PALUU PÄÄSIVULLE

RFID asiantuntijamme Pentti Lajunen testaa henkilöportin toimintaa

Tarjoamme RFID-sovelluksia mm. kulunvalvontaan ja varastonhallintaan.

Lukijat

Lukijoita on paljon, mutta käyttämämme FX9500 UHF/RFID-LUKIJA on osoittanut ominaisuuksiensa ja luotettavuutensa vuoksi markkinoiden parhaaksi lukijaksi.

FX9500 on kanadalaisen Siritin valmistama UHF/RFID-lukija. Sirit on eräs maailman johtavista RFID-laitevalmistajista. FX9500 tukee UHF-alueen taajuuksia väliltä 860 – 960 MHz, joten se on yhteensopiva useiden eri maiden radiotaajuuksia koskevien säädösten kanssa niin Pohjois- Amerikassa ja Euroopassa kuin Aasiassa ja Tyynenmeren alueellakin. Lukija tukee kaikkia EPCglobal Gen2 ja ISO18000-6C -standardien mukaisten protokollien pakollisia ja valinnaisia ominaisuuksia ja sisältää mahdollisuuden laiteohjelmiston päivittämiseen. Tämä mahdollistaa tulevaisuudessa myös uusien protokollien tuen lisäämisen valmistajan toimittamien ohjelmistopäivitysten muodossa. Siritissä voidaan käyttää myös "salattua tunnistamista".

Lukijan liitännät ovat monipuoliset:
  • 10/100 BaseT Ethernet-verkkoliitäntä (RJ45-liitin)
  • Digitaalinen I/O: 4 lähtöä ja 4 tuloa
  • RS-232-sarjaportti (DB9-liitin)
  • 4 antenniliitäntää (RP-TNC-liitin)
  • 1 LBT (Listen Before Talk) -antenniliitäntä (RP-TNC-liitin)
Useimmista muista lukijoista FX9500 erottaa mahdollisuus suorittaa ohjelmakoodia suoraan lukijassa. Tämä mahdollistaa lukijan toimimisen itsenäisenä ilman jatkuvasti päällä olevaa verkkoyhteyttä ja erillistä tietokonetta luetun tiedon käsittelyyn.

Protokollat ja rajapinnat

FX9500 ensisijainen käyttötapa on liittää se osaksi Ethernet-verkkoa, jolloin siihen voidaan ottaa yhteys TCP/IP-protokollan välityksellä. Lukijan TCP-portti 50007 on kaksisuuntainen komentokanava ja portti 50008 yksisuuntainen tapahtuma-kanava.Sirit käyttää omaa tekstipohjaista protokollaansa lukijan ja ohjelmistojen väliseen kommunikointiin. Lukijalle annetaan komentoja porttiin 50007 muodostettavan kaksisuuntaisen TCP-yhteyden eli ns. komentokanavan kautta. Komennot ovat selväkielistä ASCII-muotoista tekstiä, ja jokainen komento päättyy ASCII-merkkeihin #13 ja #10, eli Windows-tyyliseen rivinvaihtoon. Sirit on dokumentoinut lukijan kommunikointiprotokollan yksityiskohtaisesti kehittäjille suunnatussa Protocol Reference Guide -oppaassa.

Manuaalista komentojen syöttämistä ja tapahtumien kuuntelua varten lukijaan voidaan ottaa terminaaliyhteys verkkoyhteyden kautta SSH-protokollalla. Verkkoyhteyden lisäksi lukijaan voidaan avata yhteys RS232-sarjaporttin kautta. Yhteystavasta riippumatta kommunikoinnissa käytetään edellä mainittua tekstipohjaista protokollaa.

Monista muista RFID-lukijoista poiketen Sirit INfinity 510:ssa on kuitenkin mahdollisuus jättää tunnisteiden havainnointi kokonaan lukijan hoidettavaksi. Ulkoisen ohjelmiston tarvitsee vain rekisteröityä vastaanottamaan tunnisteiden saapumis- ja poistumistapahtumia, event.tag.arrive ja event.tag.depart. Tämä on olennainen osa lukijan tapahtumapohjaista toimintamallia, joka vähentää huomattavasti lukijan kanssa kommunikoivien ohjelmistojen työmäärää.

RFID-kulunvalvontajärjestelmä koostuu yleensä kolmentyyppisistä pääkomponenteista: tunnisteista, lukijoista ja taustajärjestelmästä.

Kulunvalvontajärjestelmissä käytetyt lukijat voidaan jaotella niiden suorittamien toimintojen perusteella kolmeen kategoriaan:
  • peruslukijat (ei-älykkäät)
  • puoliälykkäät
  • älykkäät
Peruslukijat hoitavat vain luennan ja lähettävät tunnistetiedot eteenpäin muille hallintalaitteille käsiteltäviksi. Puoliälykkäissä lukijoissa on tarvittavat liitännät porttien, ovien tms. aukaisemiseen, mutta ne eivät itse tee päätöstä luennan hyväksymisestä. Älykkäät lukijat puolestaan tekevät kulunvalvontapäätöksetkin itsenäisesti.

Tarvittavat liitännät porttien avaamiseen SIRIT lukijassa jo on. Älykäs siitä saatiin kuitenkin vasta kehittämällä skripti, joka kykenee tekemään kulunvalvontapäätökset itsenäisesti lukijan sisältämien tietojen perusteella. Skriptin tuli näin ollen myös kyetä vastaanottamaan lupatietoja ja tallentamaan niitä lukijan muistiin, sillä suoraa pääsyä lukijan sisäiseen järjestelmään laitteen valmistaja ei tarjoa.

Sovellusalueet

Radiotaajuisella tunnistuksella on nykyisin käyttökohteita hyvin laajalti monilla eri sovellusalueilla. Teollisuuden ja yritysten kannalta kenties tärkein sovelluskohde ovat logistiset järjestelmät sekä kulunvalvonta. Etätunnistus helpottaa esimerkiksi tavaraliikenteen ja varastokierron seuraamista, joten sillä voidaan saavuttaa säästöjä mm. prosessien tehostumisena ja hävikkien vähenemisenä.
Myös kuluttajapuolella RFID on koko ajan yleistymässä. Sitä käytetään jo yleisesti esimerkiksi erilaisissa kulunvalvontajärjestelmissä, kirjastojärjestelmissä ja joukkoliikenteen matkakorttijärjestelmissä. Myös esimerkiksi Suomessakin käyttöön otetut, mikrosirun sisältävät biometriset passit perustuvat RFID-tekniikkaan

Vaikka RFID ei teknologiana ole enää uusi, on sen laajempi käyttö alkanut yleistyä vasta lähivuosina. Tähän ovat osaltaan vaikuttaneet niin standardien tuoma varmuus laitteistojen yhteensopivuudesta, kuin tekniikan kypsyminen ja hintojen halpeneminen. RFID-teknologian hyödyntäminen lisääntyy koko ajan ja tekniikan edelleen kehittyessä uusia sovellusalueita keksitään koko ajan lisää.

RFID-teknologia

Radiotaajuinen etätunnistus eli RFID-tunnistus perustuu lukijalaitteen ja tunnisteiden väliseen kommunikointiin radioaaltojen välityksellä. Koska RFID-lukijat ja -tunnisteet tuottavat ja heijastavat sähkömagneettista säteilyä, ne luokitellaan radiolaitteiksi. Näin ollen ne saavat toimia vain tarkoin rajatuilla radiotaajuusalueilla ja niiden suurin sallittu säteilyteho on rajoitettu. Taajuusalueiden käyttöä ja säteilytehojen rajoja Suomessa kontrolloi Viestintävirasto. Eurooppalainen telealan standardisoimisjärjestö ETSI (European Telecommunications Standards Institute) on kehittänyt standardeja, joiden perusteella kunkin valtion telekommunikaatiosta vastaavat viranomaiset voivat laatia omat kansalliset säädöksensä eri taajuusalueiden käytölle. Taajuusalueiden luonti on tärkeää siksi, etteivät RFID-laitteistot aiheuta häiriötä muihin radioaaltoja hyödyntäviin laitteisiin ja sovellutuksiin, kuten radio- ja televisiolähetyksiin, matka- viestintään, teollisuuden tuotantolaitteisiin, tai viranomaisten kuten poliisin käyttämiin radioviestimiin.


Nykyisin yleisesti käytössä olevat RFID-tunnisteet jaotellaan käytetyn taajuusalueen mukaan neljään ryhmään

Taajuusalue RFID-taajuudet
  • LF (30 – 300 kHz) RFID 125 – 134 kHz
  • HF (3 – 30 MHz) RFID 13,56 MHz
  • UHF (300 – 3000 MHz) RFID 865 – 928 MHz
  • UHF RFID 2,45 GHz
Tunnisteet
RFID-tunnisteet jaetaan yleensä rakenteensa perusteella kahteen pääryhmään: aktiivisiin ja passiivisiin. Aktiiviset tunnisteet sisältävät pariston, joten ne voivat lähettää tietoa itsenäisesti. Passiivisissa tunnisteissa ei ole omaa virtalähdettä, vaan ne joutuvat turvautumaan ulkoiseen virtalähteeseen, jotta ne voivat lähettää tietoja. Näiden lisäksi on olemassa myös pariston sisältäviä, ns. puolipassiivisia tunnisteita, jotka toimivat muuten kuin passiiviset tunnisteet eli tarvitsevat ulkoista virtaa aktivoituakseen, mutta käyttävät sen jälkeen omaa paristoaan signaalin lähettämiseen saavuttaen näin vahvemman signaalin ja pidemmän kantaman.

Passiivisten tunnisteiden toiminta voi taajuusalueen mukaan perustua kahteen erilaiseen fysikaaliseen ilmiöön. LF- ja HF-taajuusalueiden tunnisteet perustuvat sähkömagneettiseen induktioon, joka tapahtuu, kun lukija luo oskilloivan magneettikentän, johon tunniste reagoi. Lukija johtaa halutulla käyttötaajuudella (esim. HF-alueella 13,56 MHz) antenniinsa vaihtovirtaa muodostaakseen magneettikentän. Saavuttaessaan tunnisteen antennin tämä magneettikenttä aiheuttaa virran indusoitumisen, ja tämän virran avulla tunnisteen mikropiiri kykenee reagoimaan ja lähettämään tietonsa lukijalle magneettikenttää muuttamalla.

UHF-taajuusalueilla toimivat passiiviset tunnisteet puolestaan perustuvat heijastumiseen ja kommunikoivat lukijan kanssa radioaaltoja välittämällä. Lukija lähettää antenninsa kautta korkeataajuisia radioaaltoja, joita tunnisteen antenni vastaanottaa ja heijastaa takaisin. Tunnisteessa itsessään ei ole lähetintä, vaan se sisällyttää omat tietonsa heijastamiinsa aaltoihin. Tämä tekniikka on nimeltään takaisinsironta.

Koska passiivisissa RFID-tunnisteissa itsessään ei ole erillistä virtalähdettä, ne ovat aktiivisia tunnisteita pitkäkestoisempia ja huomattavasti edullisempia. Passiivinen RFID-tekniikka on kehittynyt sekä teknisesti että hintansa puolesta viime vuosina sellaiselle tasolle, että siitä on monissa sovelluskohteissa jo varteenotettavaksi kilpailijaksi aktiiviselle tekniikalle.
UHF-tekniikan kehittyessä passiivisten tunnisteiden luentaetäisyydet ovat kasvaneet huomattavasti. Vielä muutama vuosi sitten passiivisten tunnisteiden maksimiluenta etäisyydet olivat alle 10 m, mutta nykyään voidaan laadukkaimmilla laitteilla ja laadukkaimmilla tunnisteilla saavuttaa jo lähes 40 m:n lukuetäisyys.

RFID-teknologian yleistymistä pitkään hidastanut standardoinnin puute on viime vuosien aikana korjautunut merkittävästi EPCglobal-organisaation perustamisen jälkeen. Organisaatio perustettiin vuonna 2003 ratkaisemaan RFID-teknologian standardointiin liittyviä kysymyksiä. Se osoittautui menestyksekkääksi, ja vuosien 2004–2007 aikana luotiin maailmanlaajuiset EPC-standardit, joista ehkä tunnetuin on tunnisteen ja lukijan välisen tiedonsiirtoprotokollan määrittelevä Gen2-standardi. Gen2 sisällytettiin myös ISO-standardiin ISO/IEC 18000-6 Type C. Nämä kansainväliset standardit takaavat niitä tukevien lukijoiden ja tunnisteiden yhteensopivuuden.

EPC (Electronic Product Code) eli sähköinen tuotekoodi on EPCglobalin hallinnoima numerointistandardi. Sitä pidetään viivakoodin seuraajana. EPC on 96-bittinen koodi, joka yksilöi tunnisteen. Viivakoodiin verrattuna EPC-koodiin mahtuu huomattavasti enemmän tietoa. Kun viivakoodilla on mahdollista tunnistaa vain valmistaja ja tuote- ryhmä, EPC:n käyttö mahdollistaa myös jokaisen yksittäisen tuotteen yksilöllisen tunnistamisen.
Standardin mukaiset EPC-tunnisteet ovat maailmanlaajuisesti yksilöllisiä. Niiden käyttö kuitenkin vaatii lisenssin ostamisen EPCglobal-organisaatiolta, ja tuottaakseen lisäarvoa yritykselle, myös maksullisen jäsenyyden EPC Network -palveluun.
Gen2-standardin mukaisia tunnisteita voidaan kuitenkin käyttää myös ilman EPC- standardin mukaista numerointijärjestelmää luomalla tunnisteille oma sisäinen numerointijärjestelmä, sillä tunnisteita voidaan helposti koodata myös itse. Tämä on vielä toistaiseksi yleisin ratkaisu uusien RFID-ratkaisuja käyttöön ottavien yritysten kohdalla niin Suomessa kuin ulkomaillakin.