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Vous êtes ici : Accueil > Technique > Mémoires > Les étiquettes RFID | Révision : 27 septembre 2004 |
Les étiquettes RFID | ||||||||||||||||||||||||||||||
![]() (Élèves Ingénieurs 2e année EFPG) Mai 2004 |
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De nos jours, l’identification et le suivi d’objets se développent de plus en plus. Au départ, les codes barres permettaient cette identification mais ne permettaient pas le stockage de certaines données. Voilà pourquoi les étiquettes RFID se sont développées. L’étiquette RFID est une technologie déjà largement utilisée pour reconnaître ou identifier à plus ou moins grande distance et dans un minimum de temps, un objet, un animal ou une personne porteuse d’une étiquette capable d’émettre des données en utilisant des ondes radio. On peut citer par exemple, la carte à puce sans contact, les systèmes de péage d’autoroute sans arrêt, les contrôles d’accès de parking, etc…
Les étiquettes RFID se rangent dans la catégorie des technologies d’identification automatique, au même titre que les codes à barres.
Les codes à barres (bar code) utilisent divers protocoles de codification ou de symbolisme, qui diffèrent en fonction des contraintes d'utilisation ou de normalisation.
Voici les trois types de codes barres les plus utilisés :
On trouvera des informations détaillées sur les codes à barre sur le site Web GOMARO (en français), ou sur divers sites en anglais (Barcode Software Center, Azalea, etc.).
La société allemande e-bizco a mis en ligne un utilitaire qui permet d'afficher le code à barres d'un texte donné dans un format de code donné. Faites un essai, c'est très instructif !
Le code à barres EAN (European Article Numbering) a été développé à partir du code américain UPC pour les besoins spécifiques du commerce européen. Il existe deux variantes, l'une à 8 chiffres et l'autre à 13 chiffres, la seconde étant la plus utilisée.
![]() Figure 1 : Code à barres EAN-13 |
Le code à barres EAN-13 se décompose ainsi :
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Ce code est universellement utilisé dans le commerce de détail européen. Le commerce de détail américain utilise un code un peu antérieur (UPC), dont il existe plusieurs variantes.
Les caractéristiques du Code 39 sont les suivantes :
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![]() Figure 2 : Code à barres 39 |
Ce code est utilisé pour la vente des médicaments en pharmacie, en France et dans d'autres pays européens.
Il existe aussi d'autres codes barres linéaires tels que :
![]() Figure 3 : Code à barres PDF 417 |
Les caractéristiques du Code à barres "PDF 417" sont les suivantes :
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La grande capacité du code PDF 417 est mise à profit lorsque des informations détaillées doivent impérativement être attachées à l'objet identifié, comme c'est le cas dans le transport des matières dangereuses par exemple.
Le code 16K a été développé en 1989 par Ted Williams (l'inventeur des codes à barres), qui a également développé le Code 128. La structure du code 16K est basée sur celle du Code 128. Les caractéristiques du code 16K sont les suivantes :
Le code 16K est utilisé dans de nombreux domaines, à l'exception du commerce de détail. |
![]() Figure 4 : Code à barres 16K |
![]() Figure 5 : Code à barres Code One |
Les caractéristiques du code à barres Code One sont les suivantes :
Ce code ne semble pas être très utilisé. |
Les caractéristiques du Code DataMatrix sont les suivantes :
Ce code est utilisé dans l'industrie électronique pour marquer les circuits imprimés et les circuits intégrés. |
![]() Figure 6 : Code à barres DataMatrix |
Le codage à barres est une technologie précurseur dans le domaine de l’identification. Cependant, elle ne permet pas le stockage d’un grand nombre de données. C'est pourquoi les étiquettes RFID se sont développées.
Les codes à barres et les étiquettes RFID ont des caractéristiques différentes qui sont récapitulées dans le tableau suivant :
Caractéristiques | Code à Barre | Code bidimensionnel | Etiquette RFID |
Capacité (nb de caractères) | 1 à 40 | 5 à 3000 | qq caractères à plusieurs ko |
Visibilité de l'étiquette | Indispensable | Indispensable | Non Indispensable |
Distance de lecture | 0 à 5 mètres (Selon densité du code à barre) |
15 à 100 cm (Selon densité du code à barre) |
qq cm à volume de 1m3 |
Sécurité | Interne CRC | Différents niveaux de cryptage CRC |
Interne CRC |
Lecture | OUI | OUI | OUI |
Ecriture | NON | NON | OUI (option) |
Avantages | Large gamme de vecteurs Langage universel Génération/reproduction simple Faible coût de génération |
Capacité importante Très haute densité Notion de fichier portable Génération/reproduction simple Faible coût de génération |
Lecture/écriture sans contact Protection page par mot de passe Possibilité de réinscrire, donc de recycler l'étiquette Gestion multi-pages |
Contraintes | Etiquette non réinscriptible Capacité mémorisation limitée Pas de lecture à l'oeil nu |
Etiquette non réinscriptible Lecteur Décodeur spécifique Pas de lecture à l'oeil nu |
Coût plus important Pas de lecture à l'oeil nu Nécessité d'étiquetage en clair |
Coût (*) | 0,01 à 2 Euros | 0,01 à 2 Euros | 0,5 à 20 Euros |
Systèmes périphériques (*) (lecture en poste fixe) |
Lecteurs et décodeurs de 100 à 10 000 Euros |
Lecteurs et décodeurs de 1 000 à 5 000 Euros |
Antennes et décodeurs de 100 à 10 000 Euros |
Saisie sur terminal (*) (Portable ou Embarqué) |
Terminaux portables "Batch" de 300 à 5 000 Euros Transmission radio fréquence de 1 500 à 7 500 Euros |
Terminaux portables "Batch" de 300 à 5 000 Euros Transmission radio fréquence de 1 500 à 7 500 Euros |
Terminaux portables "Batch" de 300 à 5 000 Euros Transmission radio Fréquence de 1 500 à 7 500 Euros |
Génération (*) | Imprimantes Laser ou Transfert thermique de 200 à 10 000 euros |
Imprimantes Laser ou Transfert thermique de 200 à 10 000 euros |
Identique au système de lecture Poste fixe ou embarqué |
Tableau 1 : caractéristiques des codes barres et des étiquettes RFID
(Source : ABC de la RFID, Décembre 2003, Jeanne Baylot)
(*) Les prix en Euros HT sont donnés à titre indictaif (2003)
Tout d'abord, RFID signifie Radio Frequency Identification. Ces étiquettes sont aussi appelées : étiquettes intelligentes, étiquettes à puces, tag, transpondeur (équipement destiné à recevoir un signal radio et à renvoyer immédiatement en réponse un signal radio différent et contenant une information pertinente.
Conceptuellement, la RFID et le codage à barres sont tout à fait semblables ; tous les deux sont prévus pour fournir l'identification rapide et faible d'articles et des possibilités de filiation. la différence principale entre ces deux technologies est que le codage à barres se lit avec un laser optique et que le lecteur RFID balaye ou interroge une étiquette en utilisant des signaux de fréquence radio.
L’étiquette RFID se compose principalement d’une puce électronique et d’une antenne bobinée ou imprimée. La taille de la puce peut désormais être réduite à celle d’un point. L'antenne, souvent composée de cuivre, est déposée sur l'étiquette grâce à des ultrasons (systèmes de vibrations).
La recherche sur la fabrication des puces se développe. Bien que la production en volume des puces en plastique ne soit pas prévue avant 5 ans, le chef de projet d’Infineon, Guenter Schmid, a déclaré que la société a développé une technologie totalement indépendante du substrat. Cela permettrait l’intégration de circuits électroniques en plastique dans un certain nombre de pellicules d’emballages actuellement disponibles sur le marché comme le matériau utilisé pour les emballages de chips de pommes de terre. Plusieurs experts pensent que les polymères tels que Poly (3-hex P3HT), seraient la tendance future en matière de puces en plastique.
Le signal radio émet dans un rayon de quelques centaines de mètres, selon la puissance de l'installation, et surtout selon la fréquence utilisée :
Caractéristiques/Fréquences | 125 à 150 kHZ | 13,56 MHz | 800 à 900 MHz | 2,45 GHz |
Type de fréquence | Basse | Haute | Bandes UHF | Hyper |
Technologie d'antenne | Bobine aérienne ou boucle sur ferrite (*) | Boucle imprimée, perforée ou gravée (**) | Boucle imprimée, perforée ou gravée (***) | Antenne imprimée ou gravée (***) |
Distance de lecture et d'écriture | > 1 m (**) | Europe et France : 1 m et volume 1 m3 (**) USA > 0,8 m |
Europe et France : pour le moment limitation d'utilisation en puissance USA de 1 m à 10 m |
France < 0,5 m (*) (> 1 m avec dérogation) USA > 1 m (***) |
Vitesse théorique de transfert des données | < 10 Kb/s (*) | < 100 Kb/s (**) | < 200 Kb/s (**) | < 200 Kb/s (***) |
Influence du métal | Perturbation (*) (Espace > 50 mm = 90 % Pref.) |
Perturbation (*) (Espace > 50 mm = 90 % Pref.) |
Atténuation (**) (Espace > 10 mm = 90 % Pref.) |
Atténuation (**) (Espace de 5 à 7 mm = 100 % Pref.) |
Influence de l'eau | Aucune | Atténuation | Atténuation | Perturbation |
Influence du corps humain | Aucune | Atténuation | Atténuation | Perturbation |
Tableau 2
(Source : ABC de la RFID, Décembre 2003, Jeanne Baylot)
Performances : * médiocres, ** bonnes, *** excellentes
L’ensemble de l’étiquette est activé par un signal radio fréquence variable, émis par un lecteur composé lui-même d’une carte électronique et d’une antenne. Le lecteur peut être fixe ou mobile, et son antenne peut prendre plusieurs formes, et par exemple s’intégrer dans le cadre d’une porte, pour une application de contrôle d’accès. Le lecteur ou interrogateur transmet un signal selon une fréquence donnée vers une ou plusieurs étiquettes radio situées dans son champ de lecture.
![]() Figure 7 Lecture d'une étiquette RFID |
Les étiquettes RFID fonctionnant à basses ou moyenne fréquence utilisent un champ électromagnétique créé par l’antenne du lecteur et l’antenne de l’étiquette pour communiquer. Le champ électromagnétique alimente l’étiquette et active la puce. Cette dernière va exécuter les programmes pour lesquels elle a été conçue. Pour transmettre les informations qu’elle contient, elle va créer une modulation d’amplitude ou de phase sur la fréquence porteuse. Le lecteur reçoit ces informations et les transforme en code binaire. Dans le sens lecteur vers étiquette, l’opération est symétrique, le lecteur émet des informations par modulation sur la porteuse. Les modulations sont analysées par la puce et numérisées.
Une des particularités de ce principe est que plus la fréquence porteuse est basse plus le nombre de tours de l’antenne de la puce doit être important pour créer un voltage suffisant pour alimenter la puce. L’étiquette peut être apposée, portée, insérée dans un objet (colis, carte, véhicule…).
Les étiquettes passives fonctionnent en lecture seule (comme les codes à barres linéaires). Dans ce cas, l’antenne capte certaines fréquences qui lui fournissent suffisamment d’énergie pour lui permettre d’émettre à son tour son code d’identification unique. Ces étiquettes passives sont programmées avec des données non modifiables, pour une capacité de 32 à 128 bits. Elles sont fournies vierges à l’utilisateur. Dans la majorité des cas, 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. Certains dispositifs plus sophistiqués disposent de capteurs leur permettant d’identifier les variations physiques comme la température (produits surgelés par exemple). Certains tests ont été faits avec une encre magnétique qui joue le rôle de l’antenne.
Les étiquettes passives sont bon marché et ont une durée de vie quasi illimitée. Elles constituent le gros du marché, et plus encore dans le futur pour les applications logistiques en circuit ouvert, où la puce est perdue dès la vente du produit. En effet, au-delà de l’acte d’achat cette étiquette se désactive.
Les étiquettes passives les plus utilisées actuellement sont les EPC (Code Produit Electronique) dont les caractéristiques sont les suivantes :
Ces EPC représentent un nouveau produit qui peut être employé pour détecter, dépister, et commander une variété d’articles en utilisant la technologie RFID. La structure d’EPC peut distinguer les articles uniques du même type. Par exemple, deux vidéos de DVD ont le même code produit universel normalisé (UPC : ce code est strictement réservé au code à barres). Ce dernier permet aux systèmes informatiques de déterminer le fabricant du DVD, le titre du film et facilite le commerce ou la vente. EPC prolonge le code UPC et fait en sorte que deux vidéo du même type soient distinguées l’une de l’autre : chaque article est individuellement identifié.
Les étiquettes actives sont alimentées par une pile interne extra plate, et permettent autant la lecture que l’écriture de données, avec une mémoire allant jusqu’à 10 Kbits. Ces étiquettes actives ne dépassent pas 10 ans d’âge. Elles sont fournies vierges et pourront être écrites plusieurs fois, effacées, modifiées et lues. Le nombre de répétition de ces opérations peut dépasser les 500 000 ou 1 million.
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