CC BY
4071081 RFID-технологии
>гии |
www.finestreet.ru
Стандарты и тенденции развития
RFID-технологий
Михаил ФЕДОРОВ
m.fedorov@vital-ic.com
В последнем обзоре рынка RFID и перспектив его развития с 2005 до 2015 года, сделанном компанией ID TechEX, утверждается, что достигший в 2004 году уровня $1,9 млрд рынок RFID в 2008 году превысит $7 млрд и вырастет до $26,9 млрд к 2015 году.
Перспективы
и тенденции развития RFID
В 2005 году уже представлены RFID-приложения для рынка финансовых услуг и обеспечения безопасности, автомобильного и общественного транспорта, небольших магазинов, библиотек, прачечных и медицинских учреждений. Еще один путь анализа рынка RFID — это анализ различных секторов: есть RFID-метки с источником питания, которые называются «активными метками», а есть RFID-метки без источника питания — «пассивные метки». По оценкам IDC, в мире около 410 млн «пассивных меток» (преимущественно в автомобилях) и 1390 млн «активных меток». По оценкам IDC, в 2006 году 3,1 млрд меток будет использоваться для идентификации контейнеров и поддонов для них на складах. Объем меченых упаковок товаров (особенно в фармацевтической отрасли), меток на багаже, животных, книгах, билетах и других вещах, не относящихся к торговле, будет стремительно расти — в 2008 году 6,8 млрд меток будет продано для перечисленных приложений и 15,3 млрд меток — для контейнеров и поддонов для них, но стоимость меток в первом случае будет больше, чем во втором. По регионам, утверждает ID TechEX, к 2010 году 48% RFID-меток будет продаваться в Восточной Азии, а 32% — в Северной Америке.
Сегодня важно понять, что потребность в RFID-метках стремительно растет с каждым годом. Даже если кто-то ошибочно считает, что RFID — это просто замена штрих-кодов, то и в этом случае рынок невероятно велик: каждый год в мире печатается 5-10 триллионов штрих-кодов! По самым смелым оценкам, число RFID-меток не достигнет уровня в 10 триллионов и к 2020 году — к тому времени они должны будут стоить менее цента и печататься также, как штрих-коды сегодня.
Однако, по мнению экспертов ID TechEX, цена в один цент не является необходимой для повсеместного распространения RFID-
меток — скорее всего пик RFID будет достигнут лет через 10 с помощью кремниевых чипов. Кроме того, возможно, такие гиганты, как IBM, Xerox и Samsung, разработают «бес-чиповые» альтернативы — полимерные транзисторные контуры и другие новые технологии. Если уж не до цента, то до пяти центов RFID-метки подешеветь просто обязаны, только тогда их производство превзойдет 10 млрд штук. Тогда они смогут проникнуть на колоссальный рынок упаковок товаров (более триллиона штук в год), почтовых отправлений (650 млрд в год) и книг (50 млрд в год). По мнению экспертов ID TechEX, цена метки в один цент (на которую надеются все упомянутые рынки) не заинтересует производителей, а вот пять центов — может быть вполне осмысленной.
Кроме перечисленных рынков могут появиться и другие, емкостью в десятки миллиардов штук меток ежегодно. Например, правительство Южной Кореи поддерживает проект USN (Ubiquitous Sensor Networks) для мониторинга природных катастроф и массы других приложений. У спецслужб разных стран есть проекты антитеррористических мер в глобальной логистике. Есть проекты идентификации крупного рогатого скота, которые становятся особенно актуальными из-за самых разных заболеваний. Есть даже проекты RFID-меток на особенно ценных банкнотах и лекарствах. Многие фармацевтические компании — Pfizer, GlaxoSmithKine и другие — уже решили внедрить у себя RFID-метки в 2005 году.
Другая аналитическая компания Juniper Research в своем недавнем прогнозе утверждает, что объем рынка RFID-систем в Западной Европе к 2007 году превысит $1 млрд, причем 40% его будет приходиться на Англию и Германию.
Наиболее популярным приложением будет использование RFID в логистике и сетях поставки, где новые технологии смогут поднять эффективность всей цепи поставок от производителя до продавца. Кроме того,
RFID-системы будут с успехом применять в таких нишах рынка, как библиотеки и массовые перевозки.
В обзоре Juniper Research отмечено, что ключом на пути к широкому распространению RFID-технологий должно стать соглашение о стандартах EPC Gen-2. Кроме Германии и Англии, RFID-системы наиболее успешно внедряются в Голландии, Дании и Швейцарии. Для использования в цепи поставок будут применяться мобильные решения, где технология RFID сочетается с GPS или GSM.
Кроме того, прогнозируется рост доходов на мировом рынке транспондеров для систем радиочастотной идентификации с $300 млн в 2004 году до $2,8 млрд в 2009 году. Наибольший рост продаж прогнозируется для целей маркировки паллет и упаковок. Ближе к 2009 году возрастет и объем продаж радиочастотных меток для маркировки единичных изделий потребительского спроса.
Действующие и вводимые стандарты ISO
Изначально технология RFID использовала диапазон низких частот. LF-технология (Low Frequency), принятая для самого старого варианта RFID, применялась главным образом в производстве и сельскохозяйственных направлениях деятельности. ISO 11784 и ISO 11785 — два широко распространенных стандарта в области низких частот (125 кГц), которые широко использовались и используются в области идентификации и слежения за животными. При этом ISO 11784 определяет структуру данных признака животных (в этом стандарте животные могут быть идентифицированы кодом страны и уникальным национальным удостоверением личности). ISO 11785 был посвящен техническим аспектам коммуникации.
Но в скором времени развитие самой технологии (выход на новые частоты) и областей ее применения (структура данных, протоколы обмена) настолько ускорило темп,
КОМПОНЕНТЫ И ТЕХНОЛОГИИ • № 1 '2006
RFID-технологии
109
Таблица 1. Стандарты ISO/IEC вобласти RFID
Стандарт ISO/IEC Название Статус
ISO 11784 Радиочастотная идентификация животных. Структура информации Изданный стандарт-1996
ISO 11785 Радиочастотная идентификация животных. Техническая концепция Изданный стандарт-1996
ISO/IEC 14443 Карты идентификации. Бесконтактные карты с интегральной схемой. Proximity-карты Изданный стандарт-2000
ISO/IEC 15693 Карты идентификации. Бесконтактные карты с интегральной схемой. Vicinity-карты Изданный стандарт-2000
ISO/IEC 18001 Информационная технология. Технология AIDC. RFID для управления объектами. Требования к приложениям Изданный стандарт-2004
ISO/IEC 18000-1 Интерфейс радиосвязи (часть 1). Общие параметры каналов связи для разрешенных частотных диапазонов Изданный стандарт-2004
ISO/IEC 18000-2 Интерфейс радиосвязи (часть 2). Параметры интерфейса радиосвязи с частотой до 135 кГц Изданный стандарт-2004
ISO/IEC 18000-3 Интерфейс радиосвязи (часть 3). Параметры интерфейса радиосвязи на частоте 13,56 МГц Изданный стандарт-2004
ISO/IEC 18000-4 Интерфейс радиосвязи (часть 4). Параметры для интерфейса радиосвязи на частоте 2,45 ГГц Идет заключительное утверждение как мирового стандарта
ISO/IEC 18000-5 Интерфейс радиосвязи (часть 5). Параметры для интерфейса радиосвязи на частоте 5,8 ГГц Идет заключительное утверждение как мирового стандарта
ISO/IEC 18000-6 Интерфейс радиосвязи (часть 6). Параметры для интерфейса радиосвязи в диапазоне частот 860-930 МГц Изданный стандарт-2004
ISO/IEC 18000-6 Интерфейс радиосвязи (часть 6). Параметры для интерфейса радиосвязи на частоте 433,92 МГц Идет заключительное утверждение как мирового стандарта
ISO/IEC 15960 Синтаксис данных. Требования к прикладному сообщению Изданный стандарт-2004
ISO/IEC 15961 RFID для управления объектами. Протокол передачи данных — прикладной интерфейс Изданный стандарт-2004
ISO/IEC 15962 RFID для управления объектами. Протокол правил кодировки данных и логических функций памяти Изданный стандарт-2004
ISO/IEC 15963 RFID для управления объектами. Уникальная идентификация радиочастотной метки Идет заключительное утверждение как мирового стандарта
что число стандартов 180 значительно выросло (табл. 1).
В настоящее время для каждого из выделенных частотных диапазонов действуют свои стандарты со своей степенью проработки. Международные стандарты 180 существуют для следующих диапазонов частот: 125-135 кГц, 860-930 МГц, 13,56 МГц и 2,45 ГГц (диапазоны 5,8 ГГц и 433,22 МГц в настоящее время практически не используются). На каждом из выделенных диапазонов работают приложения и прикладные системы, схожие по функциям (табл. 2).
Таблица 2. Стандарты 180 по частотному диапазону
Рабочая частота Стандарт Приложения
125 кГц 135 кГц ISO 14223 ISO 11784 ISO 11785 ISO 18000-2 • Разработаны для идентификации животных (в том числе домашнего скота), но используются достаточно широко, например в автомобильных иммобилайзерах
13,56 МГц ISO 14443 ISO 15693 ISO 10373 ISO 18000-3 • Бесконтактные смарт-карты для широкого круга приложений • Бесконтактные метки для приложений логистики, идентификации товаров и т. д. • Методы тестирования Proximity и Vicinity карт для диапазона 13,56 МГц
860-930 МГц ISO 15961 ISO 15962 ISO 15963 ISO 18000-6 • Бесконтактные метки для приложений логистики и идентификации товаров со средней дальностью
2,45 ГГц ISO 15961 ISO 15962 ISO 15963 ISO 18000-4 • Бесконтактные метки для приложений логистики и идентификации товаров с увеличенной дальностью
Действующие
и вводимые стандарты EPC Global
Кроме известных стандартов ISO, широкое распространение и популярность получили стандарты EPC Global. EPC Global стала заниматься стандартизацией после 2003 года, когда закрылась основанная в 1999 году при Массачусетском университете лаборатория Auto ID Labs, занимавшаяся вопросами определения стандартов в области сверхвысоких частот (UHF). Чтобы завоевать рынок и быть понятной потребителям RFID, компания EPC
Global начала с того, что выделила определенные функциональные группы меток, назвав их классами. Еще когда работала Auto ID Labs, были выделены следующие группы (классы):
• Класс 0. Группа пассивных меток для идентификации объекта (Passive Identity Tag). Эти метки содержат только так называемый «электронный код продукта» (Electronic Product Code, EPC) в неизменяемом виде, использующий проверку CRC для обнаружения ошибок.
• Класс 1. Группа пассивных меток с функциональными возможностями (Passive Functional Tag). Эта большая группа меток содержит все метки, имеющие какие-либо дополнительные функции, отличающие их от первой группы. Примером таких функций могут быть перезаписываемый EPC, шифрование данных и т. п.
• Класс 2. Группа «полупассивных» меток (Semi-Passive Tag). К этой группе были отнесены все метки, использующие дополнительно источник питания. При этом основным источником питания должен являться считыватель, а точнее, излучаемая им энергия.
• Класс 3. Группа активных меток (Active Tag). Эти метки содержат встроенный источник питания, полностью обеспечивающий метку необходимой энергией вне зависимости от считывателя.
• Класс 4. Группа активных RFID-меток (RFID Tag). Эти метки не только содержат встроенный источник питания, но и набор определенной логики, позволяющей метке обмениваться данными с такой же меткой или считывателем.
В настоящее время существует два поколения стандартов EPC (Generation 1, Generation 2). В первом поколении были определены только метки класса 0 и класса 1 (Class 0, Class 1). Метки класса 0 (C0g1) программировались во время изготовления и получали атрибут
«только чтение («R/O»). В метки класса 1 (C1g1) информация могла быть записана пользователем только один раз, они получили атрибут «одна запись, множественное чтение («WORM»). Класс 0 и класс 1 работают со считывателем по различным протоколам. Следует упомянуть и о модификациях классов, которые поддерживаются так называемыми «открытыми» стандартами EPC Global. Наиболее широко используемые модификации — это класс 0+ (C0+g1), который отличается размером памяти (96 бит вместо принятых изначально 64 бит) и класс 1b (C1bg2), где всего 128 бит, 96 (код EPC) из которых доступно для многократной записи.
Спрос на метки, содержащие большее количество информации и имеющие возможности множественной записи (WMRM), породил предложение EPC Global — метки первого поколения класса 2 (C2g1), поддерживающие оба протокола обмена данными со считывателем.
Однако развитие RFID-технологий шло такими высокими темпами, что в 2003 году EPC Global, чтобы угнаться за быстро развивающейся отраслью, выпускает второе поколение стандартов. Чтобы избежать проблем, возникающих при работе с метками первого поколения, EPC Global ввела общий протокол обмена данными для всех продуктов второго поколения. Протокол изначально разрабатывался для меток класса 1 второго поколения, но должен быть пригоден для работы с разрабатываемыми в перспективе классами (планируется создать метки класса 2, 3 и 4).
В настоящее время метки класса 0 и 1 доступны для коммерческого использования. 96-битный EPC обеспечивает уникальные идентификаторы для 268 миллионов компаний. Каждый изготовитель может иметь 16 миллионов классов объекта и 68 миллиардов регистрационных номеров в каждом классе. Есть и новые схемы нумерации, которые начинаются 128- и 256-битными регистрационными номерами, чтобы обеспечить совместимость с новыми стандартами второго поколения.
Сеть EPC, или как ее еще называют, UCCNET, отслеживает теговые объекты EPC в процессе их движения через цепь поставки от источника к потребителю. Сеть EPC состоит из следующих основных компонентов, которые используются в системе стандартов:
• ONS (Object Naming Services) — службы именования объектов, аналог DNS (Dynamic Named Services) типичной компьютерной сети. Каждый признак EPC привязан к детальной информации об объекте через локальную сеть (LAN) или Интернет.
• Savant — технология программного обеспечения, служащая «нервной системой» для сети, управляющая потоком данных между метками и считывателями.
• PML (Physical Markup Language) — язык физического обозначения, поднабор из XML-языка, который был определен как стандартная платформа развития для сети EPC.
КОМПОНЕНТЫ И ТЕХНОЛОГИИ • № 1 '2006
Таблица 3. Стандарты EPC Global
Стандарт EPC Global Название, содержание
Стандарты данных метки EPC Определенные схемы шифрования номера объекта для версии EAN.UCC Global Trade (GTIN®), а также следующих стандартизованных данных: EAN.UCC Serial Shipping Container Code (SSCC®), EAN.UCC Global Location Number (GLN®), EAN.UCC Global Returnable Asset Identifier (GRAI®), EAN.UCC Global Individual Asset Identifier (GIAI®), General Identifier (GID)
Спецификации класса 0 UHF Коммуникационный протокол и интерфейс для класса 0 на частоте 900 МГц
Спецификации класса 1 UHF Коммуникационный протокол и интерфейс для класса 1 на частоте 860-930 МГц
Спецификации класса 1 UHF, второе поколение Коммуникационный протокол и интерфейс для класса 1 на частоте 860-930 МГц, основанный на первом поколении класса 1
Спецификации класса 1 HF Коммуникационный протокол и интерфейс для класса 1 на частоте 13.56 МГц
Протокол считывателя Обмен сообщениями и протокол между считывателями меток и поддерживающим EPC программным обеспечением
Спецификация Savant Спецификация для служб Savant, выполняющих запросы приложений в пределах сети EPC Global
Спецификация ONS Спецификация для использования ONS, при извлечении информации, связанной с EPC
Спецификация ядра PML Спецификация для общего набора словарей, который используется в пределах глобальной сети EPC, обеспечивающая стандартизированный формат данных, полученных считывателями
Индустрия RFID быстро движется вперед, расширяя текущие стандарты и создавая новые, требуемые для международного внедрения технологии. ISO — глобальная власть в области стандартизации, и EPC Global — главная сила на рынке RFID, располагающая большой поддержкой промышленности и потребителей, в настоящее время больше соперничают, чем сотрудничают, что приводит к малоэффективной политике управления мировыми стандартами.
Наиболее интересны (табл. 3) стандарты EPC Global второго поколения (Gen 2), позиционируемые компанией как единый мировой стандарт.
Gen 2 — результат процесса стандартизации, управляемого EPC Global, дочерней компанией Uniform Code Council и EAN International, международных организаций по стандартизации, ответственных за широкое внедрение штрих-кода (Universal Product Code UPC). Так, Symbol — член-учредитель EPC Global, поддерживает обе технологии — Gen 1 и Gen 2, выпуская считыватели, которые уже сейчас можно программно перевести на Gen 2, и метки Gen 2, которые скоро поступят в продажу.
Ожидается, что протокол EPC Global Gen 2 станет лидирующим стандартом для RFID с рабочей частотой систем в UHF-диапазоне 900 МГц, который преодолевает многие ограничения решений EPC Global Class 0 и Class 1 первого поколения.
Gen 2 представляет собой концепцию с улучшенными качествами и стандартами работы, такими как функционирование нескольких считывателей в непосредственной близости друг от друга, соответствие всем нормам мировых регулирующих органов, высокий уровень качества считываемости меток, высокая скорость считывания, возможность многоразовой записи информации на метки и повышенный уровень безопасности. ■
КОМПОНЕНТЫ И ТЕХНОЛОГИИ • № 1 '2006
