Che cos’è, come funziona e a cosa serve

Tecnologia RFID

Cos'è RFID

La tecnologia RFID (acronimo inglese di identificazione a radio frequenza – Radio Frequency IDentification) viene utilizzata per l’identificazione e/o la memorizzazione automatica di dati relativi a oggetti o animali. Si basa sulla capacità di memorizzazione da parte di determinate etichette elettroniche, chiamate Tag (o transponder), informazioni riguardanti l’oggetto al quale viene accoppiata. Questi tag rispondono all’interrogazione a distanza da parte di dispositivi chiamati lettori.

La tecnologia RFID è stata utilizzata per la prima volta nel 1939, durante la seconda guerra mondiale, e si sviluppa a partire dagli anni sessanta come derivazione a scopi civili del sistema militare a radiofrequenza di Identification friend or foe (sistema inventato in Gran Bretagna che venne utilizzato per identificare gli aerei e capire se ti trattava di mezzi amici o nemici).

Con il passare degli anni la tecnologia si è sviluppata ed è stata utilizzata in molteplici settori: industriale, automobilistico, medico, e-Government (vedi passaporti, carte d’identità etc.), trasporti e altri utilizzi. Vista la sua versatilità è considerata una tecnologia general purpose (come l’elettricità e la ruota ad esempio) e presenta un alto livello di “pervasività”, ovvero una volta trovata una applicazione in un punto della filiera, l’applicazione ed i benefici si propagano velocemente a monte e a valle della stessa. Attraverso l’impiego dell’RFID è possibile creare, grazie allo sviluppo delle tecnologie di informazione e di internet, un sistema di oggetti interconnessi che permettono di raccogliere ed elaborare dati in un’unica grande rete globale.

Come funziona

È un sistema di comunicazione wireless a radiofrequenza dove il lettore, una volta entrato nel range operativo, rileva il tag e lo interroga, quest’ultimo risponde trasmettendo al lettore i dati contenuti nella memoria (solitamente informazioni sul prodotto su cui è applicato). 

Il fine è quello di ottenere dati che, una volta elaborati da sistemi di gestione, sono in grado di restituire informazioni e analisi in merito alla tracciabilità, alle scorte in magazzino e alla pianificazione aziendale. Nella figura 1 qui accanto possiamo vedere un esempio di tag con le indicazioni delle sue componenti.

Componenti

La tecnologia RFID si compone di quattro elementi fondamentali: TAG, Sistema di gestione, antenne e Lettori. Senza anche solo uno di questi elementi non è possibile utilizzare questo sistema.

  • TAG – dispositivo a radiofrequenza di piccole dimensioni costituito da un chip, dotato di memoria, connesso ad un’antenna e inserito in un contenitore o incorporato in un’etichetta di carta o plastica. I tag permettono la trasmissione di dati a corto raggio senza contatto fisico e visivo. Salvo eccezioni i dati contenuti nella memoria dei tag hanno un codice identificativo univoco.
  • Antenna – è l’elemento conduttivo che permette di inviare e ricevere i dati contenuti all’interno del tag. I lettori dispongono delle antenne per emettere onde radio. Queste onde vengono raccolte dall’antenna contenuta nel tag rfid e utilizzate per alimentare il microchip che rilascia informazioni da restituire al lettore.
  • Lettori (o reader) – è l’elemento che nei sistemi RFID consente di assumere le informazioni contenute nel tag. Possono presentarsi come dispositivi fissi, nel caso in cui debbano leggere ad esempio grandi quantità di prodotti all’ingresso o all’uscita del magazzino, o dispositivi mobili, hanno una forma simile a dei palmari e permettono agli addetti del magazzino di controllare determinate quantità di merci selezionate. Antenna e lettori possono essere uniti in un unico dispositivo o essere due device distinti.
  • Sistema di gestione – sistema informativo che viene connesso con la rete e con i reader. Questo sistema consente, a partire dai codici identificativo provenienti dai tag, di ottenere tutte le informazioni disponibili associate agli oggetti e di gestire tali informazioni per gli scopi dell’applicazione.

I Tag RFID

Chiamato anche Trasponder RFID, è l’elemento principale di tutto il sistema in quanto permette di leggere e scrivere dati in esso contenuti. I tag possono variare per forma, dimensione, materiale e frequenza operativa ma tutti questi possono essere raggruppati in tre grandi famiglie: Attivi, Passivi e Semi-Passivi o Semi-Attivi.

Attivi

Fanno parte di questa categoria quei tag che per operare ricevono energia da un’alimentazione propria, di solito composta da una batteria a lunga durata. Sono in grado di trasmettere autonomamente i dati al lettore e coprono distanze ampiamente superiori rispetto i tag passivi. Possiedono memoria di dimensioni notevoli, sono spesso riscrivibili e possono contenere dei sensori per effettuare misurazioni, come calore, temperatura e pressione. Sono progettati solitamente per un uso durevole.

Passivi

Sono tag che non possiedono una propria fonte di energia ma la ricevono dal segnale proveniente dal Reader. Sono composti da un chip (con identificativo univoco ed eventuale memoria), un’antenna e dal supporto o contenitore. Al passaggio del lettore, la radiofrequenza attiva il microchip interno al tag fornendo l’energia necessaria per operare. Questa energia in fase di lettura sarà riutilizzata per rispondere al lettore trasmettendogli un segnale con tutte le informazioni memorizzate al suo interno; in fase di scrittura, invece, permetterà di salvare i dati inviati dal lettore. Le distanze nel quale possono operare sono dell’ordine di alcuni metri o di alcuni centimetri a seconda della frequenza operativa.

Semi-passivi

Sono tag dotati di una propria sorgente di energia che viene utilizzata per alimentare il microchip o altri apparati (come ad esempio i sensori) ma non per alimentare il trasmettitore. Pet poter trasmettere informazioni devono entrare nel raggio di azione del lettore/antenna.

Tipologie di Tag passivi

I tag passivi si possono suddividere in Near-Field RFID e Far-Fiel RFID, a seconda della banda di frequenza sfruttata per comunicare e del fenomeno elettromagnetico.

Near-Field RFID

Nella regione di campo vicino l’interazione tra i componenti è dominata dal campo magnetico generato dall’antenna, che induce una corrente elettrica nel tag per accoppiamento induttivo e permette di attivare il chip. Tag di questo tipo fanno parte delle classi LF e HF, e alcuni disegni di antenne UHF.

Far-Field RFID

Nella regione di campo lontano, l’interazione dei componenti è dominata dal campo elettromagnetico creato dall’antenna. Il tag RFID entra in risonanza con la frequenza del campo EM e la corrente generata attiva il chip. Tag di questo tipo fanno parte della classe UHF.

Frequenze operative degli RFID

I tag RFID possono essere classificati ulteriormente in base alla frequenza del segnale utilizzato per la comunicazione. Queste frequenze dipendono dalla natura dei tag e dalle applicazioni previste, inoltre vengono regolate dagli organismi internazionali e nazionali. Le bande di frequenza più utilizzate nella tecnologia RFID sono le seguenti:

Banda LF

Acronimo di Low Frequency, bassa frequenza, si trova nella parte più bassa dello spettro RF, all’interno della banda LF sono due le frequenze operative più utilizzate: 125 Khz o 135 Khz. È stata la prima storicamente ad essere utilizzata e ancora oggi ha una presenza significativa sul mercato. Caratterizzata da una distanza di lettura molto limitata, opera quasi a contatto, e viste le sue caratteristiche è ideale per essere impiegata per antifurti, controllo delle presenze o accessi, tracciabilità di animali domestici e allevamento ecc.

Banda HF

Acronimo di High Frequency, ovvero alta frequenza, sono frequenze che lavorano a 13,56 Mhz, è supportata negli standard ISO 14443, ISO 15693 e NFC (Near Field Communication). È ad oggi la banda considerabile universale, visto la sua possibilità di utilizzo in tutto il mondo. Può essere impiegata per identificazione e tracciamento, pallet, controllo accessi e altre applicazioni che richiedono una distanza di lettura ridotta (fino a 1,20m).​

Banda UHF

Acronimo di Ultra High Frequency, frequenza ultra alta, sono frequenze che lavorano a 868 MHz o 915 MHz, normalizzata negli standard di riferimento EPC. L’utilizzo di questa frequenza può essere limitato dalle autorità dei singoli paesi in termini di potenza massima e le bande di frequenza. La banda non è assegnata infatti in modo uniforme in Usa, Europa e Asia. I tag di questo tipo possiedono una distanza di lettura maggiore rispetto gli altri per questo vengono principalmente impiegati per il retail, la logistica, la gestione di magazzino, ecc.​

I vantaggi della tecnologia RFID

Utilizzare RFID permette di eliminare il costo degli errori. Consente infatti di azzerare rischio di perdite, furti e spedizioni errate.

Viene utilizzata per avere una gestione di magazzino più efficiente, la totale tracciabilità e identificazione del prodotto e tutela del marchio

Vantaggi rispetto l’utilizzo di tecnologie ottiche 1D / 2D (Barcode, QRcode, ...)

I codici 1D / 2D svolgono una funzione molto simile alla tecnologia RFID e vengono quindi spesso scelti per svolgere funzioni comuni come alternativa alla tecnologia dei Tag passivi.

Questi ultimi rappresentano un investimento più consistente rispetto al codice a barre per il cliente, ma offrono indubbiamente benefici maggiori. Il Tag a differenza dei codici 1D / 2D può essere anche riscritto e protetto con determinate password rendendolo così uno strumento più sicuro e affidabile.

Queste due tecnologie possono comunque essere utilizzate in accoppiata; ad esempio, stampare un codice a barre, o un QRcode sul tag permette di  semplificare alcuni passaggi in cui non si dispone di un lettore.

Capacità di lettura

Le tecnologie ottiche permettono di leggere un codice prodotto alla volta, rendendo le operazioni come il carico e scarico di magazzino e l’inventario lunghe e dispendiose. L’utilizzo dell’RFID in questi casi consente di leggere oltre un centinaio di prodotti simultaneamente.

Raggio di lettura

Mentre le tecnologie ottiche hanno un raggio di lettura di dell’ordine di qualche decina di centimetri, il lettore RFID può rilevare tag applicati su prodotti situati fino a 16m di distanza.

Velocità di lettura

Anche la velocità di lettura dei lettori RFID è sorprendente, è infatti molto veloce (quantificabile in ms per letture massive di centinaia di tags).

Possibilità di lettura attraverso oggetti

La tecnologia RFID permette di individuare i tag di oggetti anche se non direttamente visibili, a differenza dei sistemi di identificazione a tecnologia ottica.

Identificazione univoca

I tag RFID hanno un codice identificativo univoco, ogni oggetto a cui viene associato diventa infatti unico e identificabile, in questo modo è possibile tracciarlo lungo tutta la filiera. Le tecnologie ottiche non offrono questa possibilità e solitamente prodotti dello stesso tipo / famiglia hanno lo stesso codice.

Applicazioni della tecnologia RFID

La tecnologia RFID è molto versatile, questo viene dimostrato anche dalle molteplici applicazioni e utilizzi che vengono individuati nel tempo. Negli anni infatti ha dimostrato una forte adattabilità ai diversi settori nel quale è stata impiegata, tra questi troviamo: