Radio-identification

La radio-identification, venant de l’anglais radio frequency identification (usuellement abrégé RFID), est une méthode pour stocker et récupérer des données à distance en utilisant des marqueurs appelés « radio-étiquettes » (« RFID tag » ou «  RFID transponder » en anglais). Les radio-étiquettes sont de petits objets, tels que des étiquettes autoadhésives, qui peuvent être collées ou incorporées dans des produits. Les radio-étiquettes comprennent une antenne associée à une puce électronique qui leur permettent de recevoir et de répondre aux requêtes radio émises depuis l’émetteur-récepteur.

Ces puces électroniques contiennent un identifiant de type EPC (electronic product code).

Un système de radio-identification se compose de marqueurs, nommés radio-étiquettes (ou tag, transpondeur [transmetter-responder]) et d’un ou plusieurs lecteurs. Un marqueur est composé d’une puce et d’une antenne.

Les lecteurs

Ce sont des dispositifs actifs, émetteurs de radiofréquences qui vont activer les marqueurs qui passent devant eux en leur fournissant à courte distance l’énergie dont ceux-ci ont besoin. La fréquence utilisée est, selon les générations :

• 125 kHz ;
• 134,2 kHz pour la charge du transpondeur ; 134,2 kHz pour un bit 0 et 123,2 kHz pour un bit 1 pour la réponse du transpondeur dans le cas d’une transmission FSK (Texas Instruments Series 2000) ;
• 13,56 MHz (ISO 14443A 1-4, ISO 14443B 1-4, ISO 15693-3 et ISO 18000-3) ;
• 915 MHz aux États-Unis, de 865 MHz à 868 MHz dans l’Union européenne pour l’UHF (EPCglobal et ISO 18000-6c ; les fréquences et les puissances d’émission dépendent des législations en vigueur) ;
• 2,45 GHz.

Une fréquence plus élevée présente l’avantage de permettre un échange d’informations (entre lecteur et marqueur) à des débits plus importants qu’en basse fréquence. Les débits importants permettent l’implémentation de nouvelles fonctionnalités au sein des marqueurs (cryptographie, mémoire plus importante, anticollision). Par contre une fréquence plus basse bénéficiera d’une meilleure pénétration de la matière.

L’anticollision est la possibilité pour un lecteur de pouvoir dialoguer avec un marqueur lorsque plus d’un marqueur se trouvent dans son champ de détection. Les algorithmes d’anticollision sont décrits par les normes (ISO 14443 et ISO 15693).

On évite bien entendu toute fréquence qui serait en résonance avec celle des molécules d’eau contenues entre autres dans le corps humain pour des raisons de sécurité (principe du four à micro-ondes).

Les radio-étiquettes

Ce sont des dispositifs passifs, ne nécessitant aucune source d’énergie en dehors de celle fournie par les lecteurs au moment de leur interrogation.

Outre de l’énergie pour l’étiquette, le lecteur envoie un signal d’interrogation particulier auquel répond l’étiquette. L’une des réponses les plus simples possibles est le renvoi d’une identification numérique, par exemple celle du standard EPC-96 qui utilise 96 bits. Une table ou une base de données peut alors être consultée pour assurer un contrôle d’accès, un comptage ou un suivi donné sur une ligne de montage, ainsi que toute statistique souhaitable.

Le marqueur est extrêmement discret par sa finesse (parfois celle d’un morceau de rhodoïd), sa taille réduite (quelques millimètres), et sa masse négligeable. Son coût étant devenu minime, on peut envisager de le rendre jetable, bien que la réutilisation soit plus « écologiquement correcte ».

Le marqueur se compose :

• d’une antenne ;
• d’une puce de silicium ;
• d’un substrat et/ou d’une encapsulation.

Notons aussi l’existence des tags « actifs » et « semi-actifs » (aussi appelés BAP, battery-assisted passive tags).

Les étiquettes actives sont équipées d’une batterie leur permettant d’émettre un signal. De ce fait, ils peuvent être lus depuis de longues distances, contrairement aux tags passifs. Cependant, une émission active d’informations signale à tous la présence des tags et pose des questions quant à la sécurité des marchandises.

Les étiquettes semi-actives n’utilisent pas leur batterie pour émettre des signaux. Elles agissent comme des étiquettes passives au niveau communication. Mais leur batterie leur permet, par exemple, d’enregistrer des données lors du transport. Ces étiquettes sont utilisées dans les envois de produits sous température dirigée et enregistrent la température de la marchandise à intervalle régulier.

Obstacles

Environnement métallique

La lecture de radio-étiquettes posées sur des objets situés dans un conteneur métallique est plus difficile. La distance de communication possible est diminuée.

Collisions

Lorsque plusieurs marqueurs se trouvent dans le champ d’un même lecteur, les communications sont brouillées par l’activité simultanée des marqueurs.

La détection de la collision est en fait une détection d’erreur de transmission, à l’aide d’un bit de parité ou d’un hachage (CRC…). Dès qu’une erreur est détectée, l’algorithme d’anticollision est appliqué.

Plusieurs méthodes d’anticollision ont été développées. En voici les quatre principales.

• La méthode fréquentielle : Chaque marqueur communique sur une plage de fréquences différente avec le lecteur. En pratique, c’est inutilisable à grande échelle.
• La méthode spatiale : Avec une antenne directionnelle et à puissance variable, le lecteur va couvrir petit à petit chaque partie de l’espace pour communiquer avec chaque marqueur et l’inhiber, en attendant de le réactiver pour ensuite communiquer avec. En pratique, la présence de deux marqueurs à faible distance l’un de l’autre rend cette méthode inefficace.
• La méthode temporelle : Le lecteur propose aux marqueurs une série de canaux de temps dans lesquels ils peuvent répondre. Les marqueurs choisissent de façon aléatoire le canal de temps dans lequel ils vont répondre. Si un marqueur est le seul à répondre dans ce canal de temps, il est détecté et inhibé par le lecteur. S’il y a plusieurs marqueurs qui répondent en même temps, il sera nécessaire d’effectuer à nouveau cette méthode. Petit à petit, tous les marqueurs sont connus et inhibés ; il suffit alors au lecteur de réactiver le marqueur avec lequel il souhaite communiquer. En pratique, le côté aléatoire fait que la durée de cette méthode est inconnue.
• La méthode systématique : Il existe de nombreux brevets décrivant des méthodes systématiques. Cette méthode consiste à détecter puis inhiber tour à tour tous les marqueurs en parcourant l’arbre de toutes les possibilités d’identifiants (par exemple, le lecteur envoie une requête du type « Tous les marqueurs dont le premier bit d’identification est 1 doivent se manifester. » Si un seul marqueur se manifeste, le lecteur l’inhibe, et s’intéresse ensuite aux marqueurs avec pour premier bit 0, et ainsi de suite). En pratique, cette méthode peut parfois s’avérer longue.

Les versions basse fréquence (125 à 135 kHz) sont utilisées pour l’identification des animaux de compagnie (chats, chiens : marqueur posé en sous-cutané dans le cou), d’animaux sauvages (cigognes, manchots), du bétail (vaches, cochons), la traçabilité des fûts de bière ou tout simplement pour le contrôle d’accès par badge proximité ou mains-libres. Ce sont également cette classe de marqueurs qui sont à la base des systèmes de clés électroniques « sans serrures » que l’on voit apparaître sur certains modèles automobiles. Les badges mains-libres, suivant le type d’antenne utilisée, permettent une utilisation jusqu’à 150 cm.

La classe haute fréquence (13,56 MHz) est utilisée pour la traçabilité des livres dans les librairies et les bibliothèques et pour la localisation des bagages dans les aéroports. Le contrôle d’accès à des bâtiments sensibles est également un domaine où le système de radio-identification remplace les badges magnétiques, permettant l’authentification des personnes sans contact. En revanche, les badges de contrôle d’accès à cette fréquence ne permettent pas une utilisation à plus de quelques centimètres. Ils ont l’avantage de permettre les opérations de lecture-écriture dans la puce, pour stocker des informations biométriques, par exemple.

Les marqueurs UHF (ultra haute fréquence) sont utilisés pour la traçabilité des palettes et conteneurs dans les entrepôts et sur les docks. À cette fréquence, la lecture n’est pas possible à travers l’eau (et donc le corps humain).

La dernière classe des marqueurs utilise les micro-ondes (2,45 GHz) pour le contrôle d’accès à longue distance des véhicules, comme par exemple sur les grandes zones industrielles. Ces marqueurs sont généralement actifs.

On pourra aussi noter l’utilisation de marqueurs comme moyen de communication idéal pour la collecte des données issues des relevés scientifiques produits par les stations de mesure autonomes (stations météorologiques, volcaniques ou polaires).

Il existe à Hong Kong et aux Pays-Bas des marqueurs ayant la forme de cartes de crédit. Ces cartes se sont démocratisées comme moyen de paiement électronique (équivalent de Moneo en France).

Enfin, les radio-étiquettes sous-cutanées, conçues dans un premier temps pour la traçabilité des animaux, peuvent sans aucune contrainte technique être utilisées sur des humains. La société Applied Digital Solutions propose par exemple ses radio-étiquettes sous-cutanées sous le nom commercial de VeriChip. Elles sont destinées à des humains comme une solution pour identifier les fraudes, assurer l’accès protégé à des sites confidentiels, le stockage des données médicales et aussi comme un moyen de résoudre rapidement des enlèvements de personnalités importantes. Combinés avec des capteurs sensibles aux fonctions principales du corps humain, ces systèmes sont aussi proposés comme une solution intégrée de supervision de l’état de santé d’un patient.

L’utilisation de ces puces a d’ores et déjà commencé. Ainsi le Baja Beach Club, une boîte de nuit située à Barcelone, utilise des puces sous-cutanées à radiofréquence pour offrir à ses clients VIP une fonction de porte-monnaie électronique implanté dans leur corps même. De même, la ville de Mexico a implanté cent soixante-dix de ces radio-étiquettes sur ses officiers de police afin de contrôler l’accès aux bases de données et aussi dans le but de mettre en œuvre des moyens de localisation en cas de kidnapping.

Applications existantes

• Livre jeunesse audio : la reconnaissance de la puce RFID par Nabaztag déclenche la lecture à voix haute du livre et permet de l’enrichir de toutes sortes d’applications interactives et en ligne, tout en lui conservant sa forme papier.
• Accès aux transports publics
• Suivis industriels en chaîne de montage
• Inventaires : Une analyse académique effectuée chez Wal-Mart a démontré que la RFID peut réduire les ruptures d’inventaire de 30 % pour les produits ayant un taux de rotation entre 0,1 et 15 unités/jour.
• Saisie automatique d’une liste de produits achetés ou sortis du stock
• Dans des universités comme Cornell, des cartes à radio-identification permettent aux étudiants de l’université d’accéder sans formalité à la bibliothèque vingt-quatre heures sur vingt-quatre et sept jours sur sept. Les livres sont bien entendu munis eux aussi de radio-étiquettes, ce qui élimine toute perte de temps administrative lors des emprunts. Plusieurs bibliothèques sont également équipées aux Pays-Bas, où, depuis le 1 janvier 2004, chaque ouvrage acheté comporte une radio-étiquette (à base d’une puce SLI de Philips). En France, plusieurs bibliothèques ont elles aussi franchi le pas et s’équipent de matériels de radio-identification. Le mouvement est en réelle accélération, en raison du grand intérêt fonctionnel que présente cette technologie pour les bibliothèques et du prix des étiquettes, en baisse perpétuelle.
• la gestion des parcs de Vélib à Paris utilise des puces RFID.
• De nombreuses épreuves populaires de course à pied (comme le marathon de Paris) ou de cyclisme (Tour de France) ou de roller utilisent des puces RFID fixées sur une chaussure, le cadre, ou le dossard de chaque participant, permettant ainsi le chronométrage individuel lors du passage des lignes de départ et d’arrivée.

Applications potentielles

Les étiquettes intelligentes sont souvent envisagées comme un moyen de remplacer et d’améliorer les codes-barres de la norme UPC/EAN. Les radio-identifiants sont en effet assez longs et dénombrables pour envisager de donner à chaque objet un numéro unique, alors que les codes UPC utilisés actuellement ne permettent que de donner un numéro pour une classe de produits. Cette propriété de la radio-identification permet de tracer le déplacement des objets d’un endroit à un autre, depuis la chaîne de production jusqu’au consommateur final. C’est cette propriété qui fait que la technologie est considérée par de nombreux industriels de la chaîne logistique comme la solution technologique ultime à tous les problèmes de traçabilité, notion essentielle depuis les crises sanitaires liées aux filières alimentaires.

Cependant les solutions de radio-identification, bien qu’opérationnelles, souffrent d’un manque de normalisation. La jungle des solutions proposées par les différents fabricants rend la traçabilité universelle difficile à réaliser.

EPCglobal est une organisation qui travaille dans ce sens sur une proposition de standard international afin de normaliser les usages techniques de radio-identification. Le but est de pouvoir disposer d’un système de distribution homogène des identifiants afin de disposer d’un EPC (electronic product code ou code produit électronique) pour chaque objet présent dans la chaîne logistique de chaque entreprise du monde.

Les propriétés des radio-étiquettes permettraient également d’envisager des applications à destination du consommateur final, comme :

• un réfrigérateur capable de reconnaître automatiquement les produits qu’il contient, mais aussi capable de contrôler les dates limites d’utilisation optimale (DLUO) des produits alimentaires périssables,
• l’identification des animaux grâce à l’implantation d’une puce (déjà obligatoire en Belgique et en Suisse pour les chiens et les chats),
• le marquage des vêtements.
• l’identification des adresses postales (UAID), des cartes d’identité (INES)

Une autre proposition d’utilisation de cette innovation est l’inclusion dans les documents à caractère officiel de tags RFID comme système d’identification et de validation, notamment pour les passeports, mais aussi pour les permis de conduire. On peut ainsi envisager d’inclure des données biométriques d’authentification afin de renforcer les dispositions de sécurité.

Les technologies RFID pourraient s’avérer dangereuses pour l’individu :

• Possibilité d’atteinte à la vie privée dans le cas de marqueurs « furtifs »
• Utilisation des informations contenues par les marqueurs de passeports pour agresser sélectivement et par simple proximité physique les ressortissants de certaines nationalités
• Marquage abusif de personnes ayant emprunté certains types de livres (politique, etc.) comme indésirables dans les fichiers d’employeurs potentiels ou d’un État répressif
• Problèmes potentiels de souveraineté numérique/économique liés à l’infrastructure du réseau EPCGlobal, notamment s’agissant de l’administration, par contrat, de sa racine (onsepc.com) par un acteur privé (américain)
• Le cas des étiquettes RFID sous-cutanées pose naturellement des questions d’éthique et relève du droit à l’intégrité physique. La limitation au volontariat n’assure pas de garantie suffisante, toute personne refusant ces étiquettes sous-cutanées risquant fort bien par ce fait d’être victime de discriminations.
• Identification de personnes par une signature de l’ensemble des étiquettes RFID (cartes bancaires, mobile, pass transports en commun…) usuellement portées (cf. brevet IBM "Identification and Tracking of Persons Using RFID Tagged Objects" par ex.)
• Génération de signaux radio-fréquences pouvant s’avérer dangereux pour la santé (cancers, …)

Protection des individus

La législation française prévoit une certaine protection de la vie privée en interdisant :

• le contrôle clandestin (toute identification doit faire l’objet d’une indication visible) ;
• l’usage des mêmes appareils pour le contrôle d’accès et le contrôle de présence.

Selon l’association allemande foebud la législation n’est pas assez restrictive pour la technologie RFID et la protection des informations personnelles.

Certaines associations proposent des outils pour se protéger d’une utilisation non autorisée de la radio-identification, tel que RFID Guardian.

D’autres associations proposent le boycott de cette technologie qu’elles estiment liberticides. Selon elles le fichage d’informations non contrôlables dans une carte d’identité électronique serait préjudiciable à la liberté des individus.

Sécurité

Un groupe de hackers a annoncé à la convention bi-annuelle Sixth HOPE à New York avoir cracké (cassé) les sécurités de la fameuse puce sous-cutanée. De plus, ils prétendent avoir également réussi à cloner celle-ci. Ils estiment que la législation est trop souple avec cette technologie au regard de son atteinte potentielle à la vie privée.