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1 Chapitre 1 Etude RFID : Radio Frequency Identification Plan du chapitre 1. Pr

1 Chapitre 1 Etude RFID : Radio Frequency Identification Plan du chapitre 1. Principe de l’identification par radiofréquence 1.1 Historique 1.2 Principe 1.3 Les différents types d’étiquettes RFID 1.4 Les composants d’une application RFID 1.5 Le choix des fréquences 2. Les avantages des étiquettes RFID 3. Les contraintes des étiquettes RFID 4. La normalisation et la standardisation de la RFID 5. Exemples d’applications 2 1. Principe de l’identification par radiofréquence L’identification par radiofréquence ou RFID (Radio Frequency Identification) permet d’identifier à distance des objets ou des individus, à l’arrêt ou en mouvement, et d’échanger avec eux des données fonctions des applications envisagées. Les systèmes RFID ne sont pas nouveaux dans leur principe. Des dispositifs d’identification d’avions par transpondeurs IFF (Identification Friend or Foe) ont été utilisés dès la deuxième guerre mondiale. Mais ce sont les progrès des télécommunications et de l’électronique en général qui ont rendu possible le développement de cette technique, en plein essor depuis quelques années. 1.1 Historique 1938. La première application RFID est utilisée pendant la seconde guerre mondiale, parallèlement au développement de la radio et du radar (1935: Watson-Watt): Pour vérifier l'appartenance « amie » ou «ennemie » des avions arrivant dans l'espace aérien Britannique, les allies placent dans les leurs des balises répondant aux demandes des radars. Ce système dit IFF (Identify: Friend or Foe) est toujours la base utilisée pour le contrôle du trafic aérien. 1966. Création de la société Sensormatic, fournisseur d'EAS (Electronic Article Surveillance) dont le principe est bien connu : quand l'étiquette passe entre les deux antennes, l'étiquette reçoit assez de puissance pour transmettre le signal « je suis la ! », qui déclenche une alarme. Cependant, durant cette période des années 60 au début des années 70, l'usage des RFID reste essentiellement militaire et surtout orientée vers le contrôle d'accès. 1973. Dépôt du brevet américain 3713148 de Mario Cardullo sur un transpondeur télé alimenté passif a mémoire, qui a été le première véritable ancêtre de la RFID moderne. Son brevet couvre l'utilisation de fréquences radioélectriques, le son et la lumière comme supports de transmission. Le business plan original, présente aux investisseurs en 1969, couvrait les utilisations dans les transports (identification de véhicule automobile, système de péage automatique, électronique de plaque d'immatriculation, suivi de véhicule, surveillance des performances de véhicule), dans le secteur bancaire (carte de crédit électronique), dans la sécurité (identification personnel, portails automatiques, surveillance) et dans le domaine médical (identification, l'histoire du patient). 1975. La démonstration de puissance réfléchie (modulated backscatter ou rétrodiffusion modulée) des tags RFID, à la fois passif et semi-passif, est réalisée par Steven Depp, Alfred Koelle et Robert Freyman au laboratoire scientifique de Los Alamos. Le système portable fonctionne a 915 MHz et 12 bits sont utilises par tag. Cette technique est utilisée par la majorité des transpondeurs RFID fonctionnant en UHF (Ultra Hautes Frequences) et micro- ondes. 1979. L' utilisation de la RFID pour l’identification de bétail commence en Europe et aux Etats-Unis. 1990. IBM intègre, sur une seule puce, l’ensemble des composants nécessaires au fonctionnement d’un badge RFID. 1999. Création du « Auto-ID Center », formé par le MIT (Massachusetts Institute of Technology) et des partenaires industriels, une organisation sans but lucratif ayant pour 3 mission la standardisation et la construction d'une infrastructure pour un réseau mondial de la RFID. 2003. EAN International, Auto-ID Center, UCC (Uniform Code Council) et des industriels créent le standard EPC (EPCglobal Version 1.0) intégrant les technologies RFID et Internet pour mettre en place le réseau de traçabilité des objets. [8] 2004. La FDA américaine (Food and Drugs Administration) approuve l’implantation sous cutanée de transpondeur RFID à des fins « médicales ». La chaine de magasins « Wal-Mart » adopte le standard EPC. 1.2 Principe Dans tout système RFID, on retrouve les mêmes constituants de base (Figure 1) : Un lecteur, ou scanner, qui envoie une onde électromagnétique porteuse d’un signal en direction des objets à identifier ou à contrôler. En retour, le lecteur reçoit l’information renvoyée par ces objets. Une étiquette, en anglais « tag », fixée sur ces objets, qui réagit à la réception du signal envoyé par le lecteur en renvoyant vers ce dernier l’information demandée. Un ordinateur de stockage et de traitement des informations recueillies par le lecteur. Cet ordinateur peut travailler en boucle fermée (cas des systèmes locaux) ou en boucle ouverte (connexion à un système de gestion de niveau supérieur). Figure 1 : Schéma général d’un système d’identification par radiofréquence L’étiquette RFID, appelée également transpondeur, comporte un microprocesseur, plus ou moins puissant, dotée d’une mémoire et connecté à une antenne bobinée (Figure 2). L’ensemble est logé dans un boîtier ou inséré entre deux films de matière plastique, voire entre deux épaisseurs de papier, ce qui permet alors d’assurer, au moins à titre transitoire, la fonction « code barre » de l’étiquette à laquelle le système RFID est appelé à se substituer (Figure 3). 4 Figure 2: Vue d’une étiquette RFID avec son antenne bobinée en cuivre et son microprocesseur au centre Figure 3: Etiquette RFID assurant également la Fonction «code barre» La taille des étiquettes RFID est éminemment variable selon les applications (Figure 4). Elle dépend de la capacité de traitement du processeur, de la distance entre le lecteur et les étiquettes, de l’environnement de travail etc. Les étiquettes plaquées sur les pièces en cours de production sont les plus encombrantes ; les transpondeurs de péage autoroutiers, conçus il y a une dizaine d’années, souffrent de la présence d’une batterie assez volumineuse ; les étiquettes pour vêtements ou oreilles des animaux sont beaucoup moins encombrantes et l’on sait faire aujourd’hui des étiquettes RFID insérables sous la peau. Figure 4 : Exemples d’étiquettes RFID 1.3 Les différents types d’étiquettes RFID Trois types d’étiquettes sont disponibles, les étiquettes en lecture seule, celles en écriture une fois et lecture plusieurs fois, et enfin celles en lecture / écriture multiples. 1.3.1 Lecture seule Les données sont inscrites dans l’étiquette par le fabricant, et ne peuvent pas être modifiées ni complétées par la suite. Les utilisateurs ne peuvent que lire les données contenues. 5 Ces étiquettes, dont les fonctions peuvent sembler réduites, sont néanmoins sans doute promises à un grand avenir. Leur prix est plus faible que celui de leurs consoeurs offrant des fonctions plus complexes. Et, dans de nombreuses applications un simple numéro d’identification, si son unicité est garantie, peut suffire à tracer un objet. Les données complémentaires sur l’objet n’ont pas besoin d’être stockées dans l’étiquette, mais peuvent être mise à disposition, échangée ou retrouvée dans les bases de données des systèmes d’information. 1.3.2 Ecriture une fois, lecture plusieurs fois (WORM) L’étiquette est fournie à l’utilisateur, vierge. En fait, dans la majorité des cas le fondeur ou le fournisseur l’a déjà munie d’une identification. Lors de sa pose sur l’objet à tracer, l’utilisateur va écrire les données qui lui seront utiles par la suite. Lors de la vie ultérieure de l’étiquette, cette information pourra être lue, mais ne pourra être ni modifiée ni complétée. 1.3.3 Lecture / Ecriture multiples L’étiquette est fournie, vierge, dans les mêmes conditions que les WORM, mais elle pourra être écrite plusieurs fois, effacée, modifiée, complétée, et lue. Le nombre de répétitions de ces opérations peut dépasser 500 000. 1.3.4 Etiquettes passives ou actives Une autre façon de classer les systèmes RFID consiste à distinguer les étiquettes passives des étiquettes actives. Les étiquettes passives ne disposent d’aucune autre source d’énergie que celle qu’elles reçoivent de la part du lecteur alors que les étiquettes actives sont dotées d’une batterie dont la durée de vie est typiquement de 5 ans. Les étiquettes Passives La plupart des étiquettes passives sont des « marqueurs », c'est-à-dire qu’elles renvoient, lorsqu’elles sont interrogées, les informations contenues dans leur mémoire qui permettent par exemple l’identification de l’objet concerné. On verra plus loin que, selon le standard de fait EPC (Electronic Product Code), cette identification se fait sur 96 bits. Les étiquettes passives fonctionnent sous des fréquences allant de 125 ou 135 kHz à 900 MHz. A 900 MHz, le changement de technologie est fonction de la distance imposée. Typiquement, des étiquettes actives seront requises au-delà de 10 à 15 mètres. Cependant des développements récents permettent de faire fonctionner des transpondeurs à radiofréquence avec une puissance inférieure à 200 μW augmentant ainsi la distance limite d’utilisation des étiquettes passives. A partir de 2,45 GHz, la puissance d’émission requise pour activer le transpondeur devient trop forte et il est impératif de recourir à des étiquettes actives. Les marqueurs passifs peuvent être très fins et très discrets. Leur coût s’est considérablement atténué et nous l’évaluons aujourd’hui entre 0,05 et 0,1 centime d’euro par grandes quantités. Les étiquettes passives peuvent coexister en grand nombre dans le même environnement sans interférer entre elles. Pour terminer, on notera que si les étiquettes passives sont d’une conception simple, la complexité est largement renvoyée au niveau du lecteur qui doit être capable de traiter à la réception des puissances extrêmement faibles. 6 Les étiquettes Actives A des fréquences élevées et en particulier à partir de 2,45 uploads/Litterature/ rfid-intro.pdf