Come funziona la tecnologia RFID, dai pagamenti via smartphone al telepass

Avete presente le tessere che riceviamo negli hotel per entrare nelle camere o i pagamenti POS contactless effettuati con il cellulare? Sono alcuni esempi di come si possano sfruttare le onde elettromagnetiche per far comunicare automaticamente oggetti tra loro: è una tecnica al tempo stesso semplice e geniale. Questa tecnologia è nota come RFID e i suoi campi di utilizzo sono davvero molteplici. Ecco come funziona e quali sono le sue applicazioni.

Identità a richiesta

RFID, letteralmente Radio Frequency Identification ("identificazione a frequenza radio"), è una tecnologia che permette lo scambio di informazioni tra oggetti vicini in modo automatico. Nell'utilizzo quotidiano ci imbattiamo spesso in oggetti che funzionano grazie all'RFID: ogni volta che effettuiamo un pagamento via smartphone o usiamo il telepass, per esempio, sfruttiamo questa tecnologia. Quando entriamo in una camera di albergo, per esempio, usiamo una chiave in formato tessera che sfrutta la tecnologia RFID per aprire la serratura. Anche i microchip dei nostri animali domestici funzionano grazie alla tecnologia RFID.

Scopriamo cosa c'è alla base dell'RFID e i vari campi di applicazione di questa tecnologia.

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Come funziona il sistema RFID

Il principio alla base del funzionamento dell’RFID è quello di uno scambio di informazioni tra due oggetti: un tag che contiene un'informazione memorizzata in un chip di memoria e un lettore che richiede al tag le informazioni. Il tag rimane generalmente inattivo fintanto che non viene interrogato da un lettore. Nei casi più comuni, infatti, il tag non contiene batterie o altre sorgenti di energia che possano alimentare questo chip. Come fa quindi a funzionare?

Attorno al chip di memoria è collocata una bobina metallica. Il tag si attiva quando gli viene avvicinato un lettore RFID. Il lettore emette onde elettromagnetiche necessarie a scansionare il tag, che genera delle correnti nella bobina che avvolge il chip e il gioco è fatto: queste correnti indotte alimentano il chip, che si attiva per "parlare" con il suo lettore. Questo è il principio dell'induzione magnetica, per cui un campo magnetico che attraversa un conduttore genera in quest'ultimo una corrente elettrica. Questa forma di comunicazione tra tag e lettore tramite onde elettromagnetiche permette la comunicazione a distanza tra queste due componenti, oltre alla possibilità di dare al tag le forme più disparate: da una tessera simile a un bancomat fino a piccoli adesivi applicabili sugli oggetti che vogliamo identificare.

Quali tipi di RFID esistono

I tag RFID si classificano in diverse categorie in base alla frequenza delle onde radio utilizzate. Da questo valore infatti dipende il range di distanze che possono essere raggiunte dalle informazioni contenute nei tag. Inoltre, questo aspetto influenza anche la struttura degli stessi tag e la capacità di informazioni che gli stessi possono contenere. In base alle frequenze di lavoro i tag operano in:

1. LF (Low Frequencies), ossia in frequenze comprese tra i 30 e i 300 kHz;
2. HF (High Frequencies), comprese tra i 3 e i 30 MHz;
3. UHF (Ultra High Frequencies) comprese tra i 300 MHz e i 3000 MHz, con alcuni particolari tag che operano in bande di frequenza ancora più elevate, le SHF (Super High Frequencies), che arrivano fino ai 30 GHz.

I tag in banda UHF e SHF possono ulteriormente essere suddivisi in due tipologie: attivi o passivi. Ciò che cambia tra una categoria e l'altra è la presenza o meno di una batteria. Nei tag attivi, infatti, l'aggiunta di una batteria al chip del tag, aumenta notevolmente la distanza alla quale le informazioni possono essere trasmesse.

Le principali applicazioni

La tecnologia RFID viene impiegata in diversi ambiti della nostra vita quotidiana: vediamone alcuni.

Tag LF

Questi tag sono tra i più utilizzati. Tipicamente operano tra i 125 e i 134 kHz. Date le bassissime potenze in gioco e la loro scarsa capacità di memorizzare informazioni sono impiegati perlopiù per scopi relativi alla gestione accessi: sono di questo tipo le chiavi degli alberghi  o i chip per l'identificazione degli animali. I loro costi sono molto contenuti e forniscono buone prestazioni anche in condizioni di lavoro caratterizzate dalla presenza di sporcizia e umidità.

Tag HF

All'interno di questa categoria troviamo lo standard NFC: per intenderci, quello utilizzato anche dai nostri smartphone. I POS per il pagamento elettronico o lo scambio di informazioni tra smartphone avviene grazie all'NFC, che lavora alla frequenza di 13,56 MHz. Anche le carte di identità elettroniche e i passaporti utilizzano questa tipologia di tag. Come per i tag LF, questa tecnologia resta ancora abbastanza economica, ma le distanze in gioco iniziano ad aumentare, arrivando fino a circa 30 centimetri. Data la maggior quantità di informazione utilizzabili e, soprattutto, gli usi più specifici, i protocolli di sicurezza sono maggiori.

Tag UHF e SHF

Siamo giunti alla categoria “vip”: questi dispositivi lavorano nella banda dai 300 MHz in su. Questa categoria di tag può contare su maggiori quantità di memoria disponibile e maggiori distanze alle quali è possibile trasmettere. D'altra parte, hanno costi decisamente più elevati rispetto ai precedenti. Un esempio particolarmente evoluto di tag RFID attivo è il telepass delle auto. Questo funziona sfruttando onde elettromagnetiche alla frequenza di 5,8 Ghz e, grazie alla batteria contenuta al suo interno, può comunicare fino ad alcuni metri di distanza: è ciò che avviene quando con la nostra auto ci avviciniamo ai caselli autostradali, al cui interno si trovano i lettori che identificano il tag telepass delle nostre auto autorizzando così il passaggio del veicolo.