1 Introduction

L'identification par radiofréquence (RFID) est une technologie émergente qui stocke les données sur les porteurs de données électroniques (tels que les circuits intégrés) et communique sans fil entre les transpondeurs / étiquettes et les interrogateurs / lecteurs à travers des champs magnétiques ou des champs électromagnétiques pour obtenir des données d'identification et d'échange Cette technologie peut réaliser l'identification multi-cible et l'identification des cibles mobiles; Il présente de nombreux avantages tels que la résistance aux environnements difficiles, à une grande précision, à la sécurité, à la flexibilité et à l'évolutivité; Il est pratique pour le suivi des articles et la gestion de la logistique via Internet et a donc reçu une attention généralisée Par conséquent, la RFID est reconnue comme l'une des 10 technologies les plus prometteuses de ce siècle

Systèmes RFID ont réellement existé et développé pendant des décennies Du point de vue du statut d'alimentation, ils peuvent être divisés en deux grandes catégories: "active" et "passive"; Du point de vue de la fréquence de fonctionnement, ils peuvent être divisés en plusieurs grandes catégories telles que la basse fréquence (125 kHz ~ 135 kHz), la haute fréquence (13 56 MHz), la fréquence ultra-élevée et le micro-ondes (2 45 GHz, 5 8 GHz) Les prix du matériel des différents systèmes RFID varient considérablement et les caractéristiques des systèmes eux-mêmes sont également différentes, et la maturité des systèmes est également différente De nombreuses questions ne peuvent pas être facilement répondues par des initiés de l'industrie, donc les utilisateurs se sentent souvent à perte lors du choix de la technologie RFID Sur la base de ma propre expérience de développement et d'application, et sur la base de la référence aux documents d'application et aux données techniques pertinents, j'essaie de donner aux lecteurs une compréhension plus complète et objective via cet article, dans l'espoir de fournir une aide aux utilisateurs dans le choix d'un système RFID avec une fréquence appropriée

2 brève description des caractéristiques de la technologie RFID dans différentes bandes de fréquences

2 1 basse fréquence:

La bande de fréquences utilisée est de 10 kHz ~ 1 MHz, et les principales spécifications communes sont 125 kHz, 135 kHz, etc Généralement, les étiquettes électroniques de cette bande de fréquence sont passives, et l'alimentation énergétique et la transmission des données sont effectuées par couplage inductif Le plus grand avantage de la faible fréquence est que l'étiquette est moins affectée lorsqu'elle est proche des objets métalliques ou liquides Dans le même temps, le système à basse fréquence est très mature et le prix de l'équipement de lecture et d'écriture est faible Cependant, les inconvénients sont une courte distance de lecture, l'incapacité de lire plusieurs balises en même temps (anti-collision) et un faible volume d'informations La capacité de stockage générale est de 128 bits à 512 bits Il est principalement utilisé dans les systèmes de contrôle d'accès, les copeaux d'animaux, les dispositifs et les jouets anti-vol automobile Bien que le système de basse fréquence soit mature et que l'équipement de lecture et d'écriture soit bon marché, en raison de sa faible fréquence de résonance, l'étiquette doit faire un inducteur d'enroulement avec une grande valeur d'inductance et doit souvent encapsuler le condensateur résonnant hors puce Le coût de l'étiquette est supérieur à celui des autres bandes de fréquences

2 2 Haute fréquence:

La bande de fréquence utilisée est de 1 MHz ~ 400 MHz, et la spécification principale commune est la bande ISM de 13 156 MHz Les balises de cette bande de fréquences sont encore principalement passives, et l'alimentation énergétique et la transmission des données sont également réalisées par couplage inductif La plus grande application de cette bande de fréquences est la carte à puce sans contact que nous connaissons Par rapport à la basse fréquence, sa vitesse de transmission est plus rapide, généralement supérieure à 100 kbps, et il peut identifier plusieurs étiquettes (chaque norme internationale a un mécanisme anti-collision mature) Le système de cette bande de fréquence bénéficie de l'application et de la popularité des cartes à puce sans contact, et le système est également relativement mature, et le prix de l'équipement de lecture et d'écriture est relativement faible Les produits sont les plus abondants, avec une capacité de stockage allant de 128 bits à plus de 8K octets, et peuvent prendre en charge des fonctionnalités de sécurité très élevées, à partir du verrouillage d'écriture le plus simple pour le cryptage, et même les coprocesseurs de chiffrement sont intégrés Il est généralement utilisé pour la reconnaissance de l'identité, la gestion des bibliothèques, la gestion des produits, etc Pour les applications RFID avec des exigences de sécurité élevées, cette bande de fréquence est actuellement le seul choix

2 3 Ultra High Fréquence:

La bande de fréquence utilisée est de 400 MHz ~ 1 GHz, et les spécifications principales communes sont de 433 MHz, 868 ~ 950 MHz Cette bande de fréquences transmet de l'énergie et des informations à travers des ondes électromagnétiques Les applications actives et passives sont courantes dans cette bande de fréquences La distance de lecture des étiquettes passives est d'environ 3 ~ 10 m, le taux de transmission est rapide et peut généralement atteindre environ 100 kbps De plus, comme l'antenne peut être fabriquée par gravure ou impression, le coût est relativement faible En raison de la longue distance de lecture, du taux de transmission d'informations rapides et de la capacité de lire et d'identifier un grand nombre d'étiquettes en même temps, il convient particulièrement aux champs tels que la logistique et la gestion de la chaîne d'approvisionnement Cependant, l'inconvénient de cette bande de fréquence est que son application sur les objets métal et liquide n'est pas idéale et que le système n'est pas mature Le prix de l'équipement de lecture et d'écriture est très coûteux et le coût de l'application et de l'entretien est également élevé De plus, les caractéristiques de sécurité de cette bande de fréquences sont moyennes et ne conviennent pas aux applications ayant des exigences de sécurité élevées

2 4 micro-ondes: La bande de fréquence utilisée est supérieure à 1 GHz et les spécifications communes sont 2 45 GHz et 5 8 GHz Les caractéristiques et les applications de la bande micro-ondes sont similaires à celles de la bande UHF, avec une distance de lecture d'environ 2 mètres, mais elle est plus sensible à l'environnement Étant donné que sa fréquence est supérieure à celle de l'UHF, la taille de l'étiquette peut être rendue plus petite que celle de l'UHF, mais l'atténuation du signal de cette bande de fréquence par l'eau est plus élevée que celle de l'UHF, et la distance de travail est également plus petite que celle de l'UHF

Il est généralement utilisé pour le suivi des bagages, la gestion des articles, la gestion de la chaîne d'approvisionnement, etc

2 5 Sélectionnez la technologie RFID de bande de fréquence appropriée en fonction de l'application

Dans la partie précédente, nous avons brièvement introduit les caractéristiques de la technologie RFID dans chaque bande de fréquences Dans cette partie, nous nous concentrerons sur la façon de sélectionner la technologie RFID appropriée

Premièrement, le coût d'un système RFID comprend le coût matériel, le coût des logiciels et le coût d'intégration Le coût matériel comprend non seulement le coût du lecteur et de la balise, mais aussi le coût d'installation Dans de nombreux cas, les logiciels et l'intégration de l'application et de la gestion des données sont les principaux coûts de l'ensemble de l'application Si vous considérez le coût, vous devez considérer le coût global du système, pas seulement le matériel, comme le prix de la balise Ici, nous ne discuterons pas et analyserons cette partie du problème, mais les lecteurs doivent en avoir une compréhension et une compréhension Ci-dessous, nous discutons principalement de la façon de choisir la bande de fréquences appropriée dans une perspective technique

Deuxièmement, nous savons que même pour les systèmes RFID dans la même bande de fréquences, leurs distances de communication sont très différentes Étant donné que la distance de communication dépend généralement de la conception de l'antenne, de la puissance de sortie du lecteur, de la consommation d'énergie de la puce d'étiquette et de la sensibilité à la réception du lecteur, etc Nous ne pouvons pas simplement supposer que la distance de travail d'un système RFID dans une certaine bande de fréquences est plus grande que celle d'un système RFID dans une autre bande de fréquences

Troisièmement, bien que le système RFID idéal ait une longue distance de travail, un taux de transmission élevé et une faible consommation d'énergie Cependant, en réalité, un tel système RF idéal n'existe pas, et un taux de transmission de données élevé ne peut être atteint qu'à une distance relativement étroite Au contraire, si vous souhaitez augmenter la distance de communication, vous devez réduire le taux de transmission des données Donc, si nous voulons choisir la technologie RFID avec une longue distance de communication, nous devons sacrifier le taux de communication Le processus de sélection d'une bande de fréquences est souvent un processus de compromis

Quatrièmement, en plus de considérer la distance de communication, lorsque nous choisissons un système RF, nous considérons généralement également des facteurs tels que la capacité de mémoire et les fonctionnalités de sécurité Selon ces exigences de l'application, la bande et la solution de fréquence RFID appropriées peuvent être déterminées D'après les solutions existantes, les systèmes RFID UHF et micro-ondes ont la plus grande distance de fonctionnement (peuvent atteindre 3 à 10 mètres) et ont un taux de communication plus rapide, mais afin de réduire la consommation d'énergie et la complexité de la puce d'étiquette, ils n'implémentent pas de mécanismes de sécurité complexes, et sont limités à des mécanismes de sécurité simples tels que le verrouillage d'écriture et la protection des mots de passe De plus, l'énergie des ondes électromagnétiques dans cette bande de fréquences est gravement atténuée dans l'eau, il ne convient donc pas au suivi des animaux (contenant plus de 50% d'eau dans le corps) et des médicaments contenant des liquides La distance de lecture et d'écriture des systèmes à basse fréquence et à haute fréquence est petite, généralement pas plus d'un mètre La bande haute fréquence est utilisée par les cartes à puce sans contact matures, qui peuvent prendre en charge une grande capacité de mémoire et des algorithmes de sécurité complexes Comme mentionné précédemment, en raison du taux de communication et des exigences de sécurité, la distance de travail des cartes à puce sans contact est généralement d'environ 10 cm La spécification ISO15693 dans la bande haute fréquence augmente la distance de communication en réduisant le taux de communication Avec des antennes de grande taille et des lecteurs et écrivains de grande puissance, la distance de travail peut atteindre plus de 1 mètre La bande à basse fréquence a le taux de communication le plus bas en raison de sa faible fréquence porteuse, ce qui est plus de 100 fois inférieur à la haute fréquence 13 56 MHz, et ne supporte généralement pas la lecture de multiples étiquettes

3 Analyse de cas

3 1 Gestion du suivi des animaux

Traditionnellement, le suivi et la gestion des animaux utilisent une technologie RFID à basse fréquence, et il existe des normes internationales pour le codage et l'interface de signal spatial Les normes internationales correspondantes sont ISO11784 et ISO11785 Étant donné que les technologies RFID à haute fréquence et basse fréquence ont leurs propres avantages et inconvénients, il existe actuellement un débat sur la bande de fréquences pour le suivi et la gestion des animaux Les principales raisons de soutenir l'utilisation de solutions technologiques à basse fréquence sont:

(1) Il existe en fait des normes internationales et des conditions de compatibilité

(2) Si une solution à un seul antenne est utilisée, la distance de lecture et d'écriture d'un système à basse fréquence est généralement de 20% à 30% supérieure à celle d'un système à haute fréquence Étant donné que le débit de données d'un système à basse fréquence est faible, la consommation d'énergie de la puce d'étiquette peut être inférieure à des microwatts

(3) Bien que le taux de transmission des données d'un système à basse fréquence soit faible, étant donné la résistance de son signal, l'efficacité de lecture n'est pas faible dans les applications réelles

(4) Le système à basse fréquence peut pénétrer les tissus animaux et est la seule option de fréquence pour les étiquettes électroniques implantables

Les raisons de soutenir la solution de technologie à haute fréquence sont les suivantes:

- (1) La méthode de codage animal de l'ISO11784 standard international peut être entièrement mise en œuvre dans les solutions de bande haute fréquence et ultra-haute fréquence Il n'y a pas de différence dans l'application et le niveau du système

- (2) En raison de la différence de fréquence, les étiquettes à basse fréquence doivent être enroulées avec un inductance d'enroulement pour former une antenne d'étiquette, et le coût de fabrication des étiquettes est plus élevé que celui des étiquettes à haute fréquence Pour une étiquette à haute fréquence de la taille d'une carte de crédit, elle ne doit généralement être enroulée que 3 fois, et un processus d'impression à faible coût peut être utilisé Le coût global des étiquettes à haute fréquence est plus faible C'est un fait reconnu

- (3) S'il est implémenté raisonnablement, le système haute fréquence peut également atteindre une distance de lecture et d'écriture comparable à celle du système à basse fréquence De plus, le lecteur à haute fréquence peut contrôler la plage d'action à travers l'antenne de la porte, qui est propice à la collecte de données précise et rapide.

- (5) L'utilisation de fréquences à haute fréquence est devenue une norme unifiée mondiale, et l'utilisation de systèmes à haute fréquence ne sera pas confrontée à des problèmes de compatibilité dans le monde L'éditeur est plus favorable à l'utilisation de solutions technologiques à haute fréquence dans le suivi et la gestion des animaux tels que les porcs qui ne nécessitent pas d'implantation RFID La raison principale est basée sur les considérations de coût du système Le prix et la marge bénéficiaire des produits agricoles de mon pays sont très bas Le coût de consommation matérielle dans le suivi et la gestion des animaux tels que les porcs provient principalement des étiquettes Afin de réduire cette partie du coût, une technologie à haute fréquence doit être utilisée Dans le même temps, étant donné que les unités de production telles que l'élevage de porcs n'ont généralement pas de connexions à large bande, les étiquettes électroniques peuvent non seulement stocker des informations d'étiquette, mais également certaines données connexes L'espace de stockage commun dans les solutions à haute fréquence peut atteindre plus de 1 000 bits Deuxièmement, la principale infrastructure RFID actuelle dans mon pays est basée sur une technologie à haute fréquence, et l'utilisation de systèmes techniques compatibles présente des avantages en matière de coût d'installation et de fiabilité Du point de vue des puces, de l'équipement des étiquettes, de l'équipement de lecture et d'écriture, de l'intégration du système et d'autres aspects, mon pays compte des centaines de fournisseurs de technologies à haute fréquence, qui est inégalée par une technologie à basse fréquence De plus, dans des applications telles que la gestion des porcs, des étiquettes électroniques implantables ne sont pas nécessaires et des étiquettes d'oreille animale peuvent être utilisées Bien sûr, la solution de technologie à haute fréquence utilisée dans la gestion du suivi des animaux est différente du système radiofréquence traditionnel à haute fréquence Il est nécessaire de réaliser des travaux de recherche et de développement pour réduire l'impact de l'environnement sur la distance d'exploitation et développer un équipement de lecture et d'écriture spécial, afin que la technologie à haute fréquence puisse répondre aux exigences du système en termes de distance et de fiabilité de fonctionnement

3 2 Gestion des médicaments

Aujourd'hui encore, en 2006, les experts croient toujours que le suivi et la gestion au niveau des articles dans le secteur des biens de consommation sont un objectif qui prendra 3 à 5 ans à atteindre Cependant, l'utilisation de la technologie d'identification par radiofréquence pour réaliser une gestion à un seul élément de médicaments à valeur relativement élevée est déjà une réalité L'U S Food and Drug Administration (FDA) nécessite le suivi et la gestion du processus complet de médicaments uniques en 2007, des matières premières aux armoires à pharmacierie Pour la gestion de la gestion des médicaments à un seul élément, il semble que l'utilisation de la technologie à haute fréquence ait des avantages plus complets, en particulier:

(1) La fréquence élevée et la fréquence ultra-élevée atteignent l'énergie et la transmission du signal à travers des champs électromagnétiques, tandis que la fréquence ultra-élevée atteint l'énergie et la transmission du signal à travers des champs électriques Le système fonctionne généralement dans le domaine lointain Pour les éléments uniques très proches, le désaccord de la balise entraînera la manquer l'étiquette (élément) Le système haute fréquence fonctionne dans le champ proche (c'est-à-dire que le champ électromagnétique est toujours lié à l'intérieur du système et aucune onde électromagnétique n'est émise) L'énergie et le signal sont transmis à travers le champ magnétique Les balises à l'intérieur du système peuvent être identifiées avec précision (bien sûr, la distance de travail n'est qu'à 1 mètre), et elle a une meilleure capacité d'interférence anti-électromagnétique (EMI)

(2) L'influence des liquides et des métaux Par rapport à la fréquence ultra-élevée, l'atténuation des signaux à haute fréquence dans l'eau est plus petite, et elle convient plus aux conteneurs contenant des liquides, et une partie considérable des médicaments est sous forme liquide

(3) Capacité de stockage La capacité de stockage des étiquettes à haute fréquence peut atteindre 8k octets, donc plus d'informations peuvent être stockées sur la balise pour réaliser une "base de données mobile" plutôt qu'un simple numéro électronique Il n'y a pas une telle étiquette électronique de grande capacité dans la solution de fréquence ultra-élevée actuelle

(4) Haute fréquence 13 56 MHz est une bande de fréquence ISM utilisée internationale, et il n'y a pas de problème de compatibilité Cependant, la fréquence ultra-élevée n'est pas disponible dans toutes les régions du monde jusqu'à présent La bande de fréquences ultra-élevée dans mon pays est en train d'être formulée

4 Résumé

Pour résumer, chaque bande de fréquence de technologie RFID a ses propres caractéristiques Même pour les systèmes RFID dans la même bande de fréquences, la distance de communication varie considérablement Nous ne pouvons pas simplement supposer que la distance de travail d'un système RFID dans une certaine bande de fréquence est supérieure à celle d'un système RFID dans une autre bande de fréquence Lorsque vous sélectionnez réellement un système RFID, il est nécessaire de prendre en compte le coût global d'un système RFID, ainsi que des facteurs tels que la capacité de mémoire et les fonctionnalités de sécurité, et de sélectionner la bande de fréquence RFID appropriée en fonction de ces facteurs.