (odnosno, dok

se prvi put ne očita) • ID antene koja očitava partikularni tag • Ime čitača

6.9.2. Interaktivni mod U ineraktivnom modu, očitavanja primaju i izvršavaju komande sa pokrenute aplikacije na host mašini ili od strane korisnika koristeći već snabdevenog klijenta za komunikaciju sa čitačem. Pošto čitač kompletno izvrši naredbu, on čeka na sledeću. Čitač može izvršavati različite naredbe, od slanja postojeće tag liste do komandnog izvršioca, do menjanja čitačevih konfiguracijskih parametara. 6.10. Prenosivi čitač Prenosivi čitač je mobilni čitač kojim korisnik može operisati kao sa prenosivom jedinicom. Prenosivi čitač uglavnom ima ugrađenu antenu (antene). Takođe ovakvi čitači su tipično dosta skupi (i samo nekoliko je komercijalno dostupno), nedavni zahtevi u tehnologiji čitača je rezultiralo sofisticiranim prenosnim čitačima po nižim cenama.

22

6.11. Komunikacija između čitača i taga

Slika 6.2. Komunikacija između čitača i taga

U zavisnosti od vrste taga, komunikacija između čitača i taga može biti jedna od sledećih:

• Modulisano razilaženje • Predajničkog tipa • Transponderskog tipa

Pre nego što se upustimo u detalje ovih komunikacionih tipova, neophodno je da

se razume koncept bliskog polja i dalekog polja. Oblast između čitačeve antene i pune talasne dužine RF talasa emitivanog sa antene se naziva blisko polje. Oblast iza jedne pune talasne dužine RF talasa emitovanog sa čitačeve antene se naziva daleko polje. Pasivni RFID sistemi operišu na LF i HF koristeći blisko polje komunikacije, a kada koriste UHF i mikrotalasne frekvencije koriste daleko polje komunikacije. Snaga signala u bliskom polju komunikacije slabi u zavisnosti od kubnog rastojanja od čitačeve antene. U dalekom polju, on slabi u zavisnosti od kvadrata rastojanja od antene čitača. Kao rezultat, daleko polje komunikacije se povezuje sa većim opsegom očitavanja u odnosu na blisko polje komunikacije. Upisivanje taga uzima više vremena od očitavanja pod istim uslovima zato što operacija upisivanja sadrži mnogobrojne dodatne korake, uključujući inicijalnu verifikaciju, brisanje svih postojećih podataka taga, upisivanje novog podatka taga i finalnu verifikacionu fazu. Tako, podatak je zapisan na tag u blokovima u višestrukim koracima. Jedno upisivanje taga može trajati nekoliko stotina milisekundi do kompletiranja i dodavanja već postojećim podacima taga. Ali zato, nekoliko tagova može biti upisano u ovom vremenskom intervalu od strane istog čitača. Takođe, upisivanje taga je senzitivan proces koji zahteva da tag bude u blizini (u poređenju sa odgovarajućom daljinom očitavanja) antene čitača tokom cele operacije upisivanja. Ova blizina osigurava da antena taga može dobijati dovoljnu energiju od signala antene čitača za napajanje

23

njegovog mikročipa tako da on može izvršiti upisane instrukcije. Zahtevano napajanje za operaciju upisivanja je generalno veće od napajanja potrebnog za očitavanje. U suprotnom operacija upisivanja može biti neuspešna. Ipak, tagovi ne moraju ostajati u blizini čitača tokom operacije očitavanja. Takođe, tokom operacije upisivanja ostali tagovi ne bi trebali da budu u blizini upisivane oblasti čitača. U nekim slučajevima, ovi drugi tagovi mogu slučajno upisati podatke koji nisu bili namenjeni njima. Ovaj problem opsega upisivanja očigledno nije relevantan tokom operacije očitavanja, kada više tagova može egzistirati u opsegu očitavanja čitača istovremeno. 6.11.1. Modulisano rasejanje Komunikacija modulisanog rasejanja se primenjuje na pasivne kao i na polu aktivne tagove. U ovoj vrsti komunikacije, čitač šalje kontinuirane talase (CW) RF signala koji se sastoji od AC snage i klok signala do taga na nosećoj frekvenciji (frekvencija na kojoj čitač funkcioniše). Kroz fizičku vezu (tj. mehanizam kojim se transportuje energija od čitača do taga), antena taga snabdeva energijom moročip. Pobuđena reč se frekventno koristi da indukuje mikročip pasivnog taga izvlačeći snagu iz signala čitača da napaja sam sebe. Oko 1.2V je generalno potrebno da pobudi mikročip taga za zahteve očitavanja. Za upisivanje, mikročipu je obično potrebno da pouvuče oko 2.2V iz čitačevog signala. Mikro čip tada moduliše ili prekida ulazni signal u sekvence sa ili bez strukture koja prezantuje njegove podatke i vraća ih nazad. Kada čitač primi ovaj modulisani signal, on dekodira strukturu i dobija podatak taga. Na taj način, u komunikacija modulisanog rasejanja, čitač uvek prvi šalje poruku, a sledi ga tag. Koristeći ovu vrstu šemu tag ne može komunicirati uopšte u odsustvu čitača zato što totalno zavisi od čitačevog napajanja da bi slao svoje podatke.

Slika 6.3. Komunikacija rasejanja

24

Srodan pojam, izračeno napajanje, se takođe koristi u ovom kontekstu i označava da tag koristi napajanje čitača da moduliše signal čitača i vrati ga nazad. Pasivni tag uvek koristi izračeno napajanje za slanje svojih podataka. Poluaktivni tagovi koriste izračeno napajanje da klokuju svoj oscilator i pošalju generišu signal nazad. Na taj način, poluaktivni tagovi takođe koriste izračeno napajanje za slanje svojih podataka. 6.11.2 Predajnički tip Ovaj tip komunikacije se primenjuje samo na aktivne tagove. U ovom tipu komunikacije, tag emituje svoju poruku u okolinu u određenim intervalima, bez obzira na prisustvo ili odsustvo čitača. Zato, u ovom tipu komunikacije, tag uvek prvi šalje poruku u odnosu na čitač. Slika prikazuje predajničku komunikaciju.

Slika 6.4. Predajnička komunikacija

6.11.3. Transponderski tip Ovaj tip komunikacije se primenjuje na specijalni tip aktivnih tagova, zvanih transponderi. U ovom tipu komunikacije, tag je u stanju morovanja u odsustvu interakcije sa čitačem. U ovom slučaju, tag može periodično slati poruke da proveri da li postoji neki čitač koji ih prima. Kada čitač primi takvu poruku, može tagu dati instrukcije da postane aktivan ili da izađe iz stanja mirovanja. Kada tag primi ovakvu komandu od čitača, prekida trenutno stanje i počinje da se ponaša kao pošaljilac ponovo. Odnosno, počinje emitovanje svoje poruke periodično u svoju okolinu. U ovom tipu komunikacije, podatak taga se šalje samo kada to traži čitač. ranspondersku komunikaciju.

25

Slika 6.5. Transpondersku komunikacija

6.12. Antena čitača Čitač komunicira sa tagom preko antene čitača, posebnom komponentom koja je fizički prikačena za čitač, preko nekog svog antenskog porta, pomoću kabla. Dužina ovog kabla je generalno limitirana između 2 i 8 metara (naravno, ovaj dužinski limit može varirati). Kao što je rečeno ranije, jedan čitač može podržati do četiri antene (odnosno, ima četiri fizička antenska porta). Antena čitača se takođe naziva čitačev spojni element zato što stvara elektromagnetno polje za vezu sa tagom. Antena emituje čitačev predajni RF signal u svoju okolinu i prima odgovor sa taga za čitač. Zato, propisno pozicioniranje antene, ne čitača, je bitnije za preciznije očitavanje (takođe čitač mora biti lociran negde u blizini antene zbog ograničenja u dužini kabla). Neki stacionarni čitači mogu imati samougrađenu antenu. U ovom slučaju, pozicioniranje antene za čitač je isto što i postavljanje samog čitača. RFID antene čitača su oblikovane kao pravougle ili kvadratne kutije.

Na sledećoj slici je vizuelno predstavljeno polje antene čitača u kome se nalaze tagovi koji terbaju biti pročitani.

26

Slika 6.6. Polje antene čitača u kome se nalaze tagovi koji terbaju biti pročitani. 6.12.1. Antensko polje Polje antene čitača se primenjuje na zonu očitavanja (tzv. prozor očitavanja) čitača. U principu, antenski polje, tzv. antenski otisak, je trodimenzionalni region oblika sličnog elipsoidu ili balonu projektovanom ispred antene. U ovoj oblasti, energija antene je najefektnija i zato čitač može očitavati tag smešten u ovoj oblasti bez ikakvih poteškoća. Slika koja sledi pokazuje primer antenskog polja.

Slika 6.7. Antensko polje

27

U praksi, zbog antenskih karakteristika, otisak antane nije nikad uniformno oblikovan kao elipsoid i gotovo uvek sadrži deformacije i izpupčenja. Svako ispupčenje je okruženo mrtvim zonama. Takve mrtve zone se nazivaju nule. Sledeća slika pokazuje primer takvog antenskog otiska.

Slika 6.8. Deformisani antenski otisak

Refleksija signala antene čitača na RF nevodljive objekte prouzrokuje tzv. multipath. U ovom slučaju, reflektovani RF talasi su rasejani i mogu stići do antene čitača u različito vreme koristeći različite putanje. Neki od pristiglih talasa mogu biti u fazi (tj, usaglašeni sa orginalnim talasnim signalom antenskog otiska). U ovom slučaju, orginalni antenski signal je pojačan sa ovim talasima nametnutim orginalnom signalu povećavajući izobličenja. Ovaj fenomen je takođe poznat kao konstruktivna interferenca. Neki od ovih talasa mogu takođe stići i van faze (tj, baš u suprotnosti sa orginalnim talasom antenskog kalupa). U ovom slučaju, orginalni antenski signal je poništen kada ova dva talasna tipa potiru jedan drugog. Ovo je poznato kao destruktivna interferenca. Nule se kreiraju kao rezultat. Slika kojaa sledi prikazuje primer multipath-a.

28

Slika 6.9. Multipath

Tag smešten u nekoj od isturenih zona će biti očitan, ali ukoliko se ovaj tag malo pomeri i nađe se u unutrašnjosti mrtve zone, tag neće biti očitan (što može voditi do nepredvidivog ponašanja tag očitavanja). Na primer, kada ja smešten na nekoj udaljenosti od čitača, tag se ne očitava, ali ukoliko se neznatno pomeri u neku stranu, može biti očitan od čitača; ako se tada neznatno pomeri u drugu stranu, ne može biti očitan. Ponašanje očitavanja taga u blizini izobličenih regiona je zato nepouzdano. Zato, kada postavljamo antenu da pokriva oblasti očitavanja, važno je da se ne zavisi od ovih izobličenih oblasti do maksimalne daljine očitavanja. Najbolja strategija je ostati u unutrašnjosti glavnog elipsoidnog regiona, čak i ako to znači žrtvovanje polja očitavanja za nekoliko metara. Veoma je važno odrediti antenski otisak; antenski otisak određuje gde tag može, a gde ne može biti očitan. Proizvođač može dodeliti antenski otisak kao deo antenske specifikacije. Ipak, takvu informaciju treba usvojiti samo okvirno, jer aktuelni otisak će uglavnom zavisiti od operativnog okruženja. Može se koristiti visoko definisana tehnologija, kao što je signalna analiza, da se odredi antenski otisak. U signalnoj analizi, signal sa taga se meri, koristeći opremu kakav je spektralni analizator i/ili mrežni analizator, pod višestrukim uslovima (na primer, u slobodnom prostoru, različite orjentacije taga i na provodnim materijalima ili apsorbujućim materijalima). Anlizirajući snagu ovog signala, može se precizno odrediti antenski otisak.

29

6.12.2. Polarizacija antene Kao što je razmatrano ranije, antena emituje elektromagnetne talase u svoju okolinu. Pravac oscilovanja ovih elektromagnetnih talasa se naziva polarizacija antene. Očitljivost taga, zajedno sa distancom očitavanja i količinom očitavanja, u mnogome zavisi od antenske polarizacije i ugla pod kojim je tag postavljen u odnosu na čitač. Osnovni tipovi antana na UHF, zasnovani na polarizaciji su:

• Linearno polarisane • Ciklično polarisane

6.12.2.1. Linearno polarisana antena Ovaj tip antena, RF talase emituje linearno od antene. Ovi talasi imaju samo jedno energetsko polje. Slika koja sledi prikazuje talasni oblik emitovan sa linearno polarisane antene.

Slika 6.10. Talasni oblik sa linearno polarisane antene Linearno polarisana antena ima uzak snop zračenja sa većim opsegom očitavanja u poređenju sa cirkularno polarisanim antenama. Odnosno, uzak snop zračenja pomaže linearno polarisanoj anteni da očitava tag u većem opsegu, uzak ali dobro definisan region očitavanja (u poređenju sa cirkularno polarisanom antenom), umesto slučajnog očitavanja tagova iz svoje okoline. Ipak, linearno polarisana antena je osetljiva na orjentaciju taga u zavisnosti na svoj pravac polarizacije. Ovaj tip antene je najkorisniji u aplikacijama gde je orjentacija taga fiksna i predvidljiva. Slika koja sledi prikazuje kako bi tag trabalo da bude orjentisan u odnosu na linearno polarisanu antenu za njegovo propisno očitavanje u slučaju komunikacije modulisanog razilaženja.

30

Slika 6.11. Propisna orjentacija taga za linearno polarisanu antenu

6.12.2.2. Cirkularno polarisana antena RF talasi emitovani sa cirkularno polarisane antene su cirkularnog (kružnog) oblika. Ovi talasi imaju dva konstituciona energetska polja koji su imali indentične amplitude i magnitude, ali se razlikuju po fazi za 90º. Tako, kada je talas jednog energetskog polja na svojoj najvišoj vrednosti, talas drugog polja je na svojoj najmanjoj. Slika koja sledi prikazuje rezultujući talasni oblik emitovan sa cirkularno polarisane antene.

Slika 6.12. Talasni oblik sa cirkularno polarisane antene Zbog prirode polarizacije, cirkularno polarisana antena je manje osetljiva na orjentaciju taga. Zato, ovaj tip antena se pokazao idealnim za aplikacije gde je tagova

31

orjentacija nepredvidljiva. Cirkularno polarisana antena ima širi snop zračenja pa prema tome očitavanja tagova se vrše u široj oblasti u poređenju sa linearno polarizovanom antenom. Ova antena je predodređena za RFID sistem koji koristi visoke UHF ili mikrotalasne frekvencije u operativnim sistemima gde je visok stepen RF refleksije (usled prisustva metala ili slično). Slika koja sledi prikazuje kako tag treba biti orjentisan u zavisnosti od cirkularne antene za propisno očitavanje u slučaju komunikacije modulisanog razilaženja.

Slika 6.13. Propisna orjentacija taga za cirkularno polarisanu antenu Sledeća slika prikazuje snopove cirkularno i linearno orjentisane antene

Slika 6.14. Snopovi cirkularno i linearno orjentisane antene Često, patch antene se koriste za pravljenje UHF antena.

32

6.12.3. Patch antena Patch antena, takođe zvana mikrostrip ili planarna antena, u svojoj osnovi sadrži pravouglu metalnu foliju ili ploču montiranu na substratu kakav je teflon. Druga strana substrata je obložena sa metalnom substancom. Mikrostrip konektovan za pravouglu metalnu foliju, snabdeva energiju do antene. Tip snbdevanja energije može biti varijabilan da učini patch antenu cirkularno ili linearno polarisanu.

Slika 6.15. Osnovna patch antena 6.12.4. Snaga antene Antena emituje snagu merenu ili u jedinicama evetivne izračene snage (ERP) u Evropi ili u jedinicama ekvivalentne izotropne izračene snage (EIRP) u Americi. ERP i EIRP nisu iste već su u odnosu EIRP = 1.64 ERP. Maksimalna moguća vrednost antenske snage limitirana je po nacionalnim i internacionalnim propisima (na primer,

33

FCC u Americi). Da bi se koristila antena sa većom snagom nego što je dozvoljeni limit, mora se dobiti posebna dozvola od odgovarajućih nadležnih organa. Može se uvek redukovati snaga antene, smeštajući male jedinice zvane atenuator u transmisionu liniju (na primer, između antenskog konektora i porta čitača). Kao rezultat, snaga antenskog signala je redukovanai antenski opseg očitavanja je umanjen. Slabljenje se pokazalo kao veoma korisno u situacijama gde je potrebno da zona očitavanja bude ograničena kao deo zahteva sistema tako da se tagovi mogu očitavati samo u njoj ali ne i van nje. Sposobnost atenuatora da redukuje snagu antene varira u zavisnosti od atenuatora. 6.13. Kontroler

Kontroler je pomoćni agent koji dozvoljava eksternom entitetu da komunicira i

kontroliše ponašanje čitača zajedno sa signalnim uređajom i aktuatorima koji su spojeni sa ovim čitačem. Kontroler je jedina komponenta RFID sistema (ili čitača, u zavisnosti od tačke gledanja) kroz koju je moguća komunikacija čitača: ni jedan drugi medijum ili entitet nema ovu sposobnost. Kao što je napomenuto, kontroler može biti smešten u unutrašnjosti čitača ili može biti zasebna komponenta. Kontroler je za čitač isto što i drajver štampača za kompjuterski štampač. Da bi se štampao dokument sa kompjutera na štampaču, kompjuter mora imati instaliran odgovarajući softver drajvera štampača. Slično, da bi se pronašao podatak taga smešten na čitaču, kompjuter mora koristiti kontroler – ne može komunicirati sa čitačem na drugi način. Kontroler takođe obezbeđuje (ili koristi, u zavisnosti od tačke gledanja) komunikacioni interfejs za eksterne entitete za interakciju sa njima. 6.14. Senzor, signalni uređaj i aktuator Čitač ne mora biti uključen svo vreme; može biti startovan (ili stopiran) automatski ukoliko je potrebno. Senzor može biti prikačen za čitač u ovu svrhu. Ovaj senzor može se koristiti da uključi/isključi čitač u zavisnosti od nekih ekstenih događaja detektovanim ovim senzorom. Senzor zato može biti korišćen da obezbedi neku vrstu ulaznog prekidača za čitač. Signalni uređaj je elektronski signal ili indikator. Primeri signalnih uređaja uključuju zvučne alarme, stroboskope, svetleće štepove itd. Svetleći štap zadrži vertikalno uređene reznobijne indikatore i koristan je za prikazivanje različitih statusa različitih sistemskih atributa. Na primer, crveni indikator može značiti pogrešan ili loš podatak taga u zoni očitavanja, zeleni može značiti ispravno očitavanje taga, a žut može signalizirati da je pala mrežna konekcija između čitača i kontrolera. Aktuator je mehanička jedinica za kontrolu pokretnih objekata. Primeri aktuatora uključuju programibilni logički kontroler (PLC), ruku robota, mehaničku ruku za pristupnu kapiju, itd. PLC je jedan od najprimenljivijih aktuatora i PLC-ovi su najšire korišćeni proizvodnim pogonima. PLC-ovi su osposobljeni za izvršavanje raznih vrsta

34

akcija (kakva je nadgledanje i kontrola linije za pakovanje produkta ili se primenjuje u predviđanju količine navrtaka pri mehaničkom spajanju (na primer, automobil)). Signalni uređaji i aktuatori mogu takođe biti korišćeni da obezbede neke vrste lokalnih izlaza sa RFID sistem, kakvi su zvučno-vizuelni alarmi u slučaju prekida očitavanja, otvaranje pristupne kapije za uspešno očitavanje, itd. 6.15. Host i softverski sistem Host i softverski sistem su sveobuhvatni činioci za hardverske i softverske komponente koje su razdvojene od RFID hardvera (tj, čitač, tag i antena); sistem je sastavljen od sledeće četiri najznačajnije komponente:

• Ivični interfejs/sistem • Midlver • Enterprise back-end interfejs • Enterprise back-end

U složenim RFID sistemima, sve ove komponente su prisutne u nekom stepenu.

6.15.1. Ivični interfejs/sistem

Ova komponenta integriše ceo host i softverski sistem sa RFID hardverom (koji je sadržan od čitača, taga i antene).ova integracija je omogućena uspostavljanjem komunikacije i kontrolom centralnog nervnog sistema RFID hardvera: čitačima. Zato, glavni zadatak ove komponente je da uzme podatke sa čitača, kontroliše ponašanje čitača i koristi čitače za aktiviranje eksternih aktuatora i signalnih uređaja. Ova komponenta je logički i fizički najbliža RFID hardveru i može biti smatrana ivičnom kada se posmatra iz perspektive hosta i softverskog sistema. Takođe, ovo je i pravo mesto za ovu komponentu za aktiviranje eksternih aktuatora i signalnih uređaja, bez ikakve potrebe da se ide preko čitača. Ovakav razmeštaj se pokazao veoma korisnim zato što izbor i kontrola mogućnosti aktuatora i annunciator nisu limitirani od strane čitača, ali mogu biti i proširivani ako i kada je to potrebno ivičnom sistemu. Ivični sistem je takođe perfektno mesto za prikrivanje raznih detalja od interakcije sa specifičnim čitačem (kroz njegov kontroler) od određenog proizvođača. Preme tome, ova komponenta takođe obezbeđuje apstakcioni sloj za bilo koji tip čitača potreban RFID sistemu. Ovaj apstrakcioni sloj je veoma poželjan zato što tada ostatak hosta i softverskog sistema može koristiti ovu apstrakciju da deluje sa bilo kojim podržavani mriderom, sada i ubuduće, bez ikakve potrebe da se menja. Ova komponenta može biti posmatrana kao deo super kontrolera koji može biti korišćen da deluje sa bilo kojim podržavanim kontrolerom čitača u RFID sistemu. Osim toga, ova komponenta može raditi i brojne druge zadatke koji su iznad odgovornosti običnog kontrolera, kao što su:

35

• Filtriranje dupliranih očitavanja sa različitih čitača • Omogućava podešavanja na događajno-baziranim prekidačima koji mogu

automatski da aktiviraju signalni uređaj ili aktuator • Obezbeđuje inteligentne funkcije kao što su sastavljanje i selektivno slanje

podataka taga do hosta i softverskog sistema. • Daljinsko rukovanje riderom • Daljinsko upravljanje samim sobom

Kao očigledan oblik prethodnog razmatranja, ova komponenta može u stvari biti

hostirana na sspecijalizovani hardver kao dodatni sistem. Ostatak hosta i softverskog sistema može tada da deluje sa ovim dodatnim sistemom preko žice ili bežične mreže. Ova kompoenta može biti implementirana koristeći standard kakav je Open Services Gateway initiative (OSGi), koji definiše standard za dinamičko dostavljanje softverskih servisa do mrežnih delova. U veoma prostom slučaju, ova komponenta može biti potpuno odsutna. 6.15.2. Midlver Midlver komponenta može biti široko definisana kao sve što leži između ivičnog interfejsa i enterprise back-end interfejs. Ova komponenta može biti kao centralni nervni sistem RFID sistema sa perspektive softvera (RFID čitači mogu biti isto razmatrani sa strane perspektive RFID hardvera) u kojoj obezbeđuje jezgrovite funkcije sistema, uključujući i:

• Deljenje podataka u i van enterprise-a • Uspešno upravljanje velikim podacima stvorenih u RFID sistemu • Obezbeđivanje opštih komponenti koje mogu biti korišćene za pravljenje blokova

za implementaciju poslovno specifične filtrirajuće i sjedinjavajuće logike • Otvaranje baziranog standarda tako da je kompatibilan sa širokim opsegom drugih

softverskih sistema • Omogućavanje sigurne veza između ivice interfejsa i enterprise back-end

interfejsa (i tako svaka ranija promena će imati minimalan uticaj kasnije)

U ekstremnim trivijalnim slučajevima ova komponenta može biti potpuno odsutna. Ovo je najkompleksnija i najvažnija komponenta hosta i softverskog sistema. Kao rezultat, principijalni deo implementacionog napora će biti utrošen na implementiranje ove komponente. Ipak, kada se implementira RFID sistem, uvek je povoljnije da se nabavi ova komponenta kao neki ne noseći sistem od RFID softverskih i servisnih isporučilaca. Tada se ona može oblikovati da zadovolji aplikacione zahteve.

36

6.15.3. Enterprise back-end interfejs

Enterprise back-end interfejs komponenta se koristi da integriše midlver komponentu sa enterprise back-end komponentom. Ovo je mesto za implementacioni posao procesa integracije. Koji proces je potrebno integrisati sa RFID sistemom će odlučiti količina napora potrebna za implementiranje sa ovom komponentom. Ovaj napor može biti bitan ukoliko je posao procesa promene uključen ili obiman.

Zato što je midlver opšta komponenta, neko oblikovanje je gotovo uvek potrebno za prekidačke transakcije i transfer podataka između njega i enterprise back-end-a. Nije neuobičajeno pronaći enterprise-skalu integrisanih interfejsa ugrađenu u enterprise skale sistema, kakvi su EPR i WMS, koji su dostupni kod mnogih softverskih isporučilaca. 6.15.4. Enterprise back-end

Enterprise back-end komponenta obuhvaća kompletne prateće aplikacije i IT sisteme svakog preduzeća. U svakom RFID sistemu ova komponenta obezbeđuje imenik podataka za svaki tagirani objekat do middleware komponentu.

Zabeležiti aplikaciju ili sistem je neophodno za statističko arhiviranje. Ova komponenta generalno obuhvata minimalni napor iz implementacione

perspektive zato što je to već napravljeno i u funkciji.

6.16. Komunikacijska infrastruktura

Ova komponenta obezbeđuje konekciju i mogućnost obezbeđivanja svakog RFID sistema, a stoga i svaki integrirani deo sistema. To ukljućuje žičanu i bežičnu mrežu, i serijsku vezu između čitača, kontrolera i računara. Bežični mrežni tip može biti PAN (personal area network) obezbeđen preko Bluetooth-a, LAN (local area network) i WAN (wide area netvork). Satelitske komunikacione mreže koriste geosinhron L-band satelite i koriste se u RFID sistemu gde je potreban rad u širokoj geografskoj oblasti.

6.17. Osnovni koncepti

Termini koji su iskorišćeni za upućivanje i RFID sistem:

• Frekvencija • Koalizija taga • Koalizija čitača • Očitavanje taga

37

• Snaga očitavanja

Frekvencija je najvažniji atribut RFID sistema. O tome je već bilo diskutovano na početku ovog poglavlja. 6.17.1. Koalizija taga

U suprotnosti sa uopštenim mišljenjem, čitač može da komunicira samo sa jednim tagom isovremeno. Kada više od jednog taga pokušava da komunicira sa čitačem istovremeno, počinje da funkcioniše koalizija taga. Da bi se izbegla ova koalizija čitač tagova pri kominikaciji koristi takozvani singularni protokol, dok je algoritam, koji se primenjuje za izbegavanje koalizije, nazvan anti-koalizioni algoritam. Postoje dva tipa algoritama koji se široko koriste:

• ALOHA za HF • TW (Tree Walking) za UHF

Koristeći jedan od ovih algoritama, čitač će moći identifikovati nekoliko tagova u svojoj čitačkoj zoni. 6.17.2. Koalizija čitača

Kada se u zoni čitanja, preklope dva ili više čitača, signal od jednog čitača može ometati signal drugog čitača. Ovaj fenomen naziva se koalizija čitača. Ova situacija može nastati ako su antene ova dva čitača tako postavljene da izazvu smetnje. Kao rezultat, RF energija od jedne antene može isključiti energiju druge antene. Da bi se ovo izbeglo antene ovih čitača ne smeju se postaviti jedna nasuprot druge (lice u lice). Ako se te antene moraju tako postaviti onda trebaju biti na velikoj distanci kako se ne bi preklopile njihove RF zone čitanja. Za izbegavanje koalizije antena može si koristiti i TDMA (Time Division Multiple Access) tehnika. U ovom slučaju čitači čitaju u različitim vremenima.

6.17.3. Očitavanje taga

Stopa očitavanja taga za svaki RFID sistem u operativnoj okolini definisana je kao sposobnost sistema za uspešno očitavanje specijalnih podataka sa taga. Da bi se ovo ostvarilo sistem je tako projektovan da bi pročitao jedan tag i više puta sve dok to ne obavi uspešno.

38

6.17.4. Snaga očitavanja

Snaga očitavanja predstavlja broj uspešnih čitanja jednog taga unutar čitačke oblasti. Brzina tagiranog objekta negativno utiče na snagu očitavanja i povećava vreme čitanja. Što je broj očitavanja taga veći to je snaga očitavanja manja zbog limitiranog broja očitavanja.

6.18. Karakterizacija svakog RFID taga Svaki RFID sistem karakterizovan je sledećim atributima:

• Operativna frekvencija • Zona očitavanja • Metoda fizičkog vezivanja

6.18.1. Karakterizacija zasnivana na operativnoj frekvenciji

Operativna frekvencija je vrlo bitan atribut u RFID sistemu. To je frekvencija kojom čitač šalje svoj signal. U većini slučajeva, frekvencija RFID sistema je određena prema udaljenosti objekta koji treba da se pročita.

6.18.2. Karakterizacija zasnivana na zoni očitavanja

Zona očitavanja u svakom RFID sistemu je definisana kao čitačka distanca između taga i čitača. Koristeći ovaj kriterijum svaki RFID sistem može biti podeljen na sledeća tri tipa:

• Zatvoreno vezan – zona čitanja ovog sistema pripada u klasi manje od 1cm. U

ovoj kategoriji pripadaju LF i HF sistemi. • Udaljeno vezan - zona čitanja ovog sistema pripada u klasi od 1cm do 100cm. U

ovoj kategoriji pripadaju LF i HF sistemi. • Široko opsežni - zona čitanja ovog sistema pripada u klasi većoj od 100cm. U

ovoj kategoriji pripadaju UHF i mikrotalasni sistemi.

39

6.18.3. Karakterizacija zasnivana na metoda fizičkog vezivanja

Fizičko vezivanje odnosi se na metod iskorišćen za povezivanje taga i antene (mehanizam koji se koristi za napajanje taga energijom koja je dobijena preko antene). Ovim je RFID sistem podeljen na sledeća tri tipa:

• Magnetni – ovaj tip RFID sistema je takođe poznat kao induktivni sistem ili

induktivni-radio sistem. LF i HF RFID sistemi pripadaju ovoj kategoriji. • Električni - ovaj tip RFID sistema je takođe poznat kao kapacitivni sistem. LF i

HF RFID sistemi pripadaju ovoj kategoriji • Elektromagnetni – većina RFID sistema je ovog tipa. RFID sistemi koji rade na

UHF ili frkvenciji mikrotalasa pripadaju ovoj kategoriji.

40

7. Kodiranje

Blok dijagram prikazan na dole navedenoj slici opisuje digitalni komunikacioni sistem. Transfer podataka između čitača i taga u svakom RFID sistemu zahteva tri glavna funkcionalna bloka. To su predajnik, kanal i prijemnik.

Slika 7. 1. Digitalni komunikacioni sistem

Za kodirarnje signala sistem uzima poruku koja treba da bude poslata i prilagođava se karakteristikama kanala za prenos. Ovaj proces obuhvata snabdevanje poruke sa nekim stepenom zaštite protiv šumova ili koalizije i protiv namernih modifikacija pouzdanih katakteristika signala. Kodiranje signala ne sme biti u konfuziji sa modulacijom, pa stoga, on se kodira u svom osnovnom bandu. Modulacija je proces u kome se menjaju parametri signala po amplitudi, frekvenciji ili fazi.

Predajnik šalje poruku iznad predodređene daljine. Samo predajnik koristi magnetno polje (induktivna veza) i elektromagnetne talase (mikrotalase) RFID sistema. Demodulacija je naknadna procedura modulacije koja vraća signal u osnovnom bandu. Zadatak dekodiranja signala je da rekostruiše originalnu poruku iz osnovnog banda bez grešaka pri prenosu. 7.1. Kodiranje u osnovnom bandu

Binarne jedinice i nule mogu biti prikazane u različitim kodiranim linijama. RFID sistem normalno uzima jedan od ovih načina kodiranja: NRZ, Manshester, Unipolarni RZ, DBP (differential bi-phase), Miller, diferencijalno kodiranje, PP ...

41

Slika 7.2. Kodiranje

7.1.1. NRZ kod

Binarna jedinica je predstavljena kao visok nivo, binarna nula kao nizak (nulti) nivo. NRZ kod je iskorišćen isključivo sa frekvencijskom ili faznom modulacijom. 7.1.2. Manchester kod

Binarna jedinica je predstavljena kao negativni prelaz u polovini bitskog intervala dok je binarna nula kao pozitivni prelaz. Mančesterovo kodiranje je takođe poznato i kao split-phase kodiranje. Mančesterov kod je često korišćen za predaju podataka čitaču.

42

7.1.3. Unipolarni RZ kod

Binarna jedinica je predstavljena kao visok nivo za vreme prve polovine bitskog intervala dok binarna nula kao niski (nulti) nivo u celom intervalu. 7.1.4. DBP kod

Binarna nula jenkodirana kao prelaz od bilo kog tipa u polovini bitskog intervala dok binarna jedinica prelaz u drogo nivo. 7.1.5. Milerov kod

Binarna jedinica je predstavljena kao prelaz sa bilo kog nivoa u polovini bitskog intervala dok binarna nula predstavlja produžetak binarne jedinice tokom celog intervala. 7.1.6. Modifikovani Milerov kod

U ovoj vrijanti Milerovog kodiranja svaki prelaz je napravljen sa kratkim negativnim impulsom. Modifikovani Milerov kod je više prilagodljiv u RFID sistemima za transfer podataka od čitača do taga. Kratak impuls dopušta više mesta za energiju za napajanje u HF polju 7.1.7. Diferencijalno kodiranje

Diferencijalno kodiranje za svaku binarnu jedinicu koja je poslata, pravi promenu

u nivou signala dok nivo signala ostaje nepromenjeno za binarnu nulu. Diferencijalno kodiranje može biti izvedeno mnogo lakše iz NRZ signala korišćenjem exili kolo i d flip-flopova kao na sledećoj slici:

43

Slika 7.3. Kodiranje NRZ signala korišćenjem exili kolo i d flip-flopova

7.1.8. PP (pulse-pause) kodiranje

U PP kodiranju binarna jedinaca je predstavljena kao pauza trajanja t ispred sledećeg impulsa. Binarna nula je predstavljena kao pauza trajanja 2t ispred sledećeg impulsa kao što je predstavljeno na slici:

Slika 7.4. PP kodiranje

44

8. Sigurnost podataka RFID sistemi se ne retko koriste za upotrebu u visoko bezbednim aplikacijama, kakvi se pristupi sistemima ili sistemi ze plaćanje ili izdavanje karata. Upotreba ovih sistema u ovakve svrhe, zahteva određene mere bezbednosti samih RFID-a da bi se zaštitili od namernih napada, u kojima druge osobe pokušavaju da zloupotrebe RFID sisteme. Moderni identifikacioni protokoli funkcionišu na bazi provere tajne šifre ili pasvorda (kriptografskog ključa). Odgovarajući algoritmi mogu služiti da spreče da tajna šifra bude razotkrivena. Visoko bezbedni RFID sistemi moraju imati zaštitu od sledećih individualnih napada:

• Neovlašćeno očitavanje nosioca podataka u cilju njihovog dupliranja i/ili modifikovanja

• Smeštanje stranog nosioca podatka u zonu očitavanja čitača u cilju zloupotrbe (na primer, dobijanje ovlašćenog pristupa nekoj zgradi ili prolaženje servisa bez plaćanja)

• Mešanje u radio komunikaciju i odgovaranje na poruke, u cilju imitiranja orginalnog nosioca podataka

Kada se izabere odgovarajući RFID sistem, pažnja treba biti posvećena

kriptografskim funkcijama. U nekim sistemima nije neophodo da se uključuju bezbednosne mere ovog tipa, jer bi samo izazvale nepotrebne troškove (na primer, industrijska automatizacija, prepoznavanje alata...).

8.1. Obostrano simetrično identifikovanje Obostrano simetrično identifikovanje čitača i taga se zasniva na principu

obostranog proveravanja druge strane o poznavanju sigurnosne šifre. U ovoj proceduri, svi tagovi i čitači poseduju svoje jedinstvene tajne kriptografske

ključeve ili šifre. kada tag jednom uđe u zonu očitavanja ne može pored njega postojati još jedan sa takvom istom šifrom, sve u nameri zaštite aplikacije od manipulacije falsifikovanim podacima.

Procedura počinje tako što čitač šalje komandu tagu, na šta on odgovara po unapred dogovorenim pravilima. Po tom, čitač ponovo šalje poruku tagu u obliki tokena, koji predstavlja blok podataka koji se dobija na osnovu odgovora taga uz pomoć odgovarajućeg algoritama koji koristi tajni ključ. Tag, pošto primi ovaj token, dešifruje ga, proverava i šalje nazad drugi token koji se u čitaču proverava i dešifruje. Ako se prođu provera identifikacija je uspela.

45

Slika 8.1. Obostrana identifikaciona procedura između čitača i taga

Obostrana identifikciona procedura ima sledeće prednosti:

• Tajni ključ se nikada ne šalje preko talasa, samo se šalju već šifrovani tokeni • Token se uvek pravi simultano što isključuje mogućnost strane intervencije u

izradu tokena • Token može biti dešifrovan koristeći određeni algoritam • Striktno korišćšenje različitih odgovora od dva različita izvora znači snimanje

identifikacione sekvence i svaki pokušaj odgovaranja na poruke nekog stranog izvora će propasti

8.2. Identifikacija korišćenjem izvedenih ključeva Problem u predhodno opisanoj identifikaciji je šta može doći do problema u sigurnosti u sisetemima sa velikim brojem tagova usled korišćenja istog ključa. Ovaj problem se rešava tako što se svakom tagu posebno dodeljuje zaseban tajni ključ koji se koristi u algoritmu za pravljenje tokena. Obostrana identifikacija ovde započinje tako što čitač traži ID broj taga na osnovu koga mu dodeljuje tajni ključ u SAM-u (sigurnosni identifikacioni modul). Na dalje se identifikacija odvija kao kod obostrane simetrične identifikacije.

Slika 8.2. Identifikaciona procedura bazirana na izvođenju ključeva

46

8.3. Šifrovani transfer podataka Možemo razlikovati dve osnovne vrste napada. Napadač 1 se ponaša pasivno i pokušava da prisluškuje prenos podataka da bi otkrio poverljive informacije zbog zloupotrebe. Napadač 2 se, s druge strane, ponaša aktivno moanipulišući sa poslatim podacima okreću ći ih u svoju korist.

Slika 8.3. Planirani napadi na slanje podataka

Procedura šifrovanja podataka se koristi u cilju zaštite i od pasivnih i od aktivnih napada. Podaci za slanje se transformišu u šifrovane podatke koristeći se tajnim kodom (ključem) i tajnim algoritmom i kao takvi se šalju. Bez poznavanja tajnog algoritma i tajnog ključa, potencijalni napadač neće moći da razume podatke. Šifrovani podaci se transformišu nazad u orginalnu formu u risiveru koristeći tajni ključ i algoritam.

Slika 8.4. Slanje šifrovanih podataka

47

Ukoliko su ključevi za šifrovanje i dešifrovanje isti ili slični reč je o simetričnoj kodnoj proceduri, a ukoliko nemaju nikakve međusobne veze reč je o asimetričnoj kodnoj proceduri. RFID sistemi najčešće koriste simetričnu kodnu proceduru. Ako se svaki karakter individualno šifruje pre slanja, reč je o proceduri sekvencijalnog šifrovanja, a ako se nekoliko karaktera inkorporira u blok onda govorimo o blokovskom šifrovanju koje je u monogo manjoj meri zastupljeno kod RFID sistema. 8.3.1. Sekvencijalno šifrovanje Sekvencijalno šifrovanje je šifrovanje gde algoritmi za kodiranje u svakoj sekvenci jasnih tekstualnih parametara koriste sekvencijalno različite funkcije za svaki korak. U ovoj proceduri se generiše nasumični ključ, npr. korsteći kockice, pre tansmisije šifrovanog podatka i ovaj kljič je dostupan obema stranama. Nasumična (poizvoljna) sekvenca korišćena kao ključ mora biti duga bar koliko i moruka koju kodira da bi za izbeglo periodično ponavljanje načina kodiranja i dovelo u pitanje mogućnost provaljivanja koda. Sekvencijalno šifrovanje u ovom obliku nije baš praktično za upotebu u RFID sistemima. Pseudoproizvoljna sekvenca je sekvenca koja se koristi umesto aktuelne nasumične sekvence. Ona se generiše korišćenjem takozvanog pseudoproizvoljnog generatora.

Slika 8.5. Princip generisanja sigurnosnog ključa pseudoproizvoljnim generatorom Pošto se funkcija kodiranja može menjati sa svakim karakterom, funkcija mora zavisiti ne samo od trenutnog ulaznog karaktera već i od aktuelnih karakteristika. Pseudoproizvoljni generatori se sa gledišta kola sastoje od flip-flopova i realizuje se na način realizovan na slici.

48

Slika 8.6. Realizacija pseudoprizvoljnog generatora

49

9. Primena RFID sistema RFID sistemi danas imaju višestruku primenu u gotovo svim oblastima naših života. Šta god da radimo i bilo gde da se nalazimo, RFID sisteme možemo, na neki način, primeniti i samim tim, uprostiti naše aktivnosti. RFID sistemi se trenutno nalaze u velikoj ekspanziji. Nalaze se u upotrebi u gotovo svim granama privrede, od industrije i poljoprivrede do trgovine i turizma. Ovde će biti navedeni primeri samo nekoliko slučajeva koji se mogu svakodnevno sreći. 9.1. Primeri

Kao bezkontaktne smart kartice, RFID sistemi se dosta koriste. One imaju

najrazličitiju primenu, kao što je na primer upotreba u bankarstvu, zatim kao kartica za javni prevoz, kao propusnica za ulaz u objekte sa visokim stepenom obezbeđenja, kao sredstvo plaćanja, kao ski-pas...

Slika 9.1. Smart kartice

Jedna od primena RFID sistema i je praćenje prtljaga putnika na aerodromu. Oni pomažu u atomatizaciji procesa identifikaije prtljaga i uparivanja sa putnicima. Tagovi koji se tu koriste su programabilni i najčešće listastog oblika i smeštaju se između slojeva

50

papira ili plastike da bi se na taj način dobio jeftin proizvod koristiv u obliku nalepnice, etikete, karte ili dokumenta.

Slika 9.2. Praćennje prtljaga na aerodromu

Takođe, RFID sitemi su takođe našli svoju primenu u identifikaciji životinja. Na primer, u stočarstvu za praćenje stoke, za praćenje golubova ili nekih ugroženih vrsta. Na samu životinju se postavi tag koji je u vezi sa čitačom, pa se tako prati kretanje životinje. Čak se može postaviti i na kućnog ljubimca na zahtev vlasnika.

Slika 9.3. Identifikacija i praćenje kućnih ljubimaca

51

RFID sistemi se dosta koriste u hotelima za pristup sobama. RFID vrata su postavljena u mnogim hotelima da obezbede ne samo sigurnost posetitelja, već i njihov siguran pristup. Ovo se zasniva na principu automatskog prepoznavanja gostiju, koji se zasniva na tome da se vrata ne mogu otvoriti od strane gosta, ukoliko on ne poseduje tag koji mu se dodeljuje po dolasku u hotel.

Slika 9.4. Primer RFID brave za pristup hotelskim sobama Dosta veliku primenu RFID sistemi imaju u funkciji praćenja dobara, od same proizvodnje, transporta i prodaje. Na sam prizvod se postavi tag i uslučaju bilo kakvog neplaniranog kretanja ili izlaženja iz polja čitanja javlja se upozoranje na čitaču, a može se, opciono, i uključiti alarm.

Slika 9.5. Praćenje robe prilikom transporta

52

Može se RFID sistem koristiti kao bezbednosni sistem za pristup vozilima. Na primer, čitač se ugradi na vozilo, a pogramabilni tag na ključ ili čak i više ključeva, pa kada takav ključ uđe u polje čitanja vozilo se automatski otključava i podešava za korisnika čiji je ključ pristupio polju.

Slika 9.6. Bezbednosni sistem za pristup vozilima

Ni sportski događaji nisu izuzetak kada je u pitanju korišćenje RFID sistema. Na primer, maratonska trka se zbog dužine i broja učesnika se može mnogo lakše pratiti i nadgledati uz pomoć ovih sistema, tako što će svaki takmičar imati kod sabe tag kojim će biti lociran.

Slika 9.7. Praćenje sportskih događaja

53

10. Sadržaj: 1. RFID 1 1.1. Uvod 1 2. Frekvencijski tipovi RFID 3 3. Kako radi RFID tehnologija 5 3.1. RFID sistem (integrirana kolekcija komponenata) 5 4. RFID sistem iz IT (information technology) perspektive 6 5. Tag 7 5.1. Pasivni tagovi 7 5.1.1. Mikročip 8 5.1.2. Antena taga 9 5.2. Aktivni tagovi 11 5.2.1. Napon napajanja na pločici (on-board power supply) 12 5.2.2. Elektronika na pločici (on-board electronics) 12 5.3. Polu-aktivni (polu-pasivni) tagovi 12 5.4. Klasifikacija po sposobnosti upisivanja podataka 13 5.4.1. Samo čitanje (RO) 13 5.4.2. Upis jedanput čitanje više puta (WORM) 14 5.4.3. Čitaj-piši (RW) 14 5.5. SAW (Surface Acoustic Wave – površinski akustički talasi) tag 14 5.6. NON-RFID tagovi 16 6. Čitač – Rider (Reader) 17 6.1. Predajnik 18 6.2. Prijemnik 18 6.3. Mikroprocesor 18 6.4. Memorija 18 6.5. Ulazno/izlazne kanali za eksterne senzore, aktuatore i signalne uređaje 19 6.6. Kontroleri 19 6.7. Komunikacioni interfejs 19 6.8. Napajanje 20 6.8.1. Serijski čitač 20 6.8.2. Mrežni čitač 20 6.9. Stacionarni čitač 21 6.9.1. Autonomni mod 22 6.9.2. Interaktivni mod 22 6.10. Prenosivi čitač 22 6.11. Komunikacija između čitača i taga 23 6.11.1. Modulisano rasejanje 24 6.11.2 Predajnički tip 25 6.11.3. Transponderski tip 25 6.12. Antena čitača 26 6.12.1. Antensko polje 27 6.12.2. Polarizacija antene 30

54

6.12.2.1. Linearno polarisana antena 30 6.12.2.2. Cirkularno polarisana antena 31 6.12.3. Patch antena 33 6.12.4. Snaga antene 33 6.13. Kontroler6 34 6.14. Senzor, signalni uređaj i aktuator 34 6.15. Host i softverski sistem 35 6.15.1. Ivični interfejs/sistem 35 6.15.2. Midlver 36 6.15.3. Enterprise back-end interfejs 37 6.15.4. Enterprise back-end 37 6.16. Komunikacijska infrastruktura 37 6.17. Osnovni koncepti 37 6.17.1. Koalizija taga 38 6.17.2. Koalizija čitača 38 6.17.3. Očitavanje taga 38 6.17.4. Snaga očitavanja 39 6.18. Karakterizacija svakog RFID taga 39 6.18.1. Karakterizacija zasnivana na operativnoj frekvenciji 39 6.18.2. Karakterizacija zasnivana na zoni očitavanja 39 6.18.3. Karakterizacija zasnivana na metoda fizičkog vezivanja 40 7. Kodiranje 41 7.1. Kodiranje u osnovnom bandu 41 7.1.1. NRZ kod 42 7.1.2. Manchester kod 42 7.1.3. Unipolarni RZ kod 43 7.1.4. DBP kod 43 7.1.5. Milerov kod 43 7.1.6. Modifikovani Milerov kod 43 7.1.7. Diferencijalno kodiranje 43 7.1.8. PP (pulse-pause) kodiranje 44 8. Sigurnost podataka 45 8.1. Obostrano simetrično identifikovanje 45 8.2. Identifikacija korišćenjem izvedenih ključeva 46 8.3. Šifrovani transfer podataka 47 8.3.1. Sekvencijalno šifrovanje 48 9. Primena RFID sistema 50 9.1. Primeri 50

55