r.f.id. radio-frequency identification...
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R.F.ID.Radio-Frequency Identification (Data)
&Evolutions Futures
Minatec : www.minatec.com
IMEP-UMR 5130 CNRS-INPG-UJF –
Institut de Microélectronique,Electromagnétisme et Photonique
ENSERG, GrenobleMINATEC (2006)
IMEP : 110 personnes 45 Chercheurs et Enseignants-chercheurs (9 CNRS) 15 ITA/IATOS (4 CNRS), 45 Doctorantscollaborations internationales : Japon, USA, Chine,Suède, Grèce, Corée, Roumanie, Algérie …
Directeur : F. Balestra
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RFID & EVOLUTIONS
Evolutions technologiques de la RFID
Evolution des usages de la RFID
Evolution de la lecture de masse par la RFID
Photo Lascau
ToileLaurence
Maron
hier
Aujourd’huiTout évolue
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RFID & TECHNOLOGIESEvolution technologique de l’électronique : cas du transistor
Composants discrets« électronique »
Composants intégrés« microélectronique »
Wafers Si, SOI
Tubes électroniques
Transistor
(amplification – aiguillage)
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RFID & TECHNOLOGIES Le Transistor : élément basique en électronique (aparté)
Le courant passe : 1 logique Le courant ne passe pas : 0 logique
Commande :Base (B)Gate (G)
Emetteur (E)Source (S)
Collecteur (C)Drain (D)
aiguillage
RFID & TECHNOLOGIES
Transistor = « Intelligence » de l’électronique
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RFID & TECHNOLOGIESLa puce RFID (1/9)
La puce RFID suit l’évolution technologique du transistor
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= 5000 T, puce RFID simple
MINIATURISATIONmicroélectronique – nanoélectronique
[électronique moléculaire (physique quantique) !]
A surface égale :plus d’intelligence
A intelligence égale :surface plus petite
nanotube
UHF HF
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* Matériau Si au SOI
Accroissement de la vitesseRéduction de la consommationRayonnements e.m. réduitsFaible puissance / faible voltage
- Augmentation des débits de données(cryptage, > stockage info,…)- Augmentation portées de communication- Meilleure isolation pour manipulation
RFID & TECHNOLOGIESLa puce RFID (2/9)
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Contactless chip corePhoto CEA/LETI
Securitypower
management
3 générations « futures » de puces RFID (à l’instar carte à puce) :- faible coût : pas de crypto, ni security & power management- sécurisée : crypto + security management- active : puce sécurisée + sensors / actuators (MEMS)
SensorsactuatorsPhoto
CEA/LETI
Intégrés ouexternes(hybride)
RFID & TECHNOLOGIESLa puce RFID (3/9)
RFID & TECHNOLOGIESLa puce RFID (4/9)
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Energie embarquée sur la puce :
PhotoCEA/LETI
RFID en milieuxdifficiles : fortes atténuations
(eau – métal)
PhotoPowerpaper
30 cts $
PhotoCEA/LETI
Nanoaccu
RFID & TECHNOLOGIESLa puce RFID (5/9)
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RFID + MEMS (Micro Electro Mechanical Systems)
recueillir l'information,la traiter, déterminer lecours d'une action, agirensuite comme déclen-cheur en communiquantpar une interface électr.
Puce RFID
Tableau Memscap
Hybride(2 puces)
Intégré(1 puce)
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RFID & TECHNOLOGIESLa puce RFID (6/9)
Amélioration des logiciels anti-collision
Passage C1G1 à C1G2 (EPC)Philips = ~ 200 puces / s. à 1700 puces / s.
(lecture par tirage aléatoire, CSMA – Ethernet : non déterministe)
Lecture par tirage déterministe : Timer dans l’entête du code de la puce pourdéterminer la plus ancienne dans le champ du lecteur, lecture prioritaire
PhotoCEA/LETI
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RFID & TECHNOLOGIESLa puce RFID (7/9)
Amélioration du couplage e.m. Lecteur / Tag
Géométrie des antennes & matériauxAugmentation sensibilité lecteur
Handheld reader(Checkpoint)
Handheld reader(Checkpoint)
Augmentation portée, robustesse, rapidité des systèmes, etc.
Optimisation des normes existantes (nlles fréquences, codages, modulations ?)
Etc.
Environnementsdifficiles !
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RFID & TECHNOLOGIESLa puce RFID (8/9)
Encres polymères : Post silicium (diffusion RFID de masse !)
Moins polluants (RoHS) Dépose possible sur tout support(conformation à souhait)
Moins cher / siliciumÉcran souple
Puce RFID
Fonctionélectronique
imprimée
Electronique souple
RFID & TECHNOLOGIESLa puce RFID (9/9)
Middlewares (& couches hautes) :
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RFIDTagAir interfaceApplication protocolData
content
APPLICATION
PhotoPraxis Consultants
On parle beaucoup : ISO 18000-xx (couches basses) !
ISO 15962ISO 15961+ Middlewares non propriétaires(initiative : OpenSource, codes libres de droits)
Applications
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RFID & USAGES
?
RFID & USAGES (1/6)
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Autres usages : Anti-contrefaçon / anti-diversion !
Verrouillage des circuits de distributionContrôle temps réels de la véracité des produits
(efficacité, rapidité des autorités de contrôle,preuve juridique)
Au-delà de la traçabilité (« trace » en anglais),Tracking des produits
Photo Calvin Klein
PhotoMusée
contrefaçon
fauxvraiSécurité humaine
RFID & USAGES (2/6)
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Objets communicants : RFID = couche réactive des O.C.
Tracer les documents« Smart-paper »
(Avocats, Notaires, etc.)
Déjà notre PDA, nous indique le chemin dans une ville inconnue, notremobile fait la liste des cinq restaurants les plus proches et appelleautomatiquement pour réserver. Dans quelques années, voire quelquesmois, notre imprimante nous signalera sur notre mobile ou notre PDAqu’elle va bientôt manquer d’encre, un container listera les marchandisesqu’il contient, le jouet perdu signalera sa présence sous le lit…
Document France-Télécom
Sacs / vêtementscommunicants
Photo France-Télécom
Etc.
Maisoncommunicante
Photo France-Télécom
Nouveaux services aux clients (sécurité, marketing, etc.)
Photo Epson
RFID & USAGES (3/6)
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Environnement où lesobjets communicantsse reconnaissent, selocalisentautomatiquemententre eux et interagissententre eux sans actionparticulière del’utilisateur.
Environnement pervasif(ou ubiquiste)
Applicationsprofessionnelles
Applicationsdomestiques
Photo France-Télécom
Photo INPG
Photo France-Télécom
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RFID & USAGES (4/6)
RFID & USAGES (5/6)
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Nouvelle norme : NFC (Near Field Communication)(+ normes de com. : bluetooth, HomeAPI, IEEE1394,Wifi-max, WAP, CPL, etc.)
Photo France-Télécom
E-commerce(P2P communication,
paiement sécurisé, etc.)
Interopérabilité
des systèmes
communication
Informationen ligne
Centraleréservation
billets
Internet
Publicité spectacle
Photo PalmolivePhoto Philips
[40 compagnies : Sony, Philips, Samsung, Nokia (2009), etc.]
Site web
RFID & USAGES (6/6)
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Services aux personnes :- surveillance de la personne âgée- surveillance des enfants- surveillance humaine (accident…)
Smart-Dust (poussière intelligente-Mars):- complément d'Internet- mise en place réseau de capteurs surveillantsla planète (capteurs, mems, caméras, etc.)
Etc., Etc., Etc.
Aide à lapersonne
inconsciente
Aide aux soins
Traçabilitéactes médicaux
Suivi courbesactivités patients
Photo CEA/LETI
Surveillanceterritoireennemi Surveillance
feu de forêt
Photo Automates Intelligents
MotesRFID
Surveillancestructuresbâtiments
1$ / 5 ans
Marcher, voler, nager,…Surveillancesites naturels(pollution,…)
Photo T.I.
RFID & LECTURE en MASSE(logistique 1/9)
Joël DANSOU-ELOY page 22/30Toute reproduction, même partielle, interdite
So we have to scanthese one by one?So we have to scanthese one by one?
RFID & LECTURE en MASSE(logistique 2/9)
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Situation actuelle (2004-2005) :
Stationary reader andantenna (Alien)
Stationary reader andantenna (Alien)
OK
OK
?
Problème !"eau"
OK"neutre"
Palettelectureunitaire
Cartonlectureunitaire
Problème !"métal"
Palettelecture
en masse
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RFID & LECTURE en MASSE(logistique 3/9)
Cas de l'eau :atténuation "sévère"
13,56MHz
900 MHz
Plus Fréq. , plus A
Travailleren HF
(13,56 MHz)
UHF +compenserpar apport
énergie(RFID + batterie)
RFID & LECTURE en MASSE(logistique 4/9)
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Pallet tag, UHF (Matrics)Pallet tag, UHF (Matrics)
Handheld reader(Checkpoint)
Handheld reader(Checkpoint)
2 W
Lecteur palette = OKLes puces sont alimentées
Produits "atténuants"
Énergie transmis suffisantcouplage
UHF
HF
Handheld reader(Checkpoint)
Handheld reader(Checkpoint)
Énergie transmis insuffisantcouplage
Pallet tag, UHF (Matrics)Pallet tag, UHF (Matrics)
UHF
HF
qq p,µW
Palette lecteur = KO
Le problème = le retour
RFID & LECTURE en MASSE(logistique 5/9)
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La problématique e.m. du Retour (cas de l'eau) :
•Favoriser la transmission
•Limiter/compenser l'atténuation
•Favoriser la réflexion
RFID & LECTURE en MASSE(logistique 6/9)
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Cas du métal :
Pallet tag, UHF (Matrics)Pallet tag, UHF (Matrics)
Handheld reader(Checkpoint)
Handheld reader(Checkpoint)
2 W
Lecteur palette = KOLes puces ne sont pas alimentéesLe retour n'existe pas !
Énergie Rien ne passeCouplage Réflexion totale
UHF
HF
Sauf en très basses fréquences,pour des sources magnétiques(traversent le métal), mais énergieimportante et antennes très grandes(+sieurs kms de ?) ! Ok en médical(télé-alim. des implants) mais géné-ralisation impossible à la lecture demasse (interaction antennes, etc.)
RFID & LECTURE en MASSE(logistique 7/9)
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Conclusion :•Métal : mettre à profit la réflexion totale•Eau : mettre à profit la transmission, la réflexion, limiter l'atténuation
Métal & Réflexion : théorie des guides d'ondes
L'insertion des produitsménage inévitablementdes zones d'espace libre
= guides d'ondes(simulations
d'optimisation)
=
Fonctionnera d'autant mieux que :-Fréquences élevées (plusieurs diz. GHz)
-Effet de peau faible (faible pénétration ondes)-Apport énergie par accu / piles (evt.)
EPC UHF, 5.48 GHz et au-delà !Pallet tag, UHF (Matrics)Pallet tag, UHF (Matrics)
+ Tête RF> qq. diz. GHz
OK
RFID & LECTURE en MASSE(logistique 8/9)
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Eau & Transmission : compensation atténuation
Techno faible consommation (à moyen terme !)- Modulation faible consommation (ex. Zigbee…)- Modulations plus "robustes" (PSK au lieu ASK) : démodulationsynchrone, récupération information noyée dans le bruit par TdS)- Technologie SOI au lieu SI
Apport d'énergie (à court terme !)- Piles / accu intégrés ( coûts)- Réhabilitation énergie ambiante(antennes large bande = puissances envir.)-Télé-alim en TBF ( transfert énergie)(communication en HF ou UHF)
Améliorer la sensibilité des systèmes(long terme !)- nanotechnologies, …
NON Exhaustif, A suivre …
RFID & LECTURE en MASSE(logistique 9/9)
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Utiliser de la méthode : très court terme !
Handheld reader(Checkpoint)
Handheld reader(Checkpoint)
Saisie des réf. Produits parlecture unitaire des puces articles
Mise en carton des produitsécriture sur puce carton del'ensemble des réf. produits
Doorway antenna(Checkpoint)
Doorway antenna(Checkpoint)
Saisie des réf. cartonspar lecture unitairedes puces cartons
Palettisation des cartons
écriture sur puce palettede l'ensemble des réf.
cartons
Puce contenant l'ensemble :- des informations cartons- des informations articles
Joël DANSOU-ELOY page de finToute reproduction, même partielle, interdite
[email protected]@wanadoo.fr
Questions ?