Qu’est-ce que la RFID ?

On entend par RFID (abré­via­tion de Radio-Frequency IDen­ti­fi­ca­tion) une tech­no­lo­gie de transfert basée sur des ondes élec­tro­mag­né­tiques, fa­vo­ri­sant un échange de données sans contact au sein de systèmes émission/réception.

Les systèmes RFID sont composés d’au moins un lecteur RFID et d’un grand nombre de trans­pon­deurs RFID qui font office en premier lieu de supports de mémoire mobiles pour des données. On a également besoin d’un or­di­na­teur, capable d’in­ter­pré­ter les données qui ont été saisies. Le transfert des données se fait sans contact, tout sim­ple­ment dans l’air. On parle donc d’une interface air entre émetteur et des­ti­na­taire. La com­po­si­tion des éléments tech­niques de base, le spectre de fonctions, ainsi que les fré­quences d’uti­li­sa­tion employées dépendent beaucoup du type de tech­no­lo­gie RFID et de son domaine d’ap­pli­ca­tion.

Un lecteur RFID est un appareil tech­no­lo­gique qui émet soit un champ mag­né­tique al­ter­na­tif de faible portée, soit des ondes radio à haute fréquence. Tout dépendra du type d’appareil et de son domaine d’ap­pli­ca­tion.

Si un trans­pon­deur RFID passe dans le champ élec­tro­mag­né­tique du lecteur, une connexion est établie avec le lecteur rendant possible une lecture du trans­pon­deur RFID. Le processus de lecture est géré par un logiciel installé sur le lecteur. Ce logiciel est gé­né­ra­le­ment doté d’in­ter­faces per­met­tant de com­mu­ni­quer avec d’autres systèmes in­for­ma­tiques. En fonction du type d’appareil, il est possible de décrire le trans­pon­deur, et vous pourrez ainsi modifier les in­for­ma­tions en­re­gis­trées sur la puce.

Les lecteurs RFID modernes sont capables de lire plusieurs trans­pon­deurs si­mul­ta­né­ment. Cette capacité à lire plusieurs trans­pon­deurs en même temps apparaît comme le principal avantage de la tech­no­lo­gie RFID par rapport à d’autres méthodes d’iden­ti­fi­ca­tion d’objets, comme par exemple l’iden­ti­fi­ca­tion par codes-barres.

Pour permettre aux lecteurs RFID de pouvoir com­mu­ni­quer avec plusieurs tags en même temps, dif­fé­rentes méthodes d'an­ti­col­li­sion ont été dé­ve­lop­pées, dans les­quelles on attribue aux trans­pon­deurs par exemple dif­fé­rents temps d'accès ou des fré­quences spé­ci­fiques. Ceci permet d’éviter l’em­pi­le­ment des signaux.

Un trans­pon­deur RFID est un appareil de com­mu­ni­ca­tion par radio, capable de capter un signal entrant et d’y répondre au­to­ma­ti­que­ment. Le mot trans­pon­deur est une com­bi­nai­son des mots anglais Trans­mit­ter (trans­met­teur) et Responder (répondeur). Les plus petits trans­pon­deurs ne mesurent que quelques mil­li­mètres. On distingue les trois types de trans­pon­deurs suivants :

• passifs
• actifs
• semi-actifs

Les éléments de base cons­ti­tuant un trans­pon­deur RFID sont une puce élec­tro­nique et une antenne (qui se présente gé­né­ra­le­ment sous la forme d’une bobine). La puce élec­tro­nique d’un trans­pon­deur ordinaire offre une capacité d’en­re­gis­tre­ment de quelques octets à plusieurs kilo-octets, en fonction du modèle choisi. Selon le type de besoin, vous pouvez avoir une capacité d’en­re­gis­tre­ment qui suffit à inscrire une série de quelques chiffres per­met­tant d’iden­ti­fier la puce de manière univoque, ou une capacité plus élargie pour stocker l’équi­valent de plusieurs pages de texte dac­ty­lo­gra­phiées.

Associée à une antenne qui est imprimée, collée ou soudée, la puce RFID constitue ce qu’on appelle l’inlay. L’inlay est ultra-sensible et peu résistant. C’est pourquoi on va gé­né­ra­le­ment laminer un inlay RFID, par exemple sur une étiquette au­to­col­lante (Smart Label) : ce sont les tags RFID (de l’anglais « étiquette »). Si le trans­pon­deur doit pouvoir supporter de lourdes charges, il est possible d'in­té­grer l’élec­tro­nique dans une carte en plastique ou dans un badge.

S’il s’agit d’un trans­pon­deur passif ou semi-actif, la puce RFID n’émet aucun champ élec­tro­mag­né­tique. C’est plutôt le champ al­ter­na­tif du lecteur qui est modifié pour permettre le transfert des données lues. Les trans­pon­deurs actifs sont quant à eux dotés de leur propre émetteur.

• Les trans­pon­deurs RFID passifs ne disposent d’aucune source d’énergie, et ne peuvent en aucun cas émettre le moindre signal de manière autonome. La puce d’un trans­pon­deur passif est alimentée de façon pro­vi­soire au moyen d’un con­den­sa­teur (gé­né­ra­le­ment intégré) au moment de la connexion avec le lecteur. Dans la plupart des cas, le couplage se fait par induction.
• Les trans­pon­deurs RFID actifs et semi-actifs disposent de leur propre ali­men­ta­tion sous la forme d’une petite batterie, ils sont donc un peu plus grands. Dans le cas des trans­pon­deurs RFID passifs, le transfert des données est limité à quelques mètres. Les trans­pon­deurs actifs et semi-actifs aug­men­tent la portée d’un système RFID de plusieurs centaines de mètres. La connexion se fait soit par induction, soit par élec­tro­mag­né­tisme.

Les systèmes RFID les plus courants utilisent des fré­quences d’émission issues des bandes de fré­quences ISM libres de droit. On peut les utiliser gra­tui­te­ment et sans une quel­conque au­to­ri­sa­tion dans des ap­pli­ca­tions in­dus­trielles à hautes fré­quences, dans le secteur scien­ti­fique et médical, et même dans le domaine do­mes­tique. Les systèmes RFID se dis­tin­guent par la plage de fré­quences qu’ils ex­ploi­tent : Low Frequency (LF), High Frequency (HF), Ultra-high Frequency (UHF) et Super-high Frequency (SHF). Ces dif­fé­rentes plages de fré­quences ont des portées et des vitesses de transfert très dif­fé­rentes. Il n’existe pas de standard in­ter­na­tio­nal RFID per­met­tant de prescrire des fré­quences spé­ci­fiques.

• Low Frequency, LF (basses fréquence) : les systèmes RFID à basses fré­quences émettent des ondes longues situées dans la gamme de fré­quences allant de 125 kHz à 135 kHz. Les distances de lecture sont nettement in­fé­rieures à un mètre. Le taux de transfert est re­la­ti­ve­ment faible. Les systèmes RFID avec une fréquence de 125 kHz sont gé­né­ra­le­ment utilisés dans des domaines d’ap­pli­ca­tion comme la pro­duc­tion, le montage, les contrôles d’accès et l’iden­ti­fi­ca­tion des animaux. Les trans­pon­deurs RFID passifs, utilisant une gamme de fré­quences basses, sont alimentés en énergie par induction.
• Les systèmes HF-RFID High Frequency, HF (hautes fré­quences), utilisent des ondes courtes avec une fréquence de 6.78 MHz, 13.56 MHz ou 27.125 MHz et se dis­tin­guent par leur taux de transfert élevé. La distance maximale de lecture ou d’écriture est de 3 mètres. Les trans­pon­deurs HF ont des antennes avec moins de spires. Cela permet d’en réduire la dimension. Pour les éti­quettes de type smart-labels utilisées dans la lo­gis­tique, on utilise par défaut la fréquence 13,56 MHz, et ce dans le monde entier.
• Des systèmes RFID Ultra-high Frequency, UHF (ultra hautes fré­quences) dans la plage de fré­quences UHF per­met­tent également une très bonne portée et une ex­cel­lente vitesse de transfert. La distance maximale de lecture ou d’écriture est de 10 mètres. Quand on utilise des systèmes avec des trans­pon­deurs actifs, on peut atteindre des portées de 100 mètres. En raison de la faible longueur d’ondes, un simple dipôle suffira en guise d’antenne. En Europe, la valeur standard utilisée pour la fréquence des trans­pon­deurs UHF est de 868 MHz. La fréquence ha­bi­tuel­le­ment utilisée aux États-Unis est de 915 MHz, mais elle n’est pas autorisée dans les systèmes RFID en Europe. Les murs de bâtiments, les objets et autres obstacles con­tri­buent à réduire et à réfléchir de manière sig­ni­fi­ca­tive les ondes UHF.
• Super-high Frequency, SHF (micro-ondes) : dans la technique RFID, on utilise aussi des bandes ISM avec des fré­quences de 2,45 GHz et 5,8 GHz dans la plage des micro-ondes. Les systèmes RFID SHF se dis­tin­guent par leur taux de transfert très élevé. La portée d’un trans­pon­deur passif SHF peut aller jusqu’à 3 mètres, une distance qui peut atteindre les 300 mètres si vous optez pour des trans­pon­deurs actifs. Comme pour les ondes UHF, les micro-ondes peuvent être fortement entravées par des obstacles physiques.

Le tableau ci-dessous vous donne un aperçu des bandes de fré­quences employées dans les dif­fé­rents systèmes RFID, ainsi que leurs pro­prié­tés.

Le couplage entre un lecteur et un trans­pon­deur se fait gé­né­ra­le­ment suivant l'une des manières suivantes.

• Couplage rapproché : le système à couplage rapproché est toujours im­plé­menté de manière à ce que la distance maximale entre le lecteur et le trans­pon­deur ne dépasse pas un cen­ti­mètre. Ceci est en principe possible dans toutes les gammes de fré­quences. Le transfert se fait alors gé­né­ra­le­ment par induction. On utilise de tels systèmes notamment dans les secteurs pré­sen­tant un haut niveau d’exigence en matière de sécurité. Parmi les domaines d’uti­li­sa­tion, il convient de men­tion­ner le paiement sans contact ou l'au­then­ti­fi­ca­tion par systèmes de fermeture. En raison de la faible distance, on peut se contenter de trans­pon­deurs passifs.
• Couplage distant : le système à couplage distant permet le transfert de données à une distance pouvant aller jusqu’à un mètre. Ici aussi, la connexion se fait gé­né­ra­le­ment par induction. Les fré­quences utilisées sont ha­bi­tuel­le­ment 135 kHz (LF) ou 13,56 MHz (HF). Pour des couplages distants, on utilise également des trans­pon­deurs passifs. Ce mode de transfert se prête très bien à des uti­li­sa­tions dans des entrepôts et dans le domaine de la lo­gis­tique.
• Systèmes à longue portée : les systèmes RFID à longue portée fonc­tion­nent en principe sur une gamme de fré­quences ultra hautes (868 MHz ou 915 MHz) et offrent une distance de lecture/écriture de plusieurs centaines de mètres. Les systèmes à longue portée ne sont qu’en cours de dé­ve­lop­pe­ment dans le secteur des RFID micro-ondes. Pour favoriser la meilleure portée possible, il existe des trans­pon­deurs RFID actifs, dotés de leur propre ali­men­ta­tion élec­trique. Les systèmes RFID à longue portée sont par­ti­cu­liè­re­ment prisés dans le cadre de l’iden­ti­fi­ca­tion des véhicules, notamment pour les péages routiers.

Le principe de base d’un système RFID est d’iden­ti­fier un trans­pon­deur en lisant son iden­ti­fiant univoque. Pour des uti­li­sa­tions plus complexes, on peut utiliser des trans­pon­deurs mo­di­fiables. On distingue dans ce contexte trois types de trans­pon­deurs (d’éti­quettes) :

• Read-only (éti­quettes en lecture seule) : les trans­pon­deurs RFID sont définis une fois pour toutes par le fabricant, et peuvent ensuite être lus aussi souvent que vous le souhaitez. Il n’est plus possible d’ajouter, de remplacer ni de supprimer des in­for­ma­tions.
• Write once, read many (écriture unique et lectures multiples) : les trans­pon­deurs WORM sont livrés vierges par le fabricant. L’uti­li­sa­teur pourra alors y inscrire une fois pour toutes les données qu’il souhaite. Celles-ci pourront être lues plusieurs fois.
• Read and write (lectures multiples et réé­cri­tures) : les trans­pon­deurs RFID de cette catégorie sont ré-ins­crip­tibles. Le contenu de ces trans­pon­deurs peut être modifié, supprimé et récrit plusieurs fois, avec beaucoup d’accès en écriture et en lecture. Sur ce type de trans­pon­deur, il est également possible de res­treindre l’accès en écriture.

Les dif­fé­rents trans­pon­deurs RFID peuvent disposer de diverses fonctions com­plé­men­taires, en fonction de leur type et de leur con­cep­tion.

Les tags RFID équipés d’un « Kill-Code » peuvent être dé­sac­ti­vés de façon per­ma­nente à la réception d’un signal bien défini. On utilise cette fonc­tion­na­lité entre autres pour sécuriser la mar­chan­dise avec la RFID, empêchant ainsi la pos­si­bi­lité de consulter et lire les articles équipés de trans­pon­deurs, une fois qu’ils sont sortis de l’espace de vente.

Si l’on stocke des in­for­ma­tions con­fi­den­tielles sur des puces RFID, comme par exemple des codes d’accès pour des systèmes de fermeture ou des données bancaires, on peut ajouter un cryptage des données. Il existe aussi des moyens de pro­gram­mer les puces des trans­pon­deurs pour que la lecture des données soit soumise à un mot de passe secret. De tels trans­pon­deurs con­trô­le­ront dans ce cas l’identité du lecteur avant de lui accorder un accès à la mémoire de lecture.

Aujourd’hui on utilise les systèmes RFID avant tout dans la lo­gis­tique et la vente au détail. Les pos­si­bi­li­tés d’uti­li­sa­tion con­cer­nent aussi la pro­duc­tion, la gestion des stocks et des mar­chan­dises, l’iden­ti­fi­ca­tion des véhicules, la lutte contre la con­tre­fa­çon et le marquage du bétail. Les con­som­ma­teurs sont également con­fron­tés à la tech­no­lo­gie RFID lorsqu’ils utilisent des systèmes de paiement par carte. Il est courant également de trouver des trans­pon­deurs RFID installés dans les systèmes d’en­re­gis­tre­ment du temps de travail, et dans les systèmes de fermeture élec­tro­niques. Certaines puces RFID sont aussi intégrées dans les nouvelles cartes d’identité ou les nouveaux pas­se­ports et per­met­tent l’iden­ti­fi­ca­tion des personnes.

Dans le secteur de la lo­gis­tique, la tech­no­lo­gie RFID peut remplacer les codes-barres. Les trans­pon­deurs RFID per­met­tent une iden­ti­fi­ca­tion claire de la mar­chan­dise tout au long de la chaîne de dis­tri­bu­tion et fa­vo­ri­sent ainsi un suivi trans­pa­rent du flux des mar­chan­dises. Les prin­ci­paux domaines d’ap­pli­ca­tion sont la tra­ça­bi­lité, l’iden­ti­fi­ca­tion des objets et la lo­ca­li­sa­tion de la mar­chan­dise. Le secteur de l’in­ven­taire a tout à gagner à la mise en œuvre des processus basés sur le RFID. C’est aussi le cas de la gestion des con­te­neurs et du contrôle de qualité, par exemple dans la sur­veil­lance de la chaîne du froid. Les systèmes à couplage distant sont fréquents. On installe dans ce cas les trans­pon­deurs di­rec­te­ment sur l’emballage ou sur la palette de transport. La lecture se fait à l’aide de petits « scanners » à main ou de capteurs, placés gé­né­ra­le­ment dans les en­ca­dre­ments de portes ou sur les pointes des fourches des chariots élé­va­teurs.

Les tags RFID ont trouvé leur place non seulement dans le commerce de détail, mais aussi dans les bi­blio­thèques, où elles jouent un rôle important dans la gestion des produits et des stocks. L’avantage de la tech­no­lo­gie RFID, comparée à d’autres systèmes de saisie plus tra­di­tion­nels, c’est la pos­si­bi­lité de pouvoir recourir à une saisie si­mul­ta­née de plusieurs tags RFID. On utilise ce système par exemple lors de la res­ti­tu­tion de livres dans les bi­blio­thèques. Cette saisie si­mul­ta­née permet par exemple d’iden­ti­fier en une fois tous les livres empilés sur une table, sans avoir à scanner chaque livre in­di­vi­duel­le­ment. Les su­per­mar­chés ont aussi intérêt à miser sur des systèmes RFID, par exemple pour mieux gérer le flux des mar­chan­dises, pour le réassort, pour sur­veil­ler les produits dont la date de con­som­ma­tion est sur le point d’être dépassée. Ces tech­niques n’ont pas encore vé­ri­ta­ble­ment percé dans le secteur du commerce en détail, notamment pour des raisons de lé­gis­la­tion et de pro­tec­tion des données.

Dans la vente au détail, on a recours à des systèmes RFID pour la gestion de la mar­chan­dise mais aussi pour la sé­cu­ri­sa­tion des produits. C’est dans l’industrie du textile que la tech­no­lo­gie RFID a gagné le plus de terrain. On incorpore par couture ou par autre procédé des trans­pon­deurs RFID dans les vêtements sous la forme d’éti­quettes souples. Pour la sé­cu­ri­sa­tion des produits, les éti­quettes RFID sont gé­né­ra­le­ment ajoutées aux produits déjà au cours du processus de fa­bri­ca­tion. Elles sont donc discrètes, efficaces et plus éco­no­miques que d’autres antivols élec­tro­niques. Les autorités de pro­tec­tion des données restent cependant critiques à l’égard des systèmes de gestion de mar­chan­dises par RFID, entre autres parce que les puces intégrées dans les produits con­ti­nuent à être lisibles par le client après l’achat du produit.

Le recours à des systèmes RFID dans le cadre de la pro­duc­tion concerne autant la tra­ça­bi­lité des produits et des matériaux que l’au­to­ma­ti­sa­tion des chaînes de pro­duc­tion. L’uti­li­sa­tion de la tech­no­lo­gie RFID ne vise pas seulement à accélérer les processus de fa­bri­ca­tion, mais aussi à améliorer la sécurité sur les postes de travail et à contrôler la qualité de la pro­duc­tion. L’idée consiste à doter chaque produit (ou composant de produit) d’une puce per­met­tant une iden­ti­fi­ca­tion univoque, mais contenant également des in­for­ma­tions quant à la fa­bri­ca­tion, au montage, à l’entretien et à son recyclage. La tech­no­lo­gie RFID, associée à l’IoT (l’Internet des objets) fait partie des éléments de base qui constitue le Smart Factory dans la vision de l’Industrie 4.0.

Une ap­pli­ca­tion possible du système RFID à longue portée est l’iden­ti­fi­ca­tion des véhicules, par exemple dans le cadre du contrôle d’accès, des péages routiers, des contrôles de vitesses, des offres d’auto-partage ou de la gestion du sta­tion­ne­ment. On pourrait envisager des plaques mi­né­ra­lo­giques avec puce RFID (les plaques IDePlates) en rem­pla­ce­ment ou en com­plé­ment des plaques d’im­ma­tri­cu­la­tion actuelles. De cette manière, on pourra utiliser la puce RFID pour régler le plein à la station-service ou le péage en passant sim­ple­ment devant une borne.

La technique RFID pourra servir à lutter contre le piratage com­mer­cial ou aider à compléter d’autres mesures de sécurité, comme les ho­lo­grammes optiques ou les numéros de série. Il existe par exemple un éti­que­tage con­sis­tant à intégrer dis­crè­te­ment des trans­pon­deurs RFID passifs dans les produits au moment de leur pro­duc­tion. De telles éti­quettes per­met­tent d’iden­ti­fier sans ambiguïté des produits de marques tout au long de la chaîne de dis­tri­bu­tion, et de contrôler au besoin l’au­then­ti­cité d’un article. Si vous avez installé un système RFID capable de lire si­mul­ta­né­ment un grand nombre d’éti­quettes, vous pourrez procéder à une vé­ri­fi­ca­tion rapide, même dans un lot important de mar­chan­dises. Pour empêcher toute fal­si­fi­ca­tion des in­for­ma­tions en­re­gis­trées sur la puce du trans­pon­deur, il est conseillé de recourir à des procédés de cryptage. On peut aussi envisager que le con­som­ma­teur puisse effectuer lui-même ce contrôle, par exemple avec son smart­phone.

L’iden­ti­fi­ca­tion du bétail est aussi un secteur dans lequel les trans­pon­deurs RFID trouvent toute leur place, notamment sous la forme de puces im­plan­tées di­rec­te­ment sous la peau, et qui per­met­tent d’iden­ti­fier du bétail ou des animaux de compagnie. La tech­no­lo­gie RFID permet ici de remplacer les colliers ou les boucles au­ri­cu­laires.

Le RFID est aussi la tech­no­lo­gie sur laquelle s’appuient les moyens de paiement sans contact, par puce élec­tro­nique ou Smart Device. Pour des raisons de sécurité, le transfert de données se fait dans le cadre d’un couplage rapproché. La com­mu­ni­ca­tion en champ proche (Near Field Com­mu­ni­ca­tion, NFC) est devenue le standard in­ter­na­tio­nal en matière de transfert de données. Parmi les prin­ci­paux uti­li­sa­teurs de la tech­no­lo­gie sans contact NFC, on trouve Girogo, Paypass, Visa PayWave, Apple Pay et Google Pay.

Les systèmes RFID conçus pour en­re­gis­trer les heures de travail sont aussi très répandus, par exemple en rem­pla­ce­ment des systèmes de pointeuse par carte. Au lieu de pointer en arrivant au travail, l’employé présente sim­ple­ment son trans­pon­deur devant un terminal à son arrivée, à son départ, en début et en fin de pause. Les données sont alors in­ter­pré­tées en arrière-plan par un système in­for­ma­tique, et en­re­gis­trées en solde ou en déficit horaire dans son compte d’heures. Le sport utilise aussi des systèmes RFID pour en­re­gis­trer des durées. On installe par exemple des trans­pon­deurs sur les chaus­sures des athlètes, sur des vélos ou des voitures de course, pour en­re­gis­trer le fran­chis­se­ment de la ligne d’arrivée avec une précision extrême.

Présentés sous forme de porte-clés ou de cartes à puces, les trans­pon­deurs RFID per­met­tent une iden­ti­fi­ca­tion dans les systèmes de fermeture élec­tro­niques. Ce type de contrôle d’accès présente un avantage con­si­dé­rable comparé à l'en­semble des systèmes utilisant des clés. Si un employé perd son trans­pon­deur, il suffit de ver­rouil­ler son ID. On évite ainsi le rem­pla­ce­ment coûteux d’une serrure, qui s’impose souvent en cas de perte de clé. On peut par­fai­te­ment envisager des contrôles de sécurité RFID avec une iden­ti­fi­ca­tion de l’uti­li­sa­teur pour permettre à quelqu’un d'accéder à un poste de travail, des machines, des outils, voire un véhicule.

Les pièces d’identité peuvent elles-aussi être dotées de la tech­no­lo­gie RFID, ce qui fa­vo­ri­se­rait une lecture facilitée des données per­son­nelles. Depuis 2009, le passeport bio­mé­trique français est doté par défaut d’une puce RFID. Dans les cartes d’identité, une telle puce est intégrée depuis plusieurs années. À l'avenir, on peut aussi envisager d’implanter une telle puce d’iden­ti­fi­ca­tion di­rec­te­ment sous la peau d’une personne. Cette puce pourrait renfermer non seulement des données d’iden­ti­fi­ca­tion, mais aussi des données à caractère médical, comme l’existence de certaines allergies, in­to­lé­rances, an­té­cé­dents médicaux ou mé­di­ca­ments.

Les avantages et les in­con­vé­nients des systèmes RFID sont gé­né­ra­le­ment discutés par com­pa­rai­son aux autres moyens d’iden­ti­fi­ca­tion sans contact. La plupart des domaines d’ap­pli­ca­tion men­tion­nés plus haut peuvent remplacer les systèmes RFID par d’autres moyens d’iden­ti­fi­ca­tion visuelle per­met­tant par exemple la lecture d’un code-barres ou d’un code QR. La tech­no­lo­gie RFID présente dans ce contexte les avantages et les in­con­vé­nients suivants :