RFID (Radio Frequency Identification) is een technologie die door middel van radiosignalen de unieke identificatie van producten, dieren en personen op afstand mogelijk maakt. Hoewel de technologie reeds in de jaren dertig van de vorige eeuw is ontwikkeld en in de Tweede Wereldoorlog is toegepast om vliegtuigen te identificeren, hebben technische en economische barrières tot op heden een brede maatschappelijke uitrol in de weg gestaan. Door de voortschrijdende stand van de technologie (lagere kosten, miniaturisatie) worden deze barrières echter in rap tempo geslecht en staan we aan de vooravond van de doorbraak van RFID in onze maatschappij.

Door de eenvoudige en unieke identificatie van producten, dieren en mensen kunnen tal van processen efficiënter en intelligenter worden gemaakt. De verwachting is dan ook dat RFID in de komende jaren in tal van sectoren zoals logistiek, transport, retail, zorg, defensie en onderwijs toegepast gaat worden en daarmee van grote waarde wordt voor economie en maatschappij. RFID zal in de toekomst een van de sleuteltechnologieën vormen voor het ‘internet of things’, een nieuw ICT paradigma waarbij de focus zal verschuiven van de personal computer naar allerlei ‘slimme’ objecten (ambient intelligence) die met elkaar kunnen communiceren.

Algemeen gesteld is Radio Frequency Identification (RFID) een methode om met behulp van radiosignalen objecten te identificeren. Op objecten bevestigde passieve of semi-passieve radio-etiketten (tags of transponders genaamd) identificeren zichzelf door het afgeven van een radiosignaal wanneer zij een signaal opvangen van een lezer (reader of interrogator genaamd).

Een RFID-systeem werkt met behulp van radiogolven en bestaat in het algemeen uit drie onderdelen:

• Een RFID-tag
• Een RFID-reader
• Een middleware oplossing (een systeem om RFID-data te verwerken).
  

RFID-tags communiceren met readers door middel van radiogolven. Deze radiogolven (energie in de vorm van elektromagnetische trillingen) hebben een bepaalde frequentie. Het elektromagnetisch spectrum kent verschillende frequenties van laag tot extreem hoog. Omdat grote delen van dit spectrum al worden gebruikt voor andere toepassingen zoals bijvoorbeeld AM/FM radio, is niet elke frequentie beschikbaar voor RFID. De voor RFID gangbare frequenties zijn 125KHz,13.56MHz, 860 tot 950 MHz, en 2.45GHz. Het gebruik van deze frequenties is echter deels nog niet wereldwijd geharmoniseerd. Het standaardisatiewerk inzake RFID richt zich er onder meer op om tot wereldwijde overeenstemming inzake frequenties te komen. Dit is met name van belang voor het gebruik van RFID op objecten die wereldwijd gedistribueerd worden, zoals consumentenartikelen.

Omdat radiogolven over het algemeen moeite hebben om door metalen objecten of vloeistoffen heen te dringen, zijn metalen objecten en objecten met een hoog vloeistofgehalte (bijvoorbeeld fruit en dranken) moeilijker te identificeren met behulp van RFID. Lage frequenties zijn het beste geschikt om door vloeistof en metaal heen te dringen. Hier staat tegenover dat de maximale leesafstand niet erg groot is en de snelheid waarmee data overgedragen kan worden laag is. Ultra High Frequency (UHF) heeft een grotere maximale leesafstand en hogere datatransmissiesnelheid, maar is duurder, consumeert meer stroom en heeft meer moeite om door vloeistoffen en metalen te dringen. De keuze voor de technische inrichting van een RFID-systeem is dus in belangrijke mate afhankelijk van de gekozen toepassing en de bijbehorende kosten.

RFID-tag
Een RFID-radioetiket (tag of transponder) is het onderdeel van een RFID-systeem dat wordt bevestigd op een object. Een tag bestaat uit een aantal onderdelen te weten: een chip, een antenne en een omhulsel.

Chip
De chip is een halfgeleider die informatie over, of een verwijzing naar, het object waar het aan gehecht is in zich draagt. De hoeveelheid en het type informatie dat vastgelegd kan worden in de chip is afhankelijk van het gekozen dataformaat en de beschikbare geheugencapaciteit. De chip kan read only zijn, wat betekent dat data op de chip enkel is uit te lezen en niet is aan te passen, write once waarbij de chip maar één keer beschreven kan worden of read-write, wat betekent dat de chip uitgelezen kan worden maar dat ook informatie toegevoegd of verwijderd kan worden.

Antenne
De antenne die aan de chip vastzit zendt, afhankelijk van het type tag, zelf radiogolven uit of gebruikt de energie van de ontvangen radiogolven om een signaal terug te zenden.

Omhulsel
Om de chip en de antenne te beschermen en bevestiging op en in objecten mogelijk te maken, worden tag en antenne in een omhulsel gegoten.

Chip, antenne en omhulsel vormen samen de RFID-tag. Er zijn verschillende typen tags:

Actieve tags
Een actieve tag bevat naast een chip en antenne ook een eigen krachtbron in de vorm van een batterij. Door de eigen krachtbron is de tag in staat om een zwakker radiosignaal te ontvangen en het antwoord uit te zenden over een grotere afstand. Hier staat tegenover dat de levensduur door de batterij beperkt is en de tag over het algemeen groter en tevens duurder is.

Passieve tag
Een passieve tag heeft geen eigen batterij hetgeen betekent dat de tag energie moet ontvangen van het radiosignaal van de reader. De tag verkeert dus in een ‘slaaptoestand’ totdat deze een radiosignaal van een reader opvangt. Voordeel van passieve tags is dat ze relatief goedkoop zijn en door het ontbreken van een eigen batterij klein gehouden kunnen worden. Passieve tags zijn daarom bij uitstek geschikt om individuele producten van RFID te voorzien (item level tagging). Doordat de tag geen eigen krachtbron heeft is de maximale leesafstand van de tag beperkt tot ongeveer vijf meter.

Semi-passieve tag
Een semi-passieve tag heeft een eigen batterij welke niet wordt gebruikt om de leesafstand te vergroten, maar om de intelligentie en de geheugenopslagcapaciteit van de chip te verbeteren.

Readers
Een reader (lezer of interrogator) is het apparaat dat tags kan uitlezen. Een reader bestaat uit een antenne en een controle eenheid. De controle eenheid codeert, decodeert, controleert en bewaart RFID-data en zorgt voor de communicatie met de tags en eventueel een achterliggend databasesysteem. De readers kunnen zowel vast (bijvoorbeeld boven een deur of in een schap) als mobiel zijn (handhelds, PDA’s et cetera).

Zoals reeds eerder vermeld, wordt de maximale leesafstand van een reader en de bijbehorende tags bepaald door de gebruikte frequentie van het radiosignaal. Zo kan een UHF-reader de bijbehorende UHF-tags van grotere afstand lezen dan een laagbandige reader dat kan bij RFID-tags die gebruik maken van lage frequenties. Een andere factor die de leesafstand beïnvloedt is het vermogen van de reader. Een hoger vermogen betekent een grotere leesafstand.

Het is mogelijk dat een overlappend radiosignaal van verschillende readers onderlinge storing veroorzaakt (reader collission). Dit kan voorkomen worden door een systeem te ontwerpen waarbinnen de readers op verschillende intervals lezen (time division multiple access, of TDMA). Omdat het dan mogelijk is dat één tag twee of meer keer wordt gescand, moet aan dit systeem een functionaliteit worden toegevoegd die dubbel gescande codes wist.

Ook tegelijkertijd gescande tags kunnen voor problemen zorgen. Wanneer meerdere tags tegelijkertijd een signaal terugsturen naar de reader, dan kan deze verward raken (tag collision). De reader ondervangt dit door naar unieke nummers te vragen. Een reader vraagt bijvoorbeeld eerst alle tags te reageren wiens nummer met 0 begint. Reageert één tag, dan wordt deze gescand, reageren meerdere tags dan breidt de reader de vraag uit en met de vraag wiens nummer met 00 begint. De reader blijft dit doen totdat slechts één tag reageert.

Middleware-oplossingen
Middleware-oplossingen zorgen voor de koppeling van RFID-data met de achterliggende ICT-infrastructuur van de gebruiker. RFID-readers die tags lezen genereren al snel een enorme hoeveelheid data en hoewel de eerste filtering en verwerking reeds in de reader plaatsvindt, is een verdere bewerkingsslag vaak noodzakelijk. De data uit de reader wordt daartoe door een middleware-oplossing verwerkt en doorgestuurd om vervolgens gebruikt te kunnen worden in andere ICT-infrastructuren van de organisatie zoals bijvoorbeeld ERP of CRM systemen.

Omdat RFID een verzamelnaam is voor allerlei toepassingen van radio identificatie technologie worden verschillende soorten RFID-systemen veelal op één hoop gegooid. Toch is het verstandig om onderscheid te maken tussen verschillende soorten systemen.

De systemen die worden gebruikt voor radio identificatie kunnen grofweg worden verdeeld in vier categorieën: smart labels, tokens & smart cards, implantaten, en overige systemen. Al naar gelang de concrete toepassing zal een van deze vier systemen worden gebruikt.

Smart labels
Smart labels zijn passieve tags die door hun geringe prijs en afmeting op allerlei producten kunnen worden bevestigd. Omdat smart labels zo goedkoop mogelijk gehouden moeten worden om het rendabel te houden producten van RFID te voorzien, zal de op een smart label vastgelegde informatie zich nagenoeg altijd beperken tot een uniek nummer. Dit nummer kan aan een achterliggende database met additionele informatie over het product worden gekoppeld. In feite is de veelgebruikte term smart label dus enigszins misleidend, omdat de smart label op zichzelf niet bijzonder intelligent is of veel data kan bevatten. In feite is een smart label een ‘object tag’, een RFID-tag die bedoeld is voor het registreren van objectgegevens en niet voor toepassingen op persoonsniveau. Het gebruik van smart labels wordt voornamelijk binnen de logistiek en detailhandel (op de zogenaamde fast moving consumer goods) overwogen. Grote partijen als Wal*Mart en Tesco stimuleren actief het gebruik van RFID smart labels in de detailhandel.

Tokens en smart cards
RFID kan ook gebruikt worden om bestaande identificatie-, authenticatie- en autorisatiemethoden te vergemakkelijken en beter te beveiligen. Er zijn een aantal methoden op basis waarvan de identiteit van een persoon kan worden vastgesteld (identificatie), bekeken kan worden in hoeverre deze persoon ook is wie hij zegt dat hij is (authenticatie), en bepaald kan worden wat deze persoon mag doen binnen een bepaalde context (autorisatie). Deze methoden maken veelal gebruik van de gerelateerde concepten wie je bent, wat je weet< en wat je hebt. Met behulp van biometrische kenmerken (wie je bent) kan je bijvoorbeeld redelijk onomstotelijk worden geïdentificeerd. Maar identificatie en authenticatie kan ook tot stand komen doordat jij als enige iets weet (bijvoorbeeld een wachtwoord). Tot slot kan het zijn door iets dat je hebt, zoals bijvoorbeeld een bepaalde cryptografische sleutel of een token.

Het gebruik van tokens die helpen bij de identificatie, authenticatie en autorisatie van personen is wijdverbreid in onze maatschappij, denk bijvoorbeeld maar aan het gebruik van bankpassen en toegangskaarten. De gebruikte tokens worden steeds geavanceerder en intelligenter. De opkomst van zogenaamde ‘smart cards’ is hier het beste voorbeeld van. Smart cards zijn pasjes die een chip bevatten waarop (persoons)gegevens kunnen worden opgeslagen.

Vooralsnog dient in de meeste gevallen de smart card uitgelezen te worden met behulp van een smart card reader. Er bestaan echter ook contactloze smart cards die van een afstand uitgelezen kunnen worden. Het gaat hierbij niet afstanden van meters, maar eerder van centimeters. Deze smart cards maken gebruik van RFID-technologie.

Naast contactloze smart cards bestaan er ook andere draagbare RFID-tokens, een voorbeeld hiervan is de RFID armband die in Legoland wordt gebruikt om zoekgeraakte kinderen te lokaliseren.

Implantaten
Het is ook mogelijk om RFID-tags in het menselijk lichaam te plaatsen. In de meeste gevallen zullen deze subdermale implantaten dezelfde functie vervullen als de hierboven genoemde tokens: zij vereenvoudigen het proces van identificatie, authenticatie en autorisatie. Uiteraard is een bijkomend voordeel dat de token niet verloren of gestolen kan worden, waardoor er een hoger beveiligingsniveau gerealiseerd wordt. Het gebruik van implantaten wordt wereldwijd voor diverse toepassingen overwogen, met name in de zorg wordt het gebruik van RFID-implantaten overwogen. De eerste implantaten zijn in Nederland reeds ingebracht, het betreft VIP gasten van de Baja Beach Club in Rotterdam. De VIP’s van de Baja Beach Club krijgen met hun RFID-tag automatisch gratis toegang tot de club, het VIP deck en kunnen met behulp van hun tag ook de drank afrekenen.

Overige systemen
Naast deze drie redelijk uniforme systemen bestaat er nog een restcategorie waarin alle systemen vallen die niet onder de drie bovenstaande categorieën geschaard kunnen worden. Het gaat dan om zogenaamde maatwerksystemen waarbij de concreet toegepaste RFID-technologie afhankelijk is van de toepassing.

De verwachting is dat RFID-technologie in de komende jaren een enorme vlucht zal nemen. Volgens consultancyfirma Frost en Sullivan zal in 2010 de omzet in de markt voor RFID-technologie 11,7 miljard dollar bedragen. Hierbij zal de ontwikkeling van RFID in de komende jaren waarschijnlijk het hierboven beschreven groeipad volgen. In de toekomst zal RFID echter een nog prominentere rol in onze leefwereld gaan spelen.

De algemene verwachting is dat RFID een van de sleuteltechnologieën gaat worden voor de ontwikkeling van ‘Ambient Intelligence’. Ambient Intelligence (AmI) is een visie op de toekomst van de informatiesamenleving, waarbij gebruikersvriendelijkheid, efficiëntie en het ondersteunen van gebruikers en communicatie tussen gebruikers centraal staan. In deze visie worden mensen in de toekomst omgeven door producten (van sleutels tot ondergoed) die intelligentie bevatten en via intelligente interfaces kunnen reageren en anticiperen op menselijke behoeften (definitie Rathenau Instituut).

Hierbij moet gedacht worden aan intelligente koelkasten die zelf de boodschappen doen, wasmachines die was op kleur en textielsoort kunnen sorteren, auto’s die zichzelf besturen en persoonlijke elektronische assistenten die onze afspraken plannen.

Samen met technologieën als bijvoorbeeld IPv6, Near Field Communication (NFC), wireless, breedband, mobiele telefonie, GPS, Bluetooth, agenttechnologie, swarm intelligence, embedded systems en grid computing, zal RFID deze toekomstvisie realiseerbaar maken.

Bron: ECP.NL