CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ RFID 1.1 Khái quát về công nghệ RFID 1.1 Khái niệm RFID (Radio Frequency Identification) là một phương thức giao tiếp không dây sử dụng sóng vô tuyến để xác định và theo dõi đối tượng, cung cấp một khả năng ứng dụng rộng lớn cho thế giới hiện đại.1: Mô hình hệ thống RFID Công nghệ RFID sử dụng truyền thông không dây trong dải tần sóng vô tuyến để truyền dữ liệu từ các thẻ (Tag) đến các đầu đọc (Reader) ở khoảng cách xa mà không thực hiện bất kỳ giao tiếp vật lý nào giữa thẻ và đầu đọc. Công nghệ này cho ta phương pháp truyền, nhận dữ liệu từ một điểm này đến điểm khác. Thẻ có thể được đính kèm hoặc gắn vào đối tượng được nhận dạng như sản phẩm, hộp hoặc pallet. Đầu đọc sẽ quét dữ liệu của thẻ và gửi thông tin đến cơ sở dữ liệu có lưu trữ dữ liệu của thẻ.
Hệ thống RFID có liên quan chặt chẽ với các thẻ thông minh. Giống như các hệ thống thẻ thông minh, dữ liệu được lưu trữ trên một thiết bị mang dữ liệu điện tử - bộ phát đáp hay thẻ. Tuy nhiên, không giống như thẻ thông minh, việc cung cấp năng lượng cho thiết bị mang dữ liệu và trao đổi dữ liệu giữa thiết bị mang dữ liệu và đầu đọc có thể đạt được mà không cần sử dụng các tiếp điểm điện, 10 thay vào đó sử dụng từ trường hoặc điện từ. Do nhiều lợi thế của hệ thống RFID so với các hệ thống nhận dạng khác, hệ thống RFID hiện đang bắt đầu phổ biến và được ứng dụng rộng rãi.2 Lịch sử phát triển Vào năm 1937 phòng thử nghiệm nghiên cứu Naval U.S phát triển hệ thống xác định Friend-or-Foe (IFF) cho phép những đối tượng thuộc về quân ta có thể phân biệt với máy bay địch.
Kỹ thuật này trở nên phổ biến trong hệ thống điều khiển lưu thông hàng không bắt đầu vào cuối thập niên 50. Những ứng dụng của sóng vô tuyến vào trong việc xác định vật thể trong suốt thập niên 50 giới hạn chủ yếu trong quân đội, phòng lab nghiên cứu, trong các doanh nghiệp lớn bởi vì những thiết bị này có giá rất cao và kích thước lớn. Cuối thập kỉ 60 đầu thập kỉ 70, nhiều công ty như Sensormatic and Checkpoint Systems giới thiệu những sản phẩm mới ít phức tạp hơn và ứng dụng rộng rãi hơn. Những công ty này bắt đầu phát triển thiết bị giám sát điện tử EAS để bảo vệ và kiểm kê sản phẩm như quần áo trong cửa hàng, sách trong thư viện.
Hệ thống RFID thương mại ban đầu này chỉ là hệ thống RFID thẻ một bit giá rẻ để xây dựng, thực hiện và bảo hành. Suốt thập kỷ 70, ngành công nghiệp sản xuất, vận chuyển bắt đầu nghiên cứu và phát triển những dự án để tìm cách dùng IC dựa trên hệ thống RFID. Có nhiều ứng dụng trong công nghiệp tự động, xác định thú vật, theo dõi lưu thông. Trong giai đoạn này thẻ có IC tiếp tục phát triển và đặc tính: bộ nhớ ghi được, tốc độ đọc nhanh hơn và khoảng cách đọc xa hơn.
Cardullo đã được nhận bằng sáng chế cho việc chế tạo thành công thẻ tích cực RFID với bộ nhớ có thể ghi được. Đầu thập niên 80, công nghệ RFID được áp dụng trong nhiều ứng dụng: đặt tại đường ray ở Mỹ, đánh dấu vật nuôi trên nông trại ở châu Âu. Hệ thống RFID còn dùng trong nghiên cứu động vật hoang dã đánh dấu các loài nguy hiểm. Vào năm 1991, Texas Instrument đã đi tiên phong trong hệ thống RFID ở Mỹ, công ty đã tạo ra một hệ thống xác nhận và đăng ký Texas Instrument (TIRIS).
11 Hệ thống TI-RFID (Texas Instruments Radio Frequency Identification System) đã trở thành nền tảng cho phát triển và thực hiện những lớp mới của ứng dụng RFID Năm 1999 có thể coi là năm vàng của công nghệ này khi mà các tổ chức như: Tổ chức quốc tế EAN, Gillette, Uniform Code Council và P&G đã tạo ra một quỹ cho việc thành lập trung tâm Auto-ID tại học viện công nghệ MIT. Hai giáo sư của MIT là Sanjay Sharma và David Brock, là những người đầu tiên nghĩ ra việc đưa các mã số lên trên các thẻ RFID và điều này có thể làm thay đổi cách thức ứng dụng công nghệ này trong một chuỗi cung ứng. Trong thời gian này, các ứng dụng chủ yếu của thẻ RFID thụ động mới được ứng dụng ở tần số thấp (LF) và tần số cao (HF). Cả LF và HF đều giới hạn khoảng cách và tốc độ truyền dữ liệu.
Việc giới hạn tốc độ ngăn cản việc đọc thẻ của bộ đọc tại một thời điểm. Cuối thập niên 90, thẻ thụ động tần số siêu cao (UHF) được sử dụng làm cho khoảng cách đọc xa hơn, tốc độ cao hơn, giá rẻ hơn. Cuối những năm 1990 đầu năm 2000, EPCglobal được thành lập và hỗ trợ hệ thống mã sản phẩm điện tử (Electronic product code network EPC) hệ thống này đã trở thành tiêu chuẩn cho xác nhận sản phẩm tự động.3 Các chuẩn RFID Các tiêu chuẩn có ý nghĩa rất quan trọng với các ứng dụng RFID. Trong nhiều thập kỷ, nhiều nghiên cứu đã được thực hiện để phát triển các tiêu chuẩn cho các ứng dụng và tần số RFID khác nhau, tạo cơ sở để hoàn thiện hệ một thống RFID.
Các tiêu chuẩn hiện có và đề xuất cho RFID liên quan đến giao thức chế độ truy cập (cách mà thẻ giao tiếp với đầu đọc), nội dung dữ liệu (cách tổ chức hay định dạng dữ liệu), sự tương thích (các kiểm tra các sản phẩm đáp ứng các tiêu chuẩn) và ứng dụng. Các tiêu chuẩn tiêu biểu có thể kể đến là ISO 11784 và ISO 11785. ISO 11784 là chuẩn xác định cấu trúc dữ liệu trên thẻ, cách lưu trữ và sắp xếp thông tin. ISO 11785 xác định giao thức giao tiếp giữa đầu đọc và đầu ghi, tần số được sử dụng là 134.
ISO đã xác định một tiêu chuẩn mới cho giao thức giao tiếp cho các thẻ RFID sử dụng trong các hệ thống thanh toán và thẻ thông minh không tiếp xúc (ISO 14443) và thẻ vicinity (ISO 15693). Tổ chức này cũng 12 công bố thêm các tiêu chuẩn để kiểm tra sự tương thích của thẻ và đầu đọc RFID theo tiêu chuẩn ISO 18047, và kiểm tra hiệu suất của thẻ và đầu đọc theo chuẩn ISO 18046. Các chuẩn dùng để nhận dạng các vật thể bao gồm ISO 18000 hay EPCGlobal. Ngoài ISO 18000-6 dành cho dải siêu cao tần còn có ISO 18000-3 dành cho dải cao tần.1: Các chuẩn RFID Tên chuẩn Mô tả ISO 18000-1 Giao tiếp Air Interface cho tần số được chấp nhận trên toàn cầu ISO 18000-2 Giao tiếp Air Interface cho tần số dưới 135KHz ISO 18000-3 Giao tiếp Air Interface tần số 13.56MHz ISO 18000-4 Giao tiếp Air Interface tần số 2.45GHz ISO 18000-5 Giao tiếp Air Interface tần số 5.8GHz ISO 18000-6 (dự định Giao tiếp Air Interface tần số 860-930MHz tên sẽ được thay đổi) ISO 18000-7 (chuẩn Giao tiếp Air Interface tần số 433.92MHz mới dự kiến) Trung tâm Auto-ID được thành lập vào năm 1999 với mục đích phát triển mã sản phẩm điện tử và các công nghệ liên quan có thể được dùng để xác định sản phẩm và theo dõi chúng thông qua chuỗi cung ứng toàn cầu.
Nhiệm vụ của nó là phát triển hệ thống RFID chi phí thấp, đồng thời phát triển nó trên toàn cầu và dựa trên các tiêu chuẩn mở. Trung tâm Auto-ID đã phát triển giao thức riêng và cấp phép cho EPCglobal với điều kiện cung cấp miễn phí cho người sản xuất và người dùng cuối. Trung tâm Auto-ID cũng đã phát triển giao thức UHF của riêng mình. Ban đầu, trung tâm dự định có một giao thức có thể được sử dụng để giao tiếp với 13 các loại thẻ khác nhau.
Mỗi lớp thẻ liên tiếp sẽ phức tạp hơn lớp bên dưới nó. Các lớp được thay đổi liên tục theo thời gian, có thể kể đến: • Lớp 1: thẻ tán xạ ngược, đơn giản, chỉ đọc với bộ nhớ điện tĩnh. • Lớp 2: thẻ tán xạ ngược thụ động với bộ nhớ đọc - ghi lên tới 65KB. • Lớp 3: thẻ tán xạ ngược bán thụ động, với bộ nhớ đọc – ghi lên tới 65KB; về cơ bản, là một thẻ lớp 2 được tích hợp pin để tăng khả năng hỗ trợ đọc.
• Lớp 4: thẻ chủ động sử dụng pin tích hợp để chạy mạch của vi mạch và cấp nguồn cho máy phát tín hiệu đến đầu đọc. • Lớp 5: thẻ RFID chủ động có thể giao tiếp với các thẻ lớp 5 khác hoặc các thiết bị khác. Tháng 12-2004 thì chuẩn Gen2 ra đời thay thế cho Lớp 1 và Lớp 0. Gen2 được thiết kế để làm việc mang tính chất quốc tế, có thể được sử dụng ở bất cứ nơi nào trên thế giới, cải thiện khả năng của đầu đọc và ngăn chặn những tín hiệu nhiễu từ những đầu đọc khác khi có quá nhiều đầu đọc cùng hoạt động trong một phạm vi hẹp.
Giá rẻ hơn và khả năng làm việc của thẻ tốt hơn đã khiến Gen2 được chấp nhận rộng rãi.4 Ứng dụng của công nghệ RFID Các lĩnh vực ứng dụng RFID có thể kể đến như: − Bảo mật, an ninh: • Điều khiển truy cập: khóa và các thiết bị cố định. • Quy trình quản lý: như thẻ thư viện, thẻ sinh viên. • Chống trộm: trong kinh doanh và mua bán. • RFID trong xử phạt.
− Giám sát: • Dây chuyền cung cấp: điều khiển kiểm soát trong nhà kho. • Người như trẻ em, nhân viên,. hoặc động vật. • Tài sản: hành lý trên máy bay, thiết bị, hàng hóa.
− Hệ thống thanh toán điện tử: • Lưu thông: thu phí tự động. 14 • Vé, thẻ tín dụng.5 Ưu nhược điểm của công nghệ RFID − Ưu điểm: • RFID là công nghệ nhận dạng tự động (thực sự) duy nhất: hệ thống này có thể tự động thu thập thông tin mà không cần sự can thiệp của con người. Điều đó có nghĩa là sử dụng RFID thường rẻ hơn quét mã vạch và quy trình thủ công khác. • RFID nếu được triển khai đúng cách, chúng thường có độ chính xác cao, dữ liệu được lưu trữ hoặc quản lý tốt thì sẽ luôn chính xác và tin cậy.
• Triển khai và hoạt động trong nhiều môi trường không thuận lợi như nóng, bụi bẩn, môi trường ăn mòn hay có sự va chạm,. • Khả năng đọc ghi nhiều lần trên thẻ, tạo điều kiện tiết kiệm, giảm một phần chi phí sử dụng. − Nhược điểm: • Giá cao: Nhược điểm chính của công nghệ RFID là giá cao. • Dễ bị ảnh hưởng: có thể làm tổn hại hệ thống RFID bằng việc phủ vật liệu bảo vệ từ 2 đến 3 lớp kim loại thông thường để ngăn chặn tín hiệu radio.