Technologies sans fil utilisées dans les applications RFID

La RFID transmet sur trois gammes de fréquences principales sur le spectre électromagnétique.

• La bande basse fréquence de 120-150 kHz est utilisée pour l'identification de base avec une portée allant jusqu'à 10 centimètres (quatre pouces).
• Les bandes RFID haute fréquence fonctionnent à 13,5 MHz, une  bande ISM, avec des applications dans les cartes à puce et les cartes mémoire. Les portées de transmission vont jusqu'à 1 mètre.
• La transmission RFID à ultra haute fréquence prend en charge les appareils à courte portée avec une fréquence de 433 MHz et des portées allant jusqu'à 100 m
• La RFID à micro-ondes transmet à des fréquences de 865 MHz à 10 GHz sur une variété de bandes ISM avec des portées de 1 à 200 m. À ces fréquences, la RFID fonctionne selon un certain nombre de normes et de protocoles RF tels que Bluetooth et 802.11.

À propos de l'identification par radiofréquence (RFID)

La RFID utilise le transfert de données par radiofréquence pour l'identification et le suivi automatiques des articles étiquetés RFID. Cette technologie a connu une évolution considérable depuis son développement pendant la Seconde Guerre mondiale comme moyen d'identification des avions. Cette technologie d'identification automatique sans fil a une grande variété d'applications centrées sur la transmission ou la réception d'informations stockées électroniquement (par des balises actives) ou (par des balises passives). La RFID peut fonctionner en dehors de la ligne de mire, ou être intégrée avec des étiquettes capables d'être lues dans une portée de quelques centimètres ou centimètres, jusqu'à des centaines de mètres.

La RFID est également classée comme une  technologie d'identification automatique et de capture de données (AIDC) où les objets identifiés de manière unique peuvent avoir des données transférées vers des bases de données en amont sans presque aucune intervention humaine.

Un système RFID simple comprendra une étiquette RFID (également appelée transpondeur), un lecteur (également appelé émetteur-récepteur) et une antenne. Les étiquettes contiennent généralement un circuit intégré et une antenne dans un boîtier robuste, qui transmettent au lecteur. Les étiquettes intelligentes contiennent une antenne imprimée ou gravée et un circuit minimal contenant les informations à transmettre. Le lecteur communique à la fois avec les balises et une application en amont ou un système de traitement de données d'une sorte ou d'une autre.

Lecteurs RFID

Les émetteurs-récepteurs RFID peuvent à la fois recevoir des informations de l'étiquette et transmettre ces informations au logiciel d'application. Le lecteur peut également être en mesure de communiquer de manière bidirectionnelle, en transférant des informations de l'application à l'étiquette. Il est généralement composé d'un module d'interface radiofréquence (RFI) et d'une unité de contrôle.

RFID et IoT

Les applications RFID se sont généralement concentrées sur l'identification, le suivi et le contrôle des actifs. Cependant, les applications RFID de nouvelle génération sont utilisées dans  les déploiements de l'Internet des objets (IoT), tirant parti des larges gammes de fréquences dans lesquelles la RFID fonctionne, en particulier les fréquences UHF et micro-ondes.

La RFID peut être utilisée comme protocole de communication sans fil qui sous-tend l'identification des objets dans l'IoT. Ces objets peuvent être représentés dans une structure semblable à celle d'Internet, surveillés et inventoriés par des ordinateurs.

Les technologies RFID et IoT convergent actuellement avec le développement de systèmes autonomes de capture, de transfert et de retour d'information basés sur Internet et fonctionnant de manière autonome. La RFID est aujourd'hui combinée à d'autres équipements de traitement de l'information tels que  le GPS, le GPRS ou le WSN pour mettre en réseau les objets inventoriés et les rendre « intelligents ».

Comme la RFID s'intéresse principalement à l'identification des objets, la combinaison de cette technologie avec des capteurs, des actionneurs et le traitement des données en amont sur Internet produit un système IoT où les articles peuvent être surveillés et contrôlés à l'échelle mondiale en temps réel.

Défis de l'utilisation de la RFID dans les applications IoT

La RFID offre un grand potentiel pour des applications innovantes, intégrées et basées sur l'IoT, mais certaines limites et défis existent actuellement.

• Interférence : La communication RFID est simple, non sécurisée dans sa forme la plus élémentaire et sensible aux interférences et à l'interception EM.
• Collisions : peuvent également se produire entre des transmissions simultanées, car les lecteurs RFID et les étiquettes fonctionnent généralement sur les mêmes canaux sans fil. Cela entraîne une augmentation de la consommation d'énergie et de bande passante et des retards dans l'identification.
• Balises de sécurité et de confidentialité : nécessitent des moyens de sécurité efficaces contre l'écoute clandestine ou le piratage. En l'absence de mécanismes de contrôle d'accès en place, les systèmes RFID peuvent être accessibles par des personnes ou des logiciels non autorisés, ce qui peut compromettre le réseau IoT en amont.
• Coûts : Les étiquettes RFID sont coûteuses et nécessiteront davantage de développement et d'ingénierie pour fournir une identification fiable et intégrer les technologies de capteurs et d'actionneurs IoT.
• Intégration : la RFID doit être modifiée pour une intégration efficace dans les systèmes IoT existants

Bien que la RFID soit une technologie sans fil établie et largement utilisée, elle nécessite un contrôle d'accès, une authentification et des protocoles anti-collision plus robustes, ainsi qu'un raffinement de la conception des étiquettes et des réductions des coûts unitaires pour réaliser son potentiel.

Antennes RFID

Les antennes jouent un rôle essentiel dans le fonctionnement des systèmes RFID. Ils sont conçus pour fonctionner dans les fréquences porteuses désignées de leur système RFID spécifique. Ils propagent l'énergie RF à la fois verticalement et horizontalement pour créer un champ électromagnétique (EM) qui peut être identifié avec les données transmises. Plus les modèles de couverture d'ondes de champ électromagnétique générés par ces antennes sont importants, plus l'intensité globale du signal est faible.

Les étiquettes RFID passives ont une bobine d'antenne plate qui est activée en fournissant un signal RF énergisant. Les bobines d'antenne induites sont généralement des antennes balises, elles ne nécessitent donc pas de source d'alimentation et ne communiquent leurs données que lorsqu'elles sont sous tension. Plus la surface nette de la bobine d'antenne imprimée, gravée ou intégrée est grande, plus sa portée de lecture et sa capacité à absorber l'énergie RF sont importantes.

Une large gamme d'antennes RFID est disponible et conçue pour s'associer à une variété de systèmes RFID. Les types comprennent les antennes UHF, les antennes polarisées et les antennes patch.