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.

Comment fonctionne la technologie RFID ?

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.

Structure d’un lecteur RFID

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.

Structure d’un transpondeur RFID

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 passifousemi-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 fréquences RFID

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.

  Basses fréquences Haute fréquences Très hautes fréquence (passif/actif) Micro-ondes (passif/actif)
Plage de fréquence Inférieure à 135 kHz 13,56 MHz 868 MHz (UE), 915 MHz (États-Unis) 2,45 GHz, 5,8 GHz
Distance de lecture Moins de 1 mètre Jusqu'à 3 mètres Jusqu'à 10, voire 100 mètres Jusqu'à 3, voire 300 mètres
Type de connexion entre lecteur et transpondeur Induction (champ proche) Induction (champ proche) Électromagnétique (champ lointain) Électromagnétique (champ lointain)
Taux de transfert Faible Élevé Élevé Très élevé
Perturbation par les liquides Faible Faible Très élevée Très élevée
Perturbation par les métaux Oui Oui Non Non
Orientation nécessaire du transpondeur Non Non Partiellement Toujours
Normes ISO/IEC 11784/85 et 14223 14443, 15693 et 18000 14443, 15693 et 18000 18000
Supports de la puce du transpondeur (exemples) Injections de verre,Étuis en plastique, Carte à puce, Smart label Smart label, TranspondeurIndustriel Smart label, Transpondeur industriel Transpondeur de grand format
Domaine d’application Contrôle d’accès et de routage, Anti-démarrage, Blanchisserie, Compteur de gaz, Identification des animaux Blanchisserie, Billetterie, Suivi & traçabilité, Saisie simultanée de plusieurs tags Stock, Logistique Enregistrement de palettes, Traçabilité de conteneurs Identification de véhicules, Péages routiers
Acceptation Monde entier Monde entier UE/États-Unis Non accepté en UE

Couplage

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.

Fonctions d’écriture et de lecture

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.

La technologie RFID au quotidien

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.

Logistique

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.

Gestion des stocks et des articles

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.

Sécurisation de la marchandise

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.

Production

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.

Identification des véhicules

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 contrefaçon et le piratage commercial

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.

Identification des animaux

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.

Cartes de paiement

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.

Note

La méthode de couplage employée par NFC dans les systèmes RFID est une méthode spéciale, conçue par la Commission internationale électrotechnique (IEC) en relation avec l’Organisation internationale de normalisation (ISO). Les normes centralisées sont ISO/IEC 18092, 21481 et 14443.

Enregistrement des heures

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.

Les contrôles de permission et d’accès

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.

Identification des personnes

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.

Avantages et inconvénients de la technologie RFID

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 :

Avantages Inconvénients
Transfert de données sans contact (même sans contact visuel) Perturbation du transfert radio par les liquides et les métaux (en fonction de la fréquence utilisée)
Possibilité d’opter pour une grande distance de lecture/écriture (en fonction du matériel choisi) Encore très peu normalisée (surtout sur le plan international)
Taux de transfert rapide possible (en fonction du matériel choisi) Transparence et protection des données
Accès en lecture/écriture possible au travers de certains matériaux (comme le bois et le carton) À la différence des codes-barres, les transpondeurs RFID ne peuvent être lus qu’au moyen d’un appareil (lecteur) technique.
Lecture simultanée possible de plusieurs puces RFID  
Usure réduite / Particulièrement solide selon le support  
Possibilités de cryptage  
Réinscriptible sur certains modèles  

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