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CONSERVATOIRE NATIONAL DES ARTS ET METIERS CENTRE REGIONAL RHONE-ALPES CENTRE D

CONSERVATOIRE NATIONAL DES ARTS ET METIERS CENTRE REGIONAL RHONE-ALPES CENTRE D'ENSEIGNEMENT DE GRENOBLE ___________________________________________ UE ELE114 - Epreuve TEST Travail d’Etude et de Synthèse Technique en ELECTRONIQUE _____________________________________________ Etat de l'art et applications des RFID _____________________________________________ présenté par Frédéric LETIENT le 9 Juin 2008 à Grenoble devant le jury : M Gérard HINCELIN Responsable de la Chaire Electronique au CNAM de Paris M Louis BALME Responsable de la filière Electronique au CNAM de Grenoble M Mathias Voisin Directeur des Etudes au CNAM de Grenoble M Eric SELLIN Directeur des Etudes au CNAM de Grenoble Mme Véronique PANNE Enseignante de Communication au CNAM de Grenoble Mme Cécilia Garnier Enseignante de Communication au CNAM de Grenoble UE ELE114 - Epreuve TEST Électronique État de l'art et applications des RFID Remerciements Je tiens à remercier les membres du jury, non seulement pour avoir accepté de consacrer du temps pour la lecture de ce document mais également pour me permettre de leur présenter le résultat de mes recherches. Je remercie tout particulièrement Monsieur Louis BALME, enseignant à l'IMAG et tuteur pour cet examen TEST, pour ce sujet qui devrait maintenant faire partie de la « culture générale » de l'ingénieur en électronique. J’exprime aussi toute ma gratitude à l’association et à mes camarades de l'AI-CNAM-PST, l'Association des Ingénieurs du Centre National des Arts et Métiers de la Promotion Supérieure du Travail, qui m'ont apporté leur aide dans la re-lecture de ce rapport et dans le passage d'une soutenance à blanc. Enfin, je remercie ma patiente femme et mes charmants enfants qui ont le bon goût de toujours se souvenir de moi malgré le peu de temps passé ensemble ces derniers mois. A tous, merci. Page i UE ELE114 - Epreuve TEST Électronique État de l'art et applications des RFID Table des matières Introduction........................................................................................................................................1 Chapitre 1 : Généralités sur la RFID : d'où vient-elle, qui est-elle ?...................................3 1.1 Ramifications de l'identification électronique..........................................................................3 1.2 Description du principe de fonctionnement..............................................................................4 1.3 Historique de la RFID...............................................................................................................5 Chapitre 2 : Technologies.........................................................................................................6 2.1 Technologie du transpondeur....................................................................................................6 2.1.1 Dispositifs sans circuit intégré (chipless)..........................................................................6 2.1.2 Dispositifs à semi-conducteurs (hors circuit intégré).......................................................7 2.1.3 Dispositifs à circuit intégré...............................................................................................7 2.2 Distance et fréquences .............................................................................................................8 2.2.1 Distance d'utilisation.........................................................................................................8 2.2.2 Fréquence d'utilisation......................................................................................................8 2.3 Mode de fonctionnement .........................................................................................................9 2.4 Antenne et transfert d'énergie...................................................................................................9 2.5 Communication.......................................................................................................................10 2.5.1 Anticollision....................................................................................................................10 2.5.2 Modulation......................................................................................................................11 2.5.3 Codage.............................................................................................................................11 Chapitre 3 : Etat de l'art : données actuelles ......................................................................12 3.1 Avancées et données technologiques actuelles.......................................................................12 3.2 Systèmes alternatifs ou complémentaires...............................................................................12 3.2.1 Rubee..............................................................................................................................12 3.2.2 Zigbee..............................................................................................................................13 3.2.3 BULP (WIBree)..............................................................................................................13 3.3 Le système NFC (Near Field Communication)......................................................................13 3.4 RTLS (Real-Time Locating System)......................................................................................13 Chapitre 4 : Normes et standards.........................................................................................15 4.1 Les normes ISO......................................................................................................................15 4.2 Le standard EPC (Electronic Product Code)..........................................................................16 4.3 Les normes sanitaires, human exposure.................................................................................17 Chapitre 5 : Applications.......................................................................................................18 5.1 Étiquetage d'objet principalement...........................................................................................18 5.2 Étiquetage avec référence directe ou potentielle aux individus..............................................20 5.3 Applications hors catégories...................................................................................................22 5.4 Applications futures................................................................................................................23 Chapitre 6 : Marché actuel et prévisionnel..........................................................................24 Chapitre 7 : Inquiétudes........................................................................................................25 7.1 Inquiétudes sécuritaires...........................................................................................................25 7.2 Inquiétudes sanitaires..............................................................................................................25 7.3 Inquiétudes psychologiques....................................................................................................26 Conclusion générale et perspectives................................................................................................28 Liste des Acronymes.........................................................................................................................29 Bibliographie.....................................................................................................................................31 ANNEXES.........................................................................................................................................37 Page ii UE ELE114 - Epreuve TEST Électronique État de l'art et applications des RFID Index des illustrations Figure 1 : Code EAN-13 (linéaire)......................................................................................................1 Figure 2 : Code 49 (linéaire empilé)....................................................................................................1 Figure 3 : Code DataMatrix ( bidimensionnel)...................................................................................1 Figure 4 : Infrastructure RFID simple et étendue................................................................................4 Figure 5 a) : Principe des transpondeurs à onde de surface...............................................................6 Figure 5 b) :Transpondeur à onde de surface......................................................................................6 Figure 6 : Etiquette TFTC (source: polyic.com)..................................................................................6 Figure 7 : Tags « passif », « actif », « télé-alimenté » et « assisté par batterie »...............................7 Figure 8 : Exemples d'antennes de transpondeurs RFID..................................................................10 Figure 9 : Découpage UIT des régions du monde.............................................................................15 Figure 10 : Code EPC en version 96 bits..........................................................................................17 Figure 11 : Projection du marché total RFID en billions de dollar US 2008, 2013, 2018 ...............24 Index des tables Tableau 1 : Description des distances d'utilisations............................................................................8 Tableau 2 : Fréquences utilisées en RFID...........................................................................................8 Tableau 3 : Récapitulatif des normes ISO concernées par la radio identification............................16 Tableau 4 : Normes ISO 18000-x pour la standardisation des interfaces RFID...............................16 Tableau 5 : Revenu des tags RFID par marché en 2008....................................................................24 Page iii UE ELE114 - Epreuve TEST Électronique État de l'art et applications des RFID Page iv UE ELE114 - Epreuve TEST Électronique État de l'art et applications des RFID Introduction Le principal moteur du développement des RFID (Radio Frequency Identification) - ou identification par fréquence radio - fut le besoin de traçabilité, qui est défini comme étant "l'aptitude à retrouver l'historique, l'utilisation ou la localisation d'un article ou d'une activité, ou d'articles ou d'activités semblables au moyen d'une identification enregistrée" (ISO 8402). Ceci commença avec les documents et étiquettes manuscrites et les étiquettes à marquage alphanumérique. Par la suite sont venues les étiquettes à codes et codes barres imprimés linéaires, linéaires empilés ou bidimensionnels (cf. Figures 1, 2 et 3). Mais ces étiquettes nécessitent une visibilité directe (moins de 1 mètre), possèdent une capacité de mémorisation limitée par leur taille physique, sont non modifiables et facilement altérables (déchirure, tache, pliure). Certes elles ne sont que peu chéres, mais leur caractère passif les rend inadaptées dans un nombre croissant de cas où le besoin de traçabilité ou d'identification se fait sentir. D'autres possibilités existent dans les systèmes d'identification à données embarquées, mais ces systèmes utilisent une transmission de données par contact, ce qui les rend peu souples d'utilisation. De plus, le coût global de ces systèmes (type cartes à puce bancaires ou téléphoniques) est bien trop important pour une utilisation de masse. C'est dans ces conditions que s'est développée l'identification électronique sans contact. Initialement limitée par l'impossibilité de réaliser la télé-alimentation, l'identifiant devait incorporer une pile ou un accumulateur, augmentant ainsi son volume, sa masse et donc son prix. Cette barrière technologique passée, l'usage des RFID pour les civils s'est effectué en premier avec le suivi de processus industriels et d'identification animale: ovins, bovins, animaux domestiques, etc. Maintenant la RFID fait partie de notre vie quotidienne : passeport et carte d'identité, étiquettes de grandes surfaces, contrôle d'accès, systèmes anti-démarrage en sont quelques exemples. Le nombre d'applications va croissant avec les améliorations technologiques, la diminution de leur coût de fabrication, ainsi qu'avec le développement de systèmes embarqués télé- alimentés à mémoire, multi-applicatifs et intégrant un ou plusieurs capteurs (pression, tension, champ, etc.). Le premier chapitre de ce travail se propose de présenter les ramifications de l'identification électronique, ainsi qu'un bref historique de la RFID et une description du principe de fonctionnement. Le second chapitre expose la technologie et le fonctionnement de ces systèmes en donnant une description des distances et des modes de fonctionnements, des fréquences utilisées, des éléments matériels constitutifs (lecteur et étiquette), puis quelques détails sur leurs manières et protocoles de communication. Page 1 sur 42 Introduction Figure 1 : Code EAN-13 (linéaire) Figure 2 : Code 49 (linéaire empilé) Figure 3 : Code DataMatrix ( bidimensionnel) UE ELE114 - Epreuve TEST Électronique État de l'art et applications des RFID Un état de l'art technologique est fait au troisième chapitre en fournissant les données les plus récentes de la technologie, des développements en cours, en passant par les évolutions et technologies de remplacement possibles. Les normes et standards en vigueur seront passés en revue au quatrième chapitre. Le cinquième chapitre est consacré aux applications actuelles et futures d'ores et déjà envisagées, permettant de faciliter la compréhension du marché actuel et prévisionnel des RFID détaillé au sixième chapitre. Pour compléter ce dossier, une brève mais nécessaire explication sur les inquiétudes liées à l'identification électronique sans contact est réalisée au septième et dernier chapitre : inquiétudes quant à la sécurité des systèmes et des transmissions de données, inquiétudes quant aux impacts physiologiques possibles. Le point final de ce chapitre expose les inquiétudes purement psychologiques, (mais qui n'en sont pas moins réelles) qui peuvent être déterminantes à court terme sur le développement, la commercialisation et la mise en place d'une application RFID quelconque. Page 2 sur 42 Introduction UE ELE114 - Epreuve TEST Électronique État de l'art et applications des RFID Chapitre 1 : Généralités sur la RFID : d'où vient elle, qui est elle ? En premier lieu, cernons l'intérêt de l'utilisation de la RFID par rapport aux historiques étiquettes à code ou code barres. Ceci constitue le « moteur » du développement de la radio identification. L'avantage des étiquettes radiofréquence tient surtout à: ● La possibilité de mise à jour du contenu par les intervenants, ● Une grande (et grandissante) capacité de contenu, ● Une vitesse de lecture et écriture rapide, ● Une sécurisation possible d'accès au contenu, ● Une très grande durée de vie, ● Une grande souplesse de positionnement, ● Une faible sensibilité à l'environnement d'utilisation. Par contre, ces étiquettes radio fréquence ont aussi des contraintes: ● Un coût toujours trop élevé même si il est à la baisse, ● La perturbation possible par l'environnement physique, ● Les perturbations induites par les transpondeurs entre eux, ● La sensibilité aux perturbations électromagnétiques environnantes, ● Les interrogations (et normes) concernant l'impact des ondes électromagnétiques sur uploads/Geographie/ etat-de-lart-et-applications-des-rfid 1 .pdf