Радиочастотная идентификация. 
Автоматизация процесса передачи информации с бортового регистратора на стационарный комплекс обработки

RFID (Radio Frequency IDentification) — радиочастотная идентификация, способ автоматической идентификации объектов, в котором посредством радиосигналов считываются или записываются данные, хранящиеся в так называемых транспондерах, или RFID-метках. Любая RFID-система включает в себя следующие составляющие:

• · считывающее устройство (считыватель, ридер или интеррогатор);
• · транспондер (RFID-метка).

Большинство RFID-меток состоит из двух частей. Первая— интегральная схема (ИС) для хранения и обработки информации, модулирования и демодулирования радиочастотного (RF) сигнала и некоторых других функций. Вторая— антенна для приёма и передачи сигнала.

Рисунок 1.2.2.1 RFID-антенна.

Существует несколько способов систематизации RFID-меток и систем:

• · По рабочей частоте
• o Метки диапазона LF (125—134 кГц). Пассивные системы данного диапазона имеют низкие цены, и в связи с физическими характеристиками, используются для подкожных меток при чипировании животных, людей и рыб. Однако, в связи с длиной волны, существуют проблемы со считыванием на большие расстояния, а также проблемы, связанные с появлением коллизий при считывании.
• o Метки диапазона HF (13,56 МГц). Преимущества данных систем в том, что они дешевы, не имеют экологических и лицензионных проблем, хорошо стандартизованы, имеют широкую линейку решений. Применяются в платежных системах, логистике, идентификации личности. Для частоты 13,56 МГц разработан стандарт ISO 14 443 (виды A/B). Однако существуют проблемы со считыванием на большие расстояния, в условиях высокой влажности, наличия металла, а также проблемы, связанные с появлением коллизий при считывании.
• o Метки диапазона UHF (УВЧ, 860—960 МГц). Метки данного диапазона обладают наибольшей дальностью регистрации, во многих стандартах данного диапазона присутствуют антиколлизионные механизмы. В UHF RFID-системах по сравнению с LF и HF ниже стоимость меток, при этом выше стоимость прочего оборудования. В настоящее время частотный диапазон УВЧ открыт для свободного использования в Российской Федерации в так называемом «европейском» диапазоне— 863—868 МГЦ и в «американском» диапазоне ____.
• · По источнику питания
• o Пассивные
• o Активные
• o Полупассивные
• · По типу памяти
• o RO (Read Only) — содержат только идентификатор. Данные записываются только один раз при изготовлении
• o WORM (Write Once Read Many) — содержат идентификатор и блок однократно записываемой памяти
• o RW (Read and Write) — содержат идентификатор и блок памяти для многократной записи информации. Данные в них могут быть перезаписаны многократно
• · По дальности считывания
• o Ближней идентификации (считывание на расстоянии до 20 см)
• o Идентификации средней дальности (от 20 см до 10 м)
• o Дальней идентификации (от 5 м до 300 м)
• · По исполнению

Пассивные RFID-метки не имеют встроенного источника энергии. Электрический ток, индуцированный в антенне электромагнитным сигналом от считывателя, обеспечивает достаточную мощность для функционирования кремниевого чипа, размещённого в метке, и передачи ответного сигнала. На практике максимальная дистанция считывания пассивных меток варьируется от 10 см (4 дюймов) (согласно стандарту ISO 14 443) до нескольких метров (стандарты EPC и ISO 18 000−6), в зависимости от выбранной частоты и размеров антенны. Пассивные метки (860—960 МГц) передают сигнал методом модуляции отражённого сигнала несущей частоты (модуляция обратного рассеяния). Антенна считывателя излучает сигнал несущей частоты и принимает отражённый от метки модулированный сигнал.

Активные RFID-метки обладают собственным источником питания и не зависят от энергии считывателя, вследствие чего они читаются на дальнем расстоянии (до 300 метров), имеют бомльшие размеры и могут быть оснащены дополнительной электроникой. Однако, такие метки наиболее дороги, а у батарей ограничено время работы. Активные метки в большинстве случаев более надёжны и обеспечивают самую высокую точность считывания на максимальном расстоянии. Активные метки, обладая собственным источником питания, также могут генерировать выходной сигнал большего уровня, чем пассивные, позволяя применять их в более агрессивных для радиочастотного сигнала средах: воде, на воздухе.

Полупассивные RFID-метки, также называемые полуактивными, очень похожи на пассивные метки, но оснащены батареей, которая обеспечивает чип энергопитанием. При этом дальность действия этих меток зависит только от чувствительности приёмника считывателя и они могут функционировать на большем расстоянии и с лучшими характеристиками.

Считыватели информации — это приборы, которые читают информацию с меток и записывают в них данные. Эти устройства могут быть постоянно подключенными к учётной системе, или работать автономно. Считыватели делятся на стационарные и мобильные [13].

Рисунок 1.2.2.2 RFID-считыватель.

Международные стандарты RFID, как составной части технологии автоматической идентификации, разрабатываются и принимаются международной организацией ISO совместно с IEC.

Деление меток на классы было принято задолго до появления инициативы EPCglobal упорядочить большое количество RFID-протоколов, однако не существовало общепринятого протокола обмена между считывателями и метками. Это приводило к несовместимости считывателей и меток различных производителей. В 2004 г. ISO/IEC приняла единый международный стандарт ISO 18 000, описывающий протоколы обмена (радиоинтерфейсы) во всех частотных диапазонах RFID от 135 кГц до 2,45 ГГц. Диапазону УВЧ (860—960) МГц соответствует стандарт ISO 18 000−6А/В. В 2004 г. специалисты EPCglobal создали новый протокол обмена между считывателем и меткой УВЧ диапазона— Class 1 Generation 2. В 2006 г. предложение EPC Gen2с незначительными изменениями было принято ISO/IEC в качестве дополнения С к существующим вариантам, А и В стандарта ISO 18 000−6, и на данный момент стандарт ISO/IEC 18 000−6C является наиболее распространённым стандартом технологии RFID в УВЧ диапазоне.

Недостатками радиочастотной идентификации являются:

• · работоспособность метки утрачивается при частичном механическом повреждении;
• · подверженность помехам в виде электромагнитных полей;
• · недостаточная открытость выработанных стандартов.

В данном разделе были рассмотрены основные технологии идентификации объектов. Среди них особое внимание было уделено радиочастотной и оптической идентификации, которые можно использовать для инициирования соединения стационарного пункта управления с регистратором параметров движения поезда (РПДР).

Далее пойдет речь о технологиях физического и канального уровня, которые применяются сегодня для построения от самых простых сетей типа точка-точка, до крупных, распределенных сетей передачи данных.