RFID 개요
Contents RFID 배경 RFID 시스템요소 RFID 선택 RFID 장점과응용
RFID 란? Radio Frequency Identification Radio Frequency is an automatic identification method in which devices called RFID readers use radio frequency waves to retrieve information from RFID Tags RFID is a non line-of-sight technology which supports automated data capture for many industries RFID can communicate information on a product, its condition, and its history
RFID 히스토리
RFID 시스템요소 자동감지를가능하게하는 RFID 기술의세가지주요요소 태그, 리더, 소프트웨어 태그리더 IT 아키텍쳐 ID Device comprised of a microchip and an antenna that store/transmit data Memory contains Electronic Product Code(EPC) that uniquely identifies each product Tags may be active or passive Data retrieved via an antenna from the RFID tags Data passed to systems Software gathers and manages data Data communicated into existing enterprise applications(wms, ERP, etc.) Common digital language describes products
RFID System Components(block diagram) Antenna Reader Asset/Tag Asset Firmware Tag Insert Host TCP/IP Power ~ Customer s MIS Application Software API
RFID 시스템아키텍쳐 APPLICATION INTERROGATOR RF TAG Application Program Interface DEVICE COMMANDS APPLICATIONCO MMANDS Command / APPLICATIONRESP ONSES DEVICE RESPONSES Encoder Decoder Response Unit Logical Memory DATA PROTOCOL PROCESSOR Tag Driver and Mapping Rules PHYSICAL INTERROGATOR AIR INTERFACE COMMANDS RESPONSES Tag Physical Memory Logical Memory Map Note: The Logical Memory Map in the Tag Physical Memory is given by the Tag architecture and the mapping rules in the Tag Driver. All the information in the Logical Memory is represented in the Logical Memory Map ISO/IEC 15961 ISO/IEC 15962 ISO/IEC 15962 ISO/IEC 18000 Annexes
RFID 동작 1. RFID 태그가제품의시리얼넘버나 NDC, 모델, 가격, 제조일자등의정보를저장하고전송한다. 2. 동물이나사용자아이디에대한정보와자세한계정 ( 보안을위해필요한코드나스마트카드링크 ) 정보를저장한다. 3. 제품의상태 ( 온도, 비인가된변경등 ) 에관한정보를감지하고전송하는내부센서를포함한다. 1. RFID 태그가전자기력을감지하면안테나는칩이 RFID리더로부터라디오파수신호를받고응답할수있도록한다. 1. 리더는 RFID로부터받은데이터를해석하고처리를위한컴퓨터시스템으로전달한다.
RFID 핵심기술 저주파시스템 고주파시스템 주파수대역 30 ~ 500 khz 850 ~ 950 MHz혹은 2.4 ~ 2.5 GHz 장점 단점 용도 낮은시스템비용짧은인식거리 - 보안접근 - 물류 (asset tracking) - 가축인식어플리케이션 긴인식거리 (27미터이상 ) 와높은인식속도등을제공 - 높은비용 - 안테나와태그 / 레이블사이가차폐될경우는인식불가 - 철도및차량물류 (railroad car tracking) - 톨게이트자동화어플리케이션
태그 Tags can be read-only or read-write Tag memory can be factory or field programmed, partitionable, and optionally permanently locked Bytes left unlocked can be rewritten over more than 100,000 times
태그 응용장치와물리적인요구사항에따라 RFID 시스템은 active tags(battery powered) 나 passive tags(reader powered) 를사용할수있다. Passive Active Powered by RF waves - no internal power Reflects energy radiated by reader Sized to product Used for track and trace, inventory, shipping Includes power source and transmitter for read/write capabilities Larger than passive tags Additional functionality, such as monitoring temperature, humidity, shock/vibration No batteries - Cost <$1 Cost range $20-$50 Effective range of up to 915cm Effective range of 305m 이상 Examples: ExxonMobil Speedpass Examples: EZ Pass car toll systems, container environment monitoring
태그의다양성 Variations: Memory Size (16 bits - 512 kbytes +) Read-Only, Read/Write or WORM Type: EEProm, Antifuse, FeRam Arbitration (Anti-collision) Ability to read/write one or many tags at a time Frequency 125KHz - 5.8 GHz Physical Dimensions Thumbnail to Brick sizes Price ($0.50 to $250)
태그 거의모든것에부착될수있다. pallets or cases of product vehicles company assets or personnel items such as apparel, luggage, laundry people, livestock, or pets high value electronics such as computers, TVs, camcorders
Passive RFID 태그 Passive RFID 태그는세가지부분으로구성된다. 1. 실리콘마이크로칩 : 태그가부착된물리적인오브젝트에관한정보를갖는다. 2. 안테나 : 전파를이용하여리더로정보를전송한다. 3. 컨버전 : 칩과안테나를감싸서태그가물리적인오브젝트에부착될수있게한다. simple tags
RFID Tag Antenna IC Connection bw. IC and Antenna Antenna Substrate Active RFID Tag Passive RFID Tag
RFID 태그의분류 항목종류설명 전도매체방식 기억정보 전자결합방식정전결합방식전자유도방식마이크로파방식광방식정보식별형분류데이터베이스액세스방식 상호유도정전유도유도전자계방사전자계근적외광선수 10 바이트수 K 바이트 RO형독해전용형 (Read only) WORM형 : 단일기록 / 독해전용형 RW형 : 읽고쓰기가능형 (Read Write) 전원방식 능동형 공급전지내장형 수동형전지답변형 ( 안테나로부터 )
RFID 태그의분류 항목종류설명 기입거리 형상 패키지레벨 IC 칩유무 밀착형근접형원격형라벨형통형동전형카드형상자형스틱형개별상품및패키지 Cartons or cases pallets loads 칩 (chip) 태그무 ( 無 ) 칩태그 0 ~ 수mm 수mm ~ 수10m 수10m ~ 수m 라벨형상으로박형직경수mm의원통형직경 20mm정도의동전형 54x86x수mm의카트형담배상자정도의상자모양직경수mm의막대모양개개의상품에부착여러개의 item으로구성여러개의 carton 혹은 case로구성 Truckloads, shiploads, or railcar loads 등으로여러개의팔레트로구성반도체 IC칩을이용하는칩 (chip) 태그 LC소자혹은플라스틱소자로구성되는무칩 (chipless) 태그로구분됨
EPC global RFID 태그분류 Class0 Class1 Class2 Class3 Class4 Class5 개요 제조사입력 / 읽기전용 사용자입력 / 읽기전용 읽기쓰기가능 / 수동형 반수동형 / 읽기쓰기가능 능동형 / 읽기쓰기가능 능동 / 독립 / 읽기쓰기가능 능동 / 수동형수동형반수동형능동형 읽기 / 쓰기읽기전용읽기쓰기가능 전송성공률낮다높다 배터리없음리튬 / 마그네슘전지 전지확장성용이 수명길다짧다길다 도달거리짧다길다중간길다 무선망네트워크 기능없음 네트워크구성가능
주파수에따른 RFID 태그비교 대역주파수제품명메모리용량제조업체 장파대 단파대 UHF 대 마이크로파대 125 khz 13.56 MHz 915 MHz (800~950 MHz ) 2.45 GHz HITAG 32bytes Philips V700 112bytes OMRON I-CODE 48bytes Philips my-d 256bytes Infinion Tag-It 32bytes Texas Instruments FeliCa 4000bytes Sony Auto-ID 추천 96bits - 유비쿼터스 ID 추천 128bits - Μ 칩 128bits (read only) 히타치제작소 Intelitag 1024bits Intermec Technologies 유비쿼터스 ID 추천 128bits 톳판인쇄 (T-Junction) etc
각국의 433 MHz RFID Tag 비교 구분미국유럽일본한국국제표준 태그주파수 리더주파수 433.50~ 434.50 MHz 433.05~ 434.79 MHz 433.67~ 434.17 MHz 433.67~ 434.17 MHz 433.67~ 433.17 MHz 리더대역폭 1 MHz 1.72 MHz 500 khz 500 khz 변조방식 FSK FSK FSK FSK FSK 출력 0.04 mw 6 mw국제표준국제표준 3.63 mw 추진일정사용중사용중
UHF Tag 비교 UHF Tag 종류 모습 Credit-card tag Tire-Tag in tire patch Tire-Tag reel-to-reel format 8m UHF Tag Metal Tag Label Tag
패킹레벨에의한 RFID Tag 모습
RFID Reader 란? 판독및해독기능을수행하며, RF 안테나를통해 Tag 에데이터를기록하고읽는다. RFID 시스템의데이터흐름
리더 RFID 리더는아래와같은기능을수행하도록설계되었다. Interrogate Communicate Translate Resolve
리더 여러가지주변장치와 RFID 시스템을지원하는가능한장소가있다. Manufacturing/ Packaging Applicators Stretch wrap Commissioning station Receiving dock portal Shipping dock portals Distribution Forklift enabled readers Perimeter doors Receiving Dock Portals Retail/Hospital Dock Portals Staging/holding Case Crusher/compactor POS locations Shelving Perimeter doors Carts and trolleys
RFID frequencies RFID 시스템은짧은대역을가진디바이스나특히산업, 과학, 의학응용장치에주파수대역을사용할수있다. Low Frequency (125Khz) Uses Magnetic field (Near field) Better able to penetrate non-metallic substances Ideal for scanning objects with high-water content Read range is limited to < 1ft High Frequency (13.56Mhz) Uses Magnetic field (Near field) Can work around goods with high water content Practical read range is in inches Ultra high Frequency or UHF (960-960Mhz) Uses Magnetic (Near field) and/or the Electric (Far field) Tags are more simplistic and hence less expensive Can be used for waters, coupled to metals for greater range Used for items, cases and pallets Read ranges from an inch to 100+ feet away
EPC data format RFID 와함께사용된 EPC 데이터포맷은바코드보다정확하고독특하다. UPC Universal Product Code : Associated with Bar Code Technology. A means of identifying a manufacturer and generic object category. EPC Electronic Product Code: A unique identification code associated with RFID Technology. A means of associating a manufacturer, object and a specific item via a unique serial number, allowing reference to a specific item, origination, date of production, etc.
EPC EPC는 RFID의기본이다. EPC는각태그에값의형태로제품정보를저장한다. 이값은아래와같은요소로구성된다. Header(8bits) Used to indicate EPC version and may identify variant naming schemes. Also can be used for future labeling extensions EPC Manager(28bits) Used to indicate the company and the manufacturer similar to company identifier in GTIN* formats Object Class(248bits) Identifies the product group and is identical to the GTIN* number Serial Number (36bits) Provides the unique product serial number *Global Trade Identification Number (GTIN) is the interoperable data format that USS and EAN numbering systems conform to
RFID 선택 passive tag 를선택할때고려해야할요소 Considerations 태그를어디에사용할것인지? 다른 RF activities 가있는지? 어떤것을원할것인가? 어떤종류의제품에부착할것인가? 계층구조를어떻게구성할것인가? 태그가견뎌낼수있는환경이어떤것이있는가? 장소 ( 위치 ) 는주파수, 사이클, 안테나패턴, 데이터율, 파워한계 ( 간섭을피하기위해 ) 를규정한다. 읽기 ( 단지 ) 읽기 / 쓰기여러가지기술을사용할때드는복잡성과비용특징 ( 둥근, 사각형, 액체, 유리, 플라스틱 ), 상자, 짐태그사이즈와부착위치결정태그의배치정렬집합저온습도고온
RFID 선택 태그성능에영향을주는요소들이있기때문에태그와시스템환경설정을최적화하는방법을아는것은중요하다. Considerations 태그형태 안테나형태는퍼포먼스에영향을줄수있다. - 더욱민감한실리콘은이것을향상시킨다. 태그사이즈큰안테나는큰태그와긴판독범위를의미한다. 태그를읽는속도빠른속도가권장된다. 태그패키징 태그의민감도 내구성에영향을미친다. 폼, 스티커, 플라스틱케이스 ( 컨버전 ) 훌륭한칩민감도, 더욱긴판독범위 태그스택서로가깝게스택된태그들은서로간섭이일어날수있다. 태그안테나의수 어떤제품에부착이되는가 판독률은태그가방향에민감한한개의안테나를갖고있다면감소될수있다. 2개의쌍극태그는방향문제를완화시키지만보다비싸고크다. 카드보드, 플라스틱, 옷금속, 물
RFID 선택 서로다른종류의자동 id 태그 / 기술은제품계층에서다양하게사용될수있다. Item Packaging Case/Pallet/Unit Load Container Vehicle Passive Tags: Low cost Long Life Range 1-30 ft Typically used for L1 L3 Semi-Active Tags: Higher cost Battery, more memory Range of ~150 ft Typically used for L3-L4 Active Tags: High cost (10-100x) Battery and electronics (10Y life) Long range ~ 1000+ ft Larger in size Wider range of applications Typically used for L3 L5 GPS: Highest cost Extended range satellite based data capture cargo/vehicles Typically used for L4-L5
차세대바코드 RFID 는 차세대바코드 로여러가지장점을갖는다. 가격 용량 유연성 저비용 Bar Code Labeling and Scanning 제한된공간 - 전형적으로단순한식별자만저장된다. 낮은데이터단위읽기만가능 직선읽기읽을때마다한개의태그동시스캔 RFID 소재는리니어와 2D 바코드에비해비싸지만높은 ROI(Return of Investment) 를돌려준다. 상당한양의데이터를가질수있다 (95-256 bits) 이벤트를추적하고낮은수준의결정을바로할수있다. ( 프로세스의최적화와이력추적제에대한새로운기회 ) 정보를읽고쓸수있다. 직선이필요하지않다 상품을보다쉽게다룰수있다. 읽을때마다여러가지태그를동시스캔 정확성에러에대한사용자의조정이필요하다. 거의자동화되어에러로부터자유롭다. O.H.I.O 원칙 사용자의간섭이없다. 동작 노동력의필요성을감소시킨다. 내구성 레이블은쉽게떨어지고파손되고, 복제될수있다. 태그는바코드보다내구성이있다. 태그는거친환경에서도동작할수있다.
RFID 장점과응용 Point, 닫힌 RFID, 열린 RFID 솔루션은공급망에서효율적으로사용될수있다.
RFID opportunities 전체공급망을포함한다.
RFID 의응용 RFID 의응용은모든주요산업에영향을미친다.
RFID 를적용한기업
Conveyor / Assembly Line Read / Write Operations Higher Accuracy than Bar Code
Conveyor / Assembly Line Up to 450 fpm 60+ items per container Inexpensive tunnels Longer tunnel more items Electronic receipt Sorting Electronic marking
Hand Held Application Categories Batch Wireless Fixed Station
The Layers of Logistic Units (Radio Frequency Identification - RFID) Layer 5 ISO TC 104 ISO TC 204 (ISO 14816) IATA ISO TC 8 AAR Layer 4 (433 MHz, 860-930 MHz) ISO 122/104 JWG (ISO 10374) ISO TC 104 (ISO 18185) ISO TC 104 (Beyond 18185) ISO 17363 (122/104 JWG) Container (e.g., 40 foot Sea Container) Movement Vehicle (truck, airplane, ship, train) Layer 3 (433 MHz, 860-930 MHz) ISO 17364 (122/104 JWG) ANSI MH10.8.4 AIAG (TBD) EIA (TBD) EAN.UCC GTAG Layer 2 (860-930 MHz) ISO 17365 (122/104 JWG) ANSI MH10.8.8 AIAG (TBD) TCIF (TBD) Transport Unit Unit Load Pallet ± Transport Unit Transport Unit Unit Load Pallet ± Transport Unit Layer 1 (860-930 MHz) ISO 17366 (122/104 JWG) Pkg Pkg Pkg Pkg Pkg Pkg Pkg Pkg Layer 0 (860-930 MHz) ISO 17367 (122/104 JWG) AIAG B-11 Item Item Item Item Item Item Item Item Item Item Item Item Item Item Item Item
RFID 적용에영향을미치는요소 Considerations 표준화 태그비용 어떻게리더, 태그, 네트워크인프라가존재하는지통제할수있는표준태그비요의감소는수용에달려있다. RFID 현재시스템을넘어선이익과같지않다면바코드보다계속해서비싼가격으로남게될것이다. 폐쇄된공급망추적이태그를재사용할수있다. 오픈된공급망은거의재사용하지않는다. 소비자사생활소비다는임베디드된 RFID 제품이개인정보를전달하는것에신경을쓸것이다. 혼합된솔루션 다양한데이터포맷 복잡한인프라스트럭처 쓸수있는태그는다양한데이터포맷을포함하고, 커스터마이즈된리더를제외 하고는읽을수없게할것이다.
RFID 의수용과적용 Regulatory bodies Government bodies(dod, DHS, FDA) mandate RFID usage US and EU outlined Food Safety and Security requirements Standards Global RFID standards(epcglobal, ISO) exist and are being augmented RFID Acceptan ce and Adoption Improving economics Reduction in cost of tags, readers Downward pricing on RFID hardware will continue Disruptive strategies Industry pressure Retailers, Hospitals, Wholesalers are beginning to require suppliers become RFID capable Others are following