Билет №5. Вопрос №2.

Технологии бесконтактной идентификации наиболее полно соответствуют всем требованиям компьютерной системы управления, где требуется распознавание и регистрация объектов и прав в реальном масштабе времени. Строятся они обычно на оптическом – это, например, всем известные штрих-коды или радиочастотном принципе (RFID устройства).

Такие системы находят широкое применение в системах санкционированного доступа, учета, хранения, обращения, охраны, оповещения, наблюдения и т. п. Объектом идентификации может быть человек, животное, транспортное средство, оборудование, контейнер с грузом, изделие в процессе производства, товар, ценные предметы. Каждому объекту в таких системах придается индивидуальный идентификатор носитель определенной информации об объекте. Эта информация может быть либо постоянной, либо изменяемой в процессе эксплуатации. Бесконтактный и дистанционный метод считывания информации позволяет размещать и идентификатор, и считыватель таким образом, что они не мешают прохождению основного процесса и не требуют для обработки дополнительных операций и времени. Такие свойства позволяют средствам бесконтактной идентификации стремительно внедряться практически во все сферы жизнедеятельности человека. RFID-системы применяются в разнообразных случаях, когда требуется оперативный и точный контроль, отслеживание и учет многочисленных пере­мещений различных объектов. Области применения: электронный контроль за доступом и перемещениями персонала; управле­ние производством, товарными и таможенными складами; автоматический сбор данных и при необходимости начисление оплаты; кон­троль, планирование и управление движением (грузо- и пасажиропотоками); обеспечение безопасности (в комплексе с другими техническими средст­вами аудио- и видеоконтроля); защита и сигнализация на транспортных средствах.

Основные преимущества системы радиочастотной идентификации и ре­гистрации объектов: для RFID не нужен контакт или прямая видимость; RFID-метки читаются быстро и точно (приближаясь к 100%-ной идентификации); возможность использования в агрессив­ных средах, а RFID-метки могут чи­таться через грязь, краску, пар, воду, пластмассу, древе­сину, живые ткани; пас­сивные метки имеют фактически неограниченный срок эксплуата­ции; микро­схема метки несет большое количество данных и может выполнять функции за­щиты информации; метки практически невозможно подделать.

Типичный состав системы радиочастотной идентификации состоит из следующих составных частей (рис.1):

- радиочастотная метка-транспондер (tag), размещаемая на контролируе­мом объекте. В ее состав входят приемо-передающая антенна, микро­мощный приемопередатчик, память (хранит идентификационный код или другие данные), источник энергии;

- считывающее устройство (reader), также содержащее антенну и приемо­передатчик (возможно, большой мощности), микропроцессор, который декодирует данные и устройство для связи с системой обработки данных. Портативные ридеры могут также иметь устрой­ства вывода информации.

- радиоканал, посредством которого связаны метка и считыватель.

Считыватель излучает электромагнитное поле определенной частоты. Это может быть немодулированное излучение, или сигнал, содержащий определен­ную информацию – за­прос. Попавшие в зону действия считывателя радиочас­тотные метки "отвечают" собствен­ным сиг­налом, содержащим полезную ин­формацию (например, код товара) на той же самой или дру­гой частоте. Сигнал улавливается антенной считывателя, полезная информация рас­шифро­вывается и передается в компьютер для обработки или выводится на устройство вы­вода считывателя (в том случае, когда получателем информации является человек).

Рисунок 1 – Типичный состав системы радиочастотной идентификации (источник питания считывающего устройства не показан)

Системы радиочастотной идентификации можно классифицировать по нескольким признакам. По видам обмена информацией можно выделить три группы меток: Read Only (RO) – метки, которые работают только на считывание ин­формации. Необходимые для хранения данные заносятся в память метки изго­товителем и не могут быть изменены в процессе эксплуатации;

Write Once Read Many (WORM) – метки для однократной записи и мно­гократного считывания информации. Они поступают от изготовителя без ка­ких-либо данных пользова­теля в устрой­стве памяти. Необходимая информация записывается самим пользователем, но только один раз. При необходимости изменить данные потребуется новая метка;

Read/Write (RW) – с возможностью многократной записи и многократного считывания информации.

Наибольшее распространение в настоящее время получили такие ИС двух видов:

- идентификаторы с однократно программируемой памятью;

- идентификаторы с многократно перепрограммируемой памятью и защитой от мошенничества. Рассмотрим в качестве примера такие ИС, имеющие малый радиус действия.

Далее классификацию можно провести по варианты смысловой нагрузки идентифицирующих кодов устанавливаются прикладной системой, например:

- непосредственная информация об объекте (имя, номер, место назначения, количество, режим использования...);

- координаты информации об объекте или с ним связанной в памяти считывателя или иного устройства системы;

- переменные данные, при обработке которых по заданному в системе алгоритму образуется искомая информация.

Во втором и третьем случаях объем получаемой об объекте информации практически неограничен, эта информация может быть защищена от несанкционированного доступа любыми методами.

По устройству источника питания различают следующие группы идентификаторов:

пассивные – не имеют собственного источника питания, а необходимую для работы энергию получают из поступающего от считывателя электромаг­нитного сигнала. Дальность чтения пассивных меток зависит от энергии считы­вателя. Пассивные метки имеют практиче­ски не­ограниченный срок службы. Недостаток пассивных меток – необходимость использо­вания более мощных устройств считывания информации, обладающих соответствующими источ­ни­ками питания;

активные – содержащие первичный источник питания (аккумулятор), или получаю­щие питание от бортовой сети объекта (например, автомобиля). Дальность считывания ак­тивных меток не зависит от энергии считывателя. Преимуществом активных меток по срав­нению с пассивными является значи­тельно большая (не менее, чем в 2-3 раза) дальность счи­тывания информации и высокая допустимая скорость движения активной метки относи­тельно считыва­теля;

Существующие системы RFID работают в трех частотных диапазонах, условно на­званных:

низкочастот­ным (100 – 500 кГц);

среднечастотным (3 – 30 МГц);

высокочастотным (850 – 950 МГц, 2.4 – 8 ГГц).

Область применения высокочастотных меток – системы, требующие большой дально­сти и высокой скорости чтения. Например, контроль железно­дорожных вагонов, автомоби­лей, контейнеров на складских площадках. Боль­шая дальность действия делает возможной безо­пасную установку считываю­щих устройств вне пределов досягаемости потенциального злоумышленника.

Одним из главных недостатков высокочастотного диапазона является сильное отражение ра­диоволн, поэтому системы идентификации этой группы в основном устанавливаются на открытой или слабопересеченной местности.

Наряду с достоинствами радиочастотным меткам присущи и некоторые недостатки. К ним относятся: относительно высокая стоимость; невозможность размещения под металли­ческими и электропроводными поверхностями (радиочастотные метки подвержены влиянию металла (электромагнитное поле экра­нируется токопроводящими поверхностями)); взаим­ные коллизии; подверженность поме­хам в виде электромагнитных полей; влия­ние на здоровье человека. Вопрос о влиянии электромагнитного излучения на здоровье людей дис­кутируется уже длительное время, особенно в связи с использованием сотовых телефонов и электромаг­нитных антенн в торговых залах, защищающих товары от краж. Радиочастотные метки сами по себе не представляют какого-либо риска для здоровья, поскольку основное время они не активны. С другой сто­роны считыватели, как источники интенсивного излучения, являются объектом исследований, имеющих целью определение допустимых, не влияющих на здо­ро­вье, уровней излучения.

Во многих случаях в поле действия считывателя может одновременно попасть не­сколько радиочастотных меток. Хорошее контрольное оборудование должно не только обна­руживать радиочастотные метки, но и четко идентифи­цировать количество однотипных ме­ток. В считывателях, обладающих такими возможностями, реализован специальный алго­ритм антиколлизии. Стоит обратить внимание, что при размещении системы радиочастотной идентификации в офисных помещениях необходимо тщательно подходить к выбору их модели так как некоторые из них могут быть чувствительны к помехам в виде электромагнитных полей от включенных компьютеров (мони­торов).

Системы идентификации также можно разделить на одночастотные и многочастотные. Низкая частота запросного сигнала, может гарантировать отсутствие перекрестного чтения между близко расположенными ридерами, а высокая частота ответного сигнала может обеспечить быструю и достаточно надежную (с меньшими помехами) передачу данных. Однако при этом необходимо также учитывать, что в общем случае дальность действия идентификаторов сильно зависит от радиочастоты, на которой они работают. Идентификаторы с низкой частотой обычно используют в качестве антенны сотни витков медной проволоки, поскольку соединяются посредством магнитного поля.

Высокочастотные идентификаторы используют один виток, двухполюсную антенну, которая более эффективна, чем намотка или другие более сложные антенны (микрополосковые и т.п.). Для высокочастотных идентификаторов важно иметь более эффективную антенну, поскольку для передачи этим идентификаторам данных требуется больше энергии по сравнению с низкочастотными идентификаторами. Таким образом выбор необходимой частоты зависит от определенной области применения, поскольку такие свойства как затухание в воде, отражение от поверхности, мощность и скорость передачи данных различны для каждого диапазона. На следующем графике показано влияние факторов при выборе частоты для радиочастотных систем.