Radio Frequency Identification, tehnologija koja svakako donosi brojne rasprave i teorije zavere. O čemu se zapravo radi (sa tehničke strane)?

U pitanju je ideja s kraja 19. veka. Malo električno kolo, izrađeno na više načina.

Deli se na dve klase:

  • aktivna
  • pasivna

Aktivna podrazumeva sopstveno napajanje električnom energijom. Dakle, uključuje bateriju. Što odmah ukazuje na ograničeni radni vek iste. Uređaj je aktivan za primanje i odavanje podataka, gotovo non-stop, ali samo dok taje napajanje. Nakon trošenja baterije dolazi do prestanka sa radom, te je neophodno zmeniti istu.

Pasivna podrazumeva napajanje spolja. Što primerak električnog kola (čipa) čini dugotrajnijim tj. sa večnim rokom upotrebe (teoretski). I baš je to u domenu od interesa.

RFID čip (pasivni) podrazumeva:

  • kondenzator
  • kalem
  • poluprovodnik

Može biti izrađen u vidu nalepnice ili kapsule.

Kapsula je najčešće od stakla, dok je nalepnica u vidu najlonske folije, kako bi se lakše zalepila na proizvode. Očekuje se u skorijoj budućnosti da u potpunosti zameni bar-kodove.

Dakle, dva su pristupa informacijama iz RFID-ja:

  1. magnetnom indukcijom (tzv. blisko polje)
  2. hvatanjem elektromagnetnih talasa (tzv. daleko polje)

U oba slučaja postoji RF-antena.

Obe mogu prebaciti dovoljno energije da bi se upravljalo nalepnicom i omogućilo mu da se radi, obično između 10 μW i 1mW, zavisno od vrste nalepnice (poređenja radi PC 4 procesor trošio je 50W, dok Intel XScale processor troši 500mW).

RFID bliskog polja

Zasniva se na Faradejevom principu magnetne indukcije, između nalepnice (čipa) i čitača. Čitač, putem svoje antene šalje radio talase ka čipu (nalepnice), šaljući frekvenciju naizmenične struje. To izaziva indukciju naizmenične struje u kalemu RFID-ja, čime dolazi do punjenja kondenzatora, koji se dalje ponaša kao baterija. Kada se napuni kondenzator, dolazi do napajanja električnog kola (RFID) u kome se on nalazi.

Sve to uslovljava pojavu sopstvene magnetne indukcije u kalemu električnog kola. Kada se stvori magnetno polje indukovane struje oko kalema, to novo polje (indukovano) se opire polju koje ga izaziva.

Kalem čitača “oseća” ovo pojačanje struje koja se javlja u njemu. Upravo te oscilacije električne energije prenose informacije. Zapravo, ovo je princip koji odavno postoji u mnogobrojnim uređajima u našim domaćinstvima.

Ukoliko se nalepnica (čip) puni i indukuje struju i osciluje tokom vremena, signal može biti dekodiran kao male varijacije fluksa u magnetnom polju, što pokazuje informacije sa čipa.

Čitač, zatim, može “očitati”  informacije nadgledanjem promene jačine struje kroz odašiljački kalem. Varijacije zavise od broja bitova koji su potrebni, stepena prenosa podataka i dodatnih bitova koji su smešteni radi potrebe grešaka koje nastaju usled električnih šumova u komunikaciji.

Inače, ova tehnologija je zavedena pod standardom ISO 15693 i ISO 14443.

Ipak, kod ove tehnologije postoje i neka ograničenja. Opseg upotrebe magnetne indukcije je približno , gde je c- const. brzina svetlosti, a f je frekvencija.

Dalja ograničenja su u pogledu energije potrebne za indukovanje polja. Jačina magnetnog polja opada sa rastojanjem po zakonu 1/r3. Vremenom, iz potrebe se razvilo i daleko polje, kao bolje rešenje.

RFID dalekog polja

RFID nalepnice, zasnovane na emisiji dalekog polja hvataju elektomagnetne (EM) talase koji dolaze od dipolne antene prikačene na čitaču. Mala dipolna antena u nalepnici (čipu), prima ovu energiju, kao naizmeničnu potencijalnu razliku koja se pojavljuje kroz ručice dipola.

Dioda može ispraviti2 ovaj potencijal i povezati gas a kondenzatorom, što će dovesti do skladištenja el. energije (punjenje kondenzatora) zarad napajanja kola nalepnice (čipa).

Uostalom, za razliku od bliskog polja, ovde su nalepnice (čipovi) izvan opsega polja čitača i informacija se ne može vratiti čitaču korišćenjem promene jačine struje usled mag. indukcije (kao kod bliskog polja).

Inženjeri su ovde pribegli drugačijem rešenju.

Koristi se, za dobijanje informacija, povratno rasipanje radio talasa. Ukoliko bi se stvorila precizna antena, mogla bi se uključivati na posebnu frekvenciju gde bi onda upijala veći deo energije, koja bi  stizala na toj frekvenciji. No, ako se impedance ne slažu na ovoj frekvenciji, antena će vratiti deo ove energije (kao odbojni talas), ka čitaču, koji ih zatim može osetiti koristeći radio prijemnik.

Promenom impedance antene, vremenom, nalepnica (čip) može uzvraćati više ili manje dolaznih talasa, po šablonu koji će dešifrovati informacije sa nalepnice (čipa).

U praksi se može skinuti antena za ovu namenu i postaviti tranzistor preko dipola i zatim uključivati i isključivati. Ovakve (dalekopoljne) nalepnice imaju grub dizajn. Rade na većoj frekvenciji od 100 MHz, uobičajeno na UHF (Ultra High Frequency), kao što je 2,45 GHz.

Ispod ove frekvencije se nalazi RFID bliskog polja.

Ograničenja

Ograničenja u pogledu primene ove tehnologije ogledaju se u vidu količine energije koja dopire do nalepnice od čitača i u pogledu osetljivosti čitača na povratni signal.

Povratni signal je veoma slab, jer je rezultat dve pojave zasnovane na zakonu kvadrata.

Prva pojava – zračenje talasa od izvorne antene, u okolinu, na putu do nalepnice, a druga je putovanje povratnih talasa ka čitaču. Ta povratna energija je  1/r4, r-rastojanje od čitača do nalepnice.

Srećom, zahvaljujući Morovom zakonu i stalnom smanjenju veličine komponenata, energija potrebna za napajanje nalepnice je sve manja (sada dostiže nekoliko μW). Sa današnjim, savremenim, poluprovodnicima, možemo stvoriti nalepnice, koje se mogu očitavati sa sve većih daljina, (danas znatno većih, nego što je bilo do pre par godina).

Vrlo jeftini, a osetljivi radio prijemnici se mogu danas naći na tržištu, sa snagom u opsegu 100 dBm pri 2,4 GHy frekvencije.

Uobičajeni dalekopoljni RFID može uspešno biti očitan sa 3 m daljine, dok neke RFID kompanije tvrde da njihovi čipovi dosežu do 6m.

Problemi privatnosti

 

Pored prednosti, postoje i mane.

Npr. Beneton je nedavno objavio da će ubuduće njihova odeća u sebi sadržati RFID čipove. Šta će postići? Sigurno će se sprečiti krađa iz marketa, ali se isto tako i mušterija može pratiti kada god obuče taj komad odeće.

RFID na vratima veš mašina može omogućiti komunikaciju veša sa mašinom, kako bi sama mašina birala program pranja, ali može i slati podatke proizvođaču o vrsti odeće koja se pere, kako bi pravili dosije kupca. Da bi mu ubuduće nudili proizvode po njegovim željama.

RFID u telu čoveka, može slati podatke o otkucajima srca i zdravlja uopšte, ali takođe, može i slati talase visoke frekvencije i izazivati glavobolje, po nalogu satelita. A da i ne govorimo o praćenju čoveka i narušavanju privatnosti.

Dakle, ova tehnologija donosi viši stepen telesne udobnosti, ali itekako ostavlja prostora za zloupotrebu. Možemo reći da život naših predaka nije bio znatno nazadniji bez ove tehnologije, tako da nam, možda, i nije potrebna.

 

Aleksandar Pavlović

 

Izvori:  Roy Want, Spectrum IEEE [2006] – Intel Research 1536-1268, str. 25-32

0