LES TECHNOLOGIES RFID ET NFC : DU CONTROLE D’ACCES A L’INTERNET DES OBJETS

Dans cet article nous allons voir la présentation des technologies RFID (Radio Frequency  Identification)  et NFC (  Near Field Communication ), ainsi que les enjeux qu’elles représentent .

          Utilisées dans beaucoup de domaines tels que le contrôle d’accès, le pointage des employés, le marquage des animaux, le traçage des marchandises et maintenant dans les cartes bancaires et les téléphones mobiles pour les paiements .Et leur utilisation sera de plus en plus importante dans tous les domaines surtout  avec l’avènement de l’Internet des Objets.

            La RFID et la NFC,  qui signifient respectivement l’identification par radio et la communication en champ proche,  utilisent la même technique : la radio identification. Appelées souvent comme  technologie sans contact, elles vont remplacer à terme  le  code barre et la carte magnétique.       .

           La RFID est réservée aux fréquences UHF et  SHF, tandis que la NFC aux fréquences HF.  La NFC est surtout utilisée lorsque le lecteur et l’étiquette sont très proches.

      DESCRIPTION DU SYSTEME  RFID:

      Les systèmes de radio identification sont composés d’un lecteur et d’une étiquette et souvent d’un ordinateur pour gérer les données de l’étiquette. Un système RFID représenté ci-dessus :

 

           L’étiquette  contient une antenne et une puce électronique, tandis que le lecteur contient une antenne aussi et un système électronique  qui vont permettre de le faire communiquer avec l’étiquette  qu’on appelle aussi tag ou transpondeur.

           Les tags RFID se présentent sous la forme d’étiquettes autoadhésives qui peuvent être collées ou incorporées dans des produits tels que badges, cartes, porte-clefs, bagues, bracelets, montres  et sous  forme de capsules  microscopiques qui peuvent être implantées dans des organismes vivants animaux et humains. Cette dernière est  déjà réalisée, malheureusement, rien que par une boite de nuit à Barcelone, pour ses clients.

           Les dimensions sont surtout déterminées par l’antenne, donc par la fréquence, et plus la fréquence est grande plus petite sera l’antenne donc l’étiquette.

     Différents supports d’étiquettes : a : schéma synoptique ,b :tag nu, c :porte clefs , d :transplantable comparé a un grain de riz, e :dans un bracelet en face du lecteur  .

 Les différents types d’étiquettes RFID

     Les différences dans les étiquettes sont d’ordre de la lecture / écriture (surtout l’écriture) ou d’ordre de l’alimentation de la puce qui représente la source de l’énergie embarquée.

          Ainsi nous avons trois types d’étiquettes pour la première catégorie et trois pour la deuxième catégorie, ci-dessous la première catégorie :

• Lecture seule

   Les données sont inscrites dans l’étiquette par le fabricant  et ne peuvent  être changées . On ne  peut que lire ses données. Ces étiquettes  sont les plus demandées  et leur prix est plus faible .

• Ecriture une fois, lecture plusieurs fois.

L’étiquette est fournie à l’utilisateur, vierge, l’utilisateur va y écrire les données d’identification. Cette information pourra être lue, a volonté  mais ne pourra être ni modifiée ni complétée.

• Lecture / Ecriture multiples

      L’étiquette est fournie, vierge, mais elle pourra être écrite plusieurs fois, effacée, modifiée, complétée, et lue a volonté.

          Et pour la deuxième catégorie nous trouvons :

• Etiquettes passives

Les étiquettes passives fonctionnent grâce à l’énergie fournie par le lecteur ,par champs électromagnétiques. L’antenne capte le signal provenant du lecteur et lui fournit

suffisamment  d’énergie pour lui permettre d’émettre son code d’identification.

• Etiquettes actives :

Les étiquettes actives sont alimentées par une pile interne leur permettant d’émettre un signal. De ce fait, elles peuvent être lues depuis de longues distances, contrairement aux tags passifs.La présence d’une batterie permet également l’écriture de données, avec une mémoire .

• Etiquettes semi-actives :

• Les étiquettes semi-actives n’utilisent pas leur batterie pour émettre des signaux.

• Elles agissent comme des étiquettes passives au niveau communication. Mais leur

• batterie leur permet d’enregistrer des données dans la puce.

    FREQUENCES  ET DISTANCES DE LECTURE

Le choix de l’étiquette RFID  et du lecteur doit se faire en fonction de la fréquence souhaitée qui sera  imposée par la distance, la quantité des données et la vitesse de lecture :

• l’étiquette basse fréquence (BF) 125 kHz,

• l’étiquette haute fréquence (HF) 13,56 MHz,

• l’étiquette RFID (UHF) 433MHz ,868 MHz et aux Etats -Unis 915 Mhz.

• 2,45 GHz ou 5,8 GHz (SHF ou micro-ondes), permet des portées de plusieurs mètres, utilisés pour le télépéage notamment

      La bande HF est  la plus répandue actuellement dans l’industrie et le grand public pour des applications telles que badge de transport, accès bâtiment et cartes bancaires . Une fréquence  basse bénéficie d’une meilleure pénétration dans la matière. Mais une fréquence  élevée a pour avantage de permettre un échange d’informations entre lecteur et étiquette à des débits  importants. Les débits importants permettent l’implémentation de  fonctionnalités dans les étiquettes : mémoire plus importante, cryptographie, anticollision. L’anticollision étant  la possibilité pour un lecteur de dialoguer avec une étiquette  lorsque plusieurs se trouvent dans son champ de détection, et il existe plusieurs algorithmes d’anticollision.

      Toutes ces fréquences ont été normalisées et les techniques de transmissions numériques classiques sont utilisées concernant les modulations et les codages.

  APPLICATIONS  DE LA RFID ET DE LA NFC

Les applications des étiquettes RFID sont déjà très nombreuses, il s’agit simplement ici de donner

quelques exemples des possibilités offertes par cette technologie. La liste est très longue et d’autres applications apparaissent tous les jours.

• le contrôle d’accès

Les étiquettes RFID sont  utilisées pour le contrôle d’accès des immeubles ou des parkings. Un lecteur ouvre  l’accès au local, automatiquement ou par la personne qui le contrôle. Un ordinateur permet de gérer et d’enregistrer les personnes et/ou les véhicules qui se présentent. Ces enregistrements peuvent être exploités ultérieurement

• le péage automatique

       De nombreuses sociétés de gestion d’autoroute à péage ont  mis en place des systèmes d’abonnement basé sur des étiquettes RFID, placées dans les véhicules. Les abonnés bénéficient ainsi de voie(s) particulière(s)  de passage aux barrières de péage. Le paiement s’effectue sans arrêt du véhicule, par simple lecture de son identification.

• Le suivi des animaux

     Des applications de plus en plus nombreuses de traçabilité des animaux se développent, que ce soit les étiquettes auriculaires sur les animaux d’élevage ou le étiquettes sous cutanées pour  les animaux domestiques. Dans tous les cas, il s’agit d’assurer une traçabilité des animaux dans un but de contrôle sanitaire ou de la qualité des cheptels.

• Emprunt et suivi des livres dans les bibliothèques

       Les livres sont étiquetés et le lecteur et le pc permettent d’enregistrer la sortie du livre lors de l’emprunt et de le mettre sous alarme au retour.Un portillon permet de lancer  l’alarme lors du passage du livre non enregistré et éviter les vols.

• Utilisation dans les documents d’identité.

      Dans la majorité des pays, les cartes d’identité et les passeports sont munis d’étiquettes RFID. Pour éviter la falsification  et aussi permettre le contrôle rapide des personnes.Surtout pour les pays qui luttent contre le terrorisme

• Payements avec carte bancaire a NFC

 

Le paiement est un des défis importants de la RFID. Ainsi les cartes bancaires  avec puce NFC commencent a être utilisées  par  l’industrie et le commerce. Le paiement est limité a un montant pas très élevé .Par exemple Wafabank délivre des cartes avec NFC ,qui sont rechargeables .Elles se heurtent encore a la méfiance, mais qui disparaitra certainement avec le temps et le progrès technologique.

• Payements avec téléphone mobile à puce NFC.

        C’est un des moyens qui sera le plus prometteur ,mais qui se heurte encore a la méfiance a cause de la sécurité et a la confidentialité des données échangées entre le moyen d’encaissement et le téléphone. Les opérateurs, les banques et les fabricants se lancent dans un double objectif  technique pour les mobiles et de mise en confiance pour les clients.  L’objectif  est même d’utiliser le mobile pour le payement, l’accès aux bâtiments, le pointage comme carte et la liste n’est pas exhaustive,surtout que les fabricants et les operateurs sont derrière ces innovations.

     ORGANISMES DERRIERE L’ESSOR  ET L’INNOVATION DE LA RFID

      Ces organismes ont été  les locomotives du développement de la RFID   Il serait normal de signaler que les systèmes RFID ont été le fruit de recherches effectuées dans les laboratoires de beaucoup  d’universités dans le monde, des sociétés privées par d’imminents chercheurs et on trouve aussi des associations qui ont aidé au développement de ces technologies. Evidemment la recherche continue car beaucoup de domaines d’utilisation restent à explorer et la technologie continue a être améliorée et nous allons découvrir quelques organismes et sociétés qui ont vraiment contribué à l’essor de la RFID.

      Les premiers dont on doit parler sont les universités qui ont travaillé dans la recherche technologique  et  pour l’élaboration du standard pour l’identification des objets par RFID :     l’Electronic Product Code.Ce sont le Massachusetts Institute of Technology (MIT), les universités de Cambridge en Grande-Bretagne, de St. Gallen en Suisse, d’Adelaide en Australie, de Keio au Japon. Et ensemble, elles ont défini les éléments constitutifs et posé les bases de  « l’Internet des objets ».Le système EPC, qui en résulte, a donc vocation à devenir l’architecture mondiale, modulaire et interopérable, qui va permettre d’articuler les fonctionnalités clés des échanges d’information du futur .Une centaine d’entreprises ont finance ce travail.

     Les efforts des gouvernements aussi ont contribue au développement de la RFID. En France ,le gouvernement a crée le CNRFID et a poussé a la création de l’association AFSCM.

    Le CNRFID (Centre National de référence RFID) mène des missions d’information et de sensibilisation des acteurs économiques afin de faciliter le développement et l’appropriation de cette technologie et de ses usages par les entreprises, même  les PME et les start-up. Il contribue à la normalisation et au suivi des évolutions légales et réglementaires.

       L’AFSCM, Association Française du Sans Contact Mobile, a été fondée en avril 2008 par les trois opérateurs de réseau mobile français: Bouygues Telecom, Orange France et SFR. Elle  accueille aussi les émetteurs d’applications sans contact, les industriels et les prestataires techniques.

         Les deux autres organismes importants sont ISO (International Organisation for Standardisation) et  l’IEC (International Electrotechnical Commision),car la normalisation des protocoles de communication entre étiquettes et lecteurs a été le fruit de leur commun travail .

       La normalisation ISO  et la standardisation EPC ont facilité cette explosion d’applications dans le monde.Et ils seront la norme et le standard a la base de l’Internet Des Objets.

 MATERIEL ET FABRICANTS :

Pour équiper une  entreprise avec un système  RFID, il faut mettre en place un équipement de base :

• un support RFID : étiquette autoadhésive, carte  ou badge   contenant  une puce  et une antenne.

• un lecteur : avec une antenne intégrée ou externe.

• une infrastructure informatique qui sert à collecter et à exploiter les données,qui sera composée au moins d’un PC et du logiciel ,

• une imprimante RFID pour les étiquettes.

       Le matériel nécessaire aux différentes applications est bien fourni par le marché ,et nous avons beaucoup de sociétés qui sont spécialisées dans le choix et l’installation des systèmes, allant du contrôle d’accès aux bibliothèques.

      L’étiquette est déterminée par la fréquence, la source d’énergie et le support. Le choix de l’étiquette et du lecteur repose sur plusieurs critères dont:

• la nature de l’objet, métallique ou présence d’eau.

•  Modification  des données sur l’étiquette, qui sera ainsi passive, semi-passive ou active.

• La capacité des données dans sa puce :la mémoire sera de plus ou moins grande capacité et la fréquence plus grande pour supporter le débit.

• La vitesse de lecture va fixer la fréquence, comme pour les autoroutes.

• Le degré de sécurité du contenu influence la mémoire et donc encore la fréquence.

• Possibilité de présence de plusieurs étiquettes dans le champ de lecture simultanément, ce qui impose des algorithmes d’anticollision.

• Le lecteur doit il être fixe, mobile ou dans une borne.

 

                                        Imprimante d’étiquettes RFID                          2 Lecteurs  RFID fixes avec antenne interne et antenne externe

ENJEUX ET PERSPECTIVES

  Les enjeux sont très importants, étant donné l’espoir économique que suscite la RFID. Les chiffres annoncés par les experts font  comparer son succès au début du téléphone mobile .Et avec l’avènement de l’Internet Des Objets (IDO), tous les acteurs économiques se positionnent .Outre les banques, les sociétés de télécommunications, operateurs et fabricants, les sociétés d’informatique, les gouvernements envisagent aussi l’usage de cette technologie.

     L’INTERNET DES OBJETS :

        L’internet des objets est une révolution technologique dans le domaine de l’électronique embarquée, l’informatique et des télécommunications. L’IDO fait référence à une variété d’équipements et de systèmes d’information connectés entre eux. En anglais IDO c’est IoT qui signifie Internet of  Things.

             Plusieurs technologies sont, et seront utilisées pour faire  communiquer un objet avec l’internet. Parmi lesquelles et en grande partie  RFID/ NFC et le protocole de communication Zigbee aussi. D’autres solutions sont en cours de développement tels que les systèmes d’identification acoustiques,  les systèmes optiques, l’utilisation de l’ADN.

         Avec l’IdO, des milliards d’objets seront connectés à l’Internet, chaque objet possédant  ses propres capteurs. Cet écosystème pose des problèmes d’identification et de localisation d’objets et de services (capteur, actionneurs, palettes, container,  etc …) de façon unique dans l’Internet, et rend plus difficile encore la gestion de l’énorme volume d’informations généré par ces réseaux de capteurs.

            Ainsi nous aurons des objets tels que la cafetière et le réfrigérateur  qui seront connectés. Et effectivement le marché domestique va représenter une grande part.

       DOMAINES CIBLES DANS LE FUTUR

            La RFID va etre introduite ou poussée dans beaucoup de domaines : Les moyens de transport ( les voitures et les camions),La logistique , les marchandises et surtout dans le domaine de la sante et le domaine domestique.

       Les services liés à la santé deviennent chaque jour plus complexes et cette complexité augmente le risque d’erreurs. Une erreur de procédure peut engendrer de graves problèmes et avoir de sérieuses conséquences. Les technologies telles que la RFID et la NFC, lorsqu’elles sont utilisées correctement, peuvent contribuer à une plus grande maîtrise des procédures médicales vitales .Les principales applications RFID dans le domaine de la santé seront les suivantes :

• Identification et localisation des personnes (patients, personnel, nourrissons)

• Identification et localisation des équipements, des produits et des contenants

• Identification et localisation des instruments chirurgicaux (même les compresses)

• Gestion des échantillons de laboratoire et des poches de sang

• Gestion des tuniques / des vêtements de travail ,Gestion de la chaîne d’approvisionnement (réception, stockage, armoires, approvisionnement, sortie).

Par M.Belhaf Lahcen ingénieur Télécom et enseignant à l’EMSI de Rabat