Des objets qui bavardent en continu | Mai 2009


En route pour l'étiquetage universel

Les technologies qui permettent aujourd'hui de rendre les objets qui nous entourent plus interactifs sont nombreuses. La communication entre objet est communément appelée le M2M autrement dit «Machine to Machine». Elle se passe via des capteurs et des étiquettes électroniques. Système Bluetooth, puce NFC, puces RFID, 3G sont les systèmes de communication les plus prisés. Entrez dans l'infiniment petit et découvrez le monde des nanotechnologies.

Les dessous de la puce RFID

Selon l'Internaute, «Les étiquettes RFID représentent une révolution technologique et économique comparable à l’Internet».
       
RFID est l’abréviation anglaise de Radio Frequency Identification. Les étiquettes RFID, également appelées «marqueurs», sont composées d’une puce en silicium, dite intelligente, couplée à une antenne en cuivre, le tout enrobé d’un substrat. Apposée sur un objet ou un être vivant, une étiquette RFID permet de lui attribuer un identifiant unique. Cette méthode est principalement utilisée pour stocker, récupérer et transmettre des données à distance par le biais d’ondes radio. La puce reçoit et répond aux requêtes radio émises depuis un émetteur-récepteur.

Fiche d’identité

Les puces sont extrêmement discrètes par leur finesse, leur taille réduite (quelques millimètres), et leur masse, véritablement négligeable. Aujourd’hui, leur coût étant faible (de 0.5 à 20 Euros), on peut envisager de les rendre jetables, bien que leur réutilisation soit «écologiquement plus correcte». Le prix des antennes et des décodeurs varie, quant à lui, de 100 à 10’000 Euros.

Du point de vue énergétique, l’étiquette RFID peut être autonome: un champ électromagnétique, généré par le lecteur, lui fournit son alimentation électrique.


Les étiquettes passives ont non seulement un faible coût, mais aussi une durée de vie presque illimitée. Elles constituent la plus grande partie du marché. Pour les applications logistiques en circuit ouvert dans lesquels la puce est désactivée au-delà de l’acte d’achat, les étiquettes passives sont les plus utilisées.

Les étiquettes actives sont alimentées par une pile interne extra plate qui permet l’émission spontanée d’un signal. Ces étiquettes actives ne dépassent pas dix ans d’âge. Fournies vierges, elles peuvent être écrites plusieurs fois, effacées, modifiées et lues.

Une panoplie de fréquences 

Il existe différents types d’étiquettes RFID, classées selon le niveau des fréquences qu’elles utilisent :
• Les étiquettes basse fréquence (125 à 135 kHz) sont utilisées pour l’identification des animaux, la traçabilité des aliments, le contrôle d’accès par badge et les systèmes de clés électroniques pour les voitures, par exemple.
• L’étiquette haute fréquence (13,56 MHz) est utilisée, notamment, pour la traçabilité des livres dans les librairies et les bibliothèques, pour la localisation des bagages dans les aéroports et pour mémoriser des informations biométriques.
• Les marqueurs UHF (ultra haute fréquence) sont utilisés pour la traçabilité des palettes et conteneurs dans les entrepôts et sur les docks.
• La dernière classe des marqueurs utilise les micro-ondes (2,45 GHz) pour le contrôle d’accès à longue distance sur de grandes zones industrielles, par exemple. Ces marqueurs sont généralement actifs.

Une séduction mesurable 

Les étiquettes RFID se rangent dans la catégorie des technologies d’identification automatique, au même titre que les codes-barres. Le code-barres est en quelque sorte l’ancêtre de l'étiquette RFID. La technologie RFID  permet la lecture simultanée de plusieurs centaines d'étiquettes à la seconde sans aucun contact physique, alors que les lecteurs de codes-barres ne peuvent traiter qu'une seule étiquette à la fois.

Autres faiblesses comparées du code-barre: il ne permet pas le stockage d’un grand nombre de données, nécessite la visibilité de l’étiquette (lecture par laser optique) et dispose d’une distance de lecture limitée à 5 mètres, alors qu’un marqueur RFID couvre 200 mètres.

On comprend aisément que les étiquettes RFID soient souvent considérées par les acteurs de la chaîne logistique comme la solution technologique ultime aux différents problèmes de traçabilité rencontrés. Le point fort réside dans le fait que les radio-identifiants sont assez longs et dénombrables pour envisager de donner à chaque objet un numéro unique, alors qu’avec les codes barres UPC– les plus répandus aujourd’hui-  un seul numéro est attribué par classe de produits.

EPC global versus Ucode 

Les solutions de radio-identification souffrent encore d’un manque de normalisation. La traçabilité universelle n’est pas encore réalisée. EPCglobal, une organisation regroupant les leaders de l’industrie, parmi lesquels les plus grands groupes de la distribution* et des représentants des Etats, travaille sur les standards EPC (Electronic Product Code ou code produit électronique) nécessaires à une utilisation éthique et responsable des étiquettes RFID. Leur but est de développer un système de distribution homogène des identifiants qui permette d’attribuer un EPC à chaque nouvel objet arrivant dans la chaîne logistique de chaque entreprise et ce dans le monde entier. Cette organisation chapeaute également depuis 2003, les Auto-ID Labs, sept centres de recherche universitaires, dont l’Université de St-Gall et l’Ecole polytechnique fédérale de Zürich, mais aussi les universités d’Adelaïde et de Cambridge, le Massachusetts Institute of Technology (USA), l’université de Fudan (Chine), l’université de Keio (Japon) et l’Information and Communications University de Corée du Sud. Ensemble, ils explorent et développent les potentialités de l’EPC.
*Selon Les Echos, notamment, l’américain Wal-Mart (qui a d’ores et déjà étiqueté tous ses produits), l’allemand Metro, le britannique Tesco, mais aussi, Procter & Gamble, Unilever, Motorola, Sun Microsystems, Carrefour, United Parcel Service, Philipps …

Mais, demain, si le vœu de M. Sakamura se réalise, ce sera son «Ucode», d’ores et déjà installé à des milliers d’exemplaires au Japon,  qui emportera la course à la nomenclature d’étiquetage universelle. Alors, serait assurée l’élaboration d’un nombre de codes suffisant pour « attribuer chaque jour à des objets un billion d’étiquettes – et ce pendant un billion d’années », d'après Clubic.

Nanotechnologies : Un développement foudroyant


Selon l'Internaute, «Les produits issus des nanotechnologies génèreront un marché de mille milliards de dollars d'ici 2015. Si cette prévision se confirme, cette industrie aura connu le développement le plus rapide de toute l'histoire».


L’électronique représente 30% de l’impact économique global des nanotechnologies en 2010. Le reste concerne essentiellement les nanomatériaux, la pharmaceutique, la chimie et les transports.



Les nanotechnologies intéressent la conception, la caractérisation, la production et l’application de structures, de dispositifs et de systèmes par le contrôle de la forme et de la taille qui est de l’ordre du  millionième de millimètre, le nanomètre (10-9 m, un milliardième de mètre).

L’échelle utilisée dans les nanosciences est celle des atomes, des molécules et macromolécules. Les propriétés physico-chimiques de la matière à cette dimension diffèrent sensiblement de celles qui prévalent à une plus grande échelle.


Cette jeune discipline utilise de manière transverse les nouvelles possibilités de l'optique, de la biologie, de la mécanique, de la chimie. Cela génère de la controverse autour de  la définition des neurosciences et des nanotechnologies.


Les aspects éthiques occupent une place de choix dans les débats, les effets à long terme des nanoparticules sur l’environnement et la santé présentant encore de nombreuses incertitudes.

Utilisation des nanotechnologies dans l’électronique

Les nanotechnologies jouent un rôle central dans la construction des structures des puces électroniques et des circuits intégrés. Les progrès enregistrés dans le domaine des communications et dans celui du stockage d'information sont importants.

Les premières puces gravées en 45 nanomètres ont été mises sur le marché mi-2007. Dès 2008, la taille de ces supports était encore affinée pour atteindre 32 nanomètres. On investigue désormais la gravure en 22 nanomètres…

La difficulté prédominante dans la construction de circuits et de puces à base de nanotechnologie réside dans les  propriétés de la matière qui diffèrent, à l’échelle du nanomètre, de celles existant au niveau macroscopique. Tout objet n’étant plus qu’un assemblage d’atomes, les propriétés physiques, mécaniques, thermiques, électriques, magnétiques et optiques dépendent à cette échelle directement de la taille des structures.

Communication sans fil à l’infini

Système Bluetooth : le pionnier du sans fil

Le système Bluetooth utilise une technologie radio courte distance. Créé en 1994 par le fabricant suédois Ericsson, ce système de communication sans fil était destiné à remplacer les câbles entre des ordinateurs, imprimantes, claviers et autres souris. Les systèmes et kits mains libres et les appareils photos numériques ont ensuite bénéficié de cette technologie.


Le système Bluetooth opère dans la bande de fréquences comprise entre 2400 et 2483,5 MHz et comprend 79 canaux possibles, ce qui limite son utilisation.

Puce NFC : le porte-monnaie du futur

La puce NFC est une technologie de communication de proximité (quelques centimètres) initiée par Sony et Philips. Abréviation de «Near Field Communication» (communications en champs proche), elle permet d'échanger des données à une distance de quelques centimètres entre un lecteur et n'importe quel terminal mobile ou entre les terminaux eux-mêmes.


A l'instar de certaines étiquettes RFID, les puces NFC utilisent également des marqueurs passifs. La gamme de fréquences utilisées est élevée (13,56 MHz).


Les utilisations sont multiples: Téléphone portable, ordinateur, appareil photo, téléviseur  s’échangent fichiers textes, images et vidéos en utilisant cette technologie. Contrôles d’accès, services de billetterie, bornes interactives sont autant d’applications possibles.


Un des atouts du NFC, par rapport au système Bluetooth, réside dans les caractéristiques mêmes des puces NFC: de tailles très réduites, elles sont conçues pour qu'un lecteur puisse dialoguer avec plusieurs puces de manière simultanée, sans risque de collision.

Prochain développement envisagé: équiper les PC avec des puces NFC pour que les téléphones portables puissent jouer le rôle de porte-monnaie du futur permettant d’acheter en ligne en toute tranquillité.

La 4G bientôt sur nos mobiles 

En 2008, l’Union Internationale des Télécommunications (UIT) avait dénombré dans le monde, 4 milliards de téléphones portables. Ils étaient 2 milliards en circulation en 2005.


Aujourd’hui sont en fonction les réseaux 3G (UMTS), 3G+ (HSDPA), voire 3.75G (HSUPA). Mais, à l’UIT, c’est l’avenir de la 4G qui est débattu dans les séances. Car, pour satisfaire les usages mobiles du futur, des débits plus soutenus et plus partagés s’imposent. Annoncés par certains opérateurs pour 2010, par d’autres pour 2013, ces très hauts débits devraient permettre «d’augmenter la qualité du débit pour l’utilisateur, avec des débits crêtes plus élevés, une utilisation de l’ensemble des spectres, allant de 450 MHz à 3,5 GHz, tout en réduisant les délais de latence pour améliorer la qualité de l’interactivité.»


Sources Images:
Objets communicants (http://ebajic.free.fr
RFID tag (www.rpglobalsolutions.com)
Les nanotechnologies (http://www.linternaute.com)
La technologie sans fil (http://www.linternaute.com)
NFC Contactless Smart Card (http://www.linternaute.com)


dossier préparé par:


Barbara Baracchi, Lucienne Gaillard, Ella Nkanagu, Sophie Rouquette Studer, Véronique Sieber