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Cos'è il chip RFID?

Che cos'è l'RFID? chip? Un Chip RFID è un microchip che utilizza le onde radio per trasferire i dati a un lettore. È la parte più piccola di an Tag RFID ma il più importante in quanto contiene la memoria per l'archiviazione dei dati. 

Il chip è per lo più posizionato centralmente e circondato da un filo a spirale, noto come antenna. L'antenna è responsabile del passaggio delle onde radio dal chip al lettore. Quando il tag è alimentato, rilascia onde elettromagnetiche contenenti le informazioni richieste. 

I chip RFID vengono utilizzati nella gestione degli accessi, nell'accesso di sicurezza, nei sistemi di biblioteche, nel monitoraggio del tempo (tramite registrazione elettronica), nei documenti di identificazione o nelle cartelle cliniche.

Cronologia chip RFID

Nel 1982 Harry Stockman propose che se ogni oggetto avesse un identificatore univoco, allora sarebbe possibile identificare e tracciare oggetti specifici usando le onde radio. Questa idea avrebbe poi rivoluzionato la gestione dell'inventario e i sistemi di identificazione. Nello stesso anno pubblicò le sue scoperte sulla rivista tecnica IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques.

Nel 1994 l'Auto-ID Lab è stato fondato al MIT dal professor Sandy Pentland e dal ricercatore David Brock (che ha coniato il termine "RFID"). La loro ricerca ha portato allo sviluppo di EPCglobal Incorporated, un'organizzazione responsabile della standardizzazione della tecnologia RFID a livello globale. Hanno creato un nuovo sistema di numerazione noto come EPC (codice prodotto elettronico). I tag EPC sono stati progettati per sostituire del tutto i codici a barre grazie alla loro maggiore gamma di funzionalità e caratteristiche di sicurezza migliorate, come la crittografia.

Entro la fine del 2000, aziende come Gillette, Procter & Gamble, Motorola e UPS hanno iniziato a sperimentare la tecnologia RFID nelle loro configurazioni di gestione della catena di approvvigionamento. Nel solo 2002 più di 110 milioni di articoli sono stati etichettati per scopi di inventario tramite chip RFID che hanno trasmesso dati a dispositivi elettronici portatili trasportati dai lavoratori attraverso il pavimento del magazzino.

Come funziona il chip RFID?

Esistono due tipi di chip RFID (tag) disponibili sul mercato: attivi e passivi. La differenza tra loro è che quelli attivi hanno le loro fonti di alimentazione mentre i chip passivi ottengono energia dal campo elettromagnetico di un lettore. 

I chip sono costituiti da circuiti integrati unici che possono essere riconosciuti dalle onde radio da un dispositivo lettore. Una volta alimentato, il chip RFID trasmetterà i dati al lettore. Un lettore può trasmettere onde radio all'antenna del tag fino a 100 m di distanza. 

I chip RFID utilizzano determinati standard che li rendono compatibili tra loro. Quindi, un dispositivo leggerà qualsiasi tag conforme agli standard nelle vicinanze, indipendentemente dall'azienda che lo ha prodotto. 

Componenti del chip RFID

Un chip RFID è costituito da un circuito integrato, tipicamente realizzato con silicio e confezionato in una piccola custodia con un'antenna. Questo di solito assomiglia a un piccolo chicco di riso o sabbia.

Ci sono tre componenti in un dispositivo RFID:

• Il tag (chip)
• Il transponder
• Il lettore

Il tag contiene informazioni univoche per ogni articolo, mentre il transponder riceve energia dall'unità di lettura tramite induzione elettromagnetica e la ritrasmette tramite onde radio.

Lo scopo di questa transazione elettronica tra il lettore e il transponder è identificare rapidamente gli oggetti fornendo il loro numero di codice prodotto elettronico (EPC) insieme ad altre informazioni memorizzate sul chip di memoria del tag.

Funzionalità del chip RFID 

Un sistema RFID ha due unità, una a ciascuna estremità del collegamento di comunicazione. 

• Il lettore è connesso a un database tramite un punto di accesso, solitamente un computer o un controllore logico programmabile (PLC).
• Il chip funge da transponder, fornendo al lettore informazioni da memorizzare e/o inoltrare secondo necessità. La comunicazione tra lettore e transponder è bidirezionale: può essere avviata da entrambi i lati.

La comunicazione dall'unità di lettura al transponder avviene tramite induzione elettromagnetica utilizzando segnali radio ad alta frequenza che possono penetrare vari materiali come plastica, legno e cemento senza alcuna perdita di intensità del segnale. Il tag RFID raccoglie questo segnale energetico e lo utilizza per la sua alimentazione interna, aumentando così il suo raggio di trasmissione.

I dispositivi di lettura fanno parte di un sistema molto più ampio che include anche il computer host a cui sono collegati. Nella quasi totalità dei casi, questo dispositivo è collegato tramite reti wireless ad altri computer nonché a vari database da cui può estrarre informazioni rilevanti per il suo ruolo in un controllo degli accessi rete. 

Ad esempio, se un lettore di porte legge un tag, non solo identifica e autentica l'utente, ma memorizza anche le sue autorizzazioni specifiche e le firme temporali. Questo aiuta a monitorare il traffico umano che accede alle aree riservate. Garantisce inoltre la responsabilità tra i visitatori e i membri del personale.

Tipi di chip RFID

Ci sono due diversi tipi di chip RFID attualmente disponibili sul mercato:

• Chip di silicio. Questo è dotato di un microchip che è incapsulato in un sottile strato di resina epossidica e quindi inserito in una piccola etichetta di plastica o vetro 
• Circuito stampato (o PCB). Questo chip non contiene parti elettriche in base alla progettazione. Invece, consiste in un'antenna in rame inciso combinata con un chip per computer adiacente. 

In alcuni casi, i chip RFID possono essere implementati come tecnologia al silicio o PCB a seconda dell'uso previsto.

Proprio come i chip RFID, esistono diversi tipi di lettori RFID. Ad esempio, una stampante per etichette (che può anche incorporare un'antenna per trasmettere i dati) può stampare nuove etichette solo per articoli già identificati. D'altro canto, gli scanner per pallet (utilizzati per il controllo delle scorte ad alta velocità) sembrano scanner montati sul soffitto e utilizzano antenne a lungo raggio per identificare i tag su ampie aree a velocità molto elevate.

Qual è la frequenza del chip RFID?

Specializzati nella tecnologia wireless, i chip RFID consentono la comunicazione tra gli articoli. Con una varietà di frequenze operative tra cui scegliere, dalla bassa frequenza (LF) alla frequenza ultra-alta (UHF), così come le capacità delle microonde, questa tecnologia all'avanguardia sta cambiando il modo in cui interagiamo con il nostro mondo.

• Chip RFID a bassa frequenza: I chip RFID a bassa frequenza operano nell'intervallo di frequenza da 30 KHz a 500 KHz, con una frequenza tipica di 125 KHz. Questi chip hanno brevi intervalli di trasmissione, in genere da pochi pollici a meno di sei piedi.
• Chip RFID ad alta frequenza: I chip RFID ad alta frequenza operano tipicamente nell'intervallo di frequenza da 3 MHz a 30 MHz, con 13.56 MHz essendo la frequenza più comunemente utilizzata. L'intervallo operativo standard per questi chip varia da pochi pollici a diversi piedi.
• Chip RFID UHF: I chip RFID UHF operano nell'intervallo di frequenza da 300 MHz a 960 MHz, con una frequenza tipica di 433 MHz. Hanno la capacità di essere letti da una distanza di 25 piedi o più.
• Chip RFID per microonde: I chip RFID a microonde funzionano a una frequenza di 2.45 GHz e hanno la capacità di essere letti da una distanza di 30 piedi o più.

Identificazione del chip RFID

La funzione primaria dell'identificazione è l'autenticazione: verificare che le persone e le merci siano chi affermano di essere. Questo processo deve bilanciare tre fattori: 

• Privacy – garantire che le persone non possano essere identificate se non sono state autorizzate ad accedere a determinate risorse
• Sicurezza – impedire l'accesso a persone non autorizzate 
• Convenienza – rendere il processo di identificazione il più semplice e veloce possibile

L'identificazione del chip RFID è semplice ed efficiente. Ogni persona autorizzata deve essere in possesso di un tag RFID che contenga tutti i propri dettagli sul chip. Affinché possano accedere, un lettore RFID eseguirà la scansione del tag, riceverà i dati e li confronterà con un database esistente. Se corrispondono, all'individuo è consentito l'accesso e viceversa. 

Quando gli articoli che contengono tag RFID incorporati si spostano attraverso un punto di uscita in un sistema di gestione della catena di approvvigionamento, passano accanto a uno o più dispositivi di lettura. 

Ogni volta, il numero di serie univoco del tag viene trasmesso al lettore dove viene decodificato nei suoi dati originali, tradotto in forma leggibile e quindi trasmesso a un database centrale per l'archiviazione. Questo processo è lo stesso indipendentemente dal tipo di dispositivo di lettura utilizzato.

Sicurezza del chip RFID  

Quando un segnale elettromagnetico viene trasmesso, si propaga nello spazio secondo uno schema ondulatorio. Questo concetto costituisce la base per tutti i sistemi di comunicazione wireless, come telefoni cordless, radio FM, telefonia cellulare e vari altri schemi di comunicazione a lungo e corto raggio che usiamo ogni giorno. 

La forza e la direzione di un dato segnale varieranno in base a diversi fattori quali:

• La potenza dell'antenna trasmittente 
• La distanza tra il trasmettitore e il ricevitore 
• Ostacoli come pareti o mobili
• Condizioni atmosferiche 
• Presenza di altri trasmettitori RF

Poiché i segnali RFID hanno una bassa potenza, devono affrontare molte sfide di penetrazione quando incontrano fonti di interferenza. In quanto tali, richiedono la vicinanza al lettore per il passaggio delle informazioni (di solito fino a 100 metri). 

Inoltre, le informazioni memorizzate nel chip RFID sono crittografate. Pertanto, i criminali informatici possono avere accesso alle informazioni a meno che non rubino il lettore RFID specificamente assegnato. 

 Applicazioni del chip RFID

I chip RFID possono essere utilizzati in molte applicazioni diverse come:

• Identificazione automatizzata del cliente 
• Sistemi automatizzati di riscossione dei pedaggi
• Biglietti elettronici/carte d'imbarco elettroniche
• Sistemi di controllo accessi
• Sistemi di guida robotica
• Gestione della catena di approvvigionamento
• Sorveglianza dell'articolo/etichettatura di sicurezza

L'RFID funziona bene in spazi aperti dove ci sono pochi ostacoli fisici che interferiscono con la trasmissione del segnale, le sue prestazioni non sono così buone quando si tratta di passare attraverso pareti, pavimenti o anche merci imballate strettamente. Questo spiega perché l'RFID non ha sostituito i codici a barre in cui gli articoli sono impilati uno sopra l'altro. 

Tuttavia, l'RFID è il migliore per etichettare oggetti di grandi dimensioni che difficilmente si sposteranno troppo durante il trasporto (come i veicoli). Hanno uno spazio di archiviazione migliore rispetto ai codici a barre, il che li rende ideali per etichettare merci che richiedono molti dati per l'identificazione.

Ad esempio, un Tag RFID può memorizzare dati come la data dell'ultima giacenza, l'ultimo acquisto, la data di produzione e il numero di lotto tra le altre informazioni cruciali. Al contrario, un codice a barre è soggetto a distruzione legata all'ambiente e memorizza poche informazioni. Questi fattori hanno fatto sì che la tecnologia RFID sostituisse i codici a barre in molte applicazioni. 

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