La RFID

Classification des tags RFID

Avec ou sans puce électronique ?
 
Une première classification possible des tags ou étiquettes RFID est basée sur la présence ou non d’une puce électronique.

Les tags RFID SAW (Surface Acoustic Wave) ne sont pas équipés de circuits intégrés. Ils ne représentent aujourd'hui qu'une très faible part du marché (quelques %). Il s'agit de transpondeurs à lecture seule et ne comportant pas d'alimentation embarquée. On les nomme également codes à barres RF.

Les tags RFID 1 bit sont des systèmes passifs à diodes capacitives, dits « transpondeurs 1 bit». Ce bit permet d'indiquer la présence ou non du tag dans le champ d'action de l'interrogateur. Ils sont largement utilisés comme système antivol.

Les tags RFID à circuits intégrés sont les systèmes les plus utilisés sur le marché actuel. Ils se composent d'une antenne et d'un circuit intégré plus ou moins complexe (simple machine d'état ou véritable microcontrôleur).
 
 

Avec ou sans emetteur RF (actif vs passif) ? 

  • Les tags RFID passifs : ce sont des tags qui rétromodulent l'onde issue de l'interrogateur pour transmettre des informations. Ils n'intègrent pas d'émetteurs RF. Les tags passifs utilisent généralement l'onde (magnétique ou électromagnétique) issue de l'interrogateur pour alimenter le circuit électronique embarqué.
     
  • Les tags RFID passifs assistés par batterie (BAP Battery Assisted Passive) : ils comportent une alimentation embarquée (piles, batteries...). Cette dernière n'est pas utilisée pour alimenter un émetteur puisque le principe de communication reste la rétromodulation (comme pour les tags passifs), mais pour alimenter le circuit électronique du tag ou tout autre circuits ou capteur connecté au circuit de base. Cette alimentation permet, en théorie, d’améliorer les performances. Ces tags sont largement utilisés pour des applications nécessitant une capture d’information (température, choc, lumière, etc.) indépendante de la présence d’un interrogateur.
     
  • Les tags RFID actifs : ce sont des tags qui embarquent un émetteur RF. La communication avec l'interrogateur est donc de type pair à pair. Ces tags embarquent généralement une source d'énergie.
     

Simple identifiant ou fonction plus complexe ?

  • Classe 0 et classe 1 : tags passifs à lecture seule (on ne peut que lire l'identifiant unique du tag)
  • Classe 2 : tags passifs à fonctions additionnelles (écriture mémoire)
  • Classe 3 : tags passifs assistés par batterie
  • Classe 4 : tags actifs. Communication large-bande du type « peer-to-peer »
  • Classe 5 : interrogateurs. Alimentent les tags de classe 0, 1, 2 et 3. Communiquent avec les tags de classe 4.

 



Protocole TTF ou ITF ?

Qui parle le premier : l’étiquette ou l’interrogateur ?
Cette question, a priori anodine, prend tout son sens lorsque plusieurs étiquettes se trouvent simultanément dans le champ de l’interrogateur où lorsque les étiquettes ne sont pas statiques et qu’elles ne font que passer dans le champ rayonné par l’antenne de l’interrogateur.
Dans le cas, rencontré très souvent en RFID, où les étiquettes sont batteryless (sans source d’énergie embarquée), il est clair que la première chose à faire pour l’interrogateur est de transmettre de l’énergie à (aux) l’étiquette(s). Pour cela, l’interrogateur émet un signal à fréquence fixe (sans modulation).
A ce moment, la communication entre l’interrogateur et l’étiquette n’a pas, à proprement parler, débuté. Une fois la puce de l’étiquette alimentée, elle peut soit transmettre immédiatement une information à l’interrogateur (protocole TTF pour Tag Talk First) ou répondre à une requête de l’interrogateur (protocole ITF pour Interrogator Talk First).
Le choix d’un protocole ou de l’autre dépend fortement de la gestion de la ressource radio et de la gestion de la présence éventuelle de plusieurs étiquettes dans le champ rayonné par l’interrogateur (protocole d’anticollision). Pour se faire une idée de l’implication sur la gestion des collisions du choix d’un protocole ou de l’autre, imaginons une salle de classe. L’enseignant joue le rôle de l’interrogateur, les élèves celui des étiquettes RFID. Pour les systèmes TTF, nous pouvons imaginer qu’en début de cours, chaque étudiant entrant dans l’amphithéâtre donne son nom. Bien sûr, mis à part quelques retardataires, les étudiants arrivent en cours à l’heure et chacun donnant son nom quasiment en même temps, nous pouvons douter que l’enseignant (l’interrogateur) puisse comprendre chaque nom individuellement et identifier chacun des étudiants (étiquettes). Pour essayer de palier ce problème il est possible de demander aux étudiants de ne donner leur nom qu’après avoir écouté et s’être assuré que personne d’autre n’a pris la parole. Cette variante du protocole TTF est appelée TOTAL pour Tag Only Talk After Listening. Pour des systèmes ITF, c’est l’enseignant (interrogateur) qui pose la première question et demande aux élèves de donner leur nom. Tous les étudiants présents dans l’amphithéâtre répondent alors à la requête de l’enseignant. Comme dans le cas précédent, il peut être difficile, voire impossible, à l’enseignant d’identifier chaque élève puisque ceux-ci répondront à la requête de façon simultanée.
A la vue de cet exemple, nous pouvons conclure que les deux protocoles sont incompatibles. De plus, la présence d’une étiquette TTF dans le champ d’un interrogateur ITF peut amener des perturbations brouillant la communication des étiquettes ITF.
Parmi les avantages du protocole TTF, on peut noter la rapidité avec laquelle il est possible d’identifier une étiquette quand celle-ci est seule dans le champ rayonné par l’interrogateur. On peut également noter que lorsque l’interrogateur ne communique pas avec des étiquettes, il ne fait que rayonner un signal RF sans modulation. Ce signal n’occupe donc qu’une faible partie du spectre électromagnétique. Cela permet de réduire le risque d’interférence avec d’autres émissions ou d’autres interrogateurs. En ce qui concerne le protocole ITF, le principal avantage est que la communication est initiée (trigger) par l’interrogateur. Toutes les réponses des tags peuvent donc être facilement superposées pour une détection de collision au niveau « bit » ou facilement séquencées pour singulariser les étiquettes.

Caractéristiques des tags RFID passifs

Les tags passifs sont de très loin les plus utilisés sur le marché actuel. Leur prix unitaire varie entre quelques centimes d'euros et une dizaine d'euros selon leur fréquence, leur forme, leur taille...

Voici les caractéristiques générales des transpondeurs passifs actuels :