| |
Bezkontaktní identifikační systém je založen na
principu rádiového přenosu dat mezi snímačem (vysílačem) a pohybujícím
se objektem (osoba, automobil, palety ve skladu atd...). Objekt musí být
vybaven takzvaným transpondérem (RFID tag), což je elektronický obvod,
který obsahuje přijímací/vysílací anténu, nabíjecí kondenzátor, paměť
a nepotřebuje napájení z baterie. V zásadě celý systém pracuje jako dvouanténní,
jedna je v transpondéru a jedna je připojena ke snímači. Transpondéry
mohou být v různém provedení - většinou podle charakteru aplikace (např.
karty velikosti kreditních karet, skleněné tyčinky, plastové disky, válce
atd...)
Princip činnosti spočívá v tom, že vysílač (snímač) periodicky vysílá
pulsy prostřednictvím antény do okolí. Jakmile se v dosahu antény objeví
transpondér, přes jeho vlastní anténu přijme signál a ten využije k nabití
svého kondenzátoru energií, která je dostatečná k jeho aktivaci a následné
odpovědi zpět snímači. Ten signál od transpondéru přijme a po jeho vyhodnocení
(ochranné kódy atd..) jej předá k dalšímu zpracování. Data mohou být předána
ihned počítači ke zpracování, nebo mohou být uložena v paměti přenosných
čteček a později nahrána do počítače.
SROVNÁNÍ
S JINÝMI SYSTÉMY
Vedle
bezkontaktních identifikačních systémů existují i další systémy pro identifikaci.
Mezi nejznámější patří magnetický identifikační systém a optický identifikační
systém. Pokusíme se o srovnání jejich vlastností a aplikačního nasazení.
MAGNETICKÝ IDENTIFIKAČNÍ SYSTÉM
Používá
se prakticky pouze ve spojení s identifikačními kartami velikosti kreditních
karet, použití jiného provedení je prakticky nemožné. Karty jsou velmi
levné, zato však podléhají opotřebení, které je způsobeno několika vlivy:
1.
Vlastním protahováním snímačem - vzniká mechanické poškození
2. Nošením karty v kapse nebo v obalu
3. Přítomností magnetických polí
Kopírovatelnost karet je rovněž velmi snadná. Cena vlastního snímače ve
stejné kategorii jako u ostatních systémů bývá o něco vyšší. Velkou nevýhodou
je nutnost umístění snímače tak, aby byl dobře a volně přístupný pro vložení
karty a tedy je i volně přístupný také vandalům. Rovněž samotný fakt,
že při každém průchodu či příjezdu musíme vytahovat kartu a protahovat
ji snímačem, není příjemný. Automatická identifikace ( např. sklady, automatické
parkoviště, automatická identifikace osob) je v tomto systému nemožná.
Spolehlivost čtení bývá velmi často nízká - například v hotelích vybavených
pokojovými zámky na principu magnetických karet je běžné, že pokoj otevíráme
i na deset pokusů.
OPTICKÝ
IDENTIFIKAČNÍ SYSTÉM
Jako
identifikační prvek je zde použit čárový kód, tedy cena takové karty je
prakticky zanedbatelná. Zato pro okopírování karty s čárovým kódem stačí
obyčejná kopírka - zde tedy nelze hovořit o jakémkoliv zabezpečení.
Mechanické opotřebení karty je velmi malé, cena snímače, jeho umístění
a použití je v podstatě stejné jako u magnetického systému.
Automatická identifikace je o něco snadnější - existují optické snímače,
které dovedou přečíst čárový kód i na větší vzdálenost , ale jsou také
samozřejmě podstatně dražší. Fyzické umístění čárového kódu na snímaném
objektu musí být v dané aplikaci automatické identifikace jednou definované
a dodržované.
BEZKONTAKTNÍ
IDENTIFIKAČNÍ SYSTÉM
Jak již
bylo řečeno, transpondéry u tohoto systému mohou být jakéhokoliv provedení
(třeba v přívěsku na klíče), jsou neopotřebovatelné a prakticky nezničitelné.
Kopírovatelnost je téměř nemožná. Cena srovnatelného snímače vychází o
něco levnějí než u předchozích systémů, cena karet je však vyšší.
Umístění snímače může být libovolné, třeba i za stěnou nebo v ní. Může
být umístěn dokonce i zcela mimo identifikační místo, kde bude namontována
pouze anténa. Takto lze snímač bezpečně ochránit před vandaly. Při průchodu
osob pak při vhodně umístěné anténě a transpondéru není třeba vůbec kartu
vytahovat a přesto k identifikaci dojde - takzvaný FREEHAND systém.
Velkou výhodou je možnost automatické identifikace - transpondéry mohou
být na snímaném objektu umístěny skoro kdekoliv, snímač je dovede identifikovat
(podle provedení) i na několik metrů.
Čtečka vysílá výkonový impuls o délce asi 50ms - obr.1. Impuls je přijat
anténou transpondéru, která je naladěna na stejnou frekvenci. Tato přijatá
energie je usměrněna a vzniklým napětím je nabit interní kapacitor. Po
ukončení vysílaného pulsu transpondér okamžitě vyšle svá data zpět. K
napájení transpondéru během jeho vysílání slouží právě toto napětí nastřádané
na vnitřním kapacitoru - obr. 2.
Délka přenášených dat je 128 bitů včetně zabezpečovacího kódu a přenos
trvá 20 ms. Tato data jsou zachycena anténou přijímače (čtečky) a dekódována.
Poté je nabíjecí kapacitor transpondéru vybit a očekává se další nabití
a čtení. Perioda mezi dvěma cykly je mezi 20 ms až 50 ms a je závislá
na nastavení systému - obr. 1. Přenos dat je založen na principu FSK /Frequency
Shift Keying/.Tento zbůsob klíčování má relativně dobrou odolnost vůči
rušení šumem a cenově vychází přijatelně.
TRANSPONDÉRY
Transpondéry
existují v několika provedeních lišících se jak tvarem, tak i funkcí:
plastové karty (velikosti klasické kreditní karty), plastové disky (průměr
30 mm, tloušťka 8.5mm), skleněné tyčinky (průměr 3.85 mm, délka 23mm a
32.5mm), válcové provedení (průměr 21mm, délka 115mm) a mnohé další. Konkrétní
výběr transpondéru závisí na aplikaci. Mezi další vlastnosti transpondérů
patří také jejich možná reprogramovatelnost.
Co se týče funkce, existují typy určené pouze pro čtení uloženého kódu
(R/O transpondéry), stejně jako typy s možností naprogramování kódu vlastního
o délce 64 bitů do interní EEPROM (R/W transpondéry).
R/O transpondéry jsou užívány jako jedinečné a nekopírovatelné. Každý
takovýto transpondér obsahuje unikátní kód, neexistují tedy dva stejné
transpondéry. Tyto prvky jsou široce použitelné ve všech aplikacích zabývajících
se velkými databázemi s nezáměnnými položkami.
R/W transpondéry jsou určeny mimo jiné pro ukládání dat,
nebo pro uživatelsky definovatelné identifikační kódování. Mohou být programovány,
čteny a měněny tisícekrát. Programování se děje rovněž bezkontaktně, pouze
elektromagnetickým polem vytvářeným snímačem. Uživatel si tak může sám
tvořit kódy ke snadné integraci s jeho počítačovým systémem zpracování
dat. Nebo například při aplikacích ve výrobním procesu lze do R/W transpondérů
zapisovat výsledky operací během zpracování výrobku.
Všechny
popisované transpondéry jsou vzájemně kompatibilní, to znamená, že je
lze číst, případně programovat kteroukoliv čtečkou systému TIRIS.
ČTECÍ
VZDÁLENOST
Jedna
z největších předností systému TIRIS Texas Instruments je extrémně velká
čtecí vzdálenost při zachování vysoké spolehlivosti čtení. Čtecí vzdálenost
je závislá na mnoha kritériích: typu transpondéru, elektromagnetickém
rušení, orientaci transpondéru a typu antény. Obecně, standardní skleněný
transpondér s výkonnou čtečkou a velkou anténou lze číst do vzdálenosti
asi 1m - viz obr. 3 a 4. Větší transpondéry lze číst asi do dvou metrů.
Malá čtečka (handheld) dovede číst na vzdálenosti kratší, typicky asi
0.2m pro skleněný transpondér.
 |
|
|
ZABEZPEČENÍ
DAT
Systém TIRIS užívá k zabezpečení přenosu dat 16
bitový CRC algoritmus (CRC-CCITT), který zajišťuje, že budou přenášena
jen platná data. V případech, že intenzita elektromagnetického pole není
dost silná ke spolehlivému přenosu dat, čtečka odpovídá řídicímu počítači
příznaky NO READ nebo INVALID.
ORIENTACE V TRANSPONDÉRU
Orientace
transpondéru vzhledem k anténě je také velmi významná. Nevhodná orientace
způsobí zkrácení čtecí vzdálenosti - viz obr. 3 a 4.
RYCHLOST
POHYBU V TRANSPONDÉRU
Mnoho aplikací vyžaduje, aby byl transpondér přečten
za pohybu. Jelikož čtecí cyklus při standardním nastavení je asi 120ms,
musí se transpondér nacházet ve čtecím poli antény alespoň po tuto dobu.
Jelikož tvar čtecího pole antény je proměnlivý, nelze obecně stanovit,
jak rychle se může transpondér pohybovat. Typicky lze říci, že 32 mm skleněný
transpondér se může pohybovat rychlostí asi 3m/s je-li dostatečně blízko
antény – viz obr. 5. Je několik způsobů, jak přizpůsobit standardní konfiguraci
vyšším rychlostem pohybu transpondéru. Jedním z nich je zkrácení nabíjecího
času transpondéru, jiný předpokládá rozdělení jedné antény do dvou, vysílací
a přijímací. Z praxe lze říci, že při velké anténě bylo dosaženo rychlosti
pohybu transpondéru asi 65 m/s - t.j. 240 km/h.
CO SE DĚJE, NACHÁZÍ-LI SE VE ČTECÍM POLI VÍCE TRANSPONDÉRŮ
Jako
ve většině systémů založených na FM modulaci, bude čten transpondér se
silnějším signálem. Tak, jak se budou transpondéry pohybovat, bude se
měnit jejich priorita.
Například:
budou-li se dva transpondéry vzdálené od sebe 10
cm pohybovat ve čtecím poli antény, bude čten napřed první transpondér
a poté druhý, jakmile se přiblíží více k anténě než prvý. Budou-li dva
transpondéry ekvidistantní vůči anténě a budou-li stejně orientovány,
nebude čten žádný. Tak jak se bude rozdíl mezi nimi zvětšovat, tak bude
růst schopnost systému správně rozlišit jeden z nich. Typický případ -
standardní 32 mm transpondér bude správně čten, bude-li jeho vzdálenost
od druhého asi 50 mm.
|
|
