Standard RFId per la logistica: la situazione attuale
di Eldor Walk(*)
di Feig Electronic GmbH - Distribuita in Italia da SOFTWORK SRL

24-02-2004 - fonte DATACollection

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Gli standard RFId per la logistica, sviluppati dalla comunità internazionale, si possono suddividere in standard tecnologici, standard di dati, standard di utilizzo, norme giuridiche e standard ulteriori. A fianco di questi, l’Auto-ID Center del Massachussets Institute of Technology sviluppa la rete EPC, che vorrebbe divenire parimenti uno standard aperto. Dato l’elevato numero di standard esistenti, potremo fare, nell’articolo che segue, solo degli accenni ai singoli elaborati.

Standard tecnologici
Gli standard tecnologici descrivono le basi tecniche di un sistema RFId. Essi definiscono frequenze, velocità di trasmissione, tempistiche, codifiche, protocolli e sistemi anticollisione. Gli standard internazionali sono elaborati da comitati ISO/IEC. Il comitato ISO/IEC JTC SC 31 si occupa degli standard riguardanti la identificazione automatica e la raccolta dati. Al suo interno, il gruppo di lavoro 4 si occupa dell’item management. Lo standard 15693, “Contactless integrated circuit cards”, è stato creato dal gruppo di lavoro 8 di SC 17. Questo standard costituisce la base di molti prodotti smart label e anche dello standard 18000-3 Mode A. Gli standard tecnologici sono strutturati per bande di frequenza. Gli standard della serie 18000 hanno carattere cogente. Per valutare se un certo prodotto corrisponde alla norma sono necessari metodi di prova unificati. Questi metodi di prova sono descritti in rapporti separati (Technical reports). Descrivono procedure di misura di intensità di campo, livelli di modulazione, portate e tempi di elaborazione. Oltre alla conformità, un altro criterio importante è l’efficacia, come per esempio la distanza di scrittura/lettura. I metodi di misura delle caratteristiche dei prodotti che obbediscono agli standard 18000 sono documentati nella norma 18046.

Standard dei dati
Questi elaborati descrivono diversi aspetti dell’organizzazione dei dati e sono per lo più indipendenti dalla tecnologia. Attualmente si sta lavorando sui progetti “Unique Identifier”, “Data Protocol”, “Application Programmer Interface” ed “Elementary Tag”.
Lo standard 15963 si occupa dell’argomento “Unique Identifier”. In esso sono descritte possibilità di utilizzo e di realizzazione di numeri identificativi univoci per transponder. Numeri di identificazione univoci costituiscono una possibilità di organizzazione dei dati. Agiscono da puntatori di indirizzamento per i dati appartenenti al transponder o rispettivamente dei corrispondenti prodotti cui il transponder si riferisce. I dati del prodotto stesso non devono necessariamente essere residenti nel transponder ma possono trovarsi in una base dati. Un compito importante dello standard è stabilire come viene realizzata l’univocità dei numeri. I transponder, e con essi i numeri che si portano dietro, vengono prodotti da differenti aziende od organizzazioni e portati sul mercato. Una univocità è possibile solamente se tutti i produttori danno via i numeri secondo uno stesso schema. Lo standard ISO/IEC 15963 descrive un tale schema. Secondo lo standard 15963 un numero identificativo permanente è composto da 3 parti.
La “Allocation Class” prevede attualmente 4 differenti metodi di allocazione. Per ognuna delle 4 classi esiste una centrale di registrazione, che definisce per la propria classe lo schema di emissione dei numeri.
ISO/IEC 7816 è utilizzato per le numerazioni delle chip card, ISO 14816 per le numerazioni dei container ed applicazioni di trasporto, EAN.UCC per le applicazioni corrispondenti e INCITS 256 per le applicazioni curate da ANSI INCITS. È possibile creare nuove classi.
Il trattamento dei dati memorizzati nei transponder è descritto negli standard ISO/IEC 15961 e 15962. Lo “Unique Identifier” è un componente del Data Protocol. La figura mostra il settore di utilizzo delle norme e il relativo collegamento agli standard tecnologici.
Lo standard 15961 si occupa del trasferimento dei dati da e alla unità di lettura. La descrizione dei dati e delle funzioni avviene mediante ASN.1 (Abstract Syntax Notation One). ASN.1 è uno standard internazionale per la descrizione dei protocolli di comunicazione. L’organizzazione e l’elaborazione dei dati nel transponder è un tema trattato dallo standard 15962. L’identificazione e l’indirizzamento dei singoli elementi di dati avviene secondo regole per oggetti.
Nel 2003, con lo standard ISO/IEC 19879, si è intrapreso un nuovo progetto denominato “Application Program Interface”. È già stata fatta una proposta completa, basata sulla norma americana ANSI NCITS T6 256 (Denominazione del National Committee for Information Technology Standardisation of the American National Standards Institute). Il programma API offre al programma utente diversi servizi per la lettura, scrittura e modifica dei dati memorizzati nel transponder. I servizi API utilizzano le funzioni descritte negli standard tecnologici della serie 18000. Anche il progetto “Elementary Tag”, da poco iniziato, può essere considerato uno standard di dati. In un “Technical Report” dovrà essere descritto come si possano realizzare delle funzioni elementari di transponder secondo la serie ISO 18000. In questo caso il transponder contiene unicamente un “Licence Plate”, per esempio un numero binario di 64, 96 o 128 bit. Da un punto di vista funzionale questo approccio è paragonabile al “Unique Identifier” ed ai sistemi EPC.

Standard APPLICATIVI
Gli standard applicativi hanno il compito di raccomandare una determinata soluzione tecnica per singole applicazioni o rispettivamente per un settore di applicazioni. Di volta in volta viene scelta la soluzione più adatta dalla moltitudine di standard tecnologici o standard di dati disponibili. I comitati ISO TC 104 (Freight Containers) ed ISO TC 122 (Shipping Labels, Product Packaging) si sono riuniti in un gruppo di lavoro ISO TC 122/104 JWG col nome “Supply Chain Applications of RFId”. Il gruppo di lavoro si occupa delle specifiche per l’utilizzo dei sistemi RFId nella Supply Chain e ha a disposizione come supporto di lavoro gli standard internazionali e nazionali già esistenti. Un aspetto importante è la compatibilità verso il codice a barre. Per quanto riguarda le tecnologie RFId si farà riferimento alle norme ISO 18000 e agli standard ANSI.
In Germania il VDI (Ordine degli Ingegneri, ndt) sta elaborando, in collaborazione con l’università di Dortmund, uno standard per l’utilizzo dei transponder nell’industria tessile. I risultati verranno pubblicati nella norma VDI 4472. È prevista la pubblicazione di diverse specifiche.
La prima specifica si occupa dei sistemi RFId ad alta frequenza (13,56 MHz) e verrà pubblicata nel 2004 come specifica base. Seguiranno ulteriori specifiche per altre bande di frequenza. Verranno trattati lo stato della tecnologia, le esigenze applicative riguardanti i sistemi RFId, contenuti dei dati e parametri specifici per vestiario.
In Germania il VDI (Ordine degli Ingegneri, ndt) sta elaborando, in collaborazione con l’università di Dortmund, uno standard per l’utilizzo dei transponder nell’industria tessile. I risultati verranno pubblicati nella norma VDI 4472. È prevista la pubblicazione di diverse specifiche. La prima specifica si occupa dei sistemi RFId ad alta frequenza (13,56 MHz) e verrà pubblicata nel 2004 come specifica base. Seguiranno ulteriori specifiche per altre bande di frequenza. Verranno trattati lo stato della tecnologia, le esigenze applicative riguardanti i sistemi RFId, contenuti dei dati e parametri specifici per vestiario.

Altri standard ISO
Vale la pena qui nominare ancora altri due standard ISO. ISO 18001 è un rapporto riguardante le esigenze applicative dei sistemi RFId. Sono ivi contenute le risultanze di inchieste effettuate da AIM, ANSI MH10/SC8 e dall’università di Dortmund. Vengono inoltre valutati diversi aspetti tecnici di sistemi RFId. Lo standard 19762 contiene una raccolta di termini riguardanti il mondo dell’identificazione automatica e raccolta dati.

Norme cogenti
A fianco delle norme volontarie esistono delle norme cogenti, alle quali è sottoposto qualsiasi sistema RFId. Valgono, come per ogni prodotto azionato da energia elettrica, le norme abituali per evitare p.es. il rischio di scosse elettriche e del fuoco. Inoltre per i sistemi RFId acquisiscono un particolare significato le norme che riguardano i parametri di emissione radio elettrica e l’effetto di campi elettromagnetici sugli esseri umani.
I sistemi RFId hanno diverse frequenze di funzionamento. Le bande di frequenza sono caratterizzate da proprietà tecniche differenti quali portata, velocità di trasmissione e penetrazione. Le bande di frequenza minori di 135 KHz e 13,56 MHz sono utilizzabili in tutto il mondo in circostanze simili. Le altre bande si trovano ancora in un processo di armonizzazione e devono essere utilizzate con parametri radio RF differenti a seconda dei paesi. In Germania valgono i parametri RF fissati dalle norme EN “Sopportabilità elettromagnetica e questioni inerenti allo spettro RF (ERM); apparecchi RF a bassa portata (SRD)”.
La sicurezza nei campi elettromagnetici è un argomento sempre più dibattuto al quale devono sottoporsi anche i sistemi RFId. La commissione internazionale per la salvaguardia da radiazioni non ionizzanti ICNIRP dell’organizzazione mondiale della sanità WHO, fissò nel 1998 valori limite per l’effetto termico di campi elettromagnetici. In base a questi valori limite vennero predisposti degli standard tecnici, quali l’EN50357 o anche la norma BGV B11 delle leggi per la sicurezza e salute sul lavoro. Nelle norme si distingue fra valori limite di base e valori limite derivati. I valori limite di base fanno riferimento direttamente agli effetti termici e sono misurati in W/Kg denominati SAR (SAR=Spezifische Adsorptions Rate, tasso di assorbimento specifico). I valori limite derivati, sono più semplici da misurare, si riferiscono però ad effetti indiretti. A causa dell’aumento dell’esposizione delle persone a campi elettromagnetici (p.es. UMTS, tecnologia digitale in radio e televisione, pedaggi autostradali, sistemi di identificazione e sistemi antitaccheggio) la commissione tedesca per la protezione dalle radiazioni ha promulgato nel aprile 2003 una raccomandazione: "Nuove tecnologie (compreso UMTS): protezione della popolazione da campi elettromagnetici".
Da una parte vengono rafforzati i valori limite esistenti e le raccomandazioni preventive, dall’altra vengono espresse raccomandazioni che vanno oltre. Fra l’altro si raccomanda di minimizzare comunque l’esposizione, di documentare l’esposizione nell’informazione sul prodotto, e di tenere nella dovuta considerazione, se si verifica, la contemporanea esposizione da parte di più sorgenti. Per i sistemi RFId valgono i valori limite specificati in EN 50357. Nel certificato di conformità CEE deve essere documentato sia l’osservanza dei valori limite che l’osservanza delle altre norme.

Electronic Product Code (EPC)
L’Auto-ID Center è stato fondato nel 1999 presso il Massachussets Institute of Technology (MIT), dai seguenti soci fondatori: Uniform Code Council, The Gillette Company e Procter & Gamble. Recentemente le attività sono state suddivise in due organizzazioni: le ricerche saranno effettuate dal laboratorio di ricerca Auto-ID Lab del MIT, mentre la nuova organizzazione EPCglobal sarà responsabile della vendita e della standardizzazione, sotto la guida di EAN-UCC. La rete ePC, sviluppata dall’Auto-ID Center in collaborazione con gli oltre 100 sponsor, è composta da diversi elementi.

1 Electronic Product Code (EPC)

L’Electronic Product Code serve per l’identificazione univoca del prodotto. Il codice si suddivide in più parti che identificano univocamente il fornitore, il prodotto, la versione e il numero seriale. L’EPC è l’unica informazione memorizzata sul transponder. In questo modo i costi del transponder dovrebbero essere mantenuti bassi.

2 EPC transponder e lettore

Allo stato attuale sono definite 3 air interface: due per la banda UHF e una per la banda 13,56 MHz.

3 Object Name Service (ONS)

Una rete globale aperta per la rintracciabilità delle merci necessita di una speciale architettura di rete. Dato che il transponder memorizza esclusivamente l’EPC, è necessario l’Object Name Service per indicare il link fra il prodotto e il luogo di memorizzazione delle informazioni relative a quel prodotto.

4 Physical Markup Language (PML)

Mediante il Physical Markup Language vengono descritti gli oggetti fisici, i prodotti e le informazioni al contorno. PML può ad esempio descrivere: numeri EPC, orario certificato, identificativo del lettore (EPC lettore), dati barcode, dati di sensori come ad esempio la temperatura. PML si basa sul diffuso linguaggio XML. Insieme ad EPC ed ONS, PML costituisce la base per la connessione automatica delle informazioni al prodotto fisico. EPC identifica il prodotto, PML lo descrive ed ONS collega i due componenti.

5 Savant

Savant è una tecnologia software per la gestione e l’effettiva distribuzione dei dati EPC nelle reti.
Savant opera con un’architettura divisa e prende in carico le seguenti funzioni: filtraggio, raccolta e conteggio dei numeri di transponder, preelaborazione dei dati, controllo dei lettori, interfaccia ai sensori ed interfaccia ai programmi utente.

Considerazione finale
Come si è visto, diversi standard RFId sono attualmente in fase di preparazione. Questi standard trattano in parte lo stesso argomento, creando in questo modo delle situazioni concorrenziali. Per l’identificazione di persone e prodotti fino alla distanza di 1 m, esiste lo standard ISO 15693. Questo standard esiste dal 2001 e costituisce la base dell’ISO 18000-3 A. Anche la definizione dell’HF EPC (13,56 MHz) dell’Auto-ID Center è stata derivata dall’ISO 15693, quindi esiste quantomeno una compatibilità hardware. Prima che degli standard UHF possano essere utilizzati in modo sensato al di fuori degli USA, dovranno essere adattate nei vari stati anche le norme RF. Questi adattamenti sono attualmente in fase di normazione, ma bisogna ancora attendere i risultati. Gli standard ISO necessari per l’utilizzo pratico sono già disponibili o saranno disponibili fra poco.