Ngày nay, với sự phát triển nhanh chóng của khoa học kỹ thuật, nhiều công nghệ mới ra đời với mục đích làm cho mọi việc trở nên đơn giản, tiện lợi nhằm đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của con người trong mọi lĩnh vực. Do vậy các công nghệ mới càng hướng đến khả năng không dây làm cho con người được giải phóng, tự do và thoải mái hơn.Và nhận dạng tự động là một trong những công nghệ có thể đáp ứng được nhu cầu đó . Nhận dạng tự động (Automatic Identification) là công nghệ dùng để giúp các máy nhận dạng các đối tượng mà không cần nhập dữ liệu vào bằng nhân công. Các công nghệ nhận dạng tự động như : các mã vạch (Bar Codes), các thẻ thông minh, công nghệ sinh trắc học (biometric), nhận dạng đặc trưng quang học (Optical character Recognition-OCR) và nhận dạng tần số vô tuyến RFID (Radio Frequency Iditification). Trong đó, RFID được coi là một cuộc cách mạng của hệ thống nhúng và môi trường tương tác hiện nay. Công nghệ này đã và đang được phát triển mạnh ở nhiều nước trên thế giới với những ứng dụng rất đa dạng trong các lĩnh vực : sản xuất kinh doanh ( các dây chuyền sản xuất công nghiệp, trong chăn nuôi, nuôi trồng thủy sản, các của hàng, siêu thị, trạm thu phí, bãi đậu xe, ), an ninh, y tế,
Công nghệ RFID đã được nghiên cứu ( từ khoảng những năm 1930) và ứng dụng từ khá sớm, nhưng trong vòng khoảng mười năm trở lại đây công nghệ này mới thực sữ được phát triển rầm rộ. Công nghệ RFID sẽ hết sức cần thiết cho sự phát triển của thế giới do đó nhiều nước đã và đang xúc tiến các công tác triển khai công nghệ này. Việt Nam cũng không phải là ngoại lệ, tuy khái niệm RFID cũng chưa thực sự phổ biến nhưng với xu hướng chung của thế giới, Việt Nam cũng đang nghiên cứu và từng bước triển khai công nghệ này vào cuộc sống để phục vụ nhu cầu của người dân trong nước.
Với mục đích giới thiệu về công nghệ mới này, đồ án “ Tìm hiểu công nghệ nhận dạng vô tuyến RFID” sẽ giúp người đọc hiểu rõ hơn về khái niệm, thành phần, phương thức hoạt động cũng như những ứng dụng của nó. Đồ án này bao gồm 3 chương :
Chương 1 : Giới thiệu về công nghệ RFID
Chương 2 : Các thành phần cơ bản của hệ thống RFID
Chương 3 : Ứng dụng của RFID
Đồ án này cũng chỉ bước đầu tìm hiểu về công nghệ RFID nên nội dung thiên về phần lý thuyết. Trong quá trình thực hiện, tuy được sự giúp đỡ của giáo viên hướng dẫn và có tham khảo nhiều tài liệu nhưng với kiến thức còn hạn chế nên có thể còn nhiều thiếu sót, tôi rất mong được các thầy cô và bạn bè góp ý để đồ án của tôi được tốt hơn.
99 trang |
Chia sẻ: oanhnt | Lượt xem: 2362 | Lượt tải: 2
Bạn đang xem trước 20 trang tài liệu Đồ án Tìm hiểu công nghệ nhận dạng vô tuyến RFID, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
MỤC LỤC
Danh mục các bảng
Số hiệu bảng
Tên bảng
Trang
2.1
Khoảng tần số RFID
21
2.2
Khoảng đọc RFID
22
2.3
Các memorybank của thẻ
60
Danh mục hình vẽ
Số hiệu hình vẽ
Tên hình vẽ
Trang
1.1
Thiết bị IFF kề bên là thiết bị RFID ngày nay
9
1.2
Các mốc quan trọng trong giai đoạn đầu của RFID
9
1.3
Những mốc quan trọng từ 1960 đến 1990
11
1.4
Những mốc quan trọng từ 1990 đến nay
13
1.5
Mô hình hệ thống RFID
13
1.6
Một số mẫu thẻ thông dụng
14
1.7
Hệ thống RFID với các thiết bị
15
1.8
Hoạt động giứa các thẻ và đầu đọc RFID
16
1.9
Mô hình hoạt động của hệ thống RFID
17
2.1
Một số dạng anten
19
2.2
Thẻ dạng nút và thẻ dạng chuỗi khóa
22
2.3
Thẻ dạng thẻ
23
2.4
Thẻ dán trên quần áo, thẻ thư viện, thẻ được tích hợp với nhãn hành lý
23
2.5
Thẻ cấy dưới da
24
2.6
Một loại thẻ có kích thước rất nhỏ
24
2.7
Tương quan về kích thước của “bột thẻ “ với sợi tóc
24
2.8
Hoạt động của thẻ thụ động
25
2.9
Các thành phần của thẻ thụ động
26
2.10
Các thành phần của vi mạch
26
2.11
Anten thẻ
28
2.12
Một số loại thẻ thụ động
29
2.13
Một loại thẻ tích cực
31
2.14
Cấu tạo thẻ tích cực và bán tích cực
33
2.15
Thẻ bán tích cực
34
2.16
Thẻ SAW
36
2.17
Hoạt động của thẻ SAW
36
2.18
Một số dạng thẻ EAS
38
2.19
Cách bố trí vật lý của bộ nhớ trên thẻ
40
2.20
Mã hóa nhận dạng pure
42
2.21
Mã vạch UPC
43
2.22
Chuyển đổi từ GTIN sang SGTIN
43
2.23
Sơ đồ trạng thái của đầu đọc Slotted Aloha
45
2.24
Sơ đồ trạng thái của thẻ Slotted Aloha
46
2.25
Cây nhị phân
47
2.26
Sơ đồ trạng thái của giao thức Adaptive Binary Tree
48
2.27
Khe STAC
49
2.28
Sơ đồ trạng thái giao thức STAC
50
2.29
Thủ tục master-slaver giữa Application, đầu đọc và thẻ
56
2.30
Các thành phần logic của đầu đọc
59
2.31
Một số loại đầu đọc cố định
62
2.32
Các loại đầu đọc cầm tay
63
2.33
Dòng thông tin trong hệ thống RFID
64
2.34
Thông báo bất đồng bộ
65
2.35
Thông báo đạt được đồng bộ
66
2.36
Anten đầu đọc
68
2.37
Mô hình anten đơn giản và loại méo, nhô
69
2.38
Mô hình multipath
69
3.1
Thẻ RFID dành cho nhân viên
72
3.2
Dùng đầu đọc để kiểm tra bệnh nhân có đeo thẻ RFID trên tay
74
3.3
Sử dụng RFID trong nhà kho
76
3.4
Sử dụng đầu đọc để tìm sách
77
3.5
Sử dụng RFID cho bò
79
3.6
Sử dụng thiết bị cầm tay để đọc thông tin từ thẻ gắn trên tai của bò
80
3.7
Một chú gấu Bắc Cực được gắn thẻ để theo dõi
81
3.8
RFID được sử dụng để tăng tốc cho các trạm thu phí
82
3.9
Thẻ gắn trên ô tô và hệ thống thu phí FasTrack
83
3.10
Hệ thống điều khiển truy nhập
85
3.11
Một số hình ảnh về thiết bị điều khiển truy nhập
86
3.12
Hệ thống kiemr soát ra vào bãi đậu xe
87
3.13
Các thẻ RFID được tích hợp với nhãn hành lý tiêu chuẩn
88
3.14
Hộ chiếu RFID của Mỹ
88
3.15
Trạm thu phí tự động ở Hà Nội
90
3.16
Gửi xe
92
3.17
Dùng đầu đọc để kiểm tra vé khi khách lấy xe
92
LỜI NÓI ĐẦU
Ngày nay, với sự phát triển nhanh chóng của khoa học kỹ thuật, nhiều công nghệ mới ra đời với mục đích làm cho mọi việc trở nên đơn giản, tiện lợi nhằm đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của con người trong mọi lĩnh vực. Do vậy các công nghệ mới càng hướng đến khả năng không dây làm cho con người được giải phóng, tự do và thoải mái hơn.Và nhận dạng tự động là một trong những công nghệ có thể đáp ứng được nhu cầu đó . Nhận dạng tự động (Automatic Identification) là công nghệ dùng để giúp các máy nhận dạng các đối tượng mà không cần nhập dữ liệu vào bằng nhân công. Các công nghệ nhận dạng tự động như : các mã vạch (Bar Codes), các thẻ thông minh, công nghệ sinh trắc học (biometric), nhận dạng đặc trưng quang học (Optical character Recognition-OCR) và nhận dạng tần số vô tuyến RFID (Radio Frequency Iditification). Trong đó, RFID được coi là một cuộc cách mạng của hệ thống nhúng và môi trường tương tác hiện nay. Công nghệ này đã và đang được phát triển mạnh ở nhiều nước trên thế giới với những ứng dụng rất đa dạng trong các lĩnh vực : sản xuất kinh doanh ( các dây chuyền sản xuất công nghiệp, trong chăn nuôi, nuôi trồng thủy sản, các của hàng, siêu thị, trạm thu phí, bãi đậu xe, …), an ninh, y tế, …
Công nghệ RFID đã được nghiên cứu ( từ khoảng những năm 1930) và ứng dụng từ khá sớm, nhưng trong vòng khoảng mười năm trở lại đây công nghệ này mới thực sữ được phát triển rầm rộ. Công nghệ RFID sẽ hết sức cần thiết cho sự phát triển của thế giới do đó nhiều nước đã và đang xúc tiến các công tác triển khai công nghệ này. Việt Nam cũng không phải là ngoại lệ, tuy khái niệm RFID cũng chưa thực sự phổ biến nhưng với xu hướng chung của thế giới, Việt Nam cũng đang nghiên cứu và từng bước triển khai công nghệ này vào cuộc sống để phục vụ nhu cầu của người dân trong nước.
Với mục đích giới thiệu về công nghệ mới này, đồ án “ Tìm hiểu công nghệ nhận dạng vô tuyến RFID” sẽ giúp người đọc hiểu rõ hơn về khái niệm, thành phần, phương thức hoạt động cũng như những ứng dụng của nó. Đồ án này bao gồm 3 chương :
Chương 1 : Giới thiệu về công nghệ RFID
Chương 2 : Các thành phần cơ bản của hệ thống RFID
Chương 3 : Ứng dụng của RFID
Đồ án này cũng chỉ bước đầu tìm hiểu về công nghệ RFID nên nội dung thiên về phần lý thuyết. Trong quá trình thực hiện, tuy được sự giúp đỡ của giáo viên hướng dẫn và có tham khảo nhiều tài liệu nhưng với kiến thức còn hạn chế nên có thể còn nhiều thiếu sót, tôi rất mong được các thầy cô và bạn bè góp ý để đồ án của tôi được tốt hơn.
CHƯƠNG I
GIỚI THIỆU VỀ CÔNG NGHỆ RFID
Giới thiệu sơ lược về RFID :
Công nghệ RFID (Radio Frequency Identification) là công nghệ cho phép một thiết bị đọc thông tin chứa trong chip không tiếp xúc trực tiếp ở khoảng cách xa, không thực hiện bất kỳ giao tiếp vật lý nào hoặc giữa hai vật không nhìn thấy nhau. Công nghệ này cho ta phương pháp truyền, nhận dữ liệu từ một điểm đến điểm khác.
Kỹ thuật 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). Thẻ có thể được đính kèm hoặc gắn vào đối tượng được nhận dạng (bao gồm cả con người). Đầu đọc scan dữ liệu của thẻ và gửi thông tin đến cơ sở dữ liệu có lưu trữ dữ liệu của thẻ.
Công nghệ RFID cho phép nhận biết đối tượng thông qua thu phát sóng giúp cho con người có thể giám sát quản lý dễ dàng hơn ,ít mắc lỗi, tốn ít thời gian và giảm thiểu nhân lực quản lý. Ví dụ các công ty chỉ việc sử dụng máy tính để quản lý các sản phẩm của mình từ xa nhờ việc gắn thẻ lên sản phẩm nhờ đó họ có thể biết các thông tin về chúng (số lượng, nguồn gốc,đặc điểm,hạn sử dụng,…) không phải kiểm kho, không sợ giao nhầm hàng,…Hoặc khi đi siêu thị thay vì phải xếp hàng chờ tính tiền (bằng phương pháp code bar hay còn gọi là mã vạch ) thì chỉ cần đẩy xe hàng qua cổng giám sát , thiết bị tự động sẽ nhận dạng món hàng , các nhân viên không cần phải lướt mã vạch của sản phẩm qua đầu đọc nữa,…Đó chỉ là một vài ví dụ trong số rất nhiều ứng dụng của RFID.
Dạng đơn giản nhất được sử dụng hiện nay là hệ thống RFID bị động làm việc như sau: đầu đọc truyền một tín hiệu tần số vô tuyến điện từ qua anten của nó đến một con chip. Đầu đọc nhận thông tin trở lại từ chip và gửi nó đến máy tính điều khiển đầu đọc và xử lý thông tin lấy được từ chip. Các chip không tiếp xúc không tích điện, chúng hoạt động bằng cách sử dụng năng lượng nhận từ tín hiệu được gửi bởi đầu đọc.
Lịch sử phát triển của RFID :
Năm 1897 : Guglielmo Marconi phát hiện sóng vô tuyến làm nền tảng cho sự phát triển của RFID.
Lịch sử RFID đánh dấu từ những năm 1930 nhưng công nghệ RFID có nguồn gốc từ năm 1897 khi Guglielmo Marconi phát hiện ra sóng radio. RFID áp dụng các nguyên tắc vật lý cơ bản như truyền phát radio một dạng năng lượng điện từ truyền và nhận dạng dữ liệu khác nhau.
Năm 1937 : phòng thử nghiệm nghiên cứu Naval U.S phát triển hệ thống IFF ứng dụng trong thế chiến thứ 2.
Vào những năm 1930 cả Army và Navy đều gặp phải những thử thách khi xác định những mục tiêu trên mặt đất, trên biển và trên bầu trời. 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 (friend) ví dụ máy bay Allied có thể phân biệt với máy bay địch (foe). Kỹ thuật này trở nên phổ biến trong hệ thống điều khiển lưu thông hàng không bắt đầu vào cuối thập niên 50.
Những năm 50 :
Những ứng dụng của sóng RF 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. Những thiết bị to lớn và cồng kềnh này là tiền thân của những hệ thống gọi là RFID ngày nay.
Hình 2.1 mô tả hình ảnh của một thiết bị IFF kề bên là thiết bị RFID ngày nay.
Hình 1.1 - Thiết bị IFF và thiết bị RFID ngày nay.
Cuối những năm 60 đầu những năm 70 : nhiều công ty đưa ra nhiều sản phẩm tốt hơn nhờ những công nghệ tiên tiến.
Những công nghệ mới giúp những sản phẩm này gọn hơn và giá rẻ hơn như: công nghệ tích hợp trong IC, chip nhớ lập trình được, vi xử lý, những phần mềm ứng dụng hiện đại ngày nay và những ngôn ngữ lập trình làm cho công nghệ RFID đang có xu hướng chuyển sang lĩnh vực thương mại rộng lớn.
1880s : Những hiểu biết cơ bản về năng lượng điện từ
1897 : Guglielmo Marconi phat hiện ra sóng điện từ
1922 : Xuất hiện những ý tưởng giám sát tiến bộ bằng hệ thống Radar xung quanh công nghệ RFID
1937 : NRF phát triển hệ thống IFF
Đầu1950s : Công nghệ RFID được sử dụng trong các phòng lab nghiên cứu
Cuối 1950s : IFF trở thành cơ sở cho những hệ thống điều khiển không lưu của thế giới
1958 : Jack Kilby phát minh mạch tích ở Texas Instrument
Hình 1.2 - Các mốc quan trọng trong giai đoạn đầu của RFID
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 (electronic article surveillance EAS)để bảo vệ và kiểm kê sản phẩm như quần áo trong cửa hàng, sách trong thư viện. Hệt hống RFID thương mại ban đầu này chỉ là hệ thống RFID thẻ một bit (1-bit thẻ) giá rẻ để xây dựng, thực hiện và bảo hành. Thẻ không đòi hỏi nguồn pin (loại thụ động)dễ dàng đặt vào sản phẩm và thiết kế để khởi động chuông cảnh báo khi thẻ đến gần bộ đọc, thường đặt tại lối ra vào, phát hiên sự có mặt của thẻ.
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 có các đặc tính: bộ nhớ ghi được, tốc độ đọc nhanh hơn và khoảng cách đọc xa hơn.
Đầu thập niên 80 : công nghệ phức tạp RFID được áp dụng trong nhiều ứng dụng.
Hệ thống RFID đặt tại đường ray ở Mỹ, đánh dấu thú vật trên nông trại ở châu Âu và còn dùng trong nghiên cứu động vật hoang dã đánh dấu các loài thú quý và nguy hiểm,…
Những năm 90 : RFID được ứng dụng ở nhiều nước đặc biệt là trong hệ thống thu phí điện tử.
Hệ thống thu phí điện tử trở nên phổ biến ở Thái Bình Dương:Ý,Tây Ban Nha, Bồ Đào Nha… và ở Mỹ: Dallas, New York và New Jersey. Những hệ thống này cung cấp những dạng truy cập điều khiển phức tạp hơn bởi vì nó còn bao gồm cả máy trả tiền.
Đầu năm 1990, nhiều hệ thống thu phí ở Bắc Mỹ tham gia một lực lượng mang tên E-ZPass Interagency Group (IAG) cùng nhau phát triển những vùng có hệ thống thu phí điện tử tương thích với nhau. Đây là cột mốc quan trọng để tạo ra những ứng dụng tiêu chuẩn. Hầu hết những tiêu chuẩn tập trung các đặc tính kỹ thuật như tần số hoạt động và giao thức giao tiếp phần cứng.
E-Zpass còn là một thẻ đơn tương ứng với một tài khoản trên một phương tiện. Thẻ của xe sẽ truy cập vào đường cao tốc của hệ thống thu phí mà không phải dừng lại. E-Zpass giúp lưu thông dễ dàng hơn và giảm lực lượng lao động để kiểm soát vé và thu tiền.
Cùng vào thời điểm này, thẻ khóa (card RFID) sử dụng phổ biến thay thế cho các thiết bị máy móc điều khiển truy nhập truyền thống như khóa kim loại và khóa số. Những sản phẩm này còn được gọi là thẻ thông minh không tiếp xúc cung cấp thông tin về người dùng, trong khi giá thành thấp để sản xuất và lập trình.
Điều khiển truy nhập RFID tiếp tục có những bước tiến mới. Các nhà sản xuất xe hơi đã dùng thẻ RFID trong gần một thập kỉ qua cho hệ thống đánh lửa xe hơi và nó đã làm giảm khả năng trộm cắp xe.
1960s : công ty Sensormatic and Checkpoint Systems đưa ra sản phẩm thiết bị giám sát điện tử EAS
1970s : nổi lên nhiều sáng chế về RFID
1970s : Giants RCA, Fairchild and Raytheon tích cực theo đuổi công nghệ RFID
1970s và 1980s : những ứng dụng thưong mại của RFID dưới dạng phát triển của việc đánh dấu động vật và tự động hóa trong nhà máy
1989 : hệ thống thu phí điện tử qua Dallas North Turnpike
1987 : Ứng dụng thương mại đầu tiên của hệ thống thu phí điện tử ở Norway
Hình 1.3 - Những mốc quan trọng từ năm 1960 đến 1990
Cuối thế kỉ 20 : RFID được phát triển trên phạm vi toàn cầu.
Dưới đây là một vài bước tiến quan trọng góp phần đẩy mạnh sự phát triển này.
Texas Instrument đi tiên phong ở Mỹ
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). 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.
Châu Âu đã bắt đầu công nghệ RFID từ rất sớm
Ngay cả trước khi Texas Instrument giới thiệu sản phẩm RFID, vào năm 1970 EM Microelectronic-Marin một công ty của The Swatch Group Ltd đã thiết kế mạch tích hợp năng lượng thấp cho những đồng hồ của Thụy Sỹ. Năm 1982 Mikron Integrated Microelectronics phát minh ra công nghệ ASIC và năm 1987 phát triển công nghệ đặc biệt liên quan đến việc xác định thẻ thông minh. Ngày nay EM Microelectronic và Philips Semiconductors là hai nhà sản xuất lớn ở châu Âu về lĩnh vực RFID.
Phát triển thẻ thụ động trong thập niên 90
Cách đây một vài năm các ứng dụng chủ yếu của thẻ RFID thụ động (như điều khiển truy nhập, giám sát điện tử , thanh toán tiền, đánh dấu tài liệu, xác định hàng hóa trên máy bay, chống trộm cho xe hơi, xác định động vật, định thời cho thể thao,…) mới được ứng dụng ở tần số thấp (LF) và tần số cao (HF) của phổ RF. Cả LF và HF đều giới hạn khoảng cách và tốc độ truyền dữ liệu.Vì những mục đích thực tế khoảng cách của những ứng dụng này đo bằng inch. Việc giới hạn tốc độ ngăn cản việc đọc thẻ của ứng dụng khi hàng trăm thậm chí hàng ngàn thẻ cùng có mặt trong trường của bộ đọc tại một thời điểm. Cuối thập niên 90 thẻ thụ động cho tần số siêu cao (UHF) làm cho khoảng cách xa hơn, tốc độ cao hơn, giá cả rẻ hơn, thẻ thụ động này đã vượt qua những giới hạn của nó. Với những thuộc tính thêm vào hệ thống RFID dựa trên tần số UHF được lựa chọn cho những ứng dụng dây chuyền cung cấp như quản lý nhà kho, kiểm kê sản phẩm.
Cuối những năm 1990 đầu năm 2000 :
Các nhà phân phối như Wal-Mart,Target, Metro Group và các cơ quan chính phủ như U.S. Department of Defense (DoD) bắt đầu phát triển và yêu cầu việc sử dụng RFID bởi nhà cung cấp. Vào thời điểm này EPCglobal được thành lập, EPCglobal đã 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.
1990 : E-Z Pass mở đường cho việc tạo nên các chuẩn mức độ ứng dụng cho
1990s : các ứng dụng RFID rất phát triển
1990s : đường sắt, xe hơi được trang bị RFID
1991 : Texas Instruments thành lập TIRIS (tên goi sau này của TI-Rfid)
Cuối 1990s : các thẻ UHF mở ra những khả năng mới trong việc giải quyết quản lý dây chuyền cung cấp
2000s : Wal-Mart, Target và nhiều nhà bán lẻ khác yêu cầu sử dụng RFID cho các nhà cung cấp của họ
2003 : công nghệ RFID được bộ quốc phòng Mỹ sủ dụng trong việc … quyền tự do của Irac
2003 : EPCglobal được thành lập từ MIT Auto- ID labs
Hình 1.4 - Những mốc quan trọng từ năm 1990 đến nay
Thành phần của hệ thống RFID :
Một hệ thống RFID là một tập hợp các thành phần mà nó thực thi giải pháp RFID.
Hình 1.5 - Mô hình hệ thống RFID.
Một hệ thống RFID bao gồm các thành phần sau :
§ Thẻ (Tag) : (là một thành phần bắt buộc đối với mọi hệ thống RFID) gồm chip bán dẫn và anten nhỏ trong các hình thức đóng gói.
Hình 1.6 - Một số mẫu thẻ thông dụng
§ Đầu đọc (Reader) : (là thành phần bắt buộc) thực hiện việc ghi đọc trên thẻ và giao tiếp với máy chủ.
§ Anten của đầu đọc : (là thành phần bắt buộc) làm nhiệm vụ bức xạ, thu sóng điện từ và gia công tín hiệu. Một vài đầu đọc hiện nay cũng đã có sẵn anten.
§ Mạch điều khiển (Controller): (là thành phần bắt buộc) cho phép các thành phần bên ngoài giao tiếp điều khiển chức năng của đầu đọc và các thành phần khác như annunciation, actuator,… Ngày nay mạch điều khiển thường được tích hợp sẵn trong đầu đọc .
§ Cảm biến (sensor) , cơ cấu chấp hành (actuator) và bảng tín hiệu điện báo (annunciator) : những thành phần này hỗ trợ nhập và xuất của hệ thống.
§ Máy chủ (host) và hệ thống phần mềm (software system) : về mặt lý thuyết, một hệ thống RFID có thể hoạt động độc lập không có thành phần này. Thực tế, một hệ thống RFID gần như không có ý nghĩa nếu không có thành phần này.
§ Cơ sở hạ tầng truyền thông (communication infrastructure) : là thành phần bắt buộc, gồm cả hai mạng có dây và không dây và các bộ phận kết nối tuần tự để kết nối các thành phần đã liệt kê ở trên với nhau để chúng truyền với nhau hiệu quả.
Hình 1.7 - Hệ thống RFID với các thiết bị
Phương thức hoạt động của RFID :
Một hệ thống RFID có ba thành phần cơ bản: thẻ, đầu đọc, và một máy chủ. Thẻ RFID gồm chip bán dẫn nhỏ và anten được thu nhỏ trong một số hình thức đóng gói. Mỗi thẻ được lập trình với một nhận dạng duy nhất cho phép theo dõi không dây đối tượng hoặc con người đang gắn thẻ đó vì các chip được sử dụng trong thẻ RFID có thể giữ một số lượng lớn dữ liệu, chúng có thể chứa thông tin về đối tượng được gắn thẻ.
Cũng như phát sóng tivi hay radio, hệ thống RFID cũng sử dụng bốn băng thông tần số chính : tần số thấp (LF), tần số cao (HF), siêu cao tần (UHF) hoặc sóng cực ngắn (viba).Các hệ thống trong siêu thị ngày nay hoạt động ở băng thông UHF, trong khi các hệ thống RFID cũ sử dụng băng thông LF và HF. Băng thông vi ba đang được để dành cho các ứng dụng trong tương lai.
Các thẻ có thể được cấp nguồn bởi một bộ pin thu nhỏ trong thẻ (các thẻ tích cực) hoặc bởi đầu đọc mà nó “wake up” (đánh thức) thẻ để yêu cầu trả lời khi thẻ đang trong phạm vi (thẻ thụ động).
Đầu đọc gồm một anten liên lạc với thẻ và một đơn vị đo điện tử học đã được nối mạng với máy chủ. Đơn vị đo tiếp sóng giữa máy chủ và tất cả các thẻ trong phạm vi đọc của anten, cho phép một đầu đọc liên lạc đồng thời với hàng trăm thẻ. Nó cũng thực thi các chức năng bảo mật như mã hóa/ giải mã và xác thực người dùng. Đầu đọc có thể phát hiện thẻ ngay cả khi không nhìn thấy chúng.
Khi thẻ đi vào vùng sóng điện từ nó sẽ phát hiện tín hiệu kích hoạt từ đầu đọc và nó sẽ phát thông tin nhận dạng đến đầu đọc. Đầu đọc giải mã dữ liệu được mã hóa trong chip (sóng vô tuyến phản xạ từ thẻ ) và đưa vào máy chủ để xử lý .
NĂNG LƯỢNG
DỮ LIỆU
(nếu thẻ có tính năng ghi)
Dữ liệu theo sự thay đổi cường độ từ trường
Đóng gói bằng thủy tinh hoặc chất dẻo ( tương quan về kích thước của thẻ và đầu đọc được phóng đại để dễ quan sát)
Vùng trường xa
Vùng trường gần
Sự truyền sóng EM
Từ trường xoay chiều trong vùng trường gần
CUỘN DÂY
Từ trường chịu ảnh hưởng bởi dữ liệu thẻ
Hình 1.8 Hoạt động giữa thẻ và đầu đọc RFID
Hình 1.8 - Hoạt động của thẻ và đầu đọc RFID
Hầu hết các mạng RFID gồm nhiều thẻ và nhiều đầu đọc được nối mạng với nhau bởi một máy tính trung tâm (máy chủ), hầu như thường là một trạm làm việc gọn để bàn. Máy chủ xử lý dữ liệu mà các đầu đọc thu thập từ các thẻ và dịch nó giữa mạng RFID và các hệ thống công nghệ thông tin lớn hơn, mà nơi đó quản lý dây chuyền hoặc cơ sở dữ liệu quản lý có thể thực thi. Middleware là phần mềm nối hệ thống RFID với một hệ thống IT quản lý luồng dữ liệu.
Hình 1.9 - M