thumb|200px|EPC RFID-tunniste. RFID (radio frequency identification), eli radiotaajuinen etätunnistus on menetelmä tiedon etälukuun ja -tallentamiseen käyttäen RFID-tunnisteita eli tägejä. RFID-tunniste tai saattomuisti on pieni laite, joka voidaan sisällyttää tuotteeseen valmistusvaiheessa tai liimata siihen jälkikäteen tarralla. Eläimiin siru voidaan injektoida ihon alle tai kiinnittää siihen korvalapulla. RFID-tunnisteet sisältävät antennin voidakseen lähettää ja vastaanottaa radiotaajuisia kyselyitä RFID-lähetin-vastaanottimelta.
RFID-tunnisteiden historiaa Vaikka joidenkin mielestä ensimmäinen tunnettu laite on ollut Leon Thereminin Neuvostoliiton hallitukselle keksimä vakoilulaite vuodelta 1945, ensimmäinen todellinen RFID-laitteen käyttö on tapahtunut jo aiemmin. Toisen maailmansodan aikana Britanniassa käytettiin RFID-laitteita erottamaan saapuvat brittikoneet saksalaisista, koska tutka pystyi erottamaan vain koneen, ei sen tyyppiä.
Ensimmäisiä RFID:tä käsitteleviä tutkimuksia on Harry Stockmanin Communication by Means of Reflected Power vuodelta 1948. Stockmanin mukaan tarvittiin huomattavasti tutkimus- ja kehitystyötä, ennen kuin jäljellä olevat perustavanlaatuiset ongelmat "heijastetun käyttöjännitteen" kommunikaatiossa olisi ratkaistu ja ennen kuin sovellusten vaatima perustekniikka olisi hallussa. Tavoitteen saavuttaminen kesti kolmekymmentä vuotta, ja teknisiä harppauksia tarvittiin monilla muillakin eri aloilla.
Ensimmäiset kaupalliset sovellukset Ensimmäisiä RFID-tekniikan kaupallisia sovelluksia oli 1980-luvun puolivälissä kaupallistettu RFID-aktiivitunniste automaattista tunnistusta varten tietulleissa. Tämä nykyään hyvin yleisen sovelluksen tekniikka kehitettiin alun perin Yhdysvaltain hallituksen tutkimusohjelmassa Los Alamosissa.
Los Alamosissa kehitettiin myös passiivitunnisteiden tekniikkaa lehmien tunnistukseen ruokinnassa. Sairaille lehmille tuli antaa lääkettä, mutta valvonta oli vaikeaa. Tiettyjen lehmien tuli saada vain tietty määrä tiettyä lääkettä. Ratkaisuna lehmien ihon alle kiinnitettiin passiiviset 125 kHz (LF-taajuusalue) RFID-tunnisteet. Järjestelmä on edelleen käytössä. LF-taajuusalue löysi sovelluksia myös avainkorteissa ja avaimenperissä.
1990-luvun alussa IBM patentoi UHF-taajuusalueella (860–930 MHz) toimivan RFID-järjestelmän. Korkeammat taajuudet mahdollistivat suuremman lukuetäisyyden ja nopeamman datansiirron. IBM myi patenttinsa 1990-luvun puolivälissä Intermecille, joka oli viivakoodijärjestelmiin erikoistunut yritys.
Suomessa RFID, jota silloin kutsuttiin saattomuistiksi, tuli 1980-luvun puolivälin jälkeen kaupallisesti saatavaksi, ja ensimmäisiä sovelluksia tehtiin jo silloin erilaisiin teollisuuden kuljetinjärjestelmiin. Tällaisia ovat esimerkiksi FMS-järjestelmät, joissa on suljetussa kierrossa lavoja, ja siltanosturit, joissa vaunut voivat ohjautua eri radoille. Näissä järjestelmissä on tyypillisesti kierrossa 100-1000 tunnistetta.
Tekniikka RFID-ratkaisut koostuvat kolmesta peruskomponentista: tägi (tag, transponder), lukija (receiver/reader, interrogator) ja antenni sekä tägissä että lukijassa. Muuntelemalla komponenttien tehoa, kokoa, antennimallia, toimintataajuutta ja tallennuskapasiteettia voidaan RFID:tä käyttää moniin eri käyttötarkoituksiin. RFID:tä käytetäänkin yhä useammin muun muassa teollisuudessa viivakoodin sijaan. RFID:n etuna on, että se ei vaadi suoraa yhteyttä lukijan ja tägin välille.
Yksinkertaisuudessaan tiedonsiirto tapahtuu seuraavasti: Tieto on tallennettuna tägin mikrosiruun, josta on yhteys tägin antenniin; sirun ja antennin yhdistelmää kutsutaan RFID-tägiksi. Antenni mahdollistaa sirun tiedon välittämisen RFID-lukijalle. Lukija muuntaa sirulta saamansa radiosignaalin (radio waves) digitaaliseen muotoon, joka voidaan välittää edelleen tietokoneelle käsiteltäväksi.
RFID-tunnisteet voivat olla joko aktiivisia, passiivisia tai puoli-passiivisia. Passiivisilla RFID-tunnisteilla ei ole omaa virtalähdettä. Laitteen käyttöön vaadittava erittäin pieni sähkövirta indusoituu antenniin saapuvasta radiotaajuisesta skannauksesta, jonka avulla tunniste pystyy lähettämään vastauksen. Virta- ja hintavaatimuksista johtuen passiivisen RFID-tunnisteen vastaus on lyhyt, tyypillisesti ID-numero. Oman virtalähteen puuttuminen tekee laitteesta varsin pienen: on olemassa kaupallisesti saatavilla olevia tuotteita, jotka voidaan sijoittaa ihon alle. Pienin kaupallinen tuote vuonna 2004 on 0,4 mm × 0,4 mm ja ohuempi kuin paperiarkki, eli käytännössä lähes näkymättömän kokoinen. Passiivisten tunnisteiden lukuetäisyydet vaihtelevat 10 mm ja 5 metrin välillä.
Puolipassiivinen RFID-tunniste sisältää virtalähteen, mutta ei omaa lähetintä. Omalla virtalähteellä saavutetaan kuitenkin passiivista tunnistetta suurempi toimintasäde ja mahdollistetaan laajennettu toiminnallisuus, mukaan lukien tietojen säilyttäminen tunnisteen omassa muistissa (ROM, WORM).
Aktiiviset RFID-tunnisteet puolestaan sisältävät virtalähteen ja niillä voi olla pidempi kantomatka sekä suurempi muisti kuin passiivisilla tunnisteilla. Ne voivat myös tallentaa lähetin-vastaanottimen lähettämiä lisätietoja. Tällä hetkellä pienimmät aktiiviset RFID-tunnisteet ovat suunnilleen kolikon kokoluokkaa, mutta ohuempia. Monilla aktiivisilla tunnisteilla lukuetäisyydet ovat kymmeniä metrejä ja pariston ikä useita vuosia.
Koska passiiviset tunnisteet ovat paljon halvempia valmistaa, on suurin osa RFID-tunnisteista passiivisia. Vuonna 2004 passiivisen tunnisteen hinta oli n. 0,25 €. Tavoitteena oli saada tunnisteiden hinnat n. 0,05 euroon, jotta RFID-tekniikasta tulisi kannattavaa ja laajasti käytettyä.
Nykyään käytetään yleisesti neljänlaisia RFID-tunnisteita, jotka eroavat käytetyn radiotaajuuden perusteella: matalan taajuuden tunnisteet (125–134 kHz), korkean taajuuden tunnisteet (13,56 MHz), UHF-tunnisteet (868–956 MHz) ja mikroaaltotunnisteet (2,45 GHz).
Näistä ainoastaan taajuus 2,45 GHz on käytettävissä kansainvälisesti, sillä se on vapaasti hyödynnettävällä ISM-taajuusalueella. Tämän taajuuden suurin sallittu säteilyteho Yhdysvalloissa on 4 W, kun Euroopassa maksimi on 0,5 W, joten Euroopassa ainoan sallitun taajuuden teho voi jäädä liian alhaiseksi monille sovelluksille.
Viestintävirasto hyväksyi muutoksen UHF-taajuusalueen RFID-lukijoiden tehorajoituksiin, ja 4. helmikuuta 2005 voimaan tulleen muutoksen jälkeen Suomessakin voidaan käyttää 2 W:n teholla toimivia UHF-lukijoita aikaisemman 0,5 W:n sijasta. Muutos mahdollistaa pidemmän lukuetäisyyden sovellukset.
Vuonna 2005 valmistui eurooppalainen standardi 866 MHz:n UHF-taajuudelle.
RFID-lukijalla on kolme tehtävää: tuottaa sähkömagneettisella kentällään passiiviselle tai puolipassiiviselle tunnisteelle tiedon lähettämiseen tarvittava energia, ottaa vastaan tunnisteen lähettämä tieto ja prosessoida se. Lukuetäisyyden määrittää sekä lukijan että tunnisteen antennien koko ja lukijan lähettämän sähkömagneettisen kentän voimakkuus. Antennin kokoon vaikuttaa ainoastaan se, miten pienenä tunniste halutaan pitää, mutta lukijan kentän voimakkuutta rajoitetaan maakohtaisilla rajoituksilla. Tämän vuoksi eri maissa käytetyt RFID-järjestelmät eivät välttämättä ole yhteensopivia.
Vaikka lukijaa kutsutaankin lukijaksi, voi se myös muuttaa, lisätä tai poistaa sähkömagneettisen kenttänsä avulla tunnisteella olevaa tietoa, mikäli tunnisteen muistiominaisuus on RW. Esimerkkinä toimii autonvalmistus, jossa tunnisteeseen sisällytetään eri tuotantovaiheissa tietoa siitä, mitä valmistuvalle autolle on jo tehty.
Sekä tunniste että lukija sisältävät antennin, jonka avulla tietoa siirretään tunnisteelta lukijalle ja päinvastoin. Antennin rakenne ja sijoittelu vaikuttavat antennin lähetysalueen suuruuteen, ulottuvuuteen ja tiedonsiirron tarkkuuteen. Esimerkiksi tunnisteen lineaarisesti polarisoitu antenni antaa pyöreätä antennia epätarkempia lukutuloksia tilanteissa, joissa tunnisteen ja lukijan antennit eivät ole kohdistettuina toisiinsa.
Lukijan antenniominaisuudet vaihtelevat myös suuresti riippuen käyttötarkoituksesta. Kädessä pidettävässä lukijassa itse lukija ja antenni on yhdistetty samaan laitteeseen, kun taas esimerkiksi isossa varastotilassa yhden lukijan antenneja voi olla ympäri varastoa.
Nykyiset käyttökohteet Taajuusalueet liittyvät olennaisesti RFID-järjestelmiin. Tunniste ja lukija keskustelevat keskenään radioteitse juuri tietyllä taajuudella. Järjestelmät käyttävät joko korkeaa tai matalaa taajuutta. Taajuuksilla on myös omat erityispiirteensä, jotka vaikuttavat lukuetäisyyteen ja läpäisykykyyn. Lukija voi kommunikoida tägin kanssa kahdella eri tavalla: matalilla taajuusalueilla käytetään induktiivista kytkentää ja korkeammilla taajuusalueilla käytetään sähkökenttään perustuvaa kytkentää. Taajuusalueiden käyttöä kontrolloi Suomessa Viestintävirasto, joka myös asettaa rajoitteita ja vaatimuksia RFID-laitteistoille.
Matalan taajuuden (LF) RFID-tunnisteita käytetään yleisesti eläinten tunnistukseen, oluttynnyrien jäljittämiseen, autojen käynnistyksen- ja varkaudenestojärjestelmissä sekä joissakin kulunvalvontajärjestelmissä. Lemmikkieläimiin istutetaan yleensä pieni tunniste, jotta ne voidaan katoamistapauksissa palauttaa omistajilleen. Yhdysvalloissa käytetään kahta RFID-taajuutta: 125 kHz (alkuperäinen standardi) ja 134,5 kHz (myöhempi standardi).
Korkean taajuuden (HF) RFID-tunnisteita käytetään kirjastoissa ja kirjakaupoissa kirjojen jäljittämiseen, kuormalavojen, lentolaukkujen ja vaatteiden jäljittämiseen sekä rakennusten kulunvalvontaan. Korkeataajuiset tunnisteet ovat laajasti käytettyjä erilaisissa tunnusmerkeissä korvaamassa magneettiraitoja. Näitä tunnusmerkkejä tarvitsee vain pitää tietyn matkan päässä lukijasta, jotta tunnisteen haltija voidaan tunnistaa. 13,56 MHz:n teknologia on käytännön standardi henkilöntunnistukseen ja tuotteiden alkuperämerkintöihin Suomessa.
VHF-alueen (350-433 Mhz:n ISM-taajuus) tunnisteita käytetään tyypillisesti konttien ja yleisemmin arvotavaran seurantaan. Uusin sovellus on Isossa-Britanniassa testauskäytössä oleva järjestelmä, jossa kaikkiin ajoneuvoihin on tulevaisuudessa tarkoitus asentaa RFID-tunniste. Sovellukseen on valittu juuri VHF-tekniikka, joka mahdollistaa jopa vajaan 100 metrin lukuetäisyyden ja paremman läpäisyn kuin UHF-taajuudet. Myös Suomessa on tarkoitus asentaa kaikkiin ajoneuvoihin RFID-tunnisteet (kts. ITS-Finlandin Älykkään liikenteen kehittämisstrategia 2005-2010).
UHF-alueen RFID-tunnisteita käytetään yleisesti logistiikkasovelluksiin, kuten kuormalavojen ja konttien jäljityksessä, sekä ajoneuvojen ja perävaunujen jäljitykseen rajatuilla alueilla kuten satamissa. Suomessa käytetään taajuutta 868 MHz.
Mikroaaltoalueen RFID-tunnisteita käytetään ajoneuvojen pitkän matkan pääsynvalvontaan, mistä esimerkkinä toimii General Motorsin OnStar-järjestelmä. Mikroaaltotaajuuden lukijoita ja tunnisteita käytetään mm. lähes kaikissa Suomen satamissa ajoneuvojen kulunvalvontaan, lukuetäisyyden ollessa yli kymmenen metriä. Tekniikan etuina ajoneuvojen tunnistamisessa ovat mm. lukuvarmuus sekä käyttöönoton helppous.
Myös tienkäyttömaksuja kerätään RFID-tunnisteiden avulla esimerkiksi Kalifornian FasTrak-järjestelmässä. Tunniste luetaan, kun kulkuneuvo ohittaa tullipisteen, ja maksu laskutetaan käyttäjän prepaid-tililtä. Järjestelmän avulla liikenne nopeutuu tullinkeruukohteissa. VTT on liittänyt 100 km/h kulkevaan autoon RFID-tunnisteen, jonka luku onnistui tienposkesta. Näin ollen liikkeellä oleva bussi voisi jättää jo ohittamilleen pysäkeille tiedon, että kyseinen vuoro on jo mennyt.
Antureita, kuten maanjäristysanturit, voidaan etälukea RFID-lähetin-vastaanottimen avulla yksinkertaistaen näin datan etätiedonkeruuta.