2-3 rfid techniques, enjeux et acteur s · pourquoi la rfid (radio frequency identification)...

Dans le domaine de la distribution,qu’elle soit grande ou petite, le codebarre est largement utilisé à l’heureactuelle. On connaît ses avantages :faible coût, robustesse, normes bienétablies… On connaît aussi seslimites. Parmi ses inconvénients, ilfaut citer principalement le nombrerestreint d’informations qu’il contientet surtout la parfaite visibilité optiquedirecte qui est nécessaire pour le lire.Remplacer des codes lisibles optique-ment par les mêmes codes portés pardes ondes électromagnétiques suppri-mera ces deux inconvénients. C’estpourquoi la RFID (Radio FrequencyIdentification) représente une alter-native malgré les difficultés qu’elleengendre. Une étiquette électroniqueconstituée d’une puce entourée de sonbobinage coûtera certes toujours pluscher qu’un code barre imprimé surun simple bout de papier, mais elleoffre un tel progrès dans toute lachaîne de distribution qu’à l’heureactuelle la rentabilité est déjàenvisageable, d’autant qu’on peut

prévoir que son coût de fabrication vaconsidérablement baisser dans lesannées qui viennent. Un substantielretour sur investissement deviendraalors possible. Il est vraisemblableque les solutions techniques serontdépendantes des applications. Lesfréquences retenues par exempleseront plus ou moins bien adaptées àtelle ou telle application.

ETAT DE L’ARTDominique PARET (Philips SC)

Servant d’introduction aux deux jour-nées consacrées à la RFID, DominiquePARET1 – Philips Semiconductors –spécialiste en technologie de circuitintégrés (puces) pour applications

RFID toutes fréquences confondues – aprésenté l’état de l’art de cette branched’activité. L’exposé présenté lors de cette réunionavait pour but de faire un point global,à une date donnée, sur les aspectstechniques, technologiques, marchésRFID et ses sous segments, états desnormes concernées par la RFID,régulations radiofréquences (UIT,CEPT, FCC, ETSI, ARCEP & C°) et"human exposure".

L’importance du vocabulaireRappelons tout d’abord qu’en ce quiconcerne les RFID, tous les utilisa-teurs/protagonistes devraient utiliser lemême vocabulaire. Celui-ci existe et aété défini par l’ISO 19xxx. On pourraitainsi éviter de nombreuses confusions,notamment en ce qui concerne lestermes "anti-collisions" et "tags actifs".Le terme anticollisions ne signifie pasqu’il n’y a pas de collisions. Enprésence de plusieurs tags ou étiquettesélectroniques se produisent systémati-

2-3

RFID

Veille Technologique N° 32 - Septembre/Octobre 2005

RFIDTECHNIQUES, ENJEUX ET ACTEURS

1) Dominique PARET, PHILIPS SemiConductors, Emerging Business, Innovation & Systems, Automotive & Identification Markets, Technical SupportMgr, et de plus représentant de PHILIPS SC à l’AFNOR et à l’ISO pour toutes applications "sans contact" (SC 17 / SC 31 / TC 23 / … ).

Les bandes de fréquences allouées aux RFID.

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quement des collisions. Pour seprémunir contre leurs effets néfastes, ilest nécessaire de gérer efficacement cescollisions.Les tags actifs ne sont pas activesparce qu’elles sont équipées d’unebatterie. Les tags actifs sont desétiquettes dont la liaison de retour (tagvers la base) est assurée à l’aide d’unvéritable émetteur RF. Le pourcentagedes tags actifs dans l’ensemble desétiquettes électroniques est très faible,de l’ordre de 1 %.

Régulations et normesTout d’abord dans l’appellation RFIDse trouve RF. Pour mémoire, la figuresur la page précédente indique lesappellations officielles des bandes defréquences. Par ailleurs, qui dit RF dittout d’abord "lois de la Physique",c’est-à-dire les lois de Maxwell etcelles de Biot et Savart qui régissent lefonctionnement des RFID. Par contre, ce que n’avaient pas prévuMaxwell et ses confrères est que, denos jours, du fait d’un usage intensifdes techniques RF, l’attribution del’usage des fréquences est très régle-mentée par des organismes interna-tionaux et locaux (nationaux) derégulations, – en France par exemplel’ARCEP et l’Agence Nationale desFréquences – dont les missions sont dedéfinir les valeurs des bandes defréquences, leurs canalisations ou non,les rapports cycliques d’emploi, lesniveaux émis, les niveaux parasitesrayonnés, les gabarits (UIT, CEPT,FCC, ETSI, ARIB, etc.).Compte tenu des lois de la physique,des régulations et des possibilitéstechniques et technologiques, de nom-breuses idées ont émergé de par lemonde et de nombreuses "IP" (brevets)ont vu le jour pour des applications"identifications et RFID". Qui dit bre-vets dit bien évidemment exploitations/ventes/cessions de licences, royalties,etc. Cela entraîne fréquemment lanaissance et la prolifération de systèmespropriétaires et, par voie de consé-quence, de systèmes fonctionnant enboucle fermée. Du point de vue dudéveloppement du marché, cette démar-che est restrictive et ne permet que peud’interopérabilité et une faible dimi-nution des coûts du fait de quantitéslimitées. C’est l’une des raisonsprincipales qui a poussé à la création denormalisations au niveau de l’ISO et sasuite de fameuses conditions, concer-nant les "IP" de "RAND (Raisonableand Non Discriminatory)".L’usage de systèmes RFID doit inclure

le fait que ceux-ci interagissent avec desindividus humains et que leurs emploisdoivent être en accord avec des normesliées à la santé, à la sécurité d’emploi,aux pollutions, etc.

Etat de l'art "physique" 2

Des propriétés physiques sont associéesà chaque type de fréquences utilisables.Ces propriétés divisent immédiatementles camps en deux grands territoires :• celui dit des "champs proches"

(longueurs d’ondes des fréquencesRFID utilisées grandes par rapport auxdistances envisagées de fonctionne-ment), c’est-à-dire utilisation des LF(Low Frequencies) et HF (HighFrequencies) dans lesquelles lesfonctionnements des systèmes RFIDs’effectuent par couplage magnétique,

• celui dit des "champs lointains"(longueurs d’ondes petites par rapportaux distances envisagées de fonction-nement), c’est-à-dire des UHF (UltraHigh Frequencies) et SHF (SuperHigh Frequencies), dans lesquelles lesdispositifs fonctioneront en mode depropagation d’ondes et techniques de"back scattering".

Pour des scientifiques, ces deux campsne sont que des variantes d’un mêmephénomène global, mais pour le com-mun des mortels RFID, ce sont deuxmondes diamétralement différents :• le premier - LF et HF - dans lequel les

problèmes liés à l’environnement sontassez bien modélisables, quantifiables,reproductibles, et peuvent être résolusde façons fiables,

• le second - UHF et SHF - dans lequelde nombreux éléments externes,souvent difficiles à cerner, entrent enligne de compte tels que phénomènesd’absorption, réflexions parasites,humidité ambiante, etc. Ces élémentsexternes rendent difficiles des estima-tions fiables et reproductibles desperformances des systèmes qui ne sontpas sous total contrôle de configura-tions topologiques.

La connaissance des utilisateurs poten-tiels des applications RFID en UHF esten train de s’affiner, et, du fait despossibilités offertes dans de nombreuxpays par les régulations UHF, nous nedoutons pas, à terme, que son utilisationsoit importante… aux contraintes envi-ronnementales près.

Etat de l'art technologiqueA ce jour, la technologie de la RFID(base station/tag) est stabilisée. Descircuits intégrés sont en production. Les

technologies s’améliorent avec ladiminution continue des épaisseurs detraits de gravure et l’intégrationd’antennes, bobinées, gravées, parsérigraphie, à encre déposée, hélio-gravure, etc.En ce qui concerne les produits existantset à venir dans un avenir proche, lapalette de choix et de possibilités s’étalesur une très large gamme. Elle va desproduits très simples (lecture simpled’un numéro unique) aux trèscomplexes (avec micro contrôleur 16/32bits, plusieurs interfaces decommunication, avec cryptocontrôleurs, capteurs intégrés de toutessortes, etc.). Ces dispositifs complexespermettent de satisfaire toutes sortesd’applications, fonctionnant soit enmode télé alimenté ("battery-less") ouavec pile à bord "battery-assisted". Undevenir technologique prochain desproduits RFID s’oriente vers deuxdirections :

• des produits agissant comme de petitsmicrosystèmes déportés, intégrantprocesseurs et capteurs pour des appli-cations de plus en plus profession-nelles (médical, nucléaire, etc.)

• des technologies de semi-conducteursà durée de vie moyenne, de faiblescoûts, pour des volumes de productiontrès élevés telles que les technologiesbasées sur des transistors polymères.

Mais, entre rêves technologiques etréalités quotidiennes, de l’eau auraencore le temps de s’écouler un moment(voir à la fin de cet article "Perspectivestechnologiques en systèmes d’identifi-cation sans contact").

Les "coûts"Avant d’évoquer rapidement les coûts,il est important de définir la chaîne desparticipants du marché RFID (coté "base station "et coté" tag ") et le "Whois Who" de la décomposition des coûts.Cela permet à beaucoup de personnesd’éviter de confondre le prix d’une"puce" avec celui d’une "étiquettefinie" (c’est-à-dire complètementpersonnalisée, prête à l’emploi) !Compte tenu de ces fréquentes confu-sions, on a tout entendu en ce quiconcerne le prix des tags peu chers, parexemple EPC C1 G2 ! Si nous pouvonsnous permettre de vous donner unconseil, soyez vigilants sur ce querenferme réellement le contenu d’uncoût ! Par ailleurs, comme l’indiquel’article de "EM microélectronique", cen’est pas en diminuant à l’infini ladimension d’une puce que l’on réduitle coût ni de la puce, ni de l’ensemble.


2) Voir l’article détaillé de Jean-Charles BOLOMEY et Alain AZOULAY portant sur "Ondes électromagnétiques : Couplage, Propagation, Expositiondes personnes".

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Etat de l'art “normatif/régulation”Normalisation,conformance test 3

Les divers groupes concer-nés de l’ISO (SC 17, SC31, etc.) se sont mobilisés,afin de normaliser lesdifférentes parties de la

chaîne RFID. Les parties concernéescomprennent :• "l’air interface", toutes fréquences

confondues,• toutes sortes d’applications (cartes à

puce, passeports, traçabilité des biens,d’objets, identifications animales, etc.),

• les codifications des numéros uniques,• l’architecture des champs mémoires,

etc.Qui dit normes, dit normes associéesafin de définir les méthodes de tests,permettant de valider la conformité àces normes et également de mesurer /évaluer les performances d’un système.C’est actuellement l’étape qui est entrain de s’achever au sein de l’ISO.Le point ultime de ce long chemin,en cours de réalisation, est l’instaurationet la mise en place de laboratoires indé-pendants, dûment accrédités (par laCOFRAC par exemple), afin de pouvoirdélivrer des attestations certifiantofficiellement la conformité.

RégulationsAfin d’éviter des redites, nous vousrenvoyons également à l’article deGérard DESSENNE dans lequel cedernier détaille ce point auquel nouspouvons rajouter qu’en RFID, lesperformances techniques obtenues etles applications qui en découlent sont àce jour beaucoup plus dépendantes des"possibilités" qu’offrent les régulationsque de la technique elle-même et ceciest aussi vrai en France (ARCEP)qu’en Europe (CEPT, ERC, ETSI) etqu’aux USA (FCC).

Le design de systèmes RFID avec outil de simulation

électromagnétiqueDavid PRESTAUX, ANSOFT

La modélisation du champ électro-magnétique ne semble pas une évidencedans la conception en électronique. Lechamp électromagnétique rayonné peutêtre calculé pour des éléments simples :fil, boucle, sphère, mais il faut résoudreles redoutées équations de Maxwellpour des formes plus variées et dans un

milieu hétérogène fait d’obstacles à lapropagation.Ansoft est reconnu comme un spécia-liste de la simulation en électro-magnétisme avec une suite d’outils quipermet de vérifier les couplages et lesinteractions entre les antennes et lesobjets environnants.Comment ? Avec un calcul d’élémentsfinis (outil HFSS) qui permet de prendreen compte un environnement réel 3D.Cet outil 3D permet de concevoir etd’analyser pour toutes les gammes defréquences. Ainsi le champ électroma-gnétique environnant et les impédancesdes antennes et les couplages sontcalculés de quelques minutes (antenneseule) à quelques heures pour les plusgros problèmes (plusieurs antennes dansun grand volume de calcul) sur PC.

Les études généralement réalisées sont :• dimensionnement des antennes,• étude de couplage émission réception,• interaction avec le milieu (objets métalli-

ques, personne physique, matériauxdivers…) et impact sur les performances.

HFSS permet de plus de définir desvariables sur les dimensions, lespropriétés électriques et la position descomposants. La paramétrisation, l’ana-lyse de sensibilité et un algorithmed’optimisation sont aussi intégrés.

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RFID


3) Voir à la page l’article détaillé de Gérard DESSENNE) portant sur "RFID : règlements et standards".

Ansoft Designer intègre le modèle HFSS et un schéma électrique pour la puce qui permet de connaître l’alimentation de chaque transpondeur.

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Ce qui est aussi particulièrement intéres-sant, c’est de pouvoir exploiter cesrésultats au niveau système c'est-à-direen intégrant la puce, son mode decommunication (modulation), descomposants discrets… Les résultatsHFSS sont alors intégrés dans AnsoftDesigner, un outil intégrant uneschématique,un layout et des modèlesde communication et de calcul temporelou fréquentielLes multiples simulations HFSS peu-vent alors s’intégrer dans une biblio-thèque utilisateur d’Ansoft Designerpour capitaliser les données calculées.Ansoft designer, combinant à la fois lesdonnées physiques calculées par HFSSet des modèles électriques ou comporte-mentaux, donne alors une réponsecomplète et quasi immédiate. Lacombinaison des deux outils permet devalider un système RFID sans pourautant faire de coûteux essais.

Quand la révolution de la RFID aura-t-elle lieu ?

L’étiquette à 5 cents :mythe ou réalité ?

Francis DELL’OVA, RFID Business Unit Manager

chez ST Microelectronics

Promis depuis de longues années, ledécollage de l’étiquette RFID est enpasse de devenir réalité. Parmi les

facteurs qui favorisent ce décollage,citons :

• les grands groupes qui s’affairent àpeaufiner leur offre de produits RFID,

• le pragmatisme des solutions de typeEPC (code barre RF), qui repoussentà plus tard les solutions hardwarecomplexes, ayant un impact notoiresur les systèmes d’informations,

• les mandats de grandes sociétés :Wal-Mart, DoD, Metro, Tesco,Alberson, Target,…

• la décroissance du prix des étiquettesélectroniques liée à l’élargissement dela concurrence, mais aussi à unemeilleure maîtrise des technologies etde leur coût de fabrication.

Membre du consortium Auto-ID center(MIT Boston), ST a développé deschips RFID UHF répondant à laspécification EPC_Global Class1. ST aconçu des produits UHF interopérables et à faibles coûts, intégrantun code EPC 96 bits et utilisant unprotocole compatible à la spécificationClass1. Le premier produit (XRA00) aété mis sur le marché dès fin 2003.Il n’en reste pas moins que le coûtd’une étiquette électronique dépend,essentiellement, du coût de l’antenne etde celui du report du chip sur celle-ci.Quand l’industrie des composantsmémoire électronique affiche un ratio decoût boîtier/chip de l’ordre de 50/50,celui d’un label RFID est de 80/20. Ladécroissance du prix d’un label doitdonc avant tout passer par une optimi-sation des techniques de packaging dans laquelle les fabricants de semi-conducteurs peuvent participer.ST a pour objectif de fournir en trèsgros volume des chips RFID à un prix

unitaire de 5 cents. Parmi les fonda-mentaux permettant la réalisation d’unchip à très bas coût, citons :

• la taille du chip qui dépend de lacomplexité de la spécification àimplémenter,

• la complexité de la technologieemployée (le chip le plus petit n’estpas forcément le moins cher),

• la maturité de la technologie et del’unité de fabrication employée(dépréciation des équipements),

• le volume de produits fabriqués(réduction du "mix produits" dans lesunités de fabrication de wafers).

Fort de son large portefeuille entechnologie non volatile, ST recherchele meilleur compromis entre tous cesfacteurs pour fournir le marché enproduits RFID fiables (40 ans derétention garantie), endurants (1 millionde cycle d’écriture) et de faible coût.Pour répondre à un besoin d’intero-pérabilité mondiale et d’amélioration deperformances, EPC_Global a récem-ment publié une évolution de la spéci-fication EPC, appelée Génération 2.Dans la continuité de sa stratégie,ST introduit en 2005 une puceconforme à cette nouvelle spécification :XRAG2. La baisse des prix des étiquettesélectroniques s’accélère et permettra aumarché des RFID de prendre l’ampleurpromise depuis très longtemps.L’étiquette électronique à 5 cents n’estpas un mythe, mais une réalitéprochaine. La RFID est née depuislongtemps, mais force est dereconnaître que le pragmatisme de laspécification EPC_Global a permis defaire rentrer cette technologie dans unenouvelle ère.

Comment produire un milliard de puces RFID ?

Thomas GYGER,Responsable Projet RFID

chez EM Microelectronic SA

En 2001, le Auto-ID Lab du MITaffirmait qu'il serait possible defabriquer une étiquette RFID pour leprix de 0,05 $ si le volume deproduction était suffisant. Dans leurpublication, Sarma et Swamy partaientde l'hypothèse d'un volume de30 milliards d'étiquettes par an ettablaient sur l'économie d'échelle pourarriver à ce prix. En 2004, le volumemondial de puces RFID vendues étaitestimé à 510 millions d'unités et lesprojections pour 2008 s'établissent à


Les RFID vont révolutionner la logistique.

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2,9 milliards d'unités(VDC, 2005). Aujour-d'hui, il est possible detrouver des étiquettesRFID de type EPC àpartir de 0,22 $. Il faudradonc patienter encore unpeu pour voir la prophétiedu MIT s'accomplir.

Au-delà du mythe à 5 cents, commentse compose le prix de ces étiquettes ?Une étiquette RFID se décomposegénéralement en trois parties : lesupport (papier, carton ou matièresynthétique), l'inlet (film synthétiquesupportant l'antenne) et la puce. Lapuce peut représenter 25-50 % du prixde l'étiquette. Pour comprendre dansquelle mesure le coût de la puce estcompressible, il convient d'en com-prendre les facteurs qui se subdivisentdans les domaines suivants : coûts dewafer, de fonction, de technologie, destandards et de propriété intellectuelle. Les puces électroniques sont fabriquéespar wafer et à ce niveau, il fautconsidérer les coûts de matière premiè-re (silicium), de fabrication, deprogrammation et de test, ainsi que lescoûts de conditionnement (amincis-sement, sciage, traitement des points decontacts), sans oublier les fraisfinanciers liés à l'amortissement desmachines et l'immobilisation de capital.Vient ensuite le coût de la fonctionimplantée sur chaque puce. Celui-cidépendra d'éléments tels que laquantité et le type de mémoiredemandés, la complexité de la logique,les fonctions cryptographiques ouencore la sensibilité RF attendue. Plusla complexité est élevée, plus oncherchera un niveau élevé d'intégration,c'est-à-dire une technologie offrant desstructures plus fines. Ainsi, on pourralimiter la taille de la puce. Le coût dela technologie augmente cependant aufur et à mesure que la taille desstructures diminue. Un circuit entechnologie 0,18 µm coûtera 5-6 foisplus cher à surface équivalente qu'unetechnologie 0,5 µm par exemple(Selantec 2003).Pour deux raisons, la taille des pucesne pourra pas diminuer indéfiniment.Plus la taille diminue, plus la surfacede silicium perdue en raison des voiesde sciage du wafer augmentera. Parailleurs, les équipements actuelsd'assemblage des étiquettes RFIDmanipulent difficilement des puces detaille inférieure à 0,5 mm.A l'heure où l'on parle beaucoupd'EPC, toute entreprise devra se poserla question de la nécessité d'utiliser unstandard pour son application. Unepuce conçue selon la spécificationd'EPC (Class 1, génération 2) néces-sitera environ 6 000 portes logiques. Si

on peut se satisfaire d'une puce quidonne simplement un identifiantunique, il est possible de s'en tirer déjàà partir de 600 portes logiques, tout enprofitant de performances très compé-titives (puce EM4122 par exemple).Finalement, parmi les sociétés qui ontinvesti des moyens importants dans laR&D, certaines revendiquent unecompensation pour la mise à dispo-sition de leur propriété intellectuelle.Les coûts relatifs à la propriétéintellectuelle sur une puce électroniquepeuvent facilement atteindre 5-15 % duprix de vente du produit.Si nous nous tournons à présent versl'économie d'échelle potentielle résul-tant d'une explosion de la demande depuces RFID sur le marché, on constatequ'elle reste à priori assez modeste. Ilfaut se rendre à l'évidence que desmilliards de puces supplémentaires paran se traduiront par des milliers dewafers supplémentaires par mois et parfonderie. Selon Selantec, l'économied'échelle apportée par un passage de100 à 5000 wafers par mois n'est quede 23 %. Or si on considère la capacitéde production annuelle de TSMC –l'une des plus grandes fonderies aumonde – qui est de 5 millions dewafers en dimension 8", un milliard depuces (puces EPC) représente environ0,027 % de la production annuelle deTSMC.En conclusion, nous pouvons dire quele prix d'une puce est très sensible à latechnologie mise en œuvre, ainsi qu'àla complexité du circuit. Il estmodérément affecté par le volume deproduction. Dans chaque projet RFID,il convient donc d'analyser précisémentles besoins et les exigences posées àl'étiquette, en terme de fonctionnalitéattendue (lecture seule ou lecture/écriture), de taille mémoire, de stan-dards en vigueurs et de performance.Inutile donc de payer pour descaractéristiques qui ne seront jamaisutilisées.

Un système adapté à la Supply Chain

Georges FOLKE, SPACECODE

La Supply Chain constitue un milieuparticulièrement difficile pour les RFID.En effet une palette hétérogène peutcontenir différents types de produitsdepuis des liquides (eau, vin, sham-pooing,…), des matières organiques

(viandes, végétaux,…), en passant pardes contenants métalliques (boîtes deconserves, couvercles, cannettes,...) oumétallisés (emballages divers, papieraluminés,...)Qu’attend le logisticien de la techno-logie RFID ?• identification des palettes et de leurs

contenus en entrée/sortie,• garantie d’identification du contenu à

100 %,• aucune étiquette ne doit échapper au

contrôle,• vitesse de lecture adaptée au charge-

ment sur camion.Le grand avantage de la RFID est quel’étiquette peut être placée n’importe oùsur le carton et être lue (pas de ma-nœuvre de positionnement des cartons).Toutes les étiquettes doivent être luesquel que soit le contenu des cartons.Beaucoup de produits absorbent lesondes électromagnétiques et masquentles étiquettes.La supply chain impose des contraintesdans l’identification multi-objets :• 100 % de fiabilité et de certitude de

lecture,• volume de lecture de 100 litres à 3m3,• étiquettes orientées dans toutes les

directions,• les étiquettes peuvent être proches les

unes des autres,• présence de matières organiques,• présence possible de métal (emballage,

couvercle, cannettes..).

Ces contraintes imposent le choixd’une fréquence adaptéeSPACECODE a choisi pour les raisonssuivantes une fréquence de fonctionne-ment inférieure à 135 kHz :• afin de réaliser des lecteurs de grandes

dimensions,• en respect de la réglementation en

vigueur : ETS 300, 330,• afin d’être insensible aux matières

organiques : liquides, glace, végétaux,produits carnés…,

• afin d’être peu sensible à la présencede métaux (possibilité d’identifier desétiquettes à travers de métaux).

La Solution SPACECODE garantit100 % de fiabilité et la certitude delecture grâce à :• la fréquence adaptée,• un algorithme déterministe :•

➣ vitesse d’identification unitaireindépendante du nombre d’étiquettes

➣ pas de nombre maximum d’étiquettes• des étiquettes non résonnantes :

➣ étiquettes très proches les unes desautres ou au voisinage de métal.

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RFID

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Avantage concurrentiels de SPACECODELe système d’identification SPACECODEest optimisé et garantit l’identificationde toutes les étiquettes présentes avecune fiabilité de 100 %. Il permetl’identification multi-objets avec desétiquettes qui peuvent être proches lesunes des autres, proches de métaux oude matières organiques quelles quesoient l’orientation et la position des objets. La technologie brevetéeSPACECODE est bien adaptée pourdes applications où de nombreux objetsdoivent être identifiés simultanément,même s’ils sont proches les uns desautres et répartis aléatoirement, indé-pendamment du contenu des objets(exemple d’application : paletteshétérogènes).

A propos de SPACECODESPACECODE est un intégrateur etfournisseur de systèmes d’identifi-cation Radio Fréquence et propriétairede brevets sur la technologie RFID.Etabli en 1994, SPACECODE s’estdéveloppé comme une sociétéprédominante dans les technologiesRFID et offre des solutions detraçabilité, notamment en logistique.

L’emballage intelligent et les RFID

Olivier DRAULLETTE, ONDEF

Depuis plus de 130 ans que le cartonondulé existe, le matériau a évolué aurythme des différentes évolutionstechnologiques.

D’abord utilisé dans les années 1860pour renforcer la structure des chapeauxhaut de forme, on a très vite découvertque ses caractéristiques intrinsèques luipermettaient d’être un outil précieuxdans la protection des marchandisesfragiles puis, grâce à sa remarquableadaptabilité, au transport et au stockagede tous types de produits.Depuis les premières mises en placed’onduleuses simple face implantées enEurope en 1883 à Londres, puisKirchberg (Allemagne) et Exideuil-sur-Vienne (en France), la production decarton ondulé a connu une croissanceconsidérable accompagnant le dévelop-pement économique mondial de la findu 19ème siècle à nos jours.Des progrès remarquables ont étéréalisés pour augmenter la production etrépondre aux besoins. Plus tard, lecarton ondulé a su s’adapter auxnouvelles techniques d’impression afinde lui permettre non seulement d’êtreun matériau opérationnel largementutilisé pour la protection, le stockage etla manutention de marchandises, maisaussi pour la promotion des produitsauprès des consommateurs. L’apparition de l’électronique, desordinateurs et des automates dans lesprocess de production a permis desprogrès considérables pour répondre auxbesoins du marché.Devenu le matériau d’emballage le plusutilisé dans le transport de produits aussibien en B to C qu’en B to B, notreindustrie s’est toujours mobilisée pouroffrir des réponses adaptées aux besoinsrecensés dans la chaîne globaled’approvisionnement. Elle offre ainsi toute une panoplie desolutions dans les domaines de lamanutention, de l’optimisation deschaînes de production, de la protectiondes produits aux chocs, à la poussière, àla lumière etc. Elle développe dessolutions qui permettent de respecterdes règles d’hygiène parmi les plusstrictes.

Elle prend soin de respecter l’environ-nement :• en permettant une optimisation des

moyens de transport,• en mettant en place une structure qui

lui permet de recycler les emballagesusagés.

Bref, une industrie qui a fait dudéveloppement durable bien avant queces mots ne prennent un sens dansl’esprit collectif d’aujourd’hui.Si l’on regarde actuellement les grandschantiers sur lesquels se penchentproducteurs et distributeurs en relationplus ou moins proche avec l’emballage,ils sont au nombre de cinq :1. réduire la démarque inconnue, les

erreurs et les pertes,2. accélérer les opérations logistiques et

en réduire les coûts,3. améliorer les performances de la

G.P.A et donc diminuer les stocks,4. augmenter le taux de service en

linéaire,5. s’assurer d’une parfaite sécurité dans

le domaine alimentaire principale-ment, en mettant en place unetraçabilité efficace des produits quipermette de retirer à tout moment dumarché un produit défectueux. Par làmême, répondre aux réglementationsfrançaises et européennes dans cedomaine et protéger leur image sur lemarché.

Le point commun à ces problèmes dontcertains peuvent sembler difficilementcompatibles entre eux, c’est la traça-bilité logistique.C’est donc tout naturellement que l’in-dustrie du carton ondulé s’intéresseaujourd’hui aux nouvelles technologiesde traçabilité et notamment à la RFID.Les enjeux économiques sont considé-rables. Les demandes fusent tousazimuts. Notre vision est que le développementde la technologie RFID en logistique sefera dans un ordre logique :1. la palette et l’emballage de transport,2. certains produits à haute valeur

ajoutée,3. beaucoup plus tard, les emballages

primaires.Mais cette technologie n’a de devenirque si elle apporte des progrès substan-tiels par rapport aux technologies detraçabilité déjà existantes.La singularité de la situation actuelle estque, sous la pression du lobbyingaméricain, des solutions de traçabilitépar RFID se mettent en place dans lasupply chain avant même que lestechnologies éprouvées comme le codebarre n’aient eu le temps de se déployerréellement dans le domaine del’information logistique (EAN 128 surles cartons et SSCC sur les palettes).


Palette hétérogène contenant différents types de produits et lecteur de palette.

En exemple :➣ Liquide : eau, vin, shampooing➣ Végétaux➣ Fruits➣ Bocaux avec couvercle métal➣ Emballages aluminés➣ Aliments pour animaux

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Il est indéniable que latechnologie RFID offredes perspectives considé-rables de gains de pro-ductivité. La fonction laplus convoitée consiste àlire en masse et en tempsréel sur une palette l’en-semble des informations

logistiques contenues sur chaque carton. Quand ce but est atteint, la technologieRFID offre ainsi la possibilité derapprocher à tous les points stratégiquesde la chaîne d’approvisionnement, lesflux d’informations avec les flux physi-ques de marchandises.La démarque inconnue, les pertes, leserreurs de saisie, le mauvais routage, letaux de service, la visibilité des stocks,le retrait d’un article défectueux, tousces points critiques peuvent êtreaméliorés de façon considérable pour leplus grand bénéfice des acteurs de lasupply chain. Certaines études font état de gains deproductivité de l’ordre de 66 cts d’eurospar palette et de l’ordre de 55 cts parcartons. Pour cela, il faut que latechnologie soit en tous points conformeaux demandes de la chaîne logistique :lire rapidement et en masse et à unedistance raisonnable 100 % des colisquelle que soit la nature des produitscontenus à l’intérieur des cartons.Bien entendu, ces économies semesurent par rapport à une chaînelogistique sans véritable système detraçabilité. Or, et nous l’avons vu plushaut, il existe déjà des systèmesrelativement performants qui utilisent latechnologie du code barre. L’industrie du carton ondulé considèrenéanmoins que la technologie RFID abeaucoup d’avenir pourvu qu’elle puisserépondre aux besoins de la logistique.

Pour se préparer à cette révolution, notreindustrie a non seulement établi uncahier des charges concernant lesperformances minimum que nousattendons de cette technologie incluantune réelle interopérabilité entre lesdifférents offreurs de solutions. Noustravaillons également sur les caractéris-tiques techniques des tags qui, insérésdans le carton, ne doivent en aucun casaltérer le recyclage du matériau.

L’industrie européenne du carton onduléa mis en place en France, un centred’évaluation de cette technologie afin detester et valider les meilleures solutionstechniques présentées sur le marché.

La mise en place des standards interna-tionaux, la validation des solutionstechniques et des "business cases"assureront, à n’en point douter, ledéploiement de la RFID dans la chaînelogistique.

L’industrie du carton ondulé quiproduit environ 80 milliards d’embal-lages par an en Europe, et quelque200 milliards au plan mondial, offriraalors un très beau débouché pour cettetechnologie aux perspectives trèsprometteuses.

La révolution de la RFID :le mariage du papier et de l’électronique

Michel Leduc, ASK

La RFID appliquée à la traçabilitéd’objets fait rêver les industriels etacteurs de la chaîne logistique par lesvolumes qu’elle peut engendrer, lepotentiel étant, dans l’absolu, celui desmilliards de codes barres à remplacerpar des étiquettes RFID dans lesannées, voire les décennies à venir.Cette technologie a prouvé son effi-cacité dans le transport public où elleest devenue le standard de facto. Dansla traçabilité d’objets et les documentsd’identité, deux marchés plus émer-geants, l’utilisation pour ces objets desupports actifs comportant une antenneargent sérigraphiée sur papier sembleêtre une réponse à des contraintesspécifiques à ces applications.

La technologie RFID, mature pour l’identification de personnes dans le transportLa technologie RFID ou "sans contact",qui consiste à établir une communi-cation par ondes radio entre un lecteuret un médium tel qu’une carte, unticket ou une étiquette, s’est imposéedans le transport public dès lesannées 90. Dans le cas d’une tran-saction sans contact pour un abonné, legeste s’avère simple et rapide et permetde fluidifier les mouvements depassagers dans les métros, bus et engénéral tous les transports publics auxheures de pointe. Les cartes, dotées demicroprocesseurs pour les plus sophis-tiquées, permettent de stocker denombreuses informations concernant leporteur et ce, de manière transparentevis-à-vis de l’extérieur. Les opérateurspeuvent ainsi profiter de la remontéed’informations dans leur systèmecentral pour offrir une offre tarifairepersonnalisée et affinée en fonction deleur public. La fraude très fréquente etcoûteuse avec la technologie magné-tique devient quasi impossible sur le

plan technique. La mobilité du citadinéquipé en "sans contact" fait entrer lesvilles dans une modernité dont ellespeuvent maintenant se targuer, offrantaussi la possibilité aux porteurs den’utiliser qu’une seule carte pour demultiples applications lorsque la cartede transport est aussi utilisée en carteville.Certains pays tels que le Portugal oules Pays-bas n’hésitent plus à équiperprogressivement tous leurs transportspublics d’un titre sans contact uniquepermettant de voyager à travers le paysavec une seule carte, sur des moyensde transport multiples. L’arrivée duticket sans contact en 2000, doté luiaussi d’une puce de taille mémoirevariable, permet de s’adresser aumarché des passagers occasionnels.De même pour le contrôle d’accèsoffre-t-il un moyen de recevoir lesvisiteurs en "sans contact". Ce nouveauproduit révolutionne le transport publicqui peut dorénavant s’équiper en "toutsans contact" et bénéficier d’une éco-nomie générée par une technologieunique pour usages, périodes et tarifsmultiples. Dans certaines régions dumonde, les tickets papier sont rem-placés par des tickets sans contactrechargeables pour l’ensemble de leurspassagers. A ce jour, tous les renouvellementsidentifiés de billettique dans le trans-port public basculent en sans contact,qu’ils se situent en Asie, en Europe ouen Amérique du Nord ou du Sud. Latendance est générale et les avantagesclairement identifiés pour les abonnés.Il reste à mieux appréhender le businesscase du ticket sans contact qui doit êtreperçu comme un outil marketingpuissant (tarifications identifiées,impression de séries limitées lorsd’événements culturels, sponsoring parles organismes culturels) et utilisé encarnets de ticket ou en ticket à duréelimitée. Son coût technologiqueunitaire ne lui permet pas en effet deremplacer les tickets unitaires magné-tiques pour un seul voyage lors detrajets à tarif réduit, mais son coûtéconomique s’avère indiscutable dèsqu’une politique tarifaire (carnets de10, "pass" pour une période, etc.) estapplicable.

L’antenne argent sérigraphiée sur papier : un process unique et multi produitsDans la carte à puce, la technologietraditionnelle est basée sur une antennecuivre filaire ou un process dephotogravure sur support plastique.La technologie développée par ASKconsiste à imprimer une antenne argenten sérigraphie sur un support papier et

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RFID


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ajouter une puce par dépose directe surl’antenne. Les bénéfices sont multi-ples : matières premières non pol-luantes, bas coûts, excellente résistancedans le temps en milieu extrême,grande reproductibilité (clones, plutôtqu’éléments d’une population),productivité à la hauteur des enjeux,qualité anti-fraude intrinsèque. Lepapier, en effet, laisse une traceindélébile lors d’une torsion de cartetout en lui permettant de continuer àfonctionner. Une étiquette RFID colléesur un objet sécurisé ne peut êtredécollé. La dépose directe de la puce,process éprouvé sur le marché trèscontraignant du transport, permetd’éviter la surépaisseur et les rupturesdues aux modules.De même, un process industrielsimplifié dans le nombre de ses étapeset la fabrication de produits de A à Zsur une même ligne de productionréduisent les risques liés à la sous-traitance et offrent des tickets,étiquettes RFID et solutions pourdocuments d’identité sans surépaisseur,intégrables dans les équipementsd’impression du marché. Les étiquettesRFID, composées de deux couches depapier uniquement, conservent lesmêmes qualités que les étiquettespapier traditionnelles en termes depost-impression notamment. Uneimpression de code barre, par exemple,permet de faire évoluer les infra-structures existantes en douceur enpassant en technologie RFID sur unepartie de la chaîne logistique (entre-pôts) avant d’équiper les boutiques.Eu-égard aux contraintes rencontréesdans la traçabilité d’objets et lesdocuments d’identité tels que lespasseports qui demandent une capacitéde production très élevée et fiable, unegrande flexibilité pour les supportsfibreux, un processus anti-fraude origi-nal, la technologie d’antenne sérigra-phiée argent sur papier s’avère uneinnovation tout à fait adaptée à cesnouveaux marchés et prendra sans

doute de l’ampleur chez les industrielsdans les années à venir.

La RFID sans contrainteSerge MUNNIA, PYGMALYON

DAG System, département électroniquede la société lyonnaise PYGMALYON,développe des systèmes RFID (Radio-Fréquence IDentification) depuis 1998.Grâce à son avancée technologique,PYGMALYON a été classée entrepriseinnovante par l’ANVAR Rhône-Alpes(L'Agence Nationale pour la Valori-sation de la Recherche). Une dizainede brevets protègent d’ores et déjà lesproduits très novateurs de DAGSystem. DAG System est présent dansplus de 30 pays dans le monde et

réalise 90 % de son chiffre d’affaires àl’international.DAG System fabrique et commercia-lise les 3 composants de la RFID(lecteurs/antennes/étiquettes). DAGSystem propose également des solu-tions de RFID globales et adaptées àtous les types d'applications (contrôled'accès, logistique, process, chrono-métrage…).

"La RFID sans contrainte"Non satisfaits par les systèmes contrai-gnants de RFID obligeant l’individu oul’objet à se rapprocher de la borneRFID pour être détecté, les clients sesont tournés vers DAG System pour luidemander de développer un nouveausystème de RFID en 13,56 MHz.Aujourd’hui DAG System propose unesolution innovante de détection "sanscontrainte" permettant une détection àgrande distance (jusqu’à 10 m) et degrande quantité (jusqu’à 60 m3). Avecle procédé DAG System, il suffit qu’unindividu portant un badge passe sousune antenne pour qu’il soit instantané-ment détecté. De même, les manuten-tionnaires ne sont plus obligés deprésenter les colis un à un devant unlecteur pour qu’ils soient compta-bilisés. Il leur suffit de passer lefenwick entier contenant tous les colissous une antenne DAG System pourqu’ils soient tous automatiquementdétectés.

Une solution globaleDAG System propose des produitsRFID actisf et passifs, essentiellementaxés sur la HF. Des études sontactuellement menées sur l’UHF.Contrairement aux autres acteurs dumarché qui sont essentiellement baséssur la courte distance, Dag Systempropose des solutions de courte et de


Cartes et tickets sans contact.

Cartes d’identité et passeports.

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Antenne 2D pour contrôle d’accès d’individus Antenne 2D pour logistique/colis

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RFID


DAG Bracelet pour contrôle d’accès d’individus, sport, etc. DAG Colis 3D permettant de passerle colis dans tous les sens

longue distance. DAG System fabriqueainsi des lecteurs de courte et longuedistance, d’un état brut pour lesintégrateurs à un produit complètementpackagé pour ses clients directs.La force de DAG System se tientégalement dans sa capacité à réaliserdes DAG (= étiquettes RFID)spécifiques pour des applicationsparticulières (DAG se portant aubracelet, DAG 3D pour les colis, DAGse portant à la chaussure ou étantintégrés dans le dossard des coureursde marathon…).Enfin DAG System propose des anten-

nes pouvant aller jusqu’à 10 mètres delarge et pouvant détecter des étiquettesquel que soit le sens de passage(antennes 1D, 2D et 3D).

Des applications spécifiquesDAG System a développé des solutionsclé en main pour des applicationsspécifiques. Ainsi DAG Systempropose une solution de forfait de ski"main libre" remplaçant l’obsolète etcontraignant forfait papier. De mêmeDAG System a développé une solutionpour les piscines leur permettant de

comptabiliser le nombre de baigneursprésents dans l’établissement. DAGSystem propose également sa solution"DAG Parc" permettant le chrono-métrage en libre service des sportifs.De nombreuses autres applications ontété développées par DAG Systemcomme des solutions de logistique, demonétique, de grande distribution… A chaque problème rencontré par leclient une solution individualisée. DAGSystem se propose de réaliser uneétude spécifique et poussée afin derépondre au mieux aux attentes desclients.

Systèmes de contrôle d’accès d’individus et pour logistique colis.

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DAG Colis posés surdes colis contenantdu liquide

Exemple de marathonchronométré avec dumatériel.

Application des produitsDAG dans le sous-marin(= Metal) de Cherbourg.

Emergence de la RFID – très longue portée et forte autonomie

Christophe DUGAS,Coronis Systems

Pour satisfaire aux exigences d’identi-fication, de localisation et de suivi decontainers à l’échelle d’un port ouencore de personnes dans de vastesespaces contrôlés (sécurité), etc., latechnologie RFID UHF répond avecdes portées radio de plusieurs dizaines,voire centaines de mètres, mais se voitimposer un sérieux défi sur l’auto-nomie d’énergie.

La technologie Wavenis sollicitéepour répondre à la RFID UHFlongue portéeCoronis a développé une technologiesans fil ultra basse consommation etlongue portée radio, dénomméeWavenis, Les premiers marchés servispar cette technologie ont été histori-quement la télé relève des compteursd’énergie (eau, gaz, chaleur, électri-cité), la télémétrie industrielle, lemédical, le confort de l’habitat,l’alarme et la sécurité. Un secteurémergeant, mais à la croissance trèsrapide, a depuis fait son apparition : laRFID UHF dit "long range". Il s’agitde toutes les applications d’identifi-cation où la RFID traditionnelle

présente des portées trop faibles. Parexemple, la traçabilité des containers,l’identification des personnes, le péageet le parking.Coronis Systems a pénétré ce segmenten se positionnant sur des marchésverticaux comme, par exemple, le suivide containers avec SingaporeTechnologies et le suivi de flottes devéhicules (location or corporate).D’autres applications sont concernées(tolling, suivi du personnel, Supply

Chain Management ou SCM), maisCoronis doit faire face à une fortepression sur les coûts. Les clients deCoronis sont ici des intégrateurs desolutions, et non des fabricants.

Produits RFID UHF longue portée à 6 €Pour répondre à cette pression descoûts, Coronis vient de lancer le designde sa prochaine génération de plate-


Utilisation des RFID UHF longue portée pour le suivi des paquets dans de grands espaces.

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forme Wavenis, avec undéploiement industrielprévu d’ici 18 mois. Elleest basée sur un "SystemOn Chip" (SoC) qui vaintégrer le transceiverradio et le micro-contrôleur qui embar-quera le protocole de

communication et les couchesapplicatives. Cette solution permetd’atteindre un prix unitaire de produitassemblé et testé de 6 € avec desservices de gestion de réseau radioavancés, et surtout des performancesradio et énergétiques bien plus élevéesque les solutions actuellement recom-mandées dans les standards émergeants(ANSI-RTLS, EPC global) aveclesquels Wavenis assure néanmoins unecompatibilité avec les API respectives.Les négociations entreprises dans leSCM, avec soit des intégrateurs, soitdes fournisseurs de tags actifs, mon-trent qu’avec un tag en dessous des8 €, ce sont d’énormes marchés quibasculeront. Ceux-ci utilisent actuel-lement des tags actifs classiques, maisavec des structures de lecture coûteuseset contraignantes : nécessité d’installerrégulièrement des portiques ou socles

de lecture tandis qu’un réseau Wavenis,avec la qualité de services offerte estmaitenant plus performant et plusflexible que les solutions actuelles,sans bien sûr aller jusqu’à remplacer laRFID traditionnelle.

A propos de Coronis

Créée en 2000 et soutenue parl’ANVAR à l’origine, la sociétéCoronis Systems est positionnéecomme fournisseur de solutions detransmission de données par voie radiopour les intégrateurs et les équipe-mentiers. La gamme des solutionsOEM est basée sur le cœur detechnologie sans fil ultra basseconsommation et longue portée radio, dénommée Wavenis, conçue,développée et industrialisée parCoronis Systems. Cette plate-formetechnologique s’adresse à un grandnombre d’applications, y compris lesplus critiques qui requièrent simul-tanément une durée de vie opération-nelle de plusieurs années avec unealimentation sur pile, des conditionsd’accès radio très difficiles et un niveaude prix extrêmement bas imposé par lalogique du marché.

Perspectives technologiquesen systèmes d’identification

sans contactFrançois VACHERAND,

CEA-LETI

Parmi les nouvelles technologies endéveloppement dans les laboratoires deR&D du CEA-LETI sur la thématiquedes systèmes d’identification sanscontact, on peut citer actuellement :• les interfaces air pour augmenter les

débits,• les interfaces air pour augmenter les

distances de lecture,• la gestion de l’énergie des micro

batteries intégrées sur la puce ou desmini batteries déposées sur lesupport, sources d’énergie dévelop-pées par le CEA-LITEN,

• les nouvelles technologies de mémoi-res non volatiles (Fe-Ram, PC-RAM,M-RAM, voire MEMS),

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RFID


Démonstrateur très haut débit sans contact et taux de transfert vidéo (CEA-LETI).

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• les micro capteurs intégrés ou non àla puce pour mesurer la température,la pression etc.,

• les technologies silicium basse con-sommation comme le SOI,

• le développement d’une électroniqueimprimable à base de composantsorganiques.

Les deux avancées majeures les plusprometteuses pour l’évolution desperformances et des fonctionnalités desmicrosystèmes d’identification et detraçabilité sans contact industrialisablesà court ou moyen terme, sontl’augmentation des débits et l’inté-gration de micro sources d’énergie.La première concerne l’augmentationdes débits pour les systèmes sanscontact, dits de proximité pour l’iden-tification des personnes (cartes à puce).L’objectif est de proposer un lien decommunication numérique nettementsupérieur à ce qui se fait actuellement(106 kbits/s à 848 kbits/s), afin depouvoir transférer rapidement desfichiers entre la carte et le lecteur. Lesapplications visées sont l’identificationbiométrique, le téléchargement d’appletsJava ou de fichiers multimédia.Pour cela, le LETI a développé uneinterface air spécifique, compatibleavec les solutions déjà normalisées et

permettant d’augmenter graduellementles débits à 1,7 Mbits/s voire 3,4 Mbits/s.La solution implémentée sur le com-posant télé alimenté repose sur unetechnique de modulation d’amplitudemulti niveaux et un récepteur mettanten œuvre une régulation numérique dela tension présente aux bornes del’antenne. La commande du régulateurétant proportionnelle au niveau duchamp électromagnétique, on disposealors d’une valeur numérique du niveaud’amplitude.Un démonstrateur comprenant lelecteur très haut débit et un circuitintégré regroupant les fonctionsd’émetteur/récepteur très haut débit etde télé alimentation a été validé à lavitesse de 1,7 Mbits/s. Des travaux sonten cours pour atteindre les 3,4 Mbits/s.Ce démonstrateur transmet des imagesvidéo en temps réel à partir du débit de1,7 Mbits/s. Une propositiond’extension de la norme actuelle a étésoumise à l’ISO.Une deuxième avancée significativedans le domaine de la traçabilité est lapossibilité de déposer des micro batte-ries sur un microcircuit de silicium.L’objectif est de pouvoir alimenter enpermanence certaines fonctions d’uncircuit électronique telles que le

contrôle de la sécurité des donnéessensibles, en particulier les clés decryptage, ou l’acquisition de donnéescapteurs entre deux passages devant unlecteur sans contact.

La technologie de dépôt d’une micro-batterie développée par le CEAconsiste à ajouter cinq couches au-dessus des couches métal d’uncomposant intégré : un collecteur decourant, une cathode, un électrolyte àl’état solide, une anode et une encapsu-lation étanche. L’épaisseur totale est de10µm et la capacité de 100 µA.h parcm2. Ces micro batteries peuventsupporter de forts courants de déchar-ge. La technologie de dépôt estentièrement compatible avec lesprocédés utilisés dans les sallesblanches des fabricants de semi-conducteurs.

En parallèle, le LETI a développé uneélectronique de contrôle de charge etde décharge ultra basse consommationafin d’optimiser au mieux l’énergiedisponible. Les premiers tests ontmontré que l’on pouvait par exempleassurer le maintien de l’informationcontenue dans 128 bits de mémoirestatique pendant 2 ans avec une microbatterie de 25 mm2.


Prototype de micro batterie déposée sur tranche de silicium.

Microbatteries avec encapsulation

couche mince sur ASIC

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Les applications privilégiées des ondesélectromagnétiques sont les télécom-munications, le radar et la télédétec-tion, domaines où les ondes électroma-gnétiques n'ont pas de concurrence. Il ya à côté de ces applications très privilé-giées des applications qui le sont unpeu moins, certaines applicationsindustrielles, médicales, de chauffage,de contrôle…. Un peu moins signifieque les ondes électromagnétiques sonten compétition avec d’autres modali-tés. Dans les applications privilégiées,les ondes électromagnétiques ne s’im-posent que si vraiment elles présententpar rapport aux autres des avantagesdécisifs et évidemment, c’est le cas desRFID.

L’onde électromagnétique et le spectre des ondes électromagnétiquesL’onde électromagnétique est caracté-risée, entre autres, par sa fréquence etsa longueur d’onde. La fréquence estce qui fixe la périodicité dans le temps.La longueur d’onde est ce qui détermi-ne la périodicité dans l’espace. Cesdeux aspects ont leur importance dansles applications.Une onde électromagnétique se compo-se principalement de deux vecteurs : lechamp électrique et le champ magné-tique qui se mesurent respectivementen volt par mètre et ampère par mètre.La figure 1 donne une représentationdu spectre des ondes électromagné-

tiques. Ce spectre électromagnétiqueest exploité à des fins diverses. Lesondes électromagnétiques occupantl’espace qui leur est offert, il est néces-saire de procéder à une allocation desfréquences d’utilisation. Ceci signifiequ’il faut se soumettre aux bandes defréquences officielles qui sont allouéespour l’application considérée. En cequi concerne les applications dites ISM(applications Industrielles, Scientifi-ques et Médicales), utilisant les radio-fréquences, l’Union Internationale desTélécommunications a réservé un cer-tain nombre de bandes de fréquencesavec un minimum de contraintes. Dansles applications qui nous concernent,c’est le domaine des MHz aux GHz quinous intéresse.

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RFID


ONDES ELECTROMAGNETIQUESCouplage, Propagation, Exposition des personnes

Jean-Charles BOLOMEY, Alain AZOULAY, Département Electromagnétisme, SUPELEC

Figure 1

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SPEF Venture has been investing since 1997 in innovative technologybusinesses.SPEF Venture team has a proven track record and deep knowledge intechnology, entrepreneurship, operations, venture capital, and in the needsgenerated in a company's growth. The investment managers are trained to provide a full range of solutions toentrepreneurs, from help in fund raising, building organizations, producingrealistic forecast, business development to support during an IPO or tradesale process.SPEF Venture manages various sources of equity: • The FCPI Banque Populaire Innovation 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 and 9 raised

from individuals and focused on early stage investment both in IT and LifeSciences.

• SPEF e-Fund, a FCPR sponsored by Natexis Private Equity and ParcomVentures (ING) focused on late stage IT deals.

SPEF VENTURE is a subsidiary of Natexis Private Equity (Natexis BanquePopulaire asset management company) which manages 1,9 Billion € inprivate equity investments.The average amount of investment ranges from Euros 1 million up to Euros 4million per round of financing limited to a maximum of 9 M_ per firm and canbe invested in several stages form 1st round to pre-IPO and PIPES. We invest in the European Union.- In Life Sciences, our favoured sectors are biotech, pharmaceuticals (drugs

and diagnostics), medical device, nutraceuticals and wellness, andbiomaterials/bioprocesses (industrial biotechnology). We also considerinvestments in technology platforms, environment, bio-energy, skin careand services.

- In Information Technologies, we invest in companies developinghardware, software and Information Technology based innovative servicesaddressing significant market need with a leading-edge technology or asustainable competitive advantage.

Around Euros 320 million in funds are devoted to investments in innovativebusinesses with high growth potential. 10 Investment Managers operate inthe areas of Information Technology and Life Sciences.

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Figure 2.

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RFID


Caractéristique d’une RFIDOn peut considérer que les RFID setrouvent aux confluents d’un certainnombre de secteurs d’applications :• les télécommunications puisqu’il

s’agit d’échanger des informations,• le radar ou la télédétection puisque

l’étiquette électronique peut êtreconsidérée comme un cible coopé-rante,

• les applications de puissance, puis-que dans les systèmes dits passifs,c’est la borne qui doit fournir l’infor-mation et la puissance.

Les distances de couplage entre laborne émettrice et l’étiquette (ou TAG)sont, en général, extrêmement faibles,c’est-à-dire entre le contact et quelquesmètres. Avec les RFID, on peut êtreconfronté à des problèmes que l’onrencontre avec les RADAR : quand unecible est attaquée par plusieurs missilessimultanément, il faut que le RADARfasse le tri. On peut retrouver cette pro-blématique avec les RFID.Dans le cas d’un système RFID, l’ondeémise par la borne doit pouvoir ali-menter l’étiquette et lui transmettredes données. L’étiquette doit répondre

à la borne dans de bonnes conditions.Le succès de l’opération dépend deplusieurs paramètres : la fréquence defonctionnement, les antennes utilisées,le mode de couplage envisagé, l’envi-ronnement et les matériaux sur les-quels se trouve l’étiquette.Les différentes bandes de fréquencesqui sont allouées aux RFID s’échelon-nent sur des domaines distants sur lespectre RF. On trouve des fréquencesqui sont inférieures à 135 KHz.Ensuite, on passe au domaine du MHz(13,56 MHz, 866 MHz et 2 450 MHz).Ce qu’il est important de mettre en facede la fréquence, c’est la longueur d’on-de qui varie en fonction inversementproportionnelle de la fréquence. Dansles deux premières bandes de fréquen-ces, les longueurs d’onde sont trèsgrandes, voire grandes devant les dis-tances de couplage. Dans les deux der-nières bandes, les longueurs d’onde serapprochent des distances de couplage.

Champ quasi statique et champ rayonnéLes courants peuvent circuler dans descircuits ou dans des antennes. Uneantenne n’est rien d’autre qu’un circuit

particulier conçu pour produire unrayonnement donné. Tout circuitrayonne, mais on ne s’occupe pas engénéral de son rayonnement. Sur lafigure 2 est représentée une sourceavec des courants qui circulent. Si onconsidère cette source comme un cir-cuit, on a autour de ce circuit deschamps quasi statiques. Ce sont deschamps que l’on peut calculer dans lecadre des théories que sont l’électros-tatique ou la magnétostatique ou l’é-lectrocinétique. Tant que la fréquenceest suffisamment basse, ou tant que ladistance dans laquelle on se trouve, estsuffisamment petite devant la longueurd’onde, il n’y a pas de propagation,comme c’est le cas dans un circuit.C’est la raison pour laquelle on ditqu’on a des champs quasi statiques.Pour fixer des ordres de grandeur, onpeut considérer qu’on est dans unezone de champs quasi statiques tantqu’on est à une distance inférieure àune demi longueur d’onde. Dès quel’on sort de cette zone (évidemment latransition n’est pas très abrupte), onentre dans la zone de champs rayonnésqui, elle-même, se décompose en deuxzones :

A. Azoulay & J-Ch Bolomey - Département Electromagnétisme - 31 Mai 2005

Zone de champ

réactif

• Antennes de type boucles magnétiques

• Couplage par mutuelle inductance(cf. transformateur)

• Décroissance rapide du champ en r-3

(en espace libre)

Distances et dimensions << longueur d’ondeCouplage champ réactif (statique)Effet de mutuelle induction (approche circuit)

RFID à 135 kHz et à 13,56 MHz

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Figure 3.

A. Azoulay & J-Ch Bolomey - Département Electromagnétisme - 31 Mai 2005

Distances ↑ ou > longueur d’onde (↑ dizaine de cm)Couplage radiatif champ proche/lointain

Antennes impriméesDécroissance du champ en 1/r

RFID à 868 MHz et à 2,450 MHz

• Les zones de champs proches qui sejustifient plus particulièrement dansle cas des grandes antennes. Ce sontdes zones où le faisceau rayonné parune antenne réflecteur suit encore leslois de l’optique géométrique, c’est-à-dire que le faisceau est relativementparallèle.

• Les zones de champs lointains où lefaisceau rayonné diverge pour donnerune onde sphérique localement plane,c’est-à-dire une onde électromagné-tique qui se propage.

Les paramètres importants sont la lon-gueur d’onde, la distance de couplage ret les dimensions de l’antenne.Dans la bande basse fréquence(< 135 KHz), la longueur d’onde estsupérieure à 2 km. Dans ce cas, la dis-tance de couplage et la dimension del’antenne sont très inférieures à la lon-gueur d’onde. Cette propriété s’étendaussi à la bande HF (13,56 MHz) pourlaquelle la longueur d’onde est encorede l’ordre de 22 mètres. Pour ces deuxbandes de fréquences, on se trouvedans la zone de champs statiques. Lesdispositifs fonctionnent le plus souventdans un type de couplage que l’on qua-lifie de magnétique, dans la mesure où

les circuits utilisés se présententcomme des petites boucles et opèrentcomme un transformateur dans un cir-cuit. La décroissance du champ est en1/r3 en espace libre.La situation est différente dans les ban-des supérieures UHF (836 MHz) etSHF (2 450 MHz) où la longueur d’on-de est de quelques centimètres et où ladistance de couplage et la dimensionde l’antenne peuvent être de l’ordre degrandeur de la longueur d’onde ousupérieure. Dans ce cas, on se trouveen général dans une situation de cou-plage radiatif, faisant intervenir à lafois un champ magnétique et un champélectrique (figure 3). Les antennes uti-lisées sont réalisées par des techniquesde circuit imprimé. Leur fonctionne-ment est loin d’être évident. Le champdécroît en 1/r en espace libre.

Absorption des ondes électromagnétiquesLes ondes électromagnétiques sontabsorbées en fonction des caractéris-tiques des milieux dans lesquels elles sepropagent. Dans l’air, les ondes électro-magnétiques ne sont quasiment pas

absorbées. Dans le cas d’un couplageradiatif, le champ s’atténuera en 1/r. Si on se trouve dans un milieuabsorbant, il s’y ajoutera un affai-blissement exponentiel. Cela va contri-buer à la décroissance du champ etdiminuer la portée.Les matériaux sont de deux types :• les conducteurs qui sont caractérisés

par leur conductivité,• les isolants qui sont caractérisés par

leur angle de perte.Dans les milieux conducteurs, lesondes sont très fortement atténuées. Ilse produit un effet de peau : lorsqu’onenvoie une onde sur un matériauconducteur, celle-ci n’arrive pas àpénétrer au-delà d’une certaine pro-fondeur qui est d’autant plus faible quela fréquence est plus élevée et que l’onappelle l’épaisseur de peau. Le phéno-mène d’absorption résulte de ladissipation de chaleur dans le matériaupar effet joule et si l’on absorbe de lapuissance par effet joule, c’est autantde puissance en moins dans l’onde quise propage.Dans les matériaux isolants se produi-sent des mécanismes physiques qui

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provoquent l’absorptiond’une onde électro-magnétique. La qualitéd’un isolant est définie parun angle de perte. Plusl’angle de perte est petit,meilleur est l’isolant. Lesmatériaux que l’on ren-contre dans la nature, pré-

sentent des angles de perte de 10-1,10-2, 10-3. Evidemment, il y a une trèsgrande différence entre l’absorptiondans les matériaux conducteurs et celledans les matériaux isolants.Ce serait suffisamment simple sil’absorption ne dépendait pas aussi dela fréquence. En effet, un matériaupourra être considéré comme conduc-teur aux basses fréquences et isolantaux hautes fréquences. Il est donc trèsdifficile de classer un matériau parmiles conducteurs ou les isolants avant deconnaître dans quelle gamme defréquences il va être utilisé.Nous avons considéré jusqu’à présentune onde qui se propage dans unmilieu homogène. Mais dans la réalité,il y a des obstacles à la propagation,comme les supports d’étiquette et toutce qui est autour des bornes.L’absorption ne dépend pas unique-ment de la forme, mais aussi desdimensions de ce qui se trouve autourdes antennes. Les matériaux auxfréquences basses sont susceptiblesd’induire des déformations signifi-catives des lignes de champ et demodifier de façon inattendue desconditions de couplage entre la borneet l’étiquette. Aux fréquences plusélevées, par couplage radiatif, lesmatériaux conducteurs sont suscep-tibles de créer des conditions depropagation très défavorables, notam-ment par des mécanismes d’images. Leplus grand soin doit être apporté à lavérification des conditions de couplage.Un dispositif peut très bien fonctionnerdans un espace libre et dans unenvironnement très compliqué, et êtredéfectueux dans un milieu plus simple,tout simplement parce que la forme etles caractéristiques de conductivité,d’angle de perte des matériaux neseront pas adaptés à la situation.

Compatibilité électromagnétique

Abordons maintenant la compatibilitéélectromagnétique qui revêt deuxvolets :

• Un équipement électronique ne doitpas polluer son environnement par lesondes qu’il émet.

• Un équipement électronique doit êtrecapable de fonctionner dans unenvironnement normalement pollué.

Même en fonctionnant dans des bandesde fréquences différentes, il y a unrisque de coupler les antennes desRFID. Un champ parasite peut en effet,sous l’effet de non linéarité à ladétection par exemple, créer desproblèmes dans la bande de fréquencesoù les RFID fonctionnent. Evidemment ces risques sont relative-ment limités pour les fréquences lesplus basses, c’est-à-dire jusqu’à13,56 MHz, dans la mesure où ladécroissance du champ est extrême-ment rapide et dans la mesure où iln’existe pas de sources extrêmementpuissantes. Par contre, les risques debrouillage sont plus sérieux dans lesbandes de fréquences supérieures pourlesquelles il existe de très nombreuxutilisateurs des bandes qui jouxtentcelles qui sont exploitées par les RFID.Par exemple la bande RFID 868 MHzqui est proche la bande GSM 900 MHz(téléphone mobile), peut être soumise àdes problèmes. La bande RFID2,450 MHz risque d’être encore plusperturbée. En effet cette fréquence estcelle de la bande ISM où opèrent lesfours à micro-ondes non seulementdomestiques, mais aussi industriels quiconsomment plusieurs dizaines dekilowatts. Cette bande est aussi celledes réseaux locaux radio. Il faut doncbien prendre en compte le fait quel’environnement électromagnétique estle siège de signaux extrêmement diverset variés et qu’il faut coexister avec cessignaux, c’est-à-dire ne pas les pertur-ber et ne pas être perturbé.

L’impact des ondesélectromagnétiques sur les humainsDans cette problématique, la fréquenceconstitue un facteur déterminant. Vis-à-vis des ondes électromagné-tiques, les tissus biologiques se com-portent comme les matériaux que nousavons décrits précédemment. Si on metune personne dans une onde électro-magnétique, aux fréquences basses,l’onde pénètre dans les tissus et donneune répartition de champ relativementuniforme. Aux fréquences élevées,l’onde pénètre de façon superficielle(effet de peau). On retrouve évidem-ment les mêmes facteurs queprécédemment : l’aspect géométrique,la forme, l’hétérogénéité (des organes),le rapport dimension à longueurd’onde, les aspects diélectriques…Les tissus biologiques peuvent êtreclassés en deux grandes catégories enfonction de leur teneur en eau : lestissus à forte teneur en eau comme lesmuscles et les tissus à faible teneur eneau comme les os ou les tissusgraisseux, adipeux. Selon qu’il y a del’eau ou pas, les comportements sont

assez différents, plutôt conducteur dansle premier cas, plutôt isolant dans lesecond. Le développement de la téléphoniemobile a donné lieu à des travauxextrêmement approfondis sur les effetsdes ondes électromagnétiques sur leshumains. Quand une personne estexposée à une onde électromagnétique,elle est soumise à deux types d’effets :• Les premiers effets que l’on sait bien

définir, sont thermiques. Ce sont leseffets que l’on exploite dans le fourmicro-ondes. C’est la pénétration desondes à l’intérieur des tissus biolo-giques et leur capacité à céder leurénergie. Ce transfert d’énergies’accompagne d’une élévation detempérature, si l’apport est suffisant.On essaie de combattre l’effetd’élévation en température en limitantla puissance d’émission.

Il faut cependant savoir que l’élévationde température est combattue parl’organisme lui-même qui met enœuvre, lorsqu’on chauffe des tissus,des mécanismes de thermorégulation,qui se manifestent par l’accroissementdu débit sanguin : les vaisseaux sedilatent et le sang évacue les calories.

• Les effets spécifiques ou athermiquesqui se manifestent à des niveaux depuissance faibles. Toute la questionest de savoir si ces effets sontnéfastes. Si on se réfère au site del’Organisation Mondiale de la Santé,il est écrit que l’on ne connaît pasaujourd’hui d’effets sanitairesnéfastes si on respecte les niveauxprescrits par la réglementation.

Pour combattre les effets thermiques,on limite ce que l’on appelle le SAR(Specific Absorption Rate), c’est lapuissance qui est dissipée dans lestissus biologiques. Le SAR peut êtredéfini soit au niveau du corps entier,soit au niveau local, la tête parexemple. Le problème est de savoir cequi se passe dans le corps ou dans letissu concerné, ce qui n’est pascommode. C’est pourquoi on procèdeà des mesures dans des "fantômes",c’est-à-dire des mannequins qui sontdotés de propriétés comparables àcelles des tissus humains et danslesquels on introduit des petites sondes.Dans les situations pour lesquelles lecouplage entre l’antenne et l’usagern’est pas aussi étroit, on peut secontenter d’un niveau de référence,c’est-à-dire du champ rayonné parl’antenne (ou le système rayonnant) enl’absence de l’usager : on déterminepar modélisation la fonction detransfert qui permet de dire si, pour unniveau de champ donné en l’absencede la personne, le SAR est inférieur àla restriction de base.

RFID

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Figure 4.

Fréquence (MHz)

Fréquence (MHz)A. Azoulay & J-Ch Bolomey - Département Electromagnétisme - 31 Mai 2005

Niveau de référence RF en Champ E

Il faut donc s’assurer que si une bornese trouve dans un lieu public, laréglementation est vérifiée. En France,c’est la fonction de l’ICNIRP, unorganisme qui s’occupe desrayonnements non ionisants. Sur labase des données de l’ICNIRP, validéepar l’Organisation Mondiale de laSanté, s’est mise en place unerecommandation européenne qui adonné lieu à un décret relatif auxvaleurs d’exposition du public auxchamps électromagnétiques émis parles équipements de télécommu-nications ou par les installationsradioélectriques dont les RFID.Quel est le champ d’exposition, auquelon peut soumettre quelqu’un ? Il existedeux cas de figure : le cas ditprofessionnel et le cas grand public. Leprofessionnel peut être soumis à61 volts par mètre tandis que le grand

public ne peut être exposé à 28 voltspar mètre (figure 4). La différences’explique par le fait que leprofessionnel est sensé connaître dansquel environnement il se trouve etprendre les précautions qui s’imposent.On peut s’étonner des variationsimportantes des niveaux de référenceen fonction de la fréquence. Ceci tientcompte de façon approchée au faitqu’un corps humain est un peu uneantenne et que cette antenne, àcertaines fréquences, va résonner. Lafréquence de résonance pour unepersonne de taille moyenne se situeautour de la centaine de MHz. C’estautour de cette fréquence quel’absorption est la plus forte.

ConclusionOn peut dire que les ondes électro-

magnétiques sont en bonne adéquationavec les applications RFID.Les ondes électromagnétiques offrentune certaine flexibilité en fonction desapplications, notamment grâce auchoix de bandes de fréquences dansdes parties du spectre électromagné-tique qui sont très différentes.Notons les précautions à respecter dansle domaine de la CompatibilitéElectromagnétique, notamment dansles bandes les plus hautes, en raison dela présence des champs résultant desdéveloppements de communicationsmobiles et des réseaux locaux radio.Ajoutons les précautions des personnesprincipalement au voisinage desbornes. Muni de ces bonnes précau-tions, il ne devrait n’y avoir aucunsobstacles au développement efficacedes techniques RFID.

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RFID


RFID :Règlements et standardspar Gérard DESSENNE, Vice-Président de la Commission Française Normalisation RFID

Jusqu'à encore aujourd'hui, toutes lesapplications de la RFID l'ont été dans lecadre d'un seul utilisateur, c'est-à-dire enboucle fermée comme on dit dans notrejargon. En 2003 et pour la première fois,Wal-Mart le géant de la grandedistribution demande à ses 100 premiersfournisseurs de s'équiper avec desétiquettes radiofréquence et ouvre doncla voie à une utilisation commune parplusieurs intervenants dans la chaînelogistique, et donc dans une applicationclairement affirmée en "boucle ouverte".D'autres donneurs d'ordre américainsobligent leurs fournisseurs à fournir desproduits étiquetés RFID (DOD).Les applications multi-utilisateurs qui seprofilent aujourd'hui exigent dessolutions "standardisées" qui seulespeuvent permettre "l'interopérabilité"des différents systèmes proposés par lesoffreurs de solutions et donc utilisablespar l'ensemble des utilisateurs dansn'importe quelle partie du monde.Compte tenu de la "globalisation" del'économie, cette interopérabilité est unenécessité impérative. L'enjeu de cesnormes est donc mondial et il place letravail de normalisation au cœur dudébat actuel sur l'avenir de la RFID.Toutes les enquêtes démontrent quel'absence de "standards" était, et esttoujours aujourd'hui l'une des causes del'attentisme des utilisateurs potentiels.Les travaux importants effectués par lesacteurs de la normalisation et en toutpremier lieu l'ISO (InternationalStandard Organisation) permettentaujourd'hui d'avoir des systèmes interopérables. Par ailleurs et par définition,la RFID utilise les ondes radio pourcommuniquer entre étiquettes etlecteurs. Or les différentes fréquencessont attribuées par des organismes derégulation qui fixent des règles trèsprécises d'utilisation de chacune desfréquences. La RFID ne peut doncs'affranchir de ces règlements qui fontpartie de son environnement.

Les instances de régulation et les règlements internationaux

Les fréquences propres à la RFIDEn fonction de fréquences déjà attri-buées et largement utilisées par unemultitude d'utilisateurs, Radios, Télévi-sion, Armée, Défense civile, etc., la

RFID s'est vue attribuée un certainnombre de fréquences classées enquatre groupes :• les "basses fréquences" inférieures à

135 KHz : deux fréquences sontutilisées, le 125 KHz et le 134 KHz ;

• les "hautes fréquences": une fréquenceest utilisée, le 13,56 MHz ;

• les "Ultra Hautes Fréquences" ditesUHF : deux fréquences sont utilisées,le 433 MHz et la bande allant de 860 à960 MHz ;

• les "micro-ondes" : deux fréquencesétaient initialement réservées, le2,45 GHz et le 5,8 GHz. Cettedernière a finalement été abandonnéefaute de demande mais reste à ladisposition de la RFID.

Il faut préciser que chaque fréquencepossède en propre des caractéristiquesdifférentes, tant du point de vue des paramètres de communication(distance, vitesse d'échange) que vis-à-vis de l'environnement dans lequel ellefonctionne (présence de métal et deliquide, activité électromagnétique…) Ilest donc impossible d'envisager uneseule fréquence qui pourrait résoudretous les problèmes de traçabilité parRFID. Concrètement chaque fréquenceaura son propre domaine d'applicationpréférentiel. A contrario, certains domai-nes d'applications pourront être couvertspar plusieurs fréquences.

Les instances de régulationIl n'existe pas d'instance internationalemondiale capable d'imposer ces déci-sions, car l'attribution et la régulationdes fréquences radio relèvent de lasouveraineté nationale. Il est doncnécessaire que chaque utilisateur vérifieque les produits utilisés sont compa-tibles avec les règlements en vigueurdans son propre pays.Pour simplifier, on dira que les instancesde régulation fixent la fréquence ou labande exacte de fréquence (dans le casde l'UHF), la puissance d'émission et letemps maximum de communicationentre étiquettes et lecteurs.

Remarque importante : Pour ce quiconcerne la puissance, il convient depréciser que ce terme peut prêter àconfusion : en effet le couplage entre

étiquettes et lecteur est différent suivantles fréquences. Pour les basses et leshautes fréquences jusqu'à 13,56 MHz, ils'agit de couplage inductif et on dit quele système fonctionne en "champproche". On parlera alors d'intensitémaximum du champ. Cette intensités'exprime en dBµA/m (decibel-microampère par mètre). Pour les autres fréquences, le couplageest electro-magnétique. On dit qu'onfonctionne en "champ lointain". Onparlera alors de puissance maximumd'émission. Cette puissance s'exprime enWatts. Mais attention, l'unité diffèresuivant les zones géographiques. EnEurope, l'unité est le Watt calculé enERP (Effective Radiated Power), enAmérique l'unité est toujours le Watt,mais cette fois calculé en EIRP(Equivalent Isotropic Radiated Power).Le rapport entre les deux unités est lesuivant : 1W ERP = 1,62 W EIRP. Ainsilorsque l'on compare les maximumsautorisés dans les deux zones citées plushaut, faut-il utiliser la même unité. Ainsila nouvelle "norme" européenne (voirplus loin) autorisant 2 Watts ERPcorrespond en réalité à 2 × 1,62 =3,24 Watts EIRP, à comparer aux4 Watts EIRP admissibles aux USA parexemple. Au niveau européen, c'est le CEPT etson organisme associé l'ETSI (EuropeanTelecommunications Standard Institute)qui sont chargés de proposer desrèglements que les pays européensauront le libre choix d'appliquer ou nonselon les cas. Aux yeux de cesorganismes, la RFID se classe dans cequ'on appelle les "Short Range Device"Un certain nombre de textes existent, eten particulier le CEPT/ERC 70-03. Enseptembre 2004, l'ETSI a publié lanorme EN 302-208 qui concernespécifiquement l'UHF et qui autoriseune puissance de 2 Watts ERP dans labande de fréquence 865,6 – 867,6 MHz.L'Italie, l'Espagne et la France n'onttoujours pas accepté cette norme pourdes raisons différentes propres à chacundes pays. En France, par exemple, c'estl'Armée qui utilise cette bande pour sonréseau tactique de défense. Uneaugmentation de puissance max (2Watts ERP contre 0,5 Watt aujourd'hui)est perçue comme un risque deparasitage.

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1) source : Angélique Rocher-Bedjoudjou, Agence Nationale des Fréquences - Adjointe au Responsable des Affaires juridiques.

Cadre réglementaire français 1

Le Code des Postes et des Communi-cations Electroniques fixe le cadreréglementaire pour l’usage des fré-quences radioélectriques en France (art.L 41 et suivants). Il précise pour chaquebande de fréquences, le ou les servicesautorisés en France et la ou lesadministrations et autorités affectatairescorrespondantes (Défense, Intérieur,ARCEP, CSA, Aviation civile).L’ARCEP est affectataire des fré-quences réservées aux usages "civils"(excepté la radiodiffusion qui relève duCSA). Conformément au RR, l’utili-sation d’une fréquence radioélectriqueest soumise à une autorisation préalable(art. L 41-1 du code).Selon les cas, il s’agit d’une autori-sation individuelle (réseaux radio-électriques ouverts au public ou réseauxradioélectriques indépendants) ou d’uneautorisation générale (installationsradioélectriques de faible puissance etde faible portée, brouilleurs GSM).Pour chaque fréquence ou bande defréquences dont elle est affectataire,l’ARCEP fixe le type d’équipement,le réseau, le service, les conditionstechniques d’utilisation de la fréquen-ce (art. L 42 du code) et, si besoinest, délivre les autorisations d’utilisa-tion de fréquences radioélectriques(art. L 42-1 du code).Cas particulier des appareils de faiblepuissance et de faible portée (AFP) :Au niveau européen (CEPT), larecommandation 70-03 est le docu-ment de référence (perpétuelle évolu-tion). Elle récapitule les positionscommunes des administrations memb-res de la CEPT concernant les fré-quences attribuées aux AFP. Les AFPsont établies librement (art. L 33-3 1°CP&CE). Il s’agit en effet d’installa-tions radioélectriques n’utilisant pasde fréquences spécifiquement assi-gnées à leur utilisateur. A ce titre, ellesne bénéficient d’aucune garantie deprotection et ne doivent en aucun cascauser des brouillages aux utilisateursautorisés.Pour chaque application, l’ARCEPprend une décision homologuée par unarrêté du ministre chargé des commu-nications électroniques fixant lesconditions d’utilisation des fréquencesradioélectriques (art. L 42-1).Les dispositifs d’identification detype RFID entrent dans la catégoriedes AFP. La seule bande de fréquen-ces spécifiquement désignée pour ces dispositifs est la bande 2 446-2 545 MHz avec une PIRE limi-

tée à 500 mW. Cependant de nombreu-ses bandes de fréquences désignéespour des équipements non spécifiquesou pour des systèmes de boucle àinduction peuvent également être utili-sées par ces dispositifs à condition derespecter les restrictions réglementai-res correspondantes. Les équipementsUHF RFID dans la bande 865 –868 MHz prévue par la recommanda-tion 70-03, ne sont pas autorisés enFrance en raison de son usage par lessystèmes militaires (cf. TNRBF,annexe 7).

Les problèmes de santé publique :

Le déploiement de systèmes RFIDdans les entreprises relance le débat surles risques d'exposition des êtreshumains aux radiations. Ce dossier adéjà été traité par l'OrganisationMondiale de la Santé (OMS), WorldHealth Organisation en Anglais. Cetteorganisation a créé une commissionappelée ICNIRP (Internatioanl Com-mission on Non Ionizing RadiationProtection) qui a produit des textes pré-cisant les normes d'exposition auxradiations. Ils définissent un taux d'ab-sorption maximum, le SAR (SpecificAbsorption Rate), de 2W/kg. Il estclair que le déploiement de systèmesRFID devra respecter ces taux. Enjuillet 1999, une recommandationeuropéenne (1999/519/CE/12.07.99) aété adoptée et est fondée sur la recom-mandation de l’ICNIRP de 1998 ; maisfinalement il y a la directive2004/40/CE du parlement et duconseil en date du 29 avril 2004,concernant les prescriptions minimalesde sécurité et de santé relatives à l'ex-position des travailleurs aux risquesdus aux agents physiques (champsélectromagnétiques), qui devra êtretransposée dans la législation françaiseavant 2008. Enfin pour la protection des tra-vailleurs, c’est le CENELEC qui est encharge de ces questions : CEN ENV50166. Le ISO/IEC/JTC1 ne travaillepas à l'heure actuelle sur ce sujet quiest traité par d'autres instances. EnFrance il y a finalement la loi n° 2004-806 du 9 août 2004 relative à la poli-tique de santé publique. Cette loi crée,dans le code de la santé publique etdans le code des postes et des commu-nications électroniques, des disposi-tions complétant le dispositif législatifrelatif à la protection du public contrel'exposition aux champs électromagné-tiques afin de favoriser une concerta-tion plus large des intéressés.

Les problèmes de liberté individuelle

Un certain nombre d'instances existentdans certains pays pour légiférer ouréglementer le traitement des donnéesindividuelles. En France en particulier,la CNIL (Commission Nationale Infor-matique et Liberté) a été associée auxtravaux de normalisation de la com-mission CN31 de l'AFNOR qui est lemiroir national du ISO/IEC/JTC1/SC31.La CNIL a publié l’an dernier(6/2/2004) un document qui traite de laradio-identification.

LES NORMES TECHNIQUESAfin de bien comprendre l'articulationentre l'ensemble des normes publiéesou en voie de l'être, nous distingueronsles normes dites "techniques" des nor-mes dites "applicatives". Par normes "techniques", nous enten-dons toutes les normes qui concernentla communication entre lecteurs et éti-quettes ainsi que la gestion des don-nées contenues dans ces étiquettes. Lesnormes "applicatives" sont des normesfixées par des catégories d'utilisateursqui utiliseront ou non ces normes tech-niques.Pour être précis et complet, il faut dis-tinguer les normes concernant la traça-bilité des personnes et des transactionsfinancières qui sont dérivées de l'utili-sation des cartes à puces sans contact,et les normes qui concernent exclusive-ment la traçabilité des objets.

Instances de normalisationPrécisons qu'en ce qui concerne cesnormes techniques, l'instance normati-ve n'est pas l'ISO, mais un JointTechnical Committee (JTC) constitué àpartir de l'ISO et de l'IEC. Il s'agit duISO/IEC/JTC1. Au sein de ce JTC,deux sub-committees se répartissentles tâches : Le Sub-committe SC17gère les premières (traçabilité des per-sonnes) et le Sub-Committee SC31gère les secondes (traçabilité desobjets). Pour ce qui concerne la traça-bilité des objets par RFID, le Sub-Commitee 31 a réparti les tâches entrequatre Working Groups :• le WG2 : Work Group on Data Struc-

ture,• le WG3 : Work Group on Confor-

mance,• le WG4 : Work Group on RFID Item

Management,• le WG5 : très récemment créé (fin

2004), il s'occupe de géolocalisationen temps réel, ou Real time LocatingSystem (RTLS).

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La traçabilité des personnesLa traçabilité des person-nes est gérée au sein del'ISO par le sub-committeeISO/ IEC/JTC1/SC17, eten France au niveau de laCN17 de l’AFNOR. Deux normes produites

par le ISO/ IEC/SC17/WG8 (WorkingGroup n°8) existent depuis plusieursannées et concernent les cartes à pucedites "sans contact": la 14443 pour leslectures à quelques mm "vicinity" et la15693 pour les lectures à quelquescentimètres "proximity" Toutes deuxutilisent la fréquence 13,56 MHz et lesétiquettes ont le format "standard" descartes à puces.

La traçabilité des objets

La traçabilité des objets est gérée ausein de l'ISO par le sub-committeeISO/IEC/JTC1/SC31 (JTC1/SC31/WG2 - Data ; JTC1/SC31/WG3 -tests ; JTC1/SC31/WG4 - protocoles ;JTC1/SC31/WG5 - RTLS); et enFrance au niveau de la CN31 del’AFNOR. La CN31 regroupe 25membres qui représentent des offreurs,des représentants d’utilisateurs, deslaboratoires, des organismes spéciali-sés et des experts indépendants.

Les fameuses normes dites "18000"Présentées comme LA solution auproblème d'interopérabilité, elles nesuffisent pas en réalité à elles seules àatteindre cet objectif. Deux conditionsdoivent en effet être remplies, d'unepart utiliser un protocole de commu-nication entre lecteur et étiquettecommun, c'est le rôle des normes18000, mais aussi organiser de façonunique la structure des données conte-nues dans les puces. Les normes18000 font donc partie d'un groupe denormes aujourd'hui publiées et qui,prises dans leur ensemble, permettentd'obtenir l'interopérabilité. Voici doncl'ensemble des normes qui sontaujourd'hui publiées.

1°) Protocoles de communication :Le protocole de communication est lelangage utilisé par les lecteurs et lesétiquettes pour se comprendre. Commetout langage, il comprend un vocabu-laire et une syntaxe couvrant les com-mandes et les données contenues dansles étiquettes.

On distingue trois couches principales :

• l’application, c’est-à-dire les don-nées et les messages concernant leprocessus de l’utilisateur,

• la communication, c’est-à-dire com-

ment étiquettes et lecteurs se com-prennent,

• le transport, c’est-à-dire la gestionde l’interface air, autrement dit lagestion de la propagation des ondesdans l'air.

La couche "application" concerne leprocessus métier qui est du seul res-sort de l’entreprise, ainsi que le traite-ment informatique correspondant etles données échangées avec l’étiquet-te qui peuvent être individuelles oucodifiées dans des applications enboucle fermée ou ouverte (transportou commerce)La couche "communication" devragérer la reconnaissance et l’identifica-tion d’une ou plusieurs étiquettesentrant dans le champ du lecteur, ainsique l’algorithme d’anticollision per-mettant de dialoguer avec plusieursétiquettes dans le même champ.La couche "transport", concerne lescaractéristiques des étiquettes et deslecteurs qui devront être identiquespour permettre le dialogue.

De toutes ces caractéristiquesdépendent :• la distance de lecture,• le volume du champ de lecture,• le volume d’informations échangées,• la pollution électromagnétique des

équipements environnants (enparticulier d’autres étiquettes etlecteurs).

Les normes ISO/IEC 18000 : Informa-tion Technology – Automatic Identifi-cation and Data Capture Techniques –RFID for item Management – AirInterface sont déclinées par fréquence.On distinguera donc :

Toutes ces normes sont publiées depuisseptembre et octobre 2004 et doncdisponibles auprès de l'AFNOR enFrance et/ou auprès de l'ISO à Genève.

2°) Tests de conformité :La publication de ces normes 18000 nesuffit pas à garantir l'interopérabilité,encore faut-il mettre en place des testsvisant à vérifier la conformité desproduits mis sur le marché. L'ISO adonc produit à cet effet les normes18047 qui se déclinent comme lesnormes de base, c'est-à-dire parfréquence. Pour être précis, il faut direqu'il s'agit pour le moment de"Technical Reports = TR" et non de"Normes Internationales = IS" Il s'agitdonc plus de "recommandations" quede véritables "normes". Cependant leurtransformation en IS est inéluctable.

3°) Gestion des données :

Trois normes publiées en Septembre etOctobre 2004 assurent la cohérence descommandes de lecture et de la gestiondes données :

Les normes ISO/IEC 15961 : InformationTechnology – Automatic Identification andData Capture Techniques – RFID for itemManagement – Host Interrogator – Tagfunctional commands and other syntaxfeatures

ISO/IEC 15962 : Information Technology– Automatic Identification and DataCapture Techniques – RFID for itemManagement – Data Syntax

ISO/IEC 15963 : Information Technology– Automatic Identification and DataCapture Techniques – RFID for itemManagement – Unique identification ofRF Tags and Registration Authority tomanage the Uniqueness

ISO/IEC 18047 : InformationTechnology – Automatic Identificationand Data Capture Techniques – RFIDConformance Test Methods

ISO/IEC 18047-2 Part2 – Parametersfor Air Interface Communicationsbelow 135 KHzPublication prévue en Janvier 2006

ISO/IEC 18047-3 Part3 – Parametersfor Air Interface Communications at13.56 MHzPubliée en Septembre 2004

ISO/IEC 18047-4 Part4 – Parametersfor Air Interface Communications at2.45 GHzPubliée en Novembre 2004

ISO/IEC 18047-6 Part6 – Parametersfor Air Interface Communications atUHF (from 860 to 960 MHz)Publication prévue en Janvier 2006

ISO/IEC 18047-7 Part7 – Parametersfor Air Interface Communications at433 MHzPublication prévue en Octobre 2005

ISO/IEC 18000-1 Part 1 – GenericParameters for Air Interface – Communi-cation for Globally Accepted Frequencies

ISO/IEC 18000-2 Part2 – Parameters forAir Interface Communications below 135KHz

ISO/IEC 18000-3 Part3 – Parameters forAir Interface Communications at 13.56MHz

ISO/IEC 18000-4 Part4 – Parameters forAir Interface Communications at 2.45GHz

ISO/IEC 18000-6 Part6 – Parameters forAir Interface Communications at UHF(from 860 to 960 MHz)

ISO/IEC 18000-7 Part7 – Parameters forAir Interface Communications at 433MHz

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Cette dernière norme s'assure que toutepuce constitutive d'une étiquetteradiofréquence aura un numéro unique,et crée un organisme chargé de gérercette unicité. Cette unicité permet uneidentification et une traçabilité dechacune des étiquettes.

4°) Tests de Performance :Un "Technical Report" a été publié enFévrier 2005. Il permet aux"intégrateurs de solutions RFID" detrouver les systèmes adaptés auxbesoins de leurs clients sur la base deperformances vérifiées et qui peuventconstituer un référentiel même si lestests ne sont pas pratiqués "in situ". Ilpermettra également aux utilisateurs dechoisir parmi plusieurs solutions. Eneffet l'interopérabilité permet d'affirmerque tout lecteur conforme à la norme18000 pourra lire toute étiquette RFIDégalement conforme à la même norme.Mais cette interopérabilité ne signifienullement que tous les systèmesdisponibles sur le marché auront lesmêmes performances toutes choseségales par ailleurs. Dans tous les cas lacapture de l'information sera certesgarantie… mais… pas la distance et larapidité de lecture par exemple… ou

pas le même taux de lecture dans unenvironnement électromagnétiquedonné.Le TR actuel définit les procédures detests d'un système. Un nouveau projet aété lancé sur proposition de la Francepour transformer ce TR en IS. Lafuture "Norme" intègrera également lestests des étiquettes et des lecteurs, puisdes systèmes complets. Cette norme estun outil indispensable pour une bonnevision des performances des systèmesRFID. Comme il a été dit plus haut, laRFID est soumise aux lois physiquesde la transmission par ondes radioélectriques. Il est donc nécessaire devérifier que les performances sont biencelles attendues…

LES NORMES APPLICATIVESContrairement aux normes techniquesqui ont été bâties sur des propositionsde fournisseurs de technologie, les

normes applicatives, qu'elles soientfaites dans le cadre d'institutionsnormatives reconnues (telles que l'ISO)ou d'autres, relèvent de la volonté d'uncertain nombre d'utilisateurs de créerun outil commun pour gérer leursrelations professionnelles.Je me contenterai donc de lister uncertain nombre d'instances ayantintégré la RFID dans leur réflexion. Ilest toutefois conseillé aux intéressés dese rapprocher des groupements qui lesconcernent afin de connaître la listeexhaustive des normes déjà publiées ouen voie de l'être.A signaler que la filière agro-alimen-taire et notamment l'élevage des bovinset ovins qui utilise depuis fortlongtemps la RFID (essentiellement enbasse fréquence) a concrétisé uncertain nombre de normes.A signaler également que les deux"Technical Committee" de l'ISO, le TC104 et le TC 122, ont créé un JointWorking Group (JWG) pour élaborerun ensemble de normes relatives à lalogistique (Emballage et Transport); Ils'agit des normes ISO 17363 à 17367.Elles ne concernent hélas que lafréquence UHF…

ISO/IEC 18046 : InformationTechnology – Automatic Identificationand Data Capture Techniques – RFIDPerformance Test Methods

Publiée le 1er Février 2005

COMMITTEE SUBJECT

CEN TC 224 Machine readable Cards, related device interface &Operations

CEN TC 23 / SC 3 / WG 3 Identification of cylinders and contentsCEN TC 278 Road transport & traffic telematicsCEN TC 183 Waste managementISO/IEC JTC 1 / SC 17 Cards and personal identificationISO/IEC JTC 1 / SC 2 Coded character setsISO/IEC JTC 1 / SC 32 Data management servicesISO/IEC JTC 1 / SC 6 Telecommunications and information exchange between

systemsISO TC 154 Documents and data elements in Administration, commerce

& industryISO TC 204 Transport information & control systemsISO TC 215 Health informaticsISO TC 23 / SC 19 / WG 3 Identification (Agricultural electronics)ISO TC 37 Terminology and other language resourcesISO TC 46 / SC 4 Information and documentationISO TC 122 PackagingISO TC 104 Freight containers

Instances ayant intégré la RFID dans leur réflexion

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