In elettronica e telecomunicazioni, lidentificazione a radiofrequenza (, acronimo RFID) è una tecnologia di riconoscimento e validazione e/o memorizzazione automatica di informazioni a distanza. Essa si basa sulla memorizzazione di dati in particolari dispositivi elettronici passivi, capaci di rispondere a chiamate di prossimità da parte di dispositivi attivi, sia fissi che portatili, chiamati reader o lettori.
L'identificazione e lo scambio di informazioni tra i due elementi avviene in radiofrequenza. Una delle più recenti implementazioni di RFID è lo standard Near Field Communication, che permette scambio dati tra due dispositivi a distanza di circa e con velocità di trasmissione di circa .
Storia La tecnologia RFID prende origine dalla seconda guerra mondiale e si sviluppa a partire dagli anni sessanta come derivazione a scopi civili del sistema militare a radiofrequenza di identification friend or foe, ma la sua diffusione è avvenuta principalmente dagli anni novanta in poi.
I transponder IFF inventati in Gran Bretagna nel 1939, basati su una tecnologia analogica chiamata IFF Mark 1, vennero ampiamente utilizzati dagli alleati durante la seconda guerra mondiale per identificare gli aerei e capire se si trattava di mezzi amici o nemici. I transponder vengono impiegati sui velivoli, sia per scopi militari sia commerciali. Nell'ottobre 1948 Harry Stockman scrisse "Communication by Means of Reflected Power" (Atti dell'IRE, pp. 1196–1204); in questa opera dichiarava: "Saranno necessarie ancora intense attività di ricerca e sviluppo per risolvere gli ultimi problemi inerenti alla comunicazione con potenza riflessa, e prima di poterne esplorare le applicazioni pratiche".
Il primo vero predecessore della moderna tecnologia RFID fu brevettato da Mario Cardullo nel gennaio 1973 (brevetto USA 3.713.148): si trattava di un transponder radio passivo dotato di memoria. Questo dispositivo pioniere, costituito da un transponder con 16 bit di memoria e alimentato dal segnale che lo interrogava, era di tipo passivo, ed era stato concepito per usi doganali. Venne presentato nel 1971 all'autorità portuale di New York e ad altri potenziali utenti. Il brevetto-base di Cardullo comprende l'uso della radiofrequenza, di onde sonore e luminose come mezzo di trasmissione. Il business plan originario, presentato agli investitori nel 1969, prevedeva l'applicazione di questi dispositivi nei seguenti settori: trasporti (identificazione delle vetture, sistemi doganali automatici, targhe elettroniche, segnali elettronici, instradamento del traffico, monitoraggio delle prestazioni dei veicoli), bancario (libretti degli assegni elettronici, carte di credito elettroniche), sicurezza (identificazione del personale, cancelli automatici, sorveglianza) e sanità (identificazione, storia clinica dei pazienti). Nel 1973 Steven Depp, Alfred Koelle e Robert Freyman organizzarono una storica dimostrazione del funzionamento dei tag RFID a potenza riflessa (backscattering modulato), sia di tipo passivo sia attivo, presso il Los Alamos Scientific Laboratory. Questo sistema portatile funzionava con una frequenza di e impiegava tag a 12 bit. Questa tecnica è impiegata sulla maggior parte dei tag UHF (Ultra High Frequency) e RFID a microonde.
Il primo brevetto in cui figura la sigla RFID è stato depositato da Charles Walton nel 1983, brevetto USA 4.384.288, ma in realtà la tecnologia è stata depositata nell'agosto del 1973 con il brevetto USA 3.752.960, da allora ne sono stati registrati altri quasi 4.000 (2011). La procedura di riconoscimento automatico (Auto ID) si è successivamente sviluppata in altri settori: industriale, automobilistico, medico, e-Government (vedi passaporti, carte d'identità, ecc.), commercio (moneta elettronica come biglietti per i trasporti, ecc.). Altri esempi sono da quello di acquisto e distribuzione di servizi logistici a quello industriale, manifatturiero, metalmeccanico, domotico, ecc.
Caratteristiche Nello specifico un sistema RFID è costituito da tre elementi fondamentali: una o più etichette RFID (o tag o transponder); un apparecchio di lettura e/o scrittura (lettore); un sistema informativo di gestione dei dati per il trasferimento dei dati da e verso i lettori.
L'elemento principale che caratterizza un sistema RFID è l'etichetta RFID o transponder o tag, che è costituito da: un microchip che contiene dati in una memoria (tra cui un numero univoco universale scritto nel silicio), un'antenna, un supporto fisico che tiene insieme il chip e l'antenna chiamato "substrato" e che può essere in Mylar, film plastico (PET, PVC, ecc), carta o altri materiali.
RFID tag o transponder o etichetta
Il tag o trasponder o etichetta è un dispositivo elettronico composto da un chip e un'antenna RF montati su un "substrato" che ha anche il compito di sostenerli. Il chip (grande pochi millimetri) è la parte "intelligente" costituita da una memoria non volatile (tipicamente EEPROM o FRAM, quest'ultima più costosa ma tecnologicamente più avanzata) e un codice in genere univoco (UID), il quale viene trasmesso tramite l'antenna RF (la spira risonante o circuito di trasmissione del segnale wireless) all'apparato lettore che leggerà i dati ricevuti o li aggiornerà. L'antenna riceve un segnale, che tramite il principio dell'induzione è trasformato in energia elettrica per alimentare il microchip. Il chip così attivato trasmette i dati in esso contenuti tramite l'antenna (circuito di trasmissione del segnale) all'apparato che riceve i dati. I tag attivi invece sono alimentati da una piccola batteria interna (RFID attivi). Transponder e antenna sono inseriti in un supporto che caratterizza l'uso specifico di ognuno di questi oggetti.
È possibile realizzare RFID in infiniti formati: inseriti in etichette del tutto simili a quelle normalmente utilizzate nei capi di abbigliamento, sotto forma di adesivi da applicare sulle confezioni di cartone dei prodotti, o all'interno di tessere formato carta di credito, ma anche piccolissimi. Per accedere alle informazioni contenute nell'etichetta è necessario un lettore fisso o portatile. Il vantaggio offerto da questo tipo di tecnologia rispetto ai sistemi di identificazione più utilizzati (codici a barre e lettori a banda magnetica), è che il lettore non ha bisogno di avere la visibilità ottica rispetto all'etichetta e funziona in tempi estremamente ridotti (circa 1 decimo di secondo), ma per esempio in UHF possono essere anche letti fino a 8–10 m.
L'etichetta RFID può essere attiva, passiva, semi-passiva o semi-attiva. Etichetta RFID passiva Al passaggio di un lettore che emette un segnale radio a frequenze basse o medie o di alcuni gigahertz (sotto le diverse bande usate), la radiofrequenza attiva il microchip e gli fornisce l'energia necessaria a rispondere al lettore, ritrasmettendogli un segnale contenente le informazioni memorizzate nel chip, ma che può anche scrivere dati sul tag.
Etichetta RFID attiva L'etichetta dispone di una o più antenne per inviare il segnale di lettura e ricevere le risposte anche su frequenze diverse, una batteria di alimentazione e uno o più transponder/tag RFID. L'etichetta può anche contenere sensori. In genere le etichette attive hanno distanze operative maggiori di quelle passive, arrivando fino a .
Etichetta RFID semi-passiva L'etichetta semi-passiva è dotata di batteria, usata solo per alimentare il microchip o apparati ausiliari (sensori) ma non per alimentare un trasmettitore; in trasmissione questa etichetta si comporta come una RFID passiva.
Etichetta RFID semi-attiva L'etichetta semi-attiva è dotata di batteria che alimenta il chip e il trasmettitore; per risparmiare energia l'etichetta RFID è di solito disattiva e viene attivata tramite un ricevitore con tecnologia dei tag passivi. In assenza di interrogazioni il tag può operare per tempi lunghi.
Lettore RFID Il lettore emette un campo elettromagnetico/elettrico che tramite il processo della induzione genera nell'antenna del tag una corrente che alimenta il chip. Il chip così alimentato comunica tutte le sue informazioni che vengono irradiate tramite l'antenna verso il lettore. Il lettore può anche scrivere i dati sul tag.
Tipi di tag RFID Esistono numerosi tipi di tag RFID, alcuni dei quali normati da standard ISO e bande di frequenza operative ben definite che si possono riassumere brevemente in queste sotto: 125- (LF Low Frequencies, valida in tutto il mondo) (HF High Frequencies, valida in tutto il mondo) (UHF Ultra High Frequencies bassa, solo per tag attivi, solo in Europa) 860- (UHF Ultra High Frequencies media, a seconda dei continenti che hanno potenze massime e bande di frequenze diverse) (UHF Alta, principalmente per attivi, anche se esistono anche tag passivi, in tutto il mondo) (SHF Super High Frequencies, solo tag attivi, esempio è il tag attivo "Telepass" che molti hanno nelle auto in Italia per l'accesso automatico alle autostrade a pagamento) > (UWB Ultra Wide Band (-), solo tag attivi).
I tag LF (125-) e HF () sono previsti dalle norme ISO come passivi (senza batterie) mentre per i tag RFID UHF e Ultrawide band (UWB) esistono attivi, semi-attivi e passivi.
Modalità read-only e read/write
La modalità read-only consente di utilizzare la tecnologia RFID in sostituzione del codice a barre sfruttando i seguenti vantaggi: Affidabilità della lettura; Eliminazione della necessità di "vedere" l'etichetta (le etichette radio possono essere contenute all'interno dei prodotti ed essere lette anche in più esemplari contemporaneamente); Capacità di lavorare in ambienti contaminati e sporchi; Capacità di resistere, con opportune protezioni, all'aggressione di agenti chimici e ambientali, di poter operare immerso in un fluido, dentro l'oggetto che si vuole identificare oppure all'interno di un altro contenitore (purché non completamente metallici); Possibilità di leggere, nello stesso contenitore, il codice di decine o centinaia di etichette in un lasso temporale di pochi secondi, e di trasmetterlo al sistema informativo di gestione.
I tag dotati di memorie non volatili (qualche kilobyte) possono contenere informazioni molto articolate sull'oggetto cui sono associate.
La modalità read/write permette non solo una trasmissione di informazioni ma un loro aggiornamento sul chip. Il tag diventa un sistema di identificazione che può tenere traccia della storia di un prodotto.
Alcuni vantaggi di questa modalità sono costituiti dalla possibilità di memorizzare dati relativi agli indici di qualità, ai problemi riscontrati e successivamente, dalla semplice lettura del tag, valutare le caratteristiche positive e negative dei prodotti o dei lotti. Nei sistemi industriali particolarmente complessi e operanti in ambienti ostili, la presenza di un tag con queste modalità può sostituire sia il network sia la necessità di avere sempre attivo il controllo di un sistema di gestione e in questo modo automatizzare alcuni processi amministrativi o industriali, localizzare in magazzino i differenti modelli, smistare in distribuzione modelli e prodotti in funzione di alcune caratteristiche (prezzo, dimensioni, packaging, ecc.). Questi tag si rivelano utili anche per generazione automatica di documenti di trasporto e fatture, grazie alla possibilità di leggere contemporaneamente più codici. Anche la fase di vendita trova vantaggi dall'uso dei tag, sia per realizzare inventari in tempo reale all'ingresso e alla vendita del prodotto, sia perché i tag possono essere utilizzati come dispositivi antitaccheggio.
Vantaggi e svantaggi rispetto a codici a barre e bande magnetiche La tecnologia RFID ha alcuni vantaggi semplici rispetto alle tradizionali tecnologie dei codici a barre e delle bande magnetiche: Non deve essere a contatto per essere letto come le bande magnetiche; Non deve essere visibile per essere letto come per i codici a barre;