L'identification par radiofréquence (RFID) Techniques et perspectives

27/08/2017
Publication REE REE 2006-9
OAI : oai:www.see.asso.fr:1301:2006-9:19672
DOI :

Résumé

L'identification par radiofréquence (RFID) Techniques et perspectives

Auteurs

L’IA et l’industrie
L’intelligence artificielle : prothèse ou orthèse ?
Refroidissement des logements : ne refaisons pas l’erreur des chauffages d’appoint
26e Congrès de la Conférence générale des poids et mesures (CGPM) à Versailles
Gérard Mourou, prix Nobel de physique 2018
Transition énergétique : il est temps de redonner la priorité à l’électricité
Comment décarboner les transports lourds de marchandises ?
La RATP se met au vert
Autoconsommation : le débat ne fait que commencer
Un mix gazier 100 % renouvelable en 2050 : peut-on y croire ?
La fiscalité du carbone se renforce
Stratégie nationale bas carbone : les premiers indicateurs de résultats interpellent
Eoliennes flottantes : deux inaugurations importantes mais beaucoup d’incertitudes demeurent
Vers un cluster de l’hydrogène dans la région de Liverpool-Manchester
Les batteries Li-ion pour l’automobile : un marché en pleine évolution
Mobileye et le Road Experience Management (REMTM)
La cyber-sécurité dans les systèmes d'automatisme et de contrôle de procédé
Les applications industrielles et scientifiques des logiciels libres : aperçu général
Les applications industrielles des logiciels. libres
Les applications industrielles des logiciels libres (2ème partie)
L'identification par radiofréquence (RFID) Techniques et perspectives
La cyber-sécurité des automatismes et des systèmes de contrôle de procédé. Le standard ISA-99
Êtes-vous un « maker » ?
Entretien avec Bernard Salha
- TensorFlow, un simple outil de plus ou une révolution pour l’intelligence artificielle ?
Donald Trump annonce que les Etats-Unis se retirent de le l’accord de Paris
L’énergie et les données
Consommer de l’électricité serait-il devenu un péché ?
Un nouveau regard sur la conjecture de Riemann – Philippe Riot, Alain Le Méhauté
Faut-il donner aux autorités chargées du respect de la loi l’accès aux données chiffrées ?
Cybersécurité de l’Internet des objets : même les ampoules connectées pourraient être attaquées
L’Internet des objets - Deux technologies clés : les réseaux de communication et les protocoles (Partie 2)
ISA L’évolution des normes et des modèles
FIEEC - SEE - Présentation SEE et REE - mars 2014
Les radiocommunications à ondes millimétriques arrivent à maturité
L’Internet des objets - Deux technologies clés : les réseaux de communication et les protocoles (Partie 1)
Internet des objets : l’ARCEP et l’ANFR mettent à la consultation l’utilisation de nouvelles bandes de fréquence autour de 900 MHz
L’énergie positive
Controverses sur le chiffrement : Shannon aurait eu son mot à dire
La cyberattaque contre les réseaux électriques ukrainiens du 23 décembre 2015
Le démantèlement des installations nucléaires
L’Accord de Paris
Les data centers
L’hydrogène
Le piégeage et la récolte de l’énergie. L’energy harvesting
Régalez-vous, c’est autant que les Prussiens n’auront pas...
Le kWh mal traité Deuxième partie : le contenu en CO2 du kWh
Le kWh mal traité
Enova2014 - Le technorama de la REE
Les grands projets solaires du pourtour méditerranéen
Après Fukushima, le nucléaire en question ?
On sait désormais stocker les photons pendant une minute
Identification d’objet par imagerie fantôme utilisant le moment orbital angulaire
La découverte du boson de Higgs, si elle est avérée, confirmera le modèle standard
Multiplexage par moment angulaire orbital : mythe ou réalité ?
Supercalculateur quantique: le choix de la supraconductivité
Photovoltaïque : la course au rendement se poursuit
Production d’hydrogène par photolyse de l’eau assistée par résonance plasmon
Vers une meilleure compréhension du bruit de scintillation
Les nombres premiers en première ligne
La nouvelle révolution des moteurs électriques
Les cyber-attaques, un risque pour nos grandes infrastructures ?
Le stockage de l’électricité
Le véhicule électrique (2) : comment donner corps à la transition énergétique ?
L'automatisation des transports publics
Les technologies nouvelles de l’éclairage : leur impact sur l'environnement et la santé
Les énergies marines renouvelables
Le véhicule électrique : une grande cause nationale
Médaille Ampère 2012
Berges2009_Hauet.pdf
Prix Bergès 2009

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> L'article i nit é) > l'identification par radiofréquence (RFID) Techniques et perspectives < I : identification par radiofréquence (RFID) Techniques et perspectives Jean-Pierre HAUET Consultant - BEA Consulting Mots clés Radiofréquence, Identification, Etiquette, Transpondeur, Codebarre Fusionnant le classique code barre avec les nouvelles technologies des télécommu- nications, les étiquettes RFID offrent la possibilité d'identifier les objets les plus variés1 1 1 1 1 1 1 aussi bien que des animaux et des êtres humains. Le développement technologique qui les accompagne est fascinant mais ne va pas sans poser des problèmes éthiques difficiles. 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 applica- tions 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. Les principes de l'identification par radio- fréquence Dans tout système RFID, on retrouve les mêmes constituants de base (figure 1) : . un lecteur, ou scanner, qui envoie une onde électro- magnétique porteuse d'un signal en direction des objets'à identifier ou à contrôler. En retour, le lec- teur 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, Pourallégerla rédaction,on utiliserale terme« objet», sachantqu'il pettts'agir enfait d'équipementsdetoutenature,d'animauxou depersonnes. ESSENTIEL Les progrès dans les domaines des télécommunications et de l'électronique ont permis de donner corps à une idée assez ancienne: celle de l'identification à distance par radiofréquence. Les technologies actuelles utilisent des étiquettes passives ou actives,coupléesde façon magnétiqueou radiativesà un lecteur. Lastandardisationa fait de gros progrès et les étiquettes RFIDse développent très rapidement dans des domaines très variés : logistique,identification,contrôle d'accès, protection contre le vol, paiement,etc. Lesprogrèsdansle domainede la miniaturisationet des nouveaux matériaux laissent prévoir de nouvelles percées technologiques avec des applications de plus en plus étendues, pouvant aller jusqu'à un «Internet des objets ». Ces développementset leurs conséquencessur lavie privée ne vont pas sanssouleverde diffi- ciles problèmes éthiques. Mais l'avenir des RFID semble, quoi qu'il en soit, promis au succès. SYNOPSIS Progress in the telecommunications and electronics fields has made it possible to give shape to an old idea: radio frequency remote identification. Current technologies either use passiveor active tags, magneti- callyor electromagneticallycoupledwith a reader. Standardizationhas significantly progressedand RFiD is rapidly developing in very diversified arenas: logistics, authentication, accesscontrol, theft protection, financialtransactions,etc. Improvements inminiaturisationandnew materialspermit to anti- cipate new technological breakthroughs leading to broader and broaderapplications,up to an " Internetof things'.'Thèse deveiop- ments and their impact on privacydo not go without raisingdiffi- cult ethical issues. No doubt however that RFiDsystems havea greatfuture aheadof them. REE M°m Novembre2006 1 .SSfSS'S'S; Antenne '-..'-*-'-*** " -/// l a Lecteur Signal radiofréquence Traitement Echange de données Figi (i-e 1. Schéiîia géiiéi-al d'iin systèiiie d'ideii tifi cation pui- i-adiofi-éqitence. 'un ordinateur de stockage et de traitement des infor- mations recueillies par le lecteur. Cet ordinateur peut travailler en boucle fermée (cas des systèmes locaux) ou en boucle ouverte (connexion à un sys- tème de gestion de niveau supérieur). L'étiquette RFID, appelée également transpondeur, comporte un microprocesseur, plus ou moins puissant, doté 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 tran- sitoire, la fonction « code barre » de l'étiquette à laquelle le système RFID est appelé à se substituer (figure 3). La taille des étiquettes RFID est éminemment variable selon les applications (figure 4). Elle dépend de la capa- cité 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 produc- tion 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 éti- quettes pour vêtements ou oreilles des animaux sont beau- coup moins encombrantes et l'on sait faire aujourd'hui des étiquettes RFID insérables sous la peau. Les données clés d'un système Au niveau du système, un certain nombre d'éléments clés influent sur sa conception ainsi que sur les choix ---a' i -1e il 1 *. jïiîîiii - -- la Figitre 2. Vite d'iine étiqzielte RFID avec son antenne bobinée en citivre et son iiiicropi-ocesseiii- ait cei7lie Soiii-ce. Teuas Insti-ulneiii. PMMMMXIttC. mou-r MM: TO : Pfton » IX INC. RnD tt.- 2 « 00 nomm RM 18 » WID Roed Mtm) _ Mof T.U. cjk gane W*m 1 JEIIf 113111111111111 l' om Omo, ooên M07am P&RM 1 .K.RFIDs KitW31îr-tliwlbrniâçîli Kft <*tK &)t))M L'article învîté l'identification par radiofréquence (RFID) Techniques et perspectives < r-m .. " ! ; J- lio Ile uui Figtire 4. Exeiiples d'étiqtiettes RFID Sources : Wikipedia - National Band - Hitachi. technologiques concernant la conception des étiquettes et le mode de transfert de l'information. Parmi ceux-ci, il faut citer en priorité : . les données géométriques du problème : distances, nombre d'objets et critères de mobilité à prendre en compte, contraintes de miniaturisation, . les conditions de propagation : risques de perturba- tions électromagnétiques locales du système ou par le système, problèmes d'obstacles, de réflexion ou d'ab- sorption des ondes sur ou par des objets ou des maté- riaux divers, conducteurs ou isolants, . les données fonctionnelles : volume des données à transmettre, temps de transfert maximal exigé, contraintes de sécurité et d'intégrité, besoins à satis- faire : read only, write once-read many, read-write etc. . la volonté d'ouverture du système ou d'intégration dans un autre système, . les contraintes réglementaires locales, notamment sur le choix des fréquences et la puissance maximale autorisée. l'interaction lecteur-étiquette On distingue deux modes d'interaction fondamentale- ment différents entre le lecteur et l'étiquette : . le premier correspond à un couplage de nature inductive ou magnétique, . le deuxième à un couplage de nature radiative ou électromagnétique. Couplage magnétique Tout circuit, et en particulier les antennes, rayonne. A une distance maximale de l'ordre de la longueur d'onde, une source émet un faisceau quasiment parallèle qui per- met à la source d'entrer en résonance inductive avec un récepteur, comme les enroulements d'un transformateur (figure 5). Le passage d'une étiquette à proximité d'un lecteur « réveille » cette demière et pen-net d'accéder aux données stockées dans sa mémoire. La lecture des données se fait dans le lecteur par analyse des perturbations induites au niveau du champ émis. L'avantage du couplage magnétique est qu'il est peu sensible aux perturbations externes et est facilement modé- lisable. L'étiquette est de conception très simple, donc peu coûteuse et en règle générale passive. L'inconvénient majeur réside dans la limitation en ter- mes de portée (typiquement de 0 à 1,5 m, le champ magné- tique décroissant en fonction de 1/d3 et l'énergie captée en fonction de 1/d6. Les fréquences usuellement utilisées sont des basses fréquences (typiquement 125 ou 135 kHz) ainsi que, dans la bande HF, la fréquence de 13,56 MHz corres- pondant à une longueur d'onde de 22 mètres. Mais on trouve des transpondeurs passifs opérant jusqu'à 29 MHz. Les fréquences UHF et SHF, qui correspondent à des Couplage inductif ,- B-Fz !S\\\ _' ; \\\\ " - == \\ 1 = --- u H. \ \ --..----- fil Lecteur Etiquette Energie Données Figure 5. Schénia de pi-iiicipe d'zin coziplage i ; iagnétiqtie eii chaiiip pi-oche. REE ^ F E Novembre2006 M 81 REE N'10 -2006 1 > L'article învîtê, L'identification par radiofréquence (RFID) Techniques et perspectives < H1 /tE --% Source \tD Figures 6. Mode de propagation en onde électromagnétique. longueurs d'onde allant du mètre au centimètre, ne peuvent être utilisées en champ proche. Elles se prêtent par contre à un couplage radiatif. Couplage radiatif En champ lointain, à une distance de la source approximativement supérieure à la longueur d'onde, le faisceau diverge pour donner naissance à une onde sphé- rique localement plane (figures 6). L'étiquette se com- porte alors comme un véritable émetteur-récepteur radio et nécessite en règle générale des solutions actives. Le champ électromagnétique diminue en fonctionz del/d, inverse de la distance à la source, et l'énergie reçue en fonction de 1/d2. Ce mode d'interaction pennet de communiquer sur des distances plus grandes, de 10 mètres et plus, et de transmet- tre des débits de données plus importants. Les antennes, fonction de la longueur d'onde, sont plus petites. En contrepartie, les systèmes sont plus complexes que les systèmes inductifs. La propagation des ondes est plus difficile à prévoir, parfois aléatoire, et les phénomènes d'interférence sont plus délicats à traiter. Cependant, en opérant à des fréquences de 900 MHz, il est possible de réduire fortement la taille des antennes ce qui contribue à la miniaturisation des équipements. Etiquettes passives et 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. Il existe une certaine correspondance entre mode de couplage et type d'étiquette. En effet la recherche de la simplicité et du moindre coût tend à privilégier chaque fois que possible l'utilisation d'étiquettes passives. C'est le cas de la quasi-totalité des étiquettes à couplage induc- tif opérant dans les bandes LF et HF. Dans les fréquences UHF et notamment dans la bande de 900 MHz (utilisée par exemple par Wal-Mart), le couplage est radiatif mais les étiquettes peuvent rester passives pour des distances inférieures à une dizaine de mètres. Les étiquettes passives La plupart des étiquettes passives sont des « mar- queurs », 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 (Etectronic Product Code), cette identifica- tion se fait sur 96 bits. Les étiquettes passives fonctionnent sous des fréquen- ces 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 déve- loppements récents permettent de faire fonctionner des transpondeurs à radiofréquence avec une puissance infé- rieure à 200,uW augmentant ainsi la distance limite d'uti- lisation 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 éti- quettes 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 euro par grandes quantités, pour des tags de génération 2 au standard EPC, tels qu'utilisés dans la grande distribution. La réalisation de marqueurs passifs utilisant des polymères semi- conducteurs est un sujet de recherche. Une telle solution pourrait conduire à des étiquettes imprimables, comme les codes barres actuels, et d'un coût pratiquement nul. Les étiquettes passives peuvent coexister en grand nombre dans le même environnement sans interférer entre elles. Sur ce point, bien qu'il soit moins répandu actuellement que le protocole RTF (Reader Talks First), protocole retenu par i'EPCGloba ! Gen 2, le protocole TTF (Tag Talks First) devrait à terme l'emporter, car il évite les appels incessants du lecteur. 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 trai- ter à la réception des puissances extrêmement faibles. Les étiquettes actives A des fréquences élevées et en particulier à partir de 2,45 GHz, il n'est plus possible « d'énergétiser » le transpondeur à partir du lecteur. Une batterie embarquée devient indispensable. C'est en particulier le cas des sys- tèmes de péage autoroutier qui opèrent de plus en plus 1 REE NI 10 Noveiiibie 2006 > L'article > L'identification par radiofréquence (RFID) Techniques et perspectives < fréquemment dans les bande DSRC (Dedicated Short Range Communications) à 5,8 ou 5,9 GHz (système Liber-T en France). Le recours à une batterie permet d'améliorer considé- rablement la fiabilité des communications, d'avoir une meilleure pénétration vis-à-vis de certains matériaux (eau, métal) et d'accroître les distances de transmission (jusqu'à une centaine de mètres aujourd'hui). Mais les étiquettes actives sont davantage sujettes aux problèmes d'interférence et seul un nombre limité d'entre elles peut coexister dans un environnement donné. Les étiquettes actives sont évidemment plus com- plexes et les séries sont plus limitées. Leur prix peut atteindre 25 &Euro;.La conception de batteries ultraminces à faible coût est un enjeu important. Il est à noter que, dans le cas des péages autoroutiers, la batterie n'est pas active en permanence. Le système est mis sous tension à la réception d'un signal de forte puis- sance émis par le lecteur au niveau du péage. On mentionnera aussi qu'il existe des étiquettes semi- actives qui ne sont pas dotées d'un émetteur radiofré- quence mais dans lesquelles une batterie permet de rafraî- chir la mémoire, par exemple sur la base d'informations transmises par des capteurs incorporés (suivis de la tem- pérature de denrées périssables). Le choix des fréquences Le lecteur aura compris, à la lecture des développe- ments qui précèdent, que le choix de la fréquence est un élément clé associé au choix de la technologie : couplage inductif ou radiatif, étiquettes actives ou passives. Ce choix est dicté essentiellement par les exigences fonction- nelles et les données géométriques du problème (distan- ces notamment). D'autres facteurs techniques doivent cependant entrer en ligne de compte, en particulier les problèmes de pro- pagation : les basses fréquences ont l'avantage d'avoir un bon taux de pénétration dans l'eau et les matériaux non métalliques. On les retrouvera donc de façon préféren- tielle pour les applications intéressant les animaux ou les êtres humains. Mais le choix de la fréquence est largement contraint par les données réglementaires. Les fréquences sont, par- tout dans le monde, une donnée rare. Il n'existe pas et il n'est pas envisagé actuellement de réserver des fréquences particulières pour les systèmes RFID, ce qui serait d'ailleurs difficile compte tenu de la diversité des besoins à satisfaire. Cependant les systèmes RFID ne peuvent, pour des raisons évidentes de développement commercial et d'in- teropérabilité, s'accommoder de licences délivrées au cas par cas. La solution est donc en règle générale d'utiliser les fréquences ouvertes à tous, bandes ISM en particulier, sachant que, dans certains cas, les systèmes RFID peu- vent, sous certaines conditions, bénéficier de facilités supérieures à la norme générale 2. C tains secteurs, comme les transports (bande DSRC à 5,9 GHz) peuvent également faire l'objet de conditions privilégiées, pour les applications de télépéage notamment. Les problèmes des bandes ouvertes sont d'une part celui de leur encombrement, d'autre part celui de leur absence d'harmonisation au niveau international. Il faut ainsi soigneusement vérifier quelles sont, dans un pays donné, les fréquences, le niveau de puissance et le gain maximum des antennes effectivement autorisés. Le cas de la bande des 900 MHz est illustratif. Aux USA, entre 902 et 928 MHz, cette bande est largement ouverte aux applications ISM de toute nature et aux systè- mes RFID en particulier, avec une puissance isotropique rayonnée équivalente de 4 W au plus. En Europe, cette bande interfère avec celles réservées au GSM. Elle n'est donc pas utilisable alors qu'elle est monnaie courante aux USA dans le domaine de la logistique et des chaînes d'ap- provisionnent. Cependant, l'ETSI, dans la norme EN 302- 208 de septembre 2004, a autorisé le fonctionnement de systèmes RFID dans la bande 865-868 MHz, avec notam- ment une PIRE maximale de 3,2 W " dans la sous-bande 865,6 - 867,6 MHz. La France a été réticente à ratifier cette norme car les militaires estimaient qu'une telle puissance présentait un risque d'interférence avec leurs installations. Le problème a été réglé par la décision N'06-0841 de t'ARCEP', approuvée par l'arrêté du 6 septembre 2006 du Ministre de l'Economie, des Finances et de l'Industrie, qui fixe les conditions de l'utilisation de la bande 865-868 MHz pour les applications d'identification par radiofréquences, et autorise en particulier une libre utilisation de la sous- bande 865-6-867,6 MHz, dans la limite d'une puissance apparente rayonnée de 2 W\ ramenée à 500 mW à l'inté- rieur de certaines zones militaires. On mesure donc combien le problème des fréquences 'Ainsi, en France,la puissanceisotropiquerayonnéeéquivalente (PIRE)autoriséepour les RFID dansla bande2 446 à 2 454 MHz est-ellede 500mW alors qu'ellen'estquede 100mW auplus pour lesapplicationsstandarddu typeWi-Fi dansla bande2 400- 2 483,5MHz. 3Soit 2 W dep.a.r.(Puissanceapparenterayonnée). 1 Autoritéderégulationdescommunicationsélectroniqueset despostes. , Soit 3,2 W dePIRE. REE NI 10 Novembre2006 1 est complexe et peut constituer un obstacle au commerce international des produits étiquetés en RFID. Pour faire simple, on peut regrouper les principales fré- quences utilisées selon les bandes du spectre radiofréquence : Classification,Classification Fréquences les Type Type d le spectre plus utilisées decouplage d étiquettes des fréquences LF 125 et 134,2 kHz Inductif Passives HF 13,56 MHz inductif Passives UHF 868 MHz Europe IndLJCtif PassivesUHF nr. ;..c'A hduct!f et 915 MHz (USA) ou actives UHF 2,45 GHz Radiatif Actives SHF 5,8 et 5,9 GHz adiatif Actives Tableati 1. Pi-iîicipales,fi-éqitences titilisées en RFID. Les étiquettes fonctionnant à basse fréquence (125 kHz en France) restent de loin les plus largement utili- sées. Cependant l'utilisation des plus autres fréquences se développe au fur et à mesure que les coûts d'implémenta- tion diminuent. Il existe des solutions calées sur d'autres fréquences : 120 kHz, 6,78 MHz, 25,125 MHz, 433 MHz etc. On verra cependant plus loin que le travail de standardisation de l'ISO s'est focalisé sur les fréquences listées dans le tableau 1. Les applications des RFID Les applications des systèmes RFID sont extrême- ment nombreuses et s'enrichissent tous les jours de nou- velles idées. Typiquement cependant, on peut dire que les RFID sont appelées à se substituer : . aux différents codes barres, en évitant le problème de la lecture directe, en permettant des échanges de données plus nombreuses, leur mémorisation et leur actualisation, 'à certains systèmes de lecture optique (OCR), pour la reconnaissance de documents officiels notamment, 'à certaines applications des « smart cards » pour le paiement électronique ou le contrôle d'accès. Ceci rappelé, il est difficile de classifier les applica- tions des RFID sans rapidement tomber dans un inven- taire « à la Prévert ». On citera cependant : - Les applications en logistique relevant du « Supply Chain Management ». L'étiquetage RFID permet, bien mieux que le code barre, d'assurer le suivi des produits en fabrication, en stock et en distribution. Les constructeurs automobiles (Ford) et les grands distributeurs ont été pionniers dans le domaine. Wal- Mart a en particulier exigé d'une centaine de ses grands fournisseurs que l'étiquetage des produits achetés soit fait, à partir de janvier 2005, en technolo- gie RFID UHF à 915 MHz selon le standard EPC Gen 2. De peur de se trouver marginalisés, un nombre bien supérieur de fournisseurs se sont alors raccrochés à cette initiative dont Wal-Mart attend des progrès très significatifs en termes de réduction des délais d'appro- visionnement et des ruptures de stocks, ainsi qu'une meilleure connaissance des flux dans le cadre d'une gestion intégrée. Les RFID deviendront probablement des éléments clés des systèmes de gestion de production du type MES (Manufacturing Execution Systems) et des progiciels de gestion intégrée du type ERP (Entrerprise Resources Planning). Le contrôle de la qualité, en s'assurant que les outil- lages, les matières premières de qualité souhaitée et les composants requis sont disponibles. On rangera aussi dans cette catégorie la possibilité de lutter contre la contrefaçon de médicaments ou de billets de banque, ainsi que le contrôle de la qualité des ser- vices postaux par échantillonnage (en attendant le timbre RFID !). L'identification, qui peut être celle d'objets tels que des documents administratifs (passeports), des baga- ges (dans les aéroports), des vêtements (pour l'adap- tation automatique du programme de lavage), ou celle d'animaux (suivi et contrôle du bétail, pour la traite ou l'alimentation notamment) ou bien même celle des êtres humains (contrôles d'accès de toute nature, vérification des médicaments à appliquer aux patients, gestion de grandes épreuves sportives tels que les marathons rassemblant des milliers de parti- cipants, contrôle de validité des pass dans les sta- tions de ski). La traçabilité, pour vérifier, par exemple, le par- cours de livres en bibliothèque ou le respect de la chaîne du froid, ou bien encore l'origine et la non- péremption de produits spéciaux, tels que les poches de sang, ou le comportement de pneumatiques ou la lutte contre des pandémies (vache folle ou grippe aviaire). Dans un domaine plus ludique, on pourra aussi rechercher et identifier les balles de golf per- dues. La lutte contre le vol, dans les magasins mais aussi pour les animaux et pour les véhicules grâce aux sys- tèmes de démarrage commandés par cartes RFID. Le paiement, après identification, dans les systèmes de transport public : métros, bus, dans les parkings, au télépéage des autoroutes mais aussi dans des domaines beaucoup plus larges (pompes à essence, distributeurs) grâce au couplage à un téléphone por- 1 REE N'10 Novembre2006 > L'art ici e L'identification par radiofréquence (RFID) Techniques et perspectives Una 1 lona Io inyecta a sus mejores clientes i.;)discotec',,hnrcclonc..a l3nJ1?cach('.lubnftdtoa, uctüentnsm5cci·nal.,.in,: imp],mnr: ;'.. I I 1 -. 1 d ! ijJ j,kIl1ifii. : ; ltiv () jH) ; t lo f - - j !). ('X'ùm ;'1dl'10(1 eur (y.'.Dl' n : IV modo. jil dbNt.xl,w. tro!a la
-ta dJS\. "'O ! t>- Figure 7. Implanialion de ptrces RFID sozzs la peau de clients d'iiiie di.cothècliie de Barcelone. table (voir ci-après le § consacré au Near field Communications). Les applications scientifiques ou techniques pour le relevé des informations collectées par des stations d'observation ou au niveau de points de contrôle (sur des pipelines par exemple), L'imagination est sans limite et on verra par exemple sur le site du Baja Beach Club à Barcelone (www. bajabeach.es) que ce club « branché » propose à ses VIP l'utilisation d'implants du type Verichip leur pennettant de les identifier et de leur facturer leurs consommations (figure 7). Si l'imagination est sans borne, la réalité se heurte cepen- dant à certaines difficultés qui seront évoquées plus loin. Le système Near field Communication (NFC) Le système NFC est une application particulière des RFID destiné à la reconnaissance mutuelle à très courte distance, typiquement de 0 à 20 cm. E<7>1 --m9 L- 1 RFID object 13,56MHzRFLink Figiii-e 8. Etablisseiient d'itne sessioti de coriiiiiiii7icalioi7 ei ? ti-e iiii PC et d'aulres dispositifs électronigues ôrâce au systènae NFC. Ce système, utilisant la technologie RFID à 13,56 MHz, soutenu par le consortium ECMA International, vise à met- tre en relations, très rapidement, après identification mutuelle, deux dispositifs électroniques, tels que téléphones cellulaires, PCs, PDAs, appareils photo numériques, télévi- seurs etc., qui, après une brève session d'authentification, pourront échanger leurs données en utilisant des systèmes plus performants tels que Bluetooth (figure 8). L'intérêt du dispositif est qu'à très courte distance, il est impossible que la communication soit piratée ou brouillée sans que l'opérateur s'en aperçoive. Ce système, dont le protocole NFCIP est normalisé par l'ISO (ISO/IEC 18092), pourrait simplifier la vie quo- tidienne, faciliter le développement de nouveaux services (paiement par téléphone portable) ou offrir de nouvelles applications (obtention d'informations dans une oreillette Bluetooth par effleurement des objets dans un magasin). Mais les RFID ne vont pas sans problèmes Face à cette prolifération d'applications potentielles et aux progrès techniques qui la supportent, le marché des RFID croît de façon très rapide. Plusieurs études le voient atteindre 3 Mds de $ à horizon 2009 et 20 Mds de $ 5 ans plus tard (figure 9). S'-6,000 r. " S20.000 I/J Ë $16,000 o iû& $10,000 4,, $5,000 $0 t f ften-Level Tagging upply Cha-in Infrastruettre- a Pslts -'-'' ..-,,- :. . - -. (r/ fr "'----': - Services Anales and storage SCE appll cations Tags and readfrs 2003 20 {) 4 2005'-10 0 62007 2008 20W 2010'-10 11 2012 2013 Figi,tre 9. Evoliitioii pi-évisioniielle dit iiiarché des RFID - Sozii-ce.- AMR Reseai-eh 2003. REE W 10 Novembre2006 M 85 1 Toutefois, un certain nombre de difficultés se posent et nous en citerons quatre : - la standardisation . les difficultés techniques . les obstacles économiques . le respect de la vie privée La standardisation L'absence de standardisation a constitué pendant long- temps un obstacle au développement des RFID. Sans que la situation soit parfaite, de gros progrès ont été accomplis. On a mentionné plus haut les problèmes inextricables que pose l'harmonisation de l'allocation des fréquences au niveau international. Mais un système RFID ne se résume pas au choix d'une onde porteuse. Il faut évidemment, pour que les équipements soient interopérables entre eux, convenir d'une codification des objets, des données à échanger, des protocoles, des interfaces techniques etc. La tâche est considérable et rappelle, en plus com- plexe, les efforts menés dans les années 1980/90 pour standardiser les bus de terrain. Certains doutaient que, dans un domaine rapidement évolutif sur le plan techno- logique, où la confidentialité sur les stratégies et les pro- grès de chacun reste essentielle, la standardisation soit possible ni même souhaitable. Il ne faut donc pas s'éton- ner de ne trouver aujourd'hui que des axes de standardi- sation, encore incomplets mais suffisants pour progresser et mettre en oeuvre la technologie. L'analyse des différents chantiers en cours mériterait un article à lui seul. On se contentera ici de donner quel- ques indications. Certaines normes particulières existent depuis plu- sieurs années ou sont en projet. C'est le cas des normes applicables aux cartes à puce de proximité (ISO 10536, 14443, 14693, 10373), des normes applicables à l'identi- fication du bétail (ISO 11784,11785 et 14223), à la logis- tique (projets de normes ISO 17363 à 17367) et à l'iden- tification des containers (ISO 10374). Sur le plan général, l'ISO et l'lEC ont mis en place un comité technique commun, l'ISO/IEC/JTCI, qui s'est lui même scindé en deux sous-comités, selon qu'il s'agit de la traçabilité des personnes ou des objets. Des groupes de travail spécialisés ont été constitués et des rapports tech- niques sont disponibles. Afin de progresser dans la voie de l'interopérabilité, l'ISO et l'lEC ont publié les normes ISO/IEC 18000 défi- nissant les règles à respecter par les étiquettes destinées aux objets dans les principales gammes de fréquence (tableau 2). Ces normes, en cours de révision, définissent les don- nées essentielles de couche physique et de protocole de communication, y compris les dispositifs anti-collision, pour permettre les échanges entres les étiquettes et les lecteurs. Elles n'abordent pas les problèmes applicatifs et sémantiques. D'autres normes (ISO/IEC 18047) définissent les tests de conformité associés aux normes ISO 18000. Trois normes (ISO/IEC 15961 à 15963) traitent de la gestion des données. En particulier la norme ISO/IEC 15963 défi- nit les modalités d'étiquetage unique pour un objet donné. L'approche ISO rejoint ici celle d'un consortium privé, initié par le MIT dans le cadre du projet Auto-ID center, le consortium EPCGlobaI. EPCGlobaI, soutenu par de très importantes firmes de production et de distribution, a pour ambition de généra- liser au niveau mondial, un système de désignation de Références Fréquences concernées Intitulé Statut 18000-1 Vocabulaire et définitions RFID pour la gestion d'objets - Partie 1 Architecture de référence et défi- Publiée le 13 septembre 200418000-1 Vocabu!a!reetdef !fi!t!ons''..'...,. Pub!!eee13septembre2004 nition desparamètresà normaliser 1800-2 <135kHz RFIDpourla gestiond'objets - Partie 2 Paramètresde communications publiéele 13septembre 2004 d'une interface d'air à moinsde 135kHz 18000-3 13,56MHz RFIDpourla gestiond'objets- Partie3 : Paramètresde communications Publiée le 13 septembre 2004 d'une interface d'air à 13,56 MHz 18000-4 2,45GhHz RFIDpourla gestiond'objets - Partie 4 Paramètres de communications Publiéele 31 août 2004 d'une interface d'air à2,45 GHz 180005 58 et 5,9 GHz RFID pourla gestiond'objets - Partie 5 Paramètresde communications Arrêtéefaute de consensus18000-5 5.8 et 5.9 GHz ".j. . -rn Arrêtéefaute de consensus d'une interface d'air à 5,8 GHz 18000-6 900 MHz RFID pourla gestiond'objets - Partie 6 Paramètresde communications Publiéele 31 août 2004 d'une interface d'airentre 860 MHzet 960 MHz 18000-7 433 MHz RFIDpour la gestion d'objets - Partie 7 Paramètres de communications Publiée le 12 décembre 2005 activesd'une interface d'air à433 MHz Tableau 2. Normes ISO 18000 poztî- la standardisation des interfaces RFID dans le domaine des objets. 1 REE NI 10 Novembre2006 > L'article j L'identification par radiofréquence (RFID) Techniques et perspectives < tout produit, fondé sur une étiquette unique : l'Electronic Product Code (EPC). Dans sa version la plus simple l'EPC comprend 96 bits de codage, ce qui permettrait à 268 millions de compagniesde lister 68 milliards d'objets danschacune des 16millions de classesrépertoriables par entreprise. Mais le projet EPCGlobal va plus loin puisqu'il est souvent dénommé « Internet des objets » et vise à rendre possible une gestion globale de milliards d'objets grâce à leur identification, à des serveurs intermédiaires dénom- més ONS (Object Name Service), par analogie aux DNS du monde Internet et un langagede description des objets dénommé PML (Physical Markup Language). La faisabilité d'un tel système, et aussi son intérêt, restent à démontrer. Mais la codification EPC est une réa- lité et beaucoup de grands opérateurs (dont Wal-Mart) l'ont adoptée. Elle pourrait constituer un progrès addi- tionnel par rapport aux codesbarres qui font appel à plu- sieurs systèmes de codification. Les problèmes techniques On doit à la vérité de dire que les systèmes RFID ne fonctionnent pas à la perfection : qui n'a jamais été blo- qué dans la file d'attente d'un télésiège ou dans un cou- loir de télépéage ? Dans le domaine professionnel, il sem- ble bien que l'expérience en vraie grandeur menée par Wal-Mart ait fait apparaîtredestaux élevés(20 %) de non fonctionnement ou de non lecture des étiquettes à la pre- mière tentative. On a vu que les problèmes de propagation ou d'ab- sorption, dus à la présenced'obstacles, d'eau (à partir de 2,45 GHz) ou d'emballages en métal, pouvaient altérer le fonctionnement du système. Les problèmes d'interfé- rence avec des sourcesvoisines, GSM par exemple, sont également fréquents. Mais l'une des difficultés essentielles réside dans le traitement des collisions : nous sommes loin de pouvoir passer en bloc un caddie aux caisses d'un supermarché sansavoir à réidentifier les produits achetésun par un. Il existe plusieurs façons de traiter les problèmes de collision dont certaines sont spécifiées par les normes ISO 18000 : méthodes fréquentielles (allocation de fré- quences), spatiales (avec balayagepar une antenneà fais- ceau étroit), temporelles (par allocation de créneaux à chaque transpondeur en compétition selon une méthode d'accès « slotted ALOHA » par exemple) ou enfin systé- matiques (par implémentation d'un arbre de parcours de tous les identifiants possibles). Aucune de cesméthodesn'est parfaite. Il nous semble que les étiquettes actives offrent davantagede possibilités d'adaptation face au problème des collisions. Mais se pose alors celui de la batterie, de son encombrement, de son coût et de sa durée d'autonomie. Enfin, paradoxalement, car le RFID a été conçu pour disposer de davantaged'informations, sepose à la sortie, le problème du tri et de la valorisation de la quantité énorme d'informations qui peuvent être recueillies. Le coût des systèmes Simples en apparence,les systèmesRFID nécessitent cependant la mise en oeuvre de lecteurs et d'étiquettes dont le coût, même abaisséà 5 centimes d'euro pour ces dernières, n'est pas négligeable, s'agissant de produits grand public à marge faible. L'obstacle économique reste parmi les difficultés à surmonter et débouche,comme les problèmes techniques, sur la nécessité de poursuivre un effort de recherche- développement important. La protection de la vie privée et les problèmes d'éthique Le lecteur aura compris, en parcourant la liste des applications potentielles, que certaines peuvent poser de sérieux problèmes de rupture de la confidentialité, d'at- teinte à la vie privée et d'éthique en général. La crainte généralementéprouvée estque les informa- tions contenuesdansles étiquettes RFID soient utilisées à d'autres fins que celles auxquelles elles sont destinées: que la traçabilité des livres d'une bibliothèque ne débouche sur le marquage politique ou idéologique des personnesqui les auront empruntés, que les informations contenues dans les passeports ne permettent aux extrémistes de tout poil de cibler à coup sûr leurs victimes, que les consommateurs payant par carte d'achat dans les hypermarchésne soient répertoriés et ciblés en fonction de leurs habitudes de consommation, que les informations, y compris les plus confiden- tielles, ne soient volées à l'insu de ceux qui les détiennent, à la sortie des magasins ou, plus grave, dans les centres de soins. La description du système mondial tel que le conçoit EPCGlobal donne souvent des sueurs froides. Techniquement, ces craintes sont, en règle générale, exagéréesmais pas infondées. Sansaller jusqu'à un repé- rage satellitaire, il est toujours possible d'imaginer de REE NI 10 Novembre2006 1 > L'a rt ici e > L'identification par radiofréquence (RFID) Techniques et perspectives < grandes antennes s'intéressant de façon préférentielle aux lecteurs qui diffusent des puissances de plusieurs W et laissent échapper, au hasard notamment des algorithmes anti-collision, des informations exploitables. Les puces RFID elles-mêmes ne semblent pas à l'abri de virus ou autres malveillances. Le marquage des êtres humains est évidemment celui qui donne le plus à réfléchir. La Food & Drug Administrtion a autorisé le 13 octobre 2004 l'implantation sous la peau des patients dans les hôpitaux américains de la puce Verichip, celle-là même qui est proposée aux VIP par la boîte de nuit de Barcelone. La FDA agit là pour la bonne cause. Mais les risques de clonage semblent avoir été démontrés en juillet 2006 par deux « hackers » américains. Certes, le même mois, Verichip rapportait le cas d'un policier du New Jersey qui avait pu recevoir, après avoir été agressé, des soins immédiats et appropriés grâce à sa puce préimplantée. Mais que penser des risques d'amputation ou d'agression mor- telle pour s'emparer de la puce d'un autre individu et se tra- vestir en lui' ? Par ailleurs, un objet, un vêtement par exemple, dès lors qu'il est sorti du magasin, n'est plus un objet quelconque. Il fait partie de notre patrimoine personnel et l'on pourrait s'attendre à ce que tout lien soit rompu avec sa « vie indus- trielle et commerciale antérieure », alors que l'étiquette RFID continue à le rattacher à sa sphère d'origine. Le débat est largement ouvert et de nombreuses orga- nisations s'en sont saisies. En France la Commission Informatique et Libertés a émis, sur recommandation du rapporteur Philippe LEMOINE, un avis que l'on peut trouver à l'adresse http ://www.cnil.fr/index.php ?id=1063. Quelques principes se dégagent de tous ces débats : notamment le droit pour les personnes de savoir et de choisir, ce qui pose le problème d'une information claire, honnête et compréhensible par les consommateurs. L'exigence d'extinction définitive de l'étiquette d'un produit acheté, sauf cas délibérément choisi en vue d'un objectif précis (maintenance des pneus par exemple), fait également son chemin et devant des menaces de boycot des consommateurs, les distributeurs américains ont dû faire marche arrière dans leurs magasins de distribution. de communication, le traitement des données etc. . sur le plan industriel avec des perspectives d'amé- lioration de l'efficacité des systèmes de production, de distribution et de gestion, . sur le plan de services rendus, qui sont d'une immense diversité aussi bien sur le plan personnel que professionnel. Une joitrnée lechniqite siti- les technologies et les enjearx de la RFID est organisée mardi 3 avril 2007, à l'Espac'e Haiiielin (Paris 16 " " @), conjointement par la SEE etISA-Fraiice (renseignements.- tél. 0156 90 37 09). Références Veille technologique N'32 - Sept-oct 2005 httpl/frwikipedla.org/wikl/RFID httpl/en.wikipedia.org/wikiIRFID ISO/IEC - vvvvvv.highechaid.com/standards/18000.htm Transponder news - http ://transpondernews.com Agence natio- nale des fréquences - httpl/www.anfrfr/indexphp ?cat=tnrbf& page-afp_srd ITR Manager - http ://wvvvv, itrma nager. com/38439-norme, etsi, va, accelerer,adoption,rfid,rose,marie,zito,responsable,developpe- ment,europe,sud,printronix.html R. MOROZ - " Understanding Radio Frequency Identification " (RFID) - Novembre 2004 - httpl/wwwrmoroz.com/rfid.html N SÉRIOT - " Les systèmes d'itentiflcatlOn radio " - janvier 2005- http ://seriot.ch/RFiD The Association of Automatic Identification - Characteristics of RFID systems - janvier 2000 - http ://www.aimglobal.org/technologies/rfid M. 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Depuis 2003, il est consultant, Associate Partner de BEA Consulting, spécialisé dans les questions d'énergie, d'automatismes industriels et de développement durable Il préside l'ISA-France,section française de l'ISA Ilnstrumentation, Systems & Automation Society) et est membre du comité de publicationde la REE. 1 REE NI 1 () Novembre2006