Виды RFID-меток: какие бывают и чем отличаются

RFID-метки различаются по источнику питания, рабочей частоте, типу памяти, чипу, конструкции корпуса и количеству чипов. От этих признаков зависит, на каком расстоянии метку прочитает считыватель, можно ли записать на неё данные, насколько она защищена от копирования и где её удобно использовать. Брелок от домофона, пропуск в офис, браслет в аквапарке и этикетка на складской коробке — всё это разные виды RFID-меток, и заменить один другим обычно нельзя.

В этой статье разбираем классификацию и разновидности RFID-меток. Как метка устроена и откуда берёт энергию, подробно описано в материале «Как работает RFID-метка».

Классификация RFID-меток: по каким признакам их делят

Технология радиочастотной идентификации (RFID) одна, но меток на её основе — десятки типов. Чтобы разобраться, какие виды RFID-меток подойдут для задачи, удобно разложить их по шести признакам.

Виды RFID-меток по источнику питания

По источнику питания различают активные и пассивные RFID-метки, а также промежуточный вариант — полупассивные. От этого зависят дальность, размер, цена и срок службы метки.

Пассивные RFID-метки

Пассивная метка не имеет батарейки. Энергию для работы чипа она получает из поля считывателя в момент чтения, поэтому ей нечему разряжаться: при бережной эксплуатации она служит годами. Это самый распространённый и самый дешёвый вид: пропуска, брелоки, браслеты, наклейки и товарные этикетки почти всегда пассивные.

Обратная сторона — небольшая дальность. Пассивные метки LF и HF читаются в пределах сантиметров, UHF — до нескольких метров.

Активные RFID-метки

Активная метка оснащена собственной батарейкой и передатчиком. Она сама излучает сигнал, обычно с заданным интервалом, поэтому её сигнал принимается на расстоянии в десятки и даже сотни метров. Чаще всего такие метки работают на частотах 433 МГц и 2,45 ГГц.

Активные метки крупнее и дороже пассивных, а срок их службы ограничен батарейкой: обычно это несколько лет. Их используют для учёта транспорта и контейнеров, поиска оборудования на большой территории и в системах позиционирования в реальном времени (RTLS).

Полупассивные RFID-метки

Полупассивная метка — промежуточный вариант. Батарейка в ней есть, но она питает только чип и встроенные датчики, а связь со считывателем идёт так же, как у пассивной метки: отражённым сигналом. За счёт этого метка реагирует быстрее и читается дальше обычной пассивной, а батарейка расходуется экономно.

Типичное применение — датчики в логистике: метка на коробке с вакциной или продуктами каждые несколько минут записывает температуру, а при приёмке считыватель выгружает весь журнал.

Типы RFID-меток по рабочей частоте

Частота — главный признак, по которому различают типы RFID-меток и подбирают метку к считывателю. Метка и считыватель должны работать в одном диапазоне: брелок на 125 кГц не откроет замок, рассчитанный на 13,56 МГц.

Главное различие диапазонов — дальность: от сантиметров у LF и HF до ~10 м у UHF. Но метки разных частот отличаются и поведением в реальных условиях:

Низкочастотные метки LF, 125 кГц

Самые простые и надёжные метки. Работают на 125 кГц (для идентификации животных — 134,2 кГц), читаются вплотную к считывателю и хорошо переносят соседство с водой. Большинство LF-меток хранит только заводской номер: например, у EM-Marine это 64 бита без возможности записи. Отсюда главный минус: номер передаётся открыто, и такую метку легко скопировать.

Типичные чипы — EM-Marine (EM4200, TK4100), HID Prox и перезаписываемые T5557/T5577. Особенности низкочастотных карт для пропусков разобраны в обзоре карт доступа EM-Marine, HID и Indala.

Высокочастотные метки HF, 13,56 МГц, и NFC

Самый разнообразный диапазон. На 13,56 МГц работают три группы меток:

• ISO 14443 — пропуска, транспортные и гостиничные карты, браслеты для бассейнов. Дальность до 10 см, есть память с разграничением доступа и шифрование. Чипы: Mifare Classic, Mifare Plus, Mifare Ultralight, отечественный MIK1KMCM.
• NFC — частный случай HF, совместимый со смартфонами. Метки NTAG 213/215/216 хранят ссылку, контакт или команду и открываются касанием телефона.
• ISO 15693 — метки «средней дальности», читаются до 1–1,5 м при мощном считывателе. Чипы ICODE SLI, SLIX и SLIX 2 используют в библиотеках и архивах: в читательских билетах и для учёта книг и документов.

Сверхвысокочастотные метки UHF, 860–960 МГц

Метки для дальнего и массового считывания: пассивная UHF-метка читается на расстоянии до ~10 м, а считыватель распознаёт сотни меток в секунду. В России для RFID выделена полоса 866–868 МГц. Стандарт — EPC Class 1 Gen 2 (ISO 18000-63), чипы — например, NXP UCODE и Impinj Monza.

UHF-метки чаще всего делают в виде тонких этикеток для коробок, паллет и товаров, а также в защищённых корпусах для оборудования. Их минус — чувствительность к воде и металлу, поэтому для металлических поверхностей выпускают специальные метки с экранирующим слоем.

Дальность считывания RFID-меток

Дальность — не постоянная характеристика метки, а результат работы пары «метка + считыватель». Ориентиры такие:

На реальную дальность влияют:

• Размер антенны метки. Чем больше антенна, тем дальше читается метка. Поэтому карта срабатывает на большем расстоянии, чем маленькая наклейка с тем же чипом.
• Мощность и антенна считывателя. Одна и та же карта HID Prox читается настенным считывателем на 7–10 см, а считывателем дальнего действия — на 70 см и больше.
• Поверхность и окружение. Металл рядом с меткой экранирует сигнал, вода поглощает его. Сильнее всего это сказывается на UHF-метках.
• Положение метки. Метку, повёрнутую ребром к антенне считывателя, прочитать сложнее, чем расположенную параллельно ей.

Короткая дальность — не всегда недостаток. Для пропуска или оплаты важно, чтобы метка срабатывала только тогда, когда её намеренно подносят к считывателю, а не когда человек проходит мимо.

Память RFID-метки: какие бывают типы и объём

По возможности записи метки делят на три вида:

• Только чтение (RO, Read Only). На заводе в чип записывают уникальный номер, изменить его нельзя. Примеры — EM-Marine (EM4200, TK4100) и HID Prox. Таких меток достаточно, когда система хранит всё в своей базе, а метка служит только идентификатором.
• Однократная запись (WORM, Write Once Read Many). Данные можно записать один раз, после чего их только читают. Чаще эту функцию реализуют блокировкой: например, у Mifare Ultralight EV1 есть область однократно программируемой памяти (OTP), у ICODE и UHF-меток блоки можно навсегда заблокировать после записи.
• Перезаписываемые (RW, Read/Write). Данные можно записывать и менять многократно, обычно до 100 000 циклов. Это T5577, Mifare, NTAG, ICODE и UHF-метки с пользовательской памятью.

Объём памяти у RFID-меток небольшой: от десятков бит до нескольких килобайт.

Хранить в метке много данных обычно не нужно. В пропуск, брелок или браслет записывают номер, иногда — баланс или срок действия абонемента. ФИО, права доступа и история проходов хранятся в базе данных системы.

Типы чипов и стандарты RFID-меток

Чип определяет, с каким считывателем метка совместима, сколько данных она хранит и насколько защищена. Метки одной частоты с разными чипами не всегда взаимозаменяемы: система, настроенная на Mifare Classic, может не принять NTAG, а считыватель ISO 14443 не прочитает ICODE стандарта ISO 15693.

С точки зрения безопасности метки делятся на две группы. Простые метки, которые передают только номер (EM-Marine, HID Prox), легко скопировать на перезаписываемую T5577. Там, где важна защита, выбирают чипы с криптографией: Mifare Plus в режиме SL3 или Mifare DESFire.

Отдельный вопрос — импортозамещение. MIK1KMCM — отечественный аналог Mifare Classic 1K производства «Микрона»: он совместим с теми же считывателями и подходит для проектов, где требуется российская элементная база.

Какие бывают RFID-метки по корпусу и материалу

Внутри любой метки — инлей: чип и антенна на тонкой основе. Корпус определяет, как метку будут носить или крепить и какие условия она выдержит.

• Карты. Формат банковской карты 86 × 54 мм, удобный для печати логотипа, фото и данных владельца. Делают из ПВХ, внутри между слоями запаяны чип и антенна. Есть бюджетные бумажные карты для разовых мероприятий и карты со светодиодом, который загорается у считывателя. Пластиковые карты стоят от 15 ₽, бумажные — от 13 ₽; все варианты собраны в каталоге RFID-карт с чипом.
• Брелоки. Компактный носитель на связку ключей. Бывают из ABS-пластика (от 7 ₽), ПВХ с полноцветной печатью под защитной смолой (от 25 ₽) и кожи, а также прозрачные и со светодиодом. Все модели — в разделе RFID-брелоки и метки с чипом.
• Браслеты. Носитель на руку для бассейнов, аквапарков, фитнес-клубов, гостиниц и мероприятий. Силиконовые браслеты не боятся воды и выдерживают температуру от −45 до +195 °C. Для разовых событий выпускают тканевые, виниловые и бумажные браслеты с одноразовой застёжкой, для статусных задач — кожаные. Модели — в каталоге RFID-браслетов с чипом.
• Наклейки и стикеры. Плоские метки на клеевой основе: их крепят на телефон, предмет или оборудование. Есть ПВХ-стикеры с печатью и круглые RFID-метки диаметром 25 мм под защитной смолой.
• Этикетки и бирки. Тонкие бумажные или плёночные метки для товаров, коробок и паллет, чаще всего UHF.
• Промышленные метки. Метки в прочных корпусах для оборудования, инструмента, контейнеров и установки на металл. Выдерживают удары, влагу, химию и высокие температуры.

Отдельно стоит выделить дуальные метки — с двумя чипами в одном изделии, например Mifare Classic 1K и EM-Marine. Они нужны, когда на объекте работают считыватели разных стандартов: старый домофон на 125 кГц и новая система доступа на 13,56 МГц. В каталоге есть дуальные брелоки, карты и силиконовые браслеты.

Какую RFID-метку выбрать под задачу

Выбор начинается не с формы, а со считывателя: метка должна совпадать с ним по частоте и типу чипа. Если система уже работает, достаточно узнать, какие идентификаторы она принимает. Если система новая, ориентируйтесь на задачу.

Кроме чипа и формы, при выборе стоит учесть:

• условия эксплуатации: вода, мороз, нагрев, механические нагрузки;
• срок использования: для одного мероприятия хватит бумаги, для пропуска на годы нужен ПВХ или силикон;
• персонализацию: логотип, номер, фото, QR-код;
• кодирование: нужно ли заранее записать данные в метку и передать список номеров UID для загрузки в систему.

Вопросы и ответы

Какие бывают RFID-метки?

RFID-метки бывают пассивными, полупассивными и активными (по питанию), низкочастотными LF, высокочастотными HF и ультравысокочастотными UHF (по частоте), с памятью только для чтения или перезаписываемой. По форме это карты, брелоки, браслеты, наклейки, этикетки и промышленные метки в защищённом корпусе.

Чем активная RFID-метка отличается от пассивной?

У активной метки есть батарейка и передатчик: она сама посылает сигнал и читается на десятки и сотни метров, но стоит дороже и работает, пока не сядет батарейка. Пассивная метка батарейки не имеет, получает энергию от считывателя и читается на расстоянии от сантиметров до ~10 м. Зато она дешёвая, компактная и служит годами.

Что такое дуальная RFID-метка?

Это карта, брелок или браслет с двумя чипами разных частот, чаще всего EM-Marine (125 кГц) и Mifare Classic 1K (13,56 МГц). Каждый чип работает со своим считывателем, поэтому одна метка открывает и старый домофон, и турникет новой системы доступа. Дуальные метки выбирают при переходе с одной системы на другую или когда на объекте работают несколько систем с разными считывателями.

Чем Mifare Classic отличается от Mifare Plus?

Оба чипа работают на 13,56 МГц и подходят для одних и тех же задач, но различаются защитой. Шифрование Mifare Classic (Crypto-1) давно взломано, поэтому такие метки можно скопировать. Mifare Plus поддерживает шифрование AES-128: в режиме SL3 скопировать метку практически невозможно. При этом в режиме SL1 Mifare Plus совместим со считывателями Mifare Classic, что упрощает переход на защищённые метки.

Можно ли скопировать RFID-метку?

Метку без шифрования — да. Номер EM-Marine и HID Prox передаётся открыто, и его можно перенести на перезаписываемую метку T5577. Устаревшее шифрование Mifare Classic тоже взламывается. Для защиты от копирования используют чипы с современной криптографией — Mifare Plus в режиме SL3 или Mifare DESFire.

Подойдёт ли считыватель на 125 кГц для карт Mifare?

Нет. Mifare работает на частоте 13,56 МГц, а считыватель на 125 кГц её не увидит. Если на объекте стоят считыватели обоих типов, используют дуальные метки с двумя чипами — EM-Marine и Mifare — или мультиформатные считыватели, которые читают оба диапазона.

Сколько служит пассивная RFID-метка?

Чип пассивной метки рассчитан на 100 000 и более циклов перезаписи и хранит данные 10 лет и дольше (у ICODE SLIX — до 50 лет), а число считываний практически не ограничено. Поэтому срок службы обычно определяет корпус: силиконовый браслет или брелок под смолой служит годами, а бумажный браслет рассчитан на одно мероприятие.

Изготовим RFID-метки нужного типа

«Страна Карт» — российский завод-производитель RFID-карт, брелоков, браслетов и наклеек, более 15 лет на рынке. Мы выпускаем метки на 125 кГц и 13,56 МГц с такими чипами:

• 125 кГц: EM-Marine, T5557/T5577, HID Prox;
• 13,56 МГц: Mifare Classic, Mifare Plus, Mifare Ultralight, Mifare ID, MIK1KMCM, TECHTAG, NTAG 213/215/216, ICODE SLI/SLIX/SLIX 2;
• дуальные: Mifare Classic 1K + EM-Marine.

Материалы — ПВХ, ABS-пластик, силикон, кожа, ткань, винил и бумага. Наносим ваш дизайн и кодируем чипы, а список номеров UID передаём для загрузки в систему.

Расскажите, для какой системы и задачи нужны метки, — специалисты подберут подходящий чип и формат. Перед заказом тиража их можно проверить на вашем оборудовании: мы отправляем бесплатные тестовые образцы.