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L’identification par radio-fréquence

Document réalisé par le collège Utilisateurs du CNR FID

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Identification par radio-fréquence : une adoption grand public Carte Navigo utilisée dans les bus, métro et RER de région parisienne, Ski Pass utilisé pour les remontées mécaniques des stations alpines , LiberT utilisé pour le passage aux télépéages, nombreuses sont les applications de l’identification par radio-fréquence (RFID) qui facilitent aujourd’hui la vie du grand public. Ces applications destinées aux consommateurs sont généralement des applications qui permettent de s’identifier voire de s’authentifier pour accéder à un service. Le principal bénéfice qu’en retire l’utilisateur est la facilité et la rapidité de passage à des points névralgiques généralement générateurs de files d’attente. Ainsi pour le Pass Navigo, le passage est près de 4 fois plus rapide qu’avec un coupon magnétique1. Mais ces applications se développent dans d’autres domaines comme l’environnement, la santé, la culture car elles permettent d’améliorer la qualité, la traçabilité et la sécurité.

Un patrimoine géré par RFID : le cas des arbres de la ville de Paris A Paris, les arbres dits d’alignement (arbres des rues par opposition à ceux des squares ou parcs) sont minutieusement choyés via l’apport de soins réguliers, pour prévenir et palier aux agressions quotidiennes dont ils sont les cibles (malveillance, pollution, etc.). Depuis 1996, tout arbre de ce type est suivi informatiquement par la ville, chacun disposant de son dossier personnalisé (assimilable au dossier médical patient dans la santé) sous la forme d’une fiche dans une base de données dédiée. Cette première vague d’informatisation, si elle s’est avérée très efficace d’un point de vue gestion de l’état de santé du parc arboricole, n’a pas été sans poser de contraintes aux bûcherons et agents de maîtrise en charge de la production de soins. Comptabilisation des traitements phytosanitaires subis, localisation parmi les autres de l’arbre associé à une fiche de sa base de données, identification de l’arbre, etc., constituaient autant de problématiques quotidiennes de terrain pénalisant la productivité du métier principal des agents de la ville en charge du parc arboricole : soigner les arbres ! Depuis 2003, une solution couplant tags RFID, lecteurs portables, Tablet PC et Système d’Information Géographique permet aux bûcherons et agents de soins d’identifier et localiser chaque arbre devant subir un traitement en moins de 3 minutes, d’accéder sur site à l’information de sa fiche personnalisée [d’historique « état de santé » vs « soins prodigués »] et de mettre à jour celle-ci après chaque opération effectuée.

1 Source Wikipédia : http://fr.wikipedia.org/wiki/Passe_Navigo

Environnement

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Planification et optimisation des tournées, productivité des soins, ergonomie d’usage pour les professionnels sont autant de bénéfices constatés et reconnus par la ville et ses agents du retour d’expérience de cette application. A l’aube de l’internet des objets, du contenu ou réalité augmentée, et des services mobiles, l’idée d’apporter une information touristique et patrimoniale au grand public sur les arbres dans les villes et forêts n’est peut-être pas loin…

La RFID s’invite à l’hôpital… pour votre bien L’hôpital combine en permanence l’antagonisme majeur que constituent les exigences sanitaires et sécuritaires, d’une part, le volume, la mobilité et la diversité des flux de personnes (patients, visiteurs, personnels soignants,…) d’objets (linge, instruments, matériels…), de produits�entretien, hygiène, alimentaire, pharmaceutique…) et de fluidité au sein du même lieu, d’autre part. Cet antagonisme est autant la source d’un risque sanitaire potentiel permanent qu’une cause potentielle de manque d’efficacité dans les processus de production de soins au sein de l’hôpital pour veiller au bon respect de chaque procédure et de ses étapes. Vecteur d’automatisation de l’ensemble de toute la traçabilité des flux logistiques précités, donc de sécurisation du respect des procédures de l’environnement hospitalier, la RFID devient progressivement et de plus en plus massivement un outil du quotidien au sein de l’hôpital au service de l’amélioration de la qualité des soins qu’il dispense et de la maîtrise des risques intrinsèques qu’il comporte. Un exemple phare est celui, décrit plus bas, de l’expérimentation couronnée de succès conduite par l’EFS Pays de Loire (Etablissement Français du Sang), et en cours de validation par l’EFS au niveau national. Pour ne pas être dégradée ou impropre à l’usage, la poche de sang doit être conservée dans des conditions strictement définies, notamment en température. La RFID est utilisée pour tracer chaque poche de sang sur l’ensemble de leur chaîne de distribution, depuis le stockage après prélèvement jusqu’à l’utilisateur et garantir la non rupture de chaine du froid au sein de cette chaine. Chaque poche est équipée d’une étiquette RFID et les conteneurs frigorifiques les transportant de lecteurs embarqués. Un suivi permanent de nombreuses informations (dont la température) est ainsi assuré.

Santé

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Prêt de livres, location de DVD : la RFID automatis e et sécurise les services de location ou prêts d’ouvrages Au distributeur automatique de DVD, dans les médiathèques et les bibliothèques, les solutions de gestion de location ou du prêt se répandent de plus en plus. Gestion automatisée, inventaire dynamique, lutte contre le vol et gestion des flux sont désormais mieux gérés grâce à la RFID et les déploiements se multiplient. Exemple de déploiement d’envergure, 42 bibliothèques/médiathèques de la ville de Paris s’équipent depuis début 2008 et sur 3 ans de solutions RFID comprenant des stations de prêts/retours, des solutions d’inventaire et des applications logicielles de gestion documentaire. Outre les facilités d’automatisation de gestion qu’elle permet, la technologie RFID permet aussi de localiser plus dynamiquement l’ouvrage dans le stock, ainsi qu’une meilleure conservation, sur le long terme de celui-ci. Les tag associés aux ouvrages entrant quotidiennement dans les domiciles de ceux qui les ont loués ou empruntés, les solutions de lecteurs RFID grand public (périphériques de l’ordinateur familial ou embarqué sur téléphones mobiles) tendant à se diffuser au sein des foyers, à quand les bibliothèques offrant du contenu numérique augmenté sur le modèle de l’hyperlivre ? Probablement dans un avenir proche…

Margaux utilise au mieux les bons de transport avec RFID A Paris, Margaux ne fait plus la queue pour acheter chaque mois sa carte de transport parisiens, elle recharge automatiquement son pass Navigo à une borne et le montant est prélevé directement sur son compte bancaire. Mieux, Margaux peut louer un Velib avec sa carte Navigo, et elle sait que demain elle pourra se rendre à Londres avec le THALYS en payant avec cette même carte. Avec son passe RFID LIBER T, posé en évidence sous le pare-brise de sa voiture, Margaux passe rapidement les péages, et n’a plus besoin de patienter de longues minutes aux caisses du péage. Le montant dû est calculé automatiquement et prélevé sur son compte en fin de mois.

Culture

Transport

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Identification par radio-fréquence : applications industrielles Un grand nombre d’autres applications à base de RFID sont mises en œuvre dans le domaine industriel sur la base de ces étiquettes dites intelligentes. Elles sont utilisées dans l’automatisation des processus dans le domaine automobile, dans le suivi de la traçabilité des flux dans le domaine de la gestion de stock et de nombreux autres processus (contrôle d'accès, suivi des en-cours, des outillages, des emballages réutilisables etc…) En 2008, 2 milliards d’étiquettes RFID seront vendues dans le monde. Ce marché a représenté au total 5,3 milliards $.Elles apportent aux industriels des gains de performance et de qualité et leur permettent de développer de nouveaux services. L’étude 2008 d’ABI Research de Novembre 2008 prévoit une augmentation de 11% du marché entre 2009 et 2010, malgré la crise économique, ce qui représente une croissance importante, celle-ci devant atteindre 15% par an d’ici à 2013 soit 9,7 milliards de dollars, Les principaux marchés qui développeront la RFID à grande échelle sont ceux opérant dans la supply chain, l’identification de documents (passeports notamment), le ticketing, et le paiement sans contact (pass véhicules notamment).

La RFID pour la visibilité complète des biens… Suivre ses produits tout au long de la chaîne d’approvisionnement, anticiper et être alerté de toute rupture de stock en rayon, en réserve sont des préoccupations et des enjeux de compétitivité majeurs pour toute entreprise fabricant et distribuant des produits de grande consommation. Minimiser les emballages tout en augmentant l’information relative au produit est un autre enjeu pour ces entreprises, dans un souci de développement durable. De part ses caractéristiques intrinsèques, notamment la lecture possible massive et « en aveugle » d’identifiants associés aux items (produits), d’une part, la création d’un possible lien d’interactivité en produit et information produit, d’autre part, la RFID présente de nombreux avantages pour répondre à ces enjeux. Equiper unitairement un produit d’une étiquette RFID dès sa fabrication permet potentiellement de donner une visibilité complète de celui-ci à tous les acteurs interagissant avec son cycle d’approvisionnement, voire de vie :

- Pour le fabricant : o Gestion automatisée et inventaire permanent de stock de production, o Préparation sécurisée de lots et de commandes,

- Pour le logisticien et le transporteur : o Gestion dynamique de flux et inventaire permanent, o Sécurisation des approvisionnements amont et aval,

- Pour le distributeur :

Logistique

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o Inventaire quotidien ou permanent, o Minimisation des stocks et gestion de commandes en flux tendu, o Attractivité au point de vente par la proposition de services interactifs

personnalisés, - Pour le client final : l’accès à des services interactifs sur lieu de vente et après-vente, - Pour le recycleur : l’accès aux informations intrinsèques du produit permettant de

guider son processus de recyclage. Différentes limitations de la technologie RFID (coûts, liquides, métaux par exemple) demeurent à ce jour ne permettant pas sa généralisation à tous les produits de grande consommation. Cependant, celle-ci progresse et les entreprises des secteurs produits associés se l’approprient. L’utilisant à des fins logistiques (gestion) en premier lieu, elles l’adaptent à leurs propres processus et contraintes. Elles ne tardent ensuite pas à la décliner et la revaloriser en services clients. En témoignent les retours d’expérience positifs, de plus en plus nombreux, issus d’expérimentation combinant gestion et services. Citons, par exemple, les différents travaux menés par l’Oréal et jugés comme prometteurs par l’entreprise. La RFID et les services mobiles y sont utilisés à des fins de personnalisation de l’information et d’aide au choix, en rayon, parmi les produits de ses gammes (colorations, maquillages, etc.).

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Laboratoire organisé avec GS1 et L’OREAL dans le ca dre d’un test sur une ligne de picking On aperçoit les prototypes de lecteurs embarqués brêlés sur le mât du chariot élévateur.

Photos : copyright L’OREAL

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La RFID, un support pour une production agile… A l’heure d’une diffusion mondiale de produits issus des industries, dans un souci de rentabilité et de pérennité, celles-ci doivent répondre à un antagonisme criant en multiplicité de modèles ou produits et maîtrise des investissements en lignes de production. Un exemple phare de ce phénomène réside dans l’industrie automobile ou les déclinaisons de modèles sur la base d’une même plateforme sont multiples, pouvant aller jusqu’à 15 modèles déclinant une conception de base. Chaque modèle dispose en plus de multiples gammes de finitions et options, faisant du concept initial standardisé un produit presque totalement personnalisable. Une production automatisée minimisant l’investissement initial passe par une réduction du nombre lignes de production vers des lignes concertées et agiles, supportant la personnalisation individuelle des produits ou la bascule très rapide d’outils selon les lots de références. Pour ce faire, la RFID présente de nombreux intérêts déjà largement éprouvés par différentes industries (automobile, aéronautique, transport, etc.). Elle permet à l’opérateur, au procédé ou à l’outil de supervision qui le pilote de réagir de façon adaptée selon l’unité produit entrant dans l’ilot process de la chaine. Une illustration exemplaire de cette faculté d’agilité à l’item produit peut être celle du procédé innovant d’automatisation du serrage d’écrous sur jantes dans l’industrie automobile. Cette application permet, selon le type de pneu à implanter sur le véhicule (reconnus grâce à un tag RFID), de définir automatiquement le réglage de couple de serrage à réaliser par le robot « visseur ». Fort de son apport en facilité d’opération, de réduction des risques d’erreur de serrage qu’elle génère, de traçabilité unitaire des opérations de serrage qu’elle permet, cette application est reprise dans de nombreux ateliers comportant une opération de serrage. Son implémentation est variée, selon que le serrage est manuel, semi-automatique ou totalement automatisé. En mode manuel, on trouve l’exemple récent d’une usine belge du groupe Caterpillar. La garantie du bon serrage entre une vanne et une durite vient du relevé réseau des couples de serrage de clé dynamométriques électroniques. Chaque clé porte un tag RFID actif permettant l’association entre type d’assemblage, couple de serrage et zone de l’atelier où le serrage a été effectué.

Le textile habillement, secteur phare pour le déplo iement en masse de la RFID Les produits textiles font figure de cas idéal en matière de déploiement de la RFID dans les secteurs des produits de grande consommation. Malgré la crise, les industriels et chaine de distribution de la filière textile ne s’y sont pas trompés et les cas de déploiements se sont multipliés en Europe. Le produit en tant que tel est en effet idéal par rapport à nombres d’autres : il ne porte que de rares parties ou pièces métalliques, ne comporte pas d’eau, se plie, s’empile et/ou se charge en vrac dans des cartons. De plus sa filière d’approvisionnement est en général très éclatée tant d’un point de vue géographique (répartition mondiale) que du point de vue des intervenants dans la filière

Industrie

Textile

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(producteurs de coton, tisseurs, teinturiers, logisticien et distributeurs). Dans le cas du jean, par exemple, le coton vient d’Asie pour être transformé par de multiples usines sous-traitantes de capacité au Moyen-Orient, pour être véhiculés au travers de nombreuses plateforme logistiques de dispatching. La fourniture de lots de livraisons commandés peut provenir de multiples sous-traitants en même temps. Les lots subissent donc de nombreux assemblages / désassemblage tout au long de leur parcours. Augmenter la visibilité du produit de bout en bout dans la chaine d’approvisionnement peut donc être source de gains de productivité très important pour cette filière, tout en ne pâtissant pas des grandes contraintes limitatives de la technologie. La tendance au sein de cette filière est donc double :

- Introduire la RFID « à la source » (dès fabrication) du produit, - Déployer des services de visibilité marchandise temps réel tout au long de la chaîne.

En France, une référence de renom a fait le « grand saut » en 2009 : la marque Serge Blanco au sein de son centre logistique de Toulouse. Tags UHF, tunnels de contrôle des colis d’expédition et réception, lecteurs portables pour inventaires quotidiens en boutique, lecteurs fixes pour la préparation de commandes composent la palette d’outils déployés par la marque tout au long de sa chaîne d’approvisionnement (2009) et dans ses magasins (2010).

L’informatique, les inventaires des datacenters dev iennent ultra-rapides au moyen de la RFID Dans les centres informatiques, les serveurs sont placés dans des armoires. Lorsque les inventaires ont lieu, le numéro de série se trouve sous les branchements, il arrive souvent dès lors que l’un de ces cables soit débranché lors de la manipulation ce qui génère des erreurs de production, de plus cet inventaire s’avère souvent long et fastidieux. L’équipement de ces serveurs avec des étiquettes électroniques lisibles à distance permet de ne pas toucher les équipements et de réaliser des inventaires fiables et réguliers. Les inventaires ainsi réalisés sont 11 fois plus rapides que les inventaires manuels, et environ 5 fois plus efficace qu’un système de codes-barres équivalent. Cette solution peut être utilisée pour tracer et auditer une grande variété d’actifs dans de nombreux secteurs. Les usages possibles sont nombreux: inventorier facilement les serveurs d’un datacenter, des PC, des ordinateurs portables, ou tout élément à inventorier.

Les initiatives européennes L’une des plus importantes initiative européenne lancée sur le sujet est le projet BRIDGE (Building Radio Frequency IDentification for the Global Environment) destiné notamment à résoudre les obstacles à l’implémentation de la RFID en Europe dans différents domaines Pour en savoir plus sur BRIDGE : http://www.bridge-project.eu/

Informatique

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Les initiatives françaises

1.1. Internet des Objets Alors qu'Internet ne se prolonge habituellement pas au-delà du monde informatique, l'Internet des objets a pour but de l'étendre au monde réel en exploitant les étiquettes RFID apposées sur les objets ou les lieux. L’Etat français a obtenu, lors du forum des Nations Unies sur la gouvernance de l'Internet en décembre 2007, que la gestion de cet Internet des objets puisse être distribuée et non centralisée comme celle de l’Internet et de son DNS (Domain Name Service). L’ONS (Object Name Service) représente le pendant du DNS pour l’Internet des objets. Il s’agit d’un système de traduction des codes des objets et des lieux en noms de domaine proposant des services associés à ces objets ou ces lieux. GS1 a ouvert en avril 2008, le premier ONS Européen. (Lien sur les éléments qui caractérisent la plate-forme d’ORANGE Business Services.) Aujourd’hui l’ONS européen est une réalité. Pour en savoir plus …. Son rôle est double. En mode « BtoB », il permet de développer les échanges d’informations entre acteurs des chaînes d’approvisionnement. La lutte contre la contrefaçon, la détection de la démarque, le suivi des marchandises, la gestion des retours ou le contrôle des opérations commerciales, représentent autant d’applications auquel ce service apporte des réponses novatrices En mode « BtoC », l’ONS permet le développement de nombreux services mobiles sans contact d’intérêt public relatifs aux produits de consommation : communiquer les informations relatives à la nutrition, aux allergènes, aux consignes de tri sélectif, etc.

1.2. CNRFID En Juillet 2008, à l’initiative du gouvernement, a été créé le CNRFID (Centre National de référence de la RFID) dont l’objectif est d’être un (le) centre national de référence. Basé à Rousset (Bouches-du-Rhône) et à Valence (Drôme), ses missions concernent principalement :

-l’information et la sensibilisation des acteurs économiques -la coordination et la facilitation des initiatives collectives -la contribution à la normalisation -la définition de procédures et de moyens de tests visant à la certification des acteurs

du marché. -le suivi des évolutions légales et règlementaires

1.3. EURARFID EURARFID est un organisme créé en 2009, avec le soutien du Conseil Général du Nord qui a pour vocation large d’adresser l’ensemble des problématiques de technologies sans contact : EURARFID a notamment pour objet d’: - Aider au développement, à l’intégration et au bon usage des technologies sans contact

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- Développer des innovations pour la conception et l’évaluation de dispositifs et systèmes dans le domaine de l’Intelligence Ambiante et de l’internet des objets

1.4. FILRFID FILRFID (Fédération des LIndustriels intégrateurs conseil et éditeurs de logiciels RFID) est une fédération professionnelle dédiée aux acteurs de la RFID et à la promotion des technologies sans fil auprès des entreprises, qui participe notamment à des projets européens dont le projet RACE Network RFID, lancé par la Commission Européenne et dont l’objectif est la création d’un Réseau Thématique Européen sur la RFID.

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La protection des consommateurs

1.5. RFID et protection des données à caractère personnel

La directive du parlement européen et du Conseil du 12 Juillet 2002 limite l’intrusion dans la vie privée des consommateurs. Cette directive exige dans son premier article : « que les Etats Membres protègent les droits et libertés des personnes physiques à l’égard du traitement des données à caractère personnel et notamment le droit au respect de leur vie privée ». On peut en tirer les conclusions suivantes :

- Les produits achetés par un individu sont de l'ordre de la sphère privée de cet individu. - Les informations contenues dans les tags RFID accolés à ces produits sont des données à caractère personnel. - La loi régit l'utilisation et le traitement de ces données puisque celles-ci sont à caractère

personnel.

1.6. La commission européenne statue le 12 Mai 2009 Ces éléments sont repris dans une recommandation de la Commission Européenne qui travaillait depuis 2007 sur un projet de recommandation concernant le respect de la vie privée et de la sécurité lors de l'utilisation de la RFID. Ce document est désormais disponible. Il a été publié au journal officiel de l'Union Européenne le 12 mai 2009. Recommandation : http://eur-lex.europa.eu/LexUriServ/LexUriServ.do?uri=CELEX:32009H0387:FR:NOT Ce document recommande notamment au monde de la distribution, de supprimer toute possibilité d’identification d’un article acheté par un consommateur si ce produit peut porter atteinte à sa vie privée. Même dans le cas où il n’y a pas atteinte à la vie privée, il est important d’informer le consommateur que le produit contient un étiquetage RFID et de lui proposer dès lors de supprimer la possibilité d’identification du produit.

La normalisation

1.7. ISO / CEN/AFNOR L'Iso développe depuis plusieurs années des normes techniques tant pour ce qui concerne les cartes sans contact (contrôle d'accès, paiements sans contact) au sein du Sous comité ISO-IEC-JTC1-SC17, que pour ce qui concerne la traçabilité des objets au sein du comité ISO-IEC-JTC1-SC31. Pour la traçabilité des objets, les normes couvrant les protocoles de communication entre tags et lecteurs démarrés en 2001, ont été publiées en 2004. Il s'agit des normes ISO-IEC 18000-X. Elles sont déclinées par fréquence. Elles sont actuellement en cours de révision

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pour intégrer les capteurs associés aux tags ainsi que les tags assistés par batterie (BAP Battery Assisted Tags Passive). Concomitamment, des normes de Conformité qui précisent les procédures de tests de conformité aux normes de base ont été également publiées (Normes ISO-IEC 18047-X) et sont là encore déclinées par fréquence. Des normes couvrant les performances des équipements RFID sont publiées (tags)et d'autres en cours de développement (lecteurs et systèmes). La France est le rédacteur de ces normes. Les travaux de l'ISO sur les normes techniques couvrent également les problèmes de structure de données et codification ainsi que les middleware de liaison entre lecteurs et applications. Pour ce qui concerne la partie applicative, plusieurs comités techniques tels que le TC104 TC122 développent des normes par filière.

1.8. ETSI

L’European Telecommunications Standards Institute (ETSI), c'est-à-dire l'Institut européen des normes de télécommunication, est l'organisme de normalisation européen du domaine des télécommunications.

Basé à Sophia Antipolis en France, l'ETSI est officiellement responsable de la normalisation des Technologies de l'information et de la communication (ICT) pour l'Europe en coopération avec le CEN et le CENELEC qui sont les instances Européennes représentant l'ISO et la CEI.

L'ETSI unit 688 membres de 55 pays d'Europe et de l'extérieur incluant des constructeurs, des opérateurs, des administrations, des fournisseurs de services, des centres de recherche et des utilisateurs.

Exemples de standardisation de l'ETSI :

• DECT, le téléphone sans fil numérique • GSM, le célèbre système de téléphonie cellulaire • UMTS, la téléphonie cellulaire haut-débit • DAB, la radiodiffusion numérique. • Digital Radio Mondiale, la radiodiffusion numérique pour les ondes courtes

moyennes et longues.

1.9. Commissions CN17 - CN31/CN6 La France est membre actif de l'ISO dans les deux Sous Comités SC17 et SC31. Elle a mis en place au niveau de l'AFNOR deux Comités Nationaux miroirs des Sous Comités de l'ISO. Il s'agit des Comités CN17 (Cartes sans contact) et CN31 (Identification Automatique des Objet). Ces Comités Nationaux participent activement à la rédaction des normes et votent les textes proposés. Le CNRFID a un représentant auprès de ces comités.

1.10. GS1 et EPCglobal GS1 est une organisation mondiale à but non lucratif. Elle propose aux fabricants et aux distributeurs de produits du monde entier un langage commun favorisant la circulation de

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leurs produits. Ce langage unique se fonde sur des standards internationaux de communication qui, utilisés et compris par tous les acteurs de la chaîne logistique, rend plus efficace et plus visible leurs canaux de distribution. Le système des standards GS1 est le plus largement utilisé au monde. Ses codes à barres, ses formats d’échanges EDI, notamment, forment une langue globale des affaires. Les standards GS1 sont utilisés au total par plus de 20 secteurs d'activité dans 140 pays : chaque jour, plus d’un million de sociétés de toute taille exécutent huit milliards de transactions qui utilisent ces standards. Les standards EPCglobal préfigurent d’une évolution durable du système GS1 tel qu’il est communément utilisé aujourd’hui. Ils s’attachent à permettre une codification sérielle des produits, en même temps que l’utilisation de technologies RFID interopérables et des modalités d’échanges dynamiques des données ainsi générées. Ces trois éléments, cette complémentarité des technologies RFID et d’Internet, constituent les solutions de traçabilité et de gestion de la chaîne d'approvisionnement de demain. Ils peuvent être mis en œuvre progressivement en fonction des objectifs et des priorités de chaque entreprise. Leur compatibilité avec les standards GS1 déjà déployés garantit une évolution en douceur des systèmes de gestion et des organisations. Pour en savoir plus sur EPC: http://www.epcglobalinc.org/what/cookbook/

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2. La technologie 2

La traçabilité est une terminologie récente pour signifier le suivi de produits (ou d’applications) à des fins de localisation, de gestion, de contrôle, d’accroissement de productivité ou encore à des fins sanitaires. Nos méthodes de transmission de données ont évolué à travers les siècles, au moyen tout d’abord de la voix, puis d’écritures sur supports (parchemins, papiers, disques optiques) enfin plus récemment au moyen de systèmes complets et intelligents à communication sans fil destinés à des applications à ambiance intelligente. La RFID en fait partie

D'autre part, l’aspect bas-coût est un paramètre incontournable pour tout produit industriel. Grâce aux récentes avancées technologiques en microélectronique, les circuits électroniques bas-coût sont de dimensions réduites : ils peuvent par exemple être intégrés sur une étiquette de la taille d'une carte bancaire. Il n'en est pas de même pour l'antenne, objet incontournable de communication sans fil, dont la taille dépend de la fréquence de travail.

Pour en savoir plus ….

Le 19 juillet 1999, la loi 99-574 du Code rural fixe une liste de produits végétaux et de

denrées pour lesquels la traçabilité est exigée [http-tracabilite]. Cette dernière est définie [http-afnor] comme " l'aptitude à retrouver l'historique, l'utilisation ou la localisation d'un article ou d'une activité, ou d'articles ou d'activités semblables au moyen d'une identification enregistrée " (ISO 8402). Il s'agit d'une nouvelle démarche qui consiste, grâce à l'étiquetage, à donner la possibilité de retrouver la trace des différentes étapes et lieux de vie d'un produit, depuis sa création jusqu'à sa destruction. Obligatoire dans le domaine alimentaire et pharmaceutique, elle se développe, sous des formes différentes, dans de nombreux secteurs d'activités, avec des motivations aussi bien sécuritaires que commerciales. La traçabilité n'est pas une simple démarche qui garantit la qualité, mais un véritable système qui valorise la chaîne de production - distribution. Le système de traçabilité procure une valeur ajoutée au produit et un bénéfice additionnel au client.

Les codes à barres omniprésents, ont déclenché, il y a quelques années, une vraie

révolution pour les systèmes d’identification. Cependant, ils deviennent inadaptés dans un nombre croissant de cas. Les codes à barres peuvent être très peu coûteux mais leur pierre d’achoppement réside dans leur caractère passif. La solution techniquement optimale serait la possibilité de stocker des données (dans une puce silicium, par exemple).

Il existe, certes, des dispositifs où les données sont embarquées, mais leur transmission

s’effectue par contact. On pense notamment aux cartes intelligentes comme les cartes téléphoniques ou encore les cartes bancaires. Cependant, ces contacts mécaniques sont souvent inadaptés et engendrent une usure rapide. Un transfert sans contact de données

2 Source : Mémoire de thèse D.Bechevet

2.1. Introduction

2.2. La RFID

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entre le dispositif comportant les données et le lecteur est de loin le moyen de communication le plus souple. Dans le cas idéal, la puissance nécessaire au bon fonctionnement du dispositif contenant les données serait également transférée via le lecteur grâce à une technologie sans contact, comme les systèmes RFID (pour RadioFrequency IDentification) sont de bons candidats. Revoir la phrase qui n'est pas grammaticalement correcte

La RFID est née de la seconde guerre mondiale où il y avait un besoin de différencier un avion ami d'un ennemi- technique FoF (Friend or Foe).

Actuellement, l’évocation du mot « identification » sollicite la controverse car il n’évoque pas les mêmes applications, suivant que l’on travaille sur le plan humain ou industriel. Dans le premier cas, il évoque la crainte d’atteinte aux libertés des personnes, la peur de se faire « pister ». Heureusement, des lois et constitutions sont établies afin d’éviter tout abus et de préserver les libertés de chacun. Dans le second cas, l’identification se révèle comme un outil indispensable d’un point de vue industriel tant pour la production, la gestion des stocks que pour la traçabilité des produits. La gestion des flux est ainsi améliorée sur toute la chaîne d’approvisionnement (du fabriquant au distributeur en passant par les acteurs de cette chaîne désignés à l'emballage et au transport). Par exemple, un fournisseur d’emballages de transit peut localiser rapidement telle caisse ou telle palette (chose qui ne peut pas se faire aisément avec un code barres) [Paret-01].

Passages rapides en caisse de grandes surfaces, facilité à effectuer des inventaires ainsi que des réapprovisionnements industriels et domestiques, validation du ticket de transport, à travers le sac, ou le portefeuille, télébadge pour péage, ne sont que quelques exemples d’applications de la RFID.

Auparavant, l’identification d’objets et de personnes était réalisée sur support papier, carton etc., à l’aide de codes écrits ou imprimés (code barres). Le traitement des données nécessitait le contact physique ou visuel. Avec les techniques d’identification par Radio Fréquence (RF), la lecture des données est disponible non seulement en volume mais également à travers des objets (cartons d'emballage par exemple).

Le domaine de la RFID est vaste en terme de bandes de fréquences discrètes

[Finkenzeller-03] qui s’étendent de 9 kHz à 5.8 GHz, et sont régies par des normes européennes et internationales.

Les applications sont diverses et variées [Paret-01] : automobile, péages autoroutiers, suivis d’objets. 75% des applications RFID en 2002 étaient dédiées aux secteurs des transports, de la distribution et de l'industrie utilisaient 75% de la totalité (Fig. -1).

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Fig. -1: répartition des applications RFID par secteur d'activité

Longtemps les deux technologies les plus utilisées étaient ciblées sur les basses (LF) et

hautes fréquences (HF), centrées autour de, respectivement 125 kHz et 13.56 MHz. Récemment une autre bande de fréquences a pris de l’eampleur : la bande UHF (Ultra High Frequency) qui permet d'obtenir des distances de lecture plus grandes (tableau) ainsi que des débits plus importants. Pour le non initié cette affirmation peut être conservée. Mais en réalité le mode 2 de la 18000-3 en full duplex a une vitesse nettement plus rapide que l'UHF. Cette bande est centrée sur 869 MHz en Europe, 915 MHz aux Etats-Unis et au Canada, et 960 MHz en Asie. Toutefois il reste encore de très nombreuses incompatibilités entre les différentes parties du globe, aussi bien par les différences des bandes de fréquences allouées que sur les niveaux de puissance autorisés. Ceci ajoute à la confusion générale des utilisateurs et aux revues de presse qui sont souvent basées sur des données des constructeurs, eux-mêmes calés sur les normes du pays d’origine.

45,00%

30,00%

10,00%

8,00%

4,00%

3,00% Industrie

Transport etdstribution

Services publics

Servicescommerciaux

Détaillants

Santé

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Bande de fréquences de travail Distance de communication LF � 50 cm HF � 1 m UHF � 8 m SHF � 8 m

Tabl. -1: distances de communication en fonction de la bande de fréquences de travail

Ainsi, de nouvelles orientations technologiques voient le jour, comme les systèmes

fonctionnant à des fréquences situées entre 2 et 6 GHz. La Bande de fréquences autour de 2.45 GHz (UHF voire SHF pour Super High Frequency), présente l’avantage de se situer dans u’ne bande d'allocations de fréquence dite « libre de licence », la bande ISM, pour Industrial Scientific and Medical, et ce au niveau international. Cela permet d’assurer un pont vers d’autres technologies sans fil de type Bluetooth (technologie de transmission de données développée par SONY) ou Wifi (Wireless fidelity, technologie de transmission de données développée par un consortium reliant plusieurs sociétés et IEEE). L’inconvénient en est le taux important d’occupation de la bande.

2.2.1. Les systèmes RFID

Les systèmes RFID sont étroitement liés aux cartes intelligentes. Ces dernières sont des systèmes de stockage de données, avec une possibilité de capacité additionnelle (carte à microprocesseur), et sont, par commodité, intégrés dans une carte plastique de la taille d’une carte bancaire.

Ainsi, dans un système RFID, les données sont stockées dans un dispositif électronique : le transpondeur. Cependant, au contraire des cartes intelligentes, le transfert de données ne s’effectue pas par contact métallique mais via les ondes (électriques, magnétiques, électromagnétiques voire acoustiques).

2.2.1.1. Présentation d'un système RFID

Un système RFID est toujours constitué de 2 entités physiques [K.Finkenzeller-03] :

� le tag ou le transpondeur : il s’agit de l’étiquette, dite "intelligente", encapsulée ou collée sur le produit à identifier. Tout au long du document nous évoquerons l’appellation « tag » pour transpondeur. La batterie d’un tag actif ne fournit cependant pas l’énergie nécessaire à la transmission des données entre le tag et le lecteur mais alimente seulement la puce électronique qui permet la pérénité du stockage de données. Dans les systèmes RFID et par définition de ceux-ci, seule la puissance du champ EM fournie par le lecteur est la source d’énergie nécessaire à la transmission des données [Finkenzeller-03]. D'autres ouvrages proposent les terminologies de tags passifs, semi-actifs (qui correspond à la définition du tag actif de Finkenzeller) et actifs. Dans ce dernier cas, le tag devient un objet communicant complexe qui dépasse le cadre de l'identification et appartient à un réseau de capteurs. Il embarque à son bord une batterie qui lui permet de prendre l'initiative de s'éveiller seul, et non plus au passage dans la zone d'interrogation du lecteur. Il vient alors que ce mode de communication avec le lecteur diffère de celui de maitre-esclave.

� le lecteur ou interrogateur :il est soit fixe, soit adjoint à un système portable (Fig. -2);

il dépend de la conception et de la technologie utilisées et peut à la fois lire le tag. et y écrire des informations Il est commandé par l'application à laquelle il est destiné. Les principales fonctions du lecteur sont tout d’abord d’activer le tag, puis de structurer la séquence du signal communiqué à ce dernier élément et enfin de

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transférer les données du tag au système d'information par lequel il est piloté. Les aspects de communication, comme la mise en place de la connexion ou la gestion des procédures d’anticollision et/ou d’authentification, sont entièrement pilotés par le lecteur.

(a)

(b)

Fig. -2: tag(s) passant dans la zone d'interrogation d'un lecteur portable (a) ou fixe (b)

Les lecteurs sont reliés à une interface dans le but de transmettre les données reçues du

tag à un autre système (ordinateur, robot etc.) S’ajoutent aux deux équipements matériels, deux composantes logicielle et de service, à

savoir :

� le logiciel : il assure la gestion du composant de la couche bas niveau (protocole) à la couche applicative (ex : gestion de procédés) en passant par des couches intermédiaires (sécurité, cryptographie)

� le service : il amène une valeur ajoutée complémentaire aux applications, comme dans le cas de la téléphonie.

En vue d'expliquer un système RFID, prenons et développons l’exemple du passage au

péage autoroutier. Comment se fait-il qu’en arrivant devant la barrière, cette dernière s’ouvre et laisse passer le véhicule ? Un tag (télébadge dans notre cas) a été fixé sur le pare-brise. En arrivant à hauteur de la zone d'interrogation du lecteur, fixé à côté de la barrière, un processus de communication par ondes radio s'amorce: le lecteur envoie une requête

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d'identification au tag (relation maître – esclave (Fig. -3)); ce dernier récupère l'énergie, contenue dans le signal envoyé par le lecteur et répond. L'échange d'information s'effectue de telle sorte que le tag est authentifié et reconnu, laissant le conducteur continuer sa route.

Fig. -3: relation maître-esclave dans la communication RFID

2.3. Difficultés de compréhension liées aux traductions Les étiquettes RFID sont appelées Smart Label dans les pays anglophones d’où une traduction erronée sous le vocable d’étiquette intelligente. Smart label devrait plutôt être traduit par le terme d’étiquette à puce comme le terme smart card anglais se traduit en français par carte à puce. Ce faux ami anglophone contribue à semer la confusion dans l’esprit du grand public. Il n’existe pas d’intelligence au sens propre dans une étiquette RFID, la particularité de l’étiquette RFID est son numéro d’identification unique, ainsi que la capacité à stocker des informations additionnelles dans sa mémoire. L’intelligence que l’on peut en tirer se trouve exclusivement dans le système d’information qui sera capable de traiter les milliards de données liées à la traçabilité de cette étiquette. D’où les craintes de se voir tracé en tant qu’individu si l’on porte sur soi une ou plusieurs de ces étiquettes uniques.

2.3.1.1. Les critères de différenciation des systèmes RFID

2.3.1.1.1. Les critères techniques Les critères de différenciation les plus importants pour les systèmes RFID sont les

fréquences du lecteur, le principe physique de fonctionnement sur lequel repose la communication et la plage de fréquence du système.

Les dispositifs RFID fonctionnent à de nombreuses bandes de fréquences discrètes,

comprises entre 9 kHz et 5.8 GHz. Ainsi, en fonction de la plage de fréquences utilisée, la communication s’effectue soit grâce au phénomène de couplage magnétique ou électrique, soit grâce au phénomène de propagation d’ondes électromagnétiques (EM) (Fig. -4). Les portées de ces systèmes varient de quelques centimètres, appelés systèmes de couplage à champ proche (NFC pour Near Field Communication), à quelques mètres (FFC, pour Far Field Communication). Le terme de NFC est générique et ne doit pas être confondu avec le 'NFC forum' qui lui, regroupe un ensemble de sociétés (Sony, Philips, Nokia et Samsung), et "vise à prendre en compte un large éventail d'applications et de fonctionnalités des matériels", objets communicants complexes. La RFID en champ proche fait partie de ces applications. L'architecture technologique du NFC forum inclut "des spécifications définissant une architecture modulaire de périphérique NFC et des protocoles d'échange de données et de fourniture de services indépendants du matériel, de détection d'équipements et de capacités fonctionnelles" [http-filrfid].

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Mais revenons à la technologie RFID seule, et aux tags. Dans le premier cas (tags RFID

NFC), les tags doivent être, soit insérés dans le lecteur soit déposés sur une surface prévue à cet effet. Ils sont couplés à la fois au champ électrique et magnétique et peuvent être théoriquement opérationnels à n’importe quelle fréquence souhaitée entre le courant continu et 30 MHz [Finkenzeller-03], car leur fonctionnement ne dépend pas du rayonnement des champs. Le couplage à champ proche facilite un grand transfert de puissance et donc, même un microprocesseur dont la consommation de puissance n’est pas optimisée peut fonctionner. Ces systèmes sont essentiellement utilisés pour des applications qui requièrent une identification proche mais univoque du tag ou de son porteur. On peut citer comme exemples, les systèmes gérant les accès sécurisés aux locaux ou encore de cartes intelligentes sans contact, liées à des fonctionnalités de paiement.

Fig. -4: répartition des différents systèmes RFID en fonction de leur principe physique de

fonctionnement et de leur complexité

Les dispositifs dont les portées de lecture et d’écriture avoisinent le mètre, sont

dénommés sous le terme collectif de « systèmes de couplage à distance », dont la majorité présente un mode de fonctionnement basé sur le couplage inductif (magnétique). Ces systèmes sont de ce fait, connus sous la dénomination de « systèmes radio inductifs ». Il existe en marge de ces dispositifs, une petite quantité de systèmes basés sur le principe de couplage capacitif (électrique).

Enfin, les systèmes RFID dont les portées sont bien au-delà du mètre sont dénommés les « systèmes à longue portée », ou encore « systèmes à modulation de charge », par leur

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principe de fonctionnement physique. En effet, ce dernier est basé sur la propagation d’ondes EM dans les bandes UHF, mais également microondes, à savoir 2.45GHz et 5.8GHz.

Des portées typiques de trois mètres peuvent être atteintes avec des tags passifs (sans batterie) communiquant par modulation de charge, et de quinze mètres avec des tags assistés par batterie communiquant également par modulation de charge.

Cependant, en terme de puissance, il a été statué (normes EN 300) qu’en fonction d’une

certaine fréquence, il est une puissance à ne pas dépasser lors de la transmission d’un signal (Tabl. -2), pour l'Europe [Finkenzeller-03, http-eannet]. Notons qu'à partir d'une certaine fréquence, la puissance maximale n'est plus exprimée dans la même unité: en dessous de 40 MHz, on se trouve en champ proche (amplitude du champ magnétique dB.µA/m), au-delà, en champ lointain (puissance du champ électromagnétique: ERP ou EIRP)

Ne proposer que les 3 bandes de fréquences les plus utilisées Bande de fréquences (MHz) Champ ou puissance maximale permis(e) 13.560 60 dB.µA / m @ 10 m 869.000 2 W EIRP 2450.000 4 W EIRP Tabl. -2: allocations des puissances autorisées en fonction des fréquences de communication

Il subsiste cependant des divergences, en termes de puissances maximales acceptées, entre l'Europe, le continent américain et l'Asie. Les seuils sont généralement plus élevés aux Etats-Unis qu'en Europe, où ils sont restreints pour des raisons de sécurité sanitaire des utilisateurs. Le principe de précaution est appliqué. La bande de fréquences UHF est un cas typique: les plages de fréquences allouées ne sont pas les mêmes (autour de 915 MHz pour les USA, et de 953 MHz pour le Japon) tout comme les puissances (de 25 mW à 4 W EIRP) [http-eannet].

Ces plages (Fig. -5) [Finkenzeller-03] se positionnent autour des fréquences suivantes : 6.78, 13.56, 27.125, 40.68, 433.92, 869 (Europe), 915(Amérique du Nord) et ~960 (Asie) MHz, et 2.45, 5.8 GHz. Il existe une dernière bande de fréquences disponible entre 0 et 135 kHz pour les Amériques du Nord et du Sud et en dessous de 400 kHz pour le Japon, car il est alors possible de travailler avec des champs magnétiques très forts et certains systèmes RFID utilisent le couplage inductif.

Fig. -5: bandes de fréquences, champ magnétique et puissance maximale autorisés

: bandes de fréquences, champ magnétique et puissance maximale autorisés

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: bandes de fréquences, champ magnétique et puissance maximale autorisés

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2.3.1.1.2. Les critères de différenciation en fonction des besoins

D’un point de vue utilisateur, la bande de fréquence de fonctionnement choisie importe

peu du moment que cela répond au besoin. Ainsi pour évoluer d’une expression de besoin à un cahier des charges fonctionnel puis technique, il faut se poser les questions suivantes :

Portée / distance de communication (NFC ou FFC) Volume Besoin interne (boucle fermée) ou bien en relation avec des clients / fournisseurs

(boucle ouverte) Type de matériau / support et environnement du tag Niveau de sécurité requis Disposition physiques des lecteurs et tags dans l'espace ainsi que leurs

mouvements Coût de la solution

Le coût de la solution dépend de tous ces critères. Ainsi une des plus onéreuses sera

celle qui demande une lecture au-delà du mètre (FFC, ondes EM), à très haute intégrité (cryptographie), et dont l'environnement n'est pas propice à la propagation des ondes EM.

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Bibliographie [Béchevet-05] D.Béchevet,"Contribution au Développement de Tags RFID, en UHF et

Microondes, sur Matériaux Plastiques ", Institut National Polytechnique de Grenoble, 2005

[Finkenzeller-03] K.Finkenzeller, " RFID Handbook ", WILEY, 2003

[Paret-01] Paret , "Identification radiofréquence et cartes à puce sans contact" DUNOD, 2001

[rapport n°II-B.9-2004-Janvier 2005]

F.Roure, JC.Gorichon, E.Sartorius, "Les technologies de Radio-Identification (RFID): enjeux industriels et questions sociétales", Conseil Général des Technologies de l'Information, Ministère de l'Economie des Finances et de l'Industrie, 2005

[http-rfidjournal] http://www.rfidjournal.com

[http-filrfid] http://www.filrfid.org/