RFID

Wikipedia

EPC RFID-tunniste

RFID (Radio frequency identification), eli radiotaajuinen etätunnistus on menetelmä tiedon etälukuun ja -tallentamiseen käyttäen RFID-tunnisteita. RFID-tunniste tai suomenkielisellä nimellä saattomuisti, on pieni laite, joka voidaan sisällyttää tuotteeseen valmistusvaiheessa, tai liimata jälkikäteen tarralla. RFID-tunnisteet sisältävät antennin voidakseen lähettää ja vastaanottaa radiotaajuisia kyselyitä RFID-lähetin-vastaanottimelta.

[muokkaa] RFID-tunnisteiden historiaa

Vaikka joidenkin mielestä ensimmäinen tunnettu laite on ollut Leon Thereminin Neuvostoliiton hallitukselle keksimä vakoilulaite vuodelta 1945, ensimmäinen todellinen RFID-laitteen käyttö on tapahtunut jo aiemmin.

Toisen maailmansodan aikana Britanniassa käytettiin RFID-laitteita erottamaan saapuvat brittikoneet saksalaisista, koska tutka pystyi erottamaan vain koneen, ei sen tyyppiä.

Ehkä ensimmäinen työ RFID:n tutkimiseksi on Harry Stockmanin työ "Communication by Means of Reflected Power" vuodelta 1948. Stockman ennusti, että on tehtävä huomattavaa tutkimus- ja kehitystyötä, ennen kuin jäljellä olevat perustavanlaatuiset ongelmat "heijastetun käyttöjännitteen" kommunikaatiossa on ratkaistu, ja ennen kuin sovellusten vaatima perustekniikka on hallussa. Tämän tavoitteen saavuttamiseen meni lopulta kolmekymmentä vuotta, ja siihen vaadittiin teknisiä harppauksia monilla muillakin eri aloilla.

[muokkaa] Ensimmäiset kaupalliset sovellukset

Ensimmäisiä RFID-tekniikan kaupallisia sovelluksia oli 1980-luvun puolivälissä kaupallistettu RFID-aktiivitunniste automaattista tunnistusta varten tietulleissa. Tämä nykyään hyvin yleisen sovelluksen tekniikka kehitettiin alun perin Yhdysvaltain hallituksen tutkimusohjelmassa Los Alamosissa.

Los Alamosissa kehitettiin myös passivitunnisteiden tekniikkaa lehmien tunnistukseen ruokinnassa. Sairaille lehmille tuli antaa lääkettä, mutta valvonta oli vaikeaa. Tiettyjen lehmien tuli saada vain tietty määrä tiettyä lääkettä. Ratkaisuna lehmien ihon alle kiinnitettiin passiiviset 125 kHz (LF taajuusalue) RFID-tunnisteet. Järjestelmä on edelleen käytössä. LF taajuusalue löysi sovelluksia myös avainkorteissa ja avaimenperissä.

1990-luvun alussa IBM patentoi UHF-taajusalueella (860 - 930MHz) toimivan RFID-järjestelmän. Korkeammat taajuudet mahdollistivat suuremman lukuetäisyyden ja nopeamman datansiirron. IBM myi patenttinsa 1990-luvun puolivälissä Intermecille, joka oli viivakoodijärjestelmiin erikoistunut yritys.

Suomessa 80-luvun puolivälin jälkeen RFID, jota silloin kutsuttiin saattomuistiksi, tuli kaupallisesti saatavaksi ja ensimmäisiä sovelluksia on jo silloin tehty teollisuudessa järjestelmiin, joissa on suljetussa kierrossa lavoja (esimerkiksi FMS) ja kattokuljetinjärjestelmät, joissa vaunut voivat ohjautua eri radoille. Näissä järjestelmissä on tyypillisesti kierrossa 100-1000 tunnistetta.

[muokkaa] RFID-tunnisteiden tyypit

RFID-tunnisteet voivat olla joko aktiivisia, passiivisia tai puoli-passiivisia.

Passiivisilla RFID-tunnisteilla ei ole omaa virtalähdettä. Laitteen käyttöön vaadittava erittäin pieni sähkövirta induktoituu antenniin saapuvasta radiotaajuisesta skannauksesta, jonka avulla tunniste pystyy lähettämään vastauksen. Virta- ja hintavaatimuksista johtuen passiivisen RFID-tunnisteen vastaus on lyhyt, tyypillisesti ID-numero. Oman virtalähteen puuttuminen tekee laitteesta varsin pienen: on olemassa kaupallisesti saatavilla olevia tuotteita, jotka voidaan sijoittaa ihon alle. Pienin kaupallinen tuote vuonna 2004 on 0,4 mm x 0,4 mm, ja ohuempi kuin paperiarkki, eli käytännössä lähes näkymättömän kokoinen. Passiivisten tunnisteiden lukuetäisyydet vaihtelevat 10 mm ja 5 metrin välillä.

Puoli-passiivinen RFID-tunniste sisältää virtalähteen, mutta ei omaa lähetintä. Omalla virtalähteellä saavutetaan kuitenkin passiivista tunnistetta suurempi toimintasäde ja mahdollistetaan laajennettu toiminnallisuus, mukaan lukien tietojen säilyttäminen tunnisteen omassa muistissa (ROM, WORM).

Aktiiviset RFID-tunnisteet puolestaan sisältävät virtalähteen, ja niillä voi olla pidempi kantomatka, sekä suurempi muisti kuin passiivisilla tunnisteilla. Ne voivat myös tallentaa lähetin-vastaanottimen lähettämiä lisätietoja. Tällä hetkellä pienimmät aktiiviset RFID-tunnisteet ovat suunnilleen kolikon kokoluokkaa, mutta ohuempia. Monilla aktiivisillä tunnisteilla lukuetäisyydet ovat kymmeniä metrejä, ja pariston ikä useita vuosia.

Koska passiiviset tunnisteet ovat paljon halvempia valmistaa, on suurin osa RFID-tunnisteista passiivisia. Vuonna 2004 passiivisen tunnisteen hinta on n. 0,25 €. Tavoitteena on saada tunnisteiden hinnat n. 0,05 euroon, jotta RFID-tekniikasta tulisi kannattavaa ja laajasti käytettyä.

Loppuvuodesta 2005 passiivisten RFID-tunnisteiden hinnat ovat laskeneet tasolle 0,02 – 0,10 €/kpl.

Nykyään käytetään yleisesti neljänlaisia RFID-tunnisteita, jotka eroavat käytetyn radiotaajuuden perusteella: Matalan taajuuden tunnisteet (125–134 kHz), korkean taajuuden tunnisteet (13,56 MHz), UHF-tunnisteet (868–956 MHz) ja mikroaaltotunnisteet (2,45 GHz).

Näistä ainoastaan taajuus 2,45 GHz on käytettävissä kansainvälisesti, sillä se on vapaasti hyödynnettävällä ISM-taajuusalueella. Tämän taajuuden maksimi sallittu säteilyteho Yhdysvalloissa on 4 W kun Euroopassa maksimi on 0,5 W, joten Euroopassa ainoan sallitun taajuuden teho voi jäädä liian alhaiseksi monille sovelluksille. (http://www.vtt.fi/inf/pdf/tiedotteet/2002/T2146.pdf)

Viestintävirasto on hyväksynyt muutoksen UHF-taajuusalueen RFID-lukijoiden tehorajoituksiin ja 4. helmikuuta 2005 voimaan tulleen muutoksen jälkeen Suomessakin voidaan käyttää 2 W teholla toimivia UHF-lukijoita aikaisemman 0,5 W sijasta. Muutos mahdollistaa pidemmän lukuetäisyyden sovellukset. Lisätietoja: (http://www.ficora.fi/)

Vuonna 2005 on valmistunut eurooppalainen standardi 866 MHz UHF-taajuudelle. (http://www.finn-id.fi/uutisia/uutiset/fi_FI/Uutiset/)

[muokkaa] Nykyiset käyttökohteet

LF- Matalan taajuuden RFID-tunnisteita käytetään yleisesti eläinten tunnistukseen, oluttynnyrien jäljittämiseen, autojen käynnistyksen- ja varkaudenestojärjestelmissä, sekä joissakin kulunvalvontajärjestelmissä. Lemmikkieläimiin istutetaan yleensä pieni tunniste, jotta ne voidaan katoamistapauksissa palauttaa omistajilleen. Yhdysvalloissa käytetään kahta RFID-taajuutta: 125 kHz (alkuperäinen standardi) ja 134,5 kHz (myöhempi standardi).

HF- Korkean taajuuden RFID-tunnisteita käytetään kirjastoissa ja kirjakaupoissa kirjojen jäljittämiseen, kuormalavojen, lentolaukkujen ja vaatteiden jäljittämiseen, sekä rakennusten kulunvalvontaan. Korkeataajuiset tunnisteet ovat laajasti käytettyjä erilaisissa tunnusmerkeissä korvaamassa magneettiraitoja. Näitä tunnusmerkkejä tarvitsee vain pitää tietyn matkan päässä lukijasta tunnistaakseen haltijan. 13,56 MHz:n teknologia on käytännön standardi henkilön tunnistukseen ja tuotteiden alkuperämerkintöihin Suomessa.

VHF(350-433Mhz ISM taajuus) tunnisteita käytetään tyypillisesti konttien ja yleisemmin arvotavaran seurantaan. Uusin sovellus on Isossa Britanniassa testauskäytössä oleva järjestelmä, jossa kaikkiin ajoneuvoihin on tulevaisuudessa tarkoitus asentaa RFID-tunniste. Sovellukseen on valittu juuri VHF tekniikka, joka mahdollistaa jopa vajaan 100 metrin lukuetäisyyden ja paremman läpäisyn kuin UHF taajuudet. Myös Suomessa on tarkoitus asentaa kaikkiin ajoneuvoihin RFID-tunnisteet. (kts. ITS-Finlandin Älykkään liikenteen kehittämisstrategia 2005-2010)

UHF RFID-tunnisteita käytetään yleisesti logistiikkasovelluksiin, kuten kuormalavojen ja konttien jäljityksessä, sekä ajoneuvojen ja perävaunujen jäljitykseen rajatuilla alueilla kuten satamissa. Suomessa käytetään taajuutta 868 MHz.

Microwave RFID-tunnisteitä käytetään ajoneuvojen pitkän matkan pääsynvalvontaan, esimerkkinä General Motorsin OnStar-järjestelmä.

Myös tiemaksuja kerätään RFID-tunnisteiden avulla, esimerkiksi Kalifornian FasTrak-järjestelmässä. Tunniste luetaan kun kulkuneuvo ohittaa tullipisteen, ja maksu laskutetaan käyttäjän prepaid-tililtä. Järjestelmän avulla liikenne nopeutuu tullinkeruukohteissa. VTT on liittänyt 100 km/h kulkevaan autoon RFID-tunnisteen, jonka luku onnistui tienposkesta. Näin ollen liikkeellä oleva bussi voisi jättää jo ohittamilleen pysäkeille tiedon, että kyseinen vuoro on jo mennyt.

Antureita, kuten maanjäristysanturit, voidaan etälukea RFID-lähetin-vastaanottimen avulla yksinkertaistaen näin datan etätiedonkeruuta.

Tammikuussa 2003 Michelin ilmoitti aloittaneensa testit renkaisiin liitetyillä RFID-lähetin-vastaanottimilla. Arviolta 18 kuukautta kestävän koejakson jälkeen valmistaja kaavailee tarjoavansa RFID:llä varustettuja renkaita autonvalmistajille. Tunnisteiden pääasiallinen tarkoitus on jäljittää renkaat niiden elinkaaren aikana.

Kortteihin istutettuja RFID-tunnisteita käytetään laajalti elektronisessa rahassa, kuten Octopus Card Hongkongissa ja Alankomaissa, joiden avulla hoidetaan maksut joukkoliikennevälineissä. Suomessa mobiilimaksaminen on toteutettu ainakin pääkaupunkiseudun matkakorttijärjestelmässä, joka perustuu RFID-tekniikalle.

Ihon alle käteen sijoitettava RFID-siru ennen istutusta

Yhdysvalloissa on joissakin osavaltioissa asennettu vangeille rannekellon kokoisia lähettimiä, jotka havaitsevat, jos vanki yrittää poistaa lähettimen. Lähetin lähettää hälytyksensä vankilan tietokonejärjestelmälle.

Alun perin eläimille suunniteltuja ihon alle istutettavia RFID-siruja on istutettu myös ihmisiin. Siruilla voidaan valvoa pääsyä mm. rakennuksiin, tietokoneelle, potilastietoihin ja jopa pyrkiä ehkäisemään kidnappauksia. Kehon tilaa tarkkaileviin antureihin yhdistettynä tunnisteella voidaan tarkkailla potilaiden tilaa. Eräs Barcelonalainen yökerho käyttää jopa ihon alle istutettavia RFID-siruja VIP-asiakkaidensa tunnistamiseen, jotka voivat maksaa tunnisteen välityksellä juomansa. Méxicon kaupungin poliisilaitos on istuttanut n. 170 poliisilleen Verichip-tunnisteen, mahdollistaakseen heille pääsyn poliisin tietokantoihin, ja mahdollisesti jäljittämään heidät kidnappaustilanteissa.

[muokkaa] Potentiaalisia käyttökohteita

RFID-tunnisteita pidetään usein kansainvälisen tuotekoodin (UPC, Universal Product Code) tai EAN-viivakoodin korvaajina, koska RFID-tunniste voi pitää sisällään sähköisen tuotekoodin (EPC, Electronic Product Code), joka tarjoaa tärkeitä etuja verrattuna vanhaan viivakooditekniikkaan. EPC-numerot ovat riittävän pitkiä, jotta jokaisella tunnisteella voi olla oma uniikki koodi, kun UPC-koodit ovat rajoittuneet yhteen koodiin tuotetta kohden. EPC-numeron yksilöitävyys mahdollistaa, että yksittäinen tuote voidaan paikantaa sen liikkuessa paikasta toiseen, päätyen lopulta kuluttajan käsiin. Tämä voi auttaa yrityksiä taistelemaan varkaita ja tuotehävikkiä vastaan. RFID:tä on myös ehdotettu käytettäväksi itsepalvelukaupoissa korvaamaan kassahenkilöt automaattisella järjestelmällä. RFID-tunnisteet nollattaisiin kassalla maksun tapahduttua joko luottokortilla, tai koneen vastaanottamalla käteisellä rahalla.

RFID-teknologian edistämiseen on toivottu vetoapua myös terveydenhuollon ja lääketeollisuuden piiristä, joille tekniikka tarjoaisi lukuisia sovelluskohteita sairaalavarusteiden identifioinnista ja jäljityksestä lähtien. Lisäksi voitaisiin ajatella identifioitavan ja paikannettavan potilaat esimerkiksi RFID-rannekkeen avulla. RFID-tunnisteen avulla voitaisiin myös päästä käsiksi potilaan terveystietoihin, varmistaa oikea lääkitys sekä yhdenmukaisissa tietojärjestelmissä, taata hoidon jatkuvuus (esimerkiksi ulkomailla). Ihonalaisilla tunnisteilla voitaisiin jopa kerätä tietoa potilaan terveydentilasta. Saksalaisessa Klinikum Saarbrücken -sairaalassa on esimerkiksi aloitettu kokeilu, jossa potilaat tunnistetaan RFID-tekniikkaa hyväksikäyttäen. (http://www.tietokone.fi/uutta/uutinen.asp?news_id=23667&tyyppi=1)

Lääketeollisuudelle RFID tarjoaisi mahdollisuuden taistella esimerkiksi tuoteväärennöksiä vastaan. Jos lääkevalmiste ei olisi identifioitavissa RFID:n avulla, voitaisiin esittää epäily koskien tuotteen alkuperää.

Järjestö nimeltä EPCglobal työskentelee luodakseen kansainvälisen standardin RFID:n ja UPC-koodin käytölle minkä tahansa tavaran tunnistamiseksi tuotantoketjussa, koskien kaikkia tuotantoaloja sekä maita.

Puhelinnumeron sisältävä tunniste voidaan liittää vaikka kuvaan tai mainokseen. VTT on kehitellyt menetelmiä, joilla puhelimessa oleva lukulaite lukee tunnisteessa olevan numeron vain kohdetta osoittamalla. Nokia on rakentanut tällaisen puhelimen prototyypin, joka on myös otettu jo tuotantokäyttöönkin Suomessa.

Länsi-Uudellamaalla 12 kunnan alueella jätehuoltoa hoitava Rosk'n Roll Oy on yhdessä Nokian ja tamperelaisen Top Tunniste Oy:n kanssa toteuttanut vuoden pituisen pilotin, jossa jäteastioihin ruuvatut RFID-tunnisteet voidaan lukea RFID-lukijan sisältävillä, Xpress-On-kuorilla varustetuilla Nokian 5140 puhelimilla. Tuotantokäyttöön järjestelmä tuli marraskuussa 2004. Nokialta on myös saatavissa erikseen Nokia Mobile RFID Kit 5140 -puhelimeen. Vastaavia toteutuksia löytyy myös muilta huollon ja huolinnan aloilta. Reslink Solutions Oy on toteuttanut palveluyhtiö Rentokil Initial Oy:lle mobiilin RFID-teknologiaan perustuvan työn raportointi- ja monitorointipalvelun.

VTT on kehittänyt tekniikkaa, jolla muoville ja paperille voidaan tuottaa elektronisia sekä optisia komponentteja kirjapainoista tutulla tekniikalla. Tulevaisuudessa RFID-tunniste voitaisiin lisätä tuotteeseen jo pakkauslinjalla.

Monia kaukaa haettuja käyttökohteita on ehdotettu, kuten jääkaappi jäljittämässä sisältämiensä ruokien päivämääriä, mutta harvat niistä ovat edenneet edes protyyppiasteelle.

[muokkaa] Yksityisyys

Mahdollinen tuotteiden viivakoodien korvaantuminen RFID-tunnisteilla on myös herättänyt keskustelun yksityisyyden suojasta. Ihmistä voidaan seurata hänen mukanaan kantamien tuotteiden perusteella hajautetulla lukijalaitteiden verkostolla. Samoin on mahdollista selvittää, onko pysäköidyn auton suljetussa tavaratilassa arvokasta tavaraa.

Kuluttajan näkökulmasta, RFID-tunnisteiden koskien, on esitetty esimerkiksi seuraavia kysymyksiä: kuinka tuotteen sisältämä RFID-tunniste voidaan irrottaa tai lukeminen estää ostamisen jälkeen? Entä voidaanko näitä RFID-tunnisteita lukea ihmisten tietämättä siitä?

Jos tuote ostohetkellä maksetaan pankki- tai luottokorttia käyttäen, voidaanko RFID:n ja korttitunnisteen avulla muodostaa käyttäjästä esimerkiksi kuluttajaprofiili markkinoinnin tarpeisiin, ja ilman ostajan nimenomaista lupaa tehdä näin?