|
Wybrakowane metki 29 marca 2004 Rozwiązania oparte na elektronicznych metkach RFID czeka
jeszcze długa droga, zanim staną się one użytecznym narzędziem biznesowym. Do rozwiązania pozostało
jeszcze sporo problemów technicznych i standaryzacyjnych, o bezpieczeństwie nie wspominając.
Tomasz Grabowski Okrzyknięta mianem nowości technologia elektronicznych „metek” – RFID (Radio Frequency Identification) jest już tak naprawdę niemłoda – pierwsze systemy identyfikacji oparte na automatycznym wysyłaniu sygnałów drogą radiową powstały jeszcze podczas II w. św. To co rzeczywiście jest nowe, to miniaturyzacja układów nadawczych w wyniku której koszt jednostkowy układów RFID znacząco się obniżyły. Już obecnie ich cena kształtuje się na poziomie 15-20 centów za sztukę, a w ciągu kilku lat powinna spaść nawet poniżej 5 centów. Spadek cen metek (tags) oznacza całą paletę nowych zastosowań, o których – ze względu na koszty właśnie – nikt do tej pory nie myślał. Inteligentne metki mogłyby potencjalnie rozwiązać wiele problemów sieci handlowych, operatorów logistycznych – jako forma oznaczania towarów i opakowań, a nawet zwykłych biur, np. jako narzędzie do inwentaryzacji sprzętu, a w przypadku wyposażenia układów w moc obliczeniową także operacje zdalne typu pomiary czy sterowanie oświetleniem. W tym momencie administratorom sieci powinno zapalać się przysłowiowe „czerwone światełko”. Dlaczego? Tak się bowiem jakoś składa, że w zasadzie wszystkie technologie, które choć nie były projektowane pod kątem biznesu, a jednak z tych czy innych przyczyn do niego trafiały, przyprawiały osoby odpowiedzialne za informatykę o ból głowy. Tak było z Internetem, systemami Windows, a ostatnio nie inaczej ma się sprawa z technologiami WLAN. Możliwości zastosowania rozwiązań RFID przedstawił obszernie Antoni Bielewicz w artykule Coś wisi w powietrzu (CW 8/2004), dlatego, zamiast rozwodzić się nad nimi, proponuję spojrzeć na rozwiązania RFID od strony czysto inżynierskiej i zastanowić się, jakie wyzwania czekają firmę, gdy zechce wdrożyć. Odpowiednie dać rzeczy radio U podstaw technologii RFID leży komunikacja radiowa wykorzystująca wiele różnych zakresów częstotliwości. Niezbędne jest więc, aby ten sam zakres częstotliwości obsługiwały zarówno układy RFID jak i współpracujące z nimi czytniki. Systemy RFID wykorzystują najczęściej jeden z trzech zakresów częstotliwości: niski (ok. 125 KHz), wysoki (13,56 MHz) oraz ultra-wysoki zwany UHF (850-900 MHz). Zdarzają się także urządzenia pracujące na częstotliwościach mikrofalach (powszechnie wolne pasmo 2.45 GHz), ale to raczej rzadkość. Fale radiowe zachowują się odmiennie w różnych środowiskach, dobór częstotliwości nie powinien więc być kwestią przypadku. Tagi pracujące w niższym paśmie są tańsze od tych pracujących w paśmie UHF – zużywają mniej energii, a ich sygnał, ze względu na większą długość fali nośnej lepiej przenika przez obiekty niemetaliczne. Takie układy nadają się zwłaszcza do oznaczania produktów zawierających dużo wody, np. owoców. Mankamentem chipów działających na w tym zakresie częstotliwości jest fakt, że mogą być odczytywane z relatywnie niewielkich odległości. Z kolei układy wykorzystujące fale w zakresie UHF umożliwiają komunikację na dużo większe odległości, zużywają jednak więcej energii i mają problemy z przenikaniem przez większość materiałów. Używa się ich w przypadku, gdy na drodze pomiędzy metką a czytnikiem nie ma żadnych obiektów. czyli np. na paletach z produktami lub różnego rodzaju pudełkach, skrzyniach i kontenerach. Aby jeszcze bardziej skomplikować sprawę, w różnych państwach wykorzystuje się różne częstotliwości. I tak w Europie pasmo UHF to 868 MHz, zaś w USA 915 MHz, a np. w Japonii używanie UHF w urządzeniach RFID jest w ogóle zabronione. Rządy państw dodatkowo ustalają maksymalne moce, z jakimi czytniki mogą pracować, aby nie powodowały interferencji z innymi urządzeniami radiowymi. Organizacja Global Commerce Initiative stara się, aby rządy wszystkich państw ustaliły jednolite standardy dla częstotliwości oraz poziomów mocy, jednak jak na razie jego działania nie odnoszą skutku. Oprócz tego sami producenci tych urządzeń starają się stworzyć takie systemy, które potrafiłyby pracować na wielu częstotliwościach. Mimo wykorzystywania różnych częstotliwości nadal pozostaje problem przenikania fal przez wodę oraz metal. Im wyższa częstotliwość tym bardziej fale są przez nie absorbowane. Wdrożenie technologii RFID w takim środowisku wymagać będzie bardzo dokładnych testów i starannego rozplanowania czytników, a nawet umiejętnego układania towarów w magazynach. Może się okazać, że w przypadku pewnych produktów koszty i problemy z urządzeniami RFID przewyższą potencjalne korzyści. Technologia bez standardów Metki RFID mogą się od siebie różnić nie tylko pod względem wykorzystywanych częstotliwości radiowych. Można wyróżnić dwa ich rodzaje: aktywne oraz pasywne. Aktywne posiadają własną baterię, która jest wykorzystywana do zasilania obwodów logicznych oraz do ciągłego wysyłania sygnału do czytnika – nawet w sytuacji, gdy takowego nie ma akurat w pobliżu. Metki pasywne nie posiadają własnej baterii. Zamiast niej czerpią energię z pola elektromagnetycznego wytwarzanego przez czytnik (na zasadzie podobnej jak zbliżeniowe karty kontroli dostępu do pomieszczeń). Zdarzają się także rozwiązania hybrydowe, które posiadają własną baterię do zasilania obwodu, ale do wysyłania informacji zwrotnej do czytnika wykorzystują energię zawartą w fali elektromagnetycznej wysłanej przez ten czytnik Metki aktywne i hybrydowe mają zasięg 30-40 metrów, który należy uznać za relatywnie duży, ale są droższe od rozwiązań pasywnych (kosztują ok. 1 USD). Najbardziej nadają się więc do wykorzystywania przy produktach drogich, które wymagają skanowania z dużych odległości, takich jak np. kontenery czy wagony. Tagi pasywne kosztują około 15-20 centów, ale ich maksymalny zasięg to zaledwie ok. 3 metry. Nadają się więc tylko do produktów, które można skanować z niewielkich odległości. Produkowane przez różne firmy metki RFID różnią się także pojemnością pamięci oraz jej typem. Przeciętnie jest to 2 kB, a więc wystarczająco dużo, aby zmieścić w niej wszystkie najważniejsze informacje o produkcie. Dodatkowo, niektóre chipy umożliwiają zapisywanie nowych i kasowanie starych informacji. Użyteczność takich metek jest znacząco większa niż metek jednorazowego użytku, niestety większa – i to wielokrotnie – jest także ich cena. Jedno takie urządzenie może kosztować nawet kilkadziesiąt USD. W tej sytuacji większość zastosowań na razie odpada, a pozostają te nieliczne, w których metki posłużą do oznaczania towarów o dużej wartości, np. samochodów – informacje o przeglądach, naprawach, wymianie podzespołów itp. Metki wciąż dojrzewające Wstępne badania praktyczne pokazują, że w sieciach RFID występuje szereg problemów, które, jeśli technologia ta ma się stać popularna, powinny być jak najszybciej rozwiązane. Pierwszy z problemów to tzw. kolizja metek, która zachodzi wtedy, gdy po wysłaniu żądania przesłania informacji do sieci metek znajdujących się w zasięgu czytnika otrzymuje on więcej niż jedną odpowiedź w tym samym momencie. Każdy z producentów opracował własne metody radzenia sobie z tym problemem. W większości przypadków metki są zaprojektowane tak, by odpowiadać z pewnym pseudolosowym opóźnieniem, a z racji tego, że opóźnienia te liczone są w milisekundach, nie ma to żadnego wpływu na szybkość działania systemu jako całości. Drugi problem to kolizje czytników. Taka kolizja występuje w momencie, gdy metka znajdzie się w zasięgu działania więcej niż jednego czytnika tzn. gdy zasięgi co najmniej dwóch czytników zachodzą na siebie. Również w tym przypadku rozwiązanie problemu sprowadza się najczęściej do wprowadzenia różnic w czasie pomiędzy odczytami, jednak każdy z producentów stosuje własne techniki i algorytmy. W dłuższym okresie, zarówno w przypadku konfliktów metek jak i konfliktów czytników konieczne będzie wypracowanie jakiegoś standardu umożliwiającego współpracę metek i czytników różnych producentów. Trzeci problem z sieciami RFID jest związany z masą informacji, jaka może zacząć być wysyłana w kierunku czytnika po zadaniu przez niego zapytania do sieci. Można sobie wyobrazić sytuację, w której liczba metek w zasięgu czytnika jest po prostu zbyt duża, lub też, że treść żądania wysłanego do metek jest taka, że muszą one wysłać do czytnika stosunkowo dużo informacji na raz. Takie sytuacje będą wymagać specjalizowanych aplikacji middleware pośredniczących w komunikacji między metkami a czytnikiem i np. zarządzających kolejkowaniem komunikatów, a z drugiej strony ich wstępną analizą po to, aby zdecydować, które powinny być przesłane dalej. Zamiast na przykład informować na bieżąco o dacie ważności wszystkich produktów w magazynie, aplikacja taka będzie informować tylko o tych produktach, których ważność właśnie upłynęła. Może też wygenerować ostrzeżenie w sytuacji, kiedy ilość danego towaru w magazynie spada poniżej określonego poziomu. Oprogramowanie takie mają już w swojej ofercie m.in. IBM, Microsoft, Oracle, SAP, Sun Microsystems, a także mniej znane jak ConnecTerra, Manhattan Associates czy Provia Software. Mimo to, implementacje te nadal powinny być raczej traktowane jako testowe, gdyż oczekiwania potencjalnych klientów jak i świadomość możliwości drzemiących w technologii po stronie dostawców stale ewoluują. „Sytuacja zmienia się dosłownie z tygodnia na tydzień” – mówi Christine Overby, analityk z Forrester Research. Z inwestycjami w produkty którejkolwiek z w/w firm warto zaczekać do zakończenia się większych projektów pilotażowych. Tym bardziej, że poszczególne rozwiązania nie zachowują nawet pozorów kompatybilności z pozostałymi. O ile więc w ramach jednego przedsiębiorstwa można dość łatwo zdecydować się na jednego dostawcę metek i czytników, o tyle trudno liczyć, że u tego samego dostawcy zaopatrywać się będą wszystkie firmy biorące udział w obrocie w ramach tego samego łańcucha logistycznego. Wykształcenie się standardów, jak się wydaje, jest absolutnie niezbędne, by technologia RFID miała jakiekolwiek szanse na upowszechnienie się. Nie prywatnie i niebezpiecznie Na tym wyzwania dla rozwiązań RFID bynajmniej się nie kończą. Ciągle pojawiają się nowe „kwiatki”. Przykładowo, w sklepach, które zajmują się hurtową sprzedażą ubrań okazało się, że w przypadku, gdy skanowane ubrania leżą płasko na ziemi wszystkie ich metki są za każdym razem odczytywane, jednak kiedy wiszą na wieszakach, współczynnik prawidłowo odczytanych tagów wynosi już tylko ok. 96%. Dużo problemów sprawia też ograniczony zasięg transmisji od metek do czytnika. Metalowe oraz betonowe przeszkody pochłaniają i tak słabe sygnały, zaś silniki elektryczne wprowadzają zakłócenia. W jednym przypadku problematyczny okazał się nawet klej używany do przyklejania metek do produktów – tracił swoje właściwości w niskich i wysokich temperaturach. Metki RFID budzą obawy o naruszanie prywatności. Dokładne śledzenie drogi, jaką przebywa każdy produkt może w odczuciu wielu ludzi umożliwić firmie uzyskanie zbyt wielu informacji odnośnie ich zakupowych zwyczajów, łamiąc tym samym ich prawo do prywatności. Na tym tle dochodziło już do poważnych spięć między eksperymentującymi z metkami RFID sieciami handlowymi a organizacjami społecznymi. To dlatego właśnie w metkach pojawiła się funkcja chip kill, pozwalająca trwale wykasować zapisane w nich informacje, a nawet całkowicie ją dezaktywować. Taką operację można przeprowadzić pośrednictwem zwykłego czytnika np. podczas kupowania produkty przy kasie sklepowej. Zaniepokojenie, tym razem przede wszystkim przedsiębiorców, choć konsumentów także, budzi poziom bezpieczeństwa zapewniany przez systemy RFID. Zarówno w obecnie stosowanej specyfikacji Class 1 EPC jak i oczekiwanej jeszcze w tym roku Class 1 Gen 2 EPC nie ma żadnych mechanizmów szyfrowania czy też kontrolujących dostęp do danych przechowywanych w metkach. Innymi słowy, w bardzo prosty sposób można zarówno odczytać dane pochodzące z pobliskich tagów, jak również wysłać dowolne dane do czytnika. To właśnie może okazać się największą barierą do wdrażania systemów RFID Czekając na swoją kolej Potencjalne możliwości sieci RFID są niewątpliwie bardzo obiecujące. Nie sposób jednak nie zauważyć, że z punktu widzenia przedsiębiorstw technologia ta jest jeszcze w powijakach. Na solidnie zabezpieczone rozwiązania i na branżowe standardy przyjdzie jeszcze poczekać co najmniej kilka lat. IDC przewiduje, że w roku 2008 rynek rozwiązań RFID osiągnie wartość 1,3 miliarda USD. Jeśli prognozy się sprawdzą, czeka nas zalew produktów wyposażonych w elektroniczne metki, które ułatwią egzystencję nie tylko dużym firmom i sklepom, ale także zwykłym obywatelom. W oczekiwaniu na boom warto wstrzymać się na razie z inwestowaniem w nową technologię. Wszyscy zainteresowani tym tematem powinni wnikliwie śledzić programy pilotowe przeprowadzane przez największe firmy. To właśnie najwięksi gracze, tacy jak Wal-Mart określą drogę rozwoju rozwiązań RFID. Jeśli oni odniosą sukces, pozostali pójdą wytyczonym przez nich śladem. _______________________________ ***RAMKA*** Kod kreskowy niech się schowa Jako pierwsi do wdrożeń RFID wzięli się ci, którzy rzeczywiście mają problem ze znakowaniem ogromnych ilości przedmiotów, a więc duże sieci detaliczne jak Metro czy Wal-Mart. Idea polega na tym, aby do każdego produktu dołączać osobny chip (tzw. tag), dlatego na myśl od razu przychodzi skojarzenie z aktualnie stosowanymi kodami kreskowymi, technologia RFID posiada jednak nieporównywalnie większe możliwości. Produkowane obecnie układy RFID wykorzystują Electronic Product Code (EPC), który od kilku lat jest przedmiotem prac naukowców z Massachusetts Institute of Technology (MIT). EPC to nowy schemat numerowana produktów, którego 96-bitowy format umożliwia przydzielenie osobnego numeru identyfikacyjnego praktycznie wszystkim przedmiotom na Ziemi. Kod kreskowy pozwala na zakodowanie niedługiego ciągu cyfr, który może służyć co najwyżej do wskazania, do jakiej rodziny produktów oznaczona nim rzecz należy. Tymczasem na standardowym chipie RFID znajduje się (dziś) około 2 KB pamięci, co z punktu typowych zastosowań oznacza bardzo, bardzo dużo. Przykładowo, mieści się tam informacja np. o kolorze, wadze, cenie, dacie ważności, sposobie pakowania czy źródle pochodzenia produktu. ***RAMKA*** RFID – lista braków Oto niektóre z zadań, jakie stoją jeszcze przed producentami rozwiązań RFID: --- standaryzacja na poziomie częstotliwości radiowych --- standaryzacja protokołów transmisji --- standaryzacja metod rozwiązywania konfliktów metek --- standaryzacja metod rozwiązywania konfliktów czytników --- wzajemne uwierzytelnianie czytników/metek --- bezpieczeństwo komunikacji metek z czytnikami --- bezpieczeństwo przechowywania danych w metkach |
