Giáo trình công nghệ nhận dạng bằng sóng vô tuyến = Radio frequency identification technology - Nguyễn Văn Hiệp

Chương 1 TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ RFID Công ngh RFID s d ng sóng vô tuyến ra io để nhận dạng một cách t động nh ng đối tượng vật lý như nh ng vật thể sống và vật thể th động vì thế, phạm

ThS NGUYỄN VĂN HIỆP

CÔNG NGHỆ NHẬN DẠNG BẰNG SÓNG VÔ TUYẾNGIÁO TRÌNH

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

- -

ThS NGUYỄN VĂN HIỆP

GIÁO TRÌNH

(Radio Frequency Identification Technology)

NHÀ XUẤT BẢN ĐẠI HỌC QUỐC GIA

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH – 2014

GIÁO TRÌNH

CÔNG NGHỆ NHẬN DẠNG BẰNG SÓNG VÔ TUYẾN

ThS NGUYỄN VĂN HIỆP NHÀ XUẤT BẢN ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

Khu Phố 6, Phường Linh Trung, Quận Thủ Đức, TPHCM

Số 3, Công trường Quốc tế, Quận 3, TP Hồ Chí Minh ĐT: 38239171 – 38225227 - 38239172 Fax: 38239172 - Email: vnuhp@vnuhcm.edu.vn

PHÒNG PHÁT HÀNH NHÀ XUẤT BẢN ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

Số 3 Công trường Quốc tế - Quận 3 – TPHCM ĐT: 38239170 – 0982920509 – 0913943466 Fax: 38239172 – Website: www.nxbdhqghcm.edu.vn

Chịu trách nhiệm xuất bản:

NGUYỄN HOÀNG DŨNG

Chịu trách nhiệm nội dung:

NGUYỄN HOÀNG DŨNG

Tổ chức bản thảo và chịu trách nhiệm về tác quyền

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TPHCM

In tại Công ty TNHH In và Bao bì Hưng Phú

Nộp lưu chiểu quý III năm 2014.

Mã số ISBN: 978-604-73-2583-2

Ngày nay v i nh ng ứng ng của khoa h c k thuật ti n tiến vào đời ống, thế gi i đ và đang ngày một thay đổi, văn minh, hi n đại h n

ph t triển của c c công ngh đi n t m i tạo ra hàng loạt c c thiết bị

v i c c đ c điểm nổi bật như: độ ch nh c cao, tốc độ nhanh, g n nh , khả năng ứng ng cao g p ph n n ng cao năng uất lao động của con người, mang đến th a m n, chất lượng cuộc ống chúng ta ngày một tốt h n

ra đời của công ngh I a io r u ncy I nti ication - công ngh nhận ạng đối tượng b ng ng ra io là một ý tư ng độc đ o

Tr n thế gi i công ngh I đ được p ng và ph t triển rất nhi u lĩnh v c như: an ninh, u n , y h c, giải tr , thư ng mại, bưu ch nh viễn thông, và đ m lại nhi u lợi ch to l n Nhi u tập đoàn hàng đ u thế gi i như: h ng ản uất m y bay irbu , Tập đoàn đi n t am ung, ony, Motorola, c ng như c c h thống i u thị, thu ph giao thông

c ng p ng công ngh này Công ngh I được m như c nh tay phải đắc l c trong lĩnh v c kinh oanh

i nh ng kết uả đạt được và khả năng ph t triển g n như vô hạn, công ngh I thật đ tạo m i bư c đột ph trong khoa h c Quyển

ch này được gi i thi u đến c c bạn, mong muốn ph n nào mang nh ng kiến thức h u ch để chúng ta c thể tiếp cận một công ngh đ và đang rất ph t triển - công ngh I

ch được bi n ịch, tổng hợp và tổ chức lại t c c tài li u ch nh là: RFID Sourcebook, t c giả an ip Lahiri, Nhà uất bản Pr ntic Hall PT RFID Essentials, t c giả Himan hu Bhatt, Bill Glover, Nhà uất bản O'Reilly; RFID E plain : Prim ron a io r u ncy I ntification Technologies, t c giả oyWant, Nhà uất bản Morgan&Claypool

Xin ch n thành cảm n uý th y cô, c c bạn inh vi n, bạn bè và gia đình đ hỗ trợ hoàn thành uyển ch này

M i đ ng g p in li n h : ThS Nguyễn ăn Hi p, Khoa Đi n -

Đi n t , ĐH P T TPHCM, ố 1 ăn Ng n, Thủ Đức, TP HCM Email: thewind030282@gmail.com

Tác giả

4

MỤC LỤC

Trang

LỜI NÓI ĐẦU 3

Chương 1: TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ RFID 9

1.1 Nh ng khái ni m c bản 10

1.2 H thống RFID 14

1.3 Kết luận 54

Chương 2: NHỮNG NGUYÊN LÝ CƠ BẢN CỦA HỆ THỐNG RFID 55

2.1 Thiết kế RFID d a tr n trường g n 56

2.2 Các đ c tính t trường 57

2.3 Thiết kế RFID d a tr n trường xa 59

2.4 C c đ c tính của ph n t n ngược trong h thống RFID 60

2.5 Các k thuật đi u chế được s d ng v i RFID 61

Chương 3: GIAO THỨC TAG 63

3.1 Các khái ni m và thuật ng giao thức 63

3.2 Các thẻ tag lưu tr d li u như thế nào 63

3.3 Mã hóa GS1 SGTIN 69

3.4 Các k thuật phân luồng và các thủ t c chống đ ng độ 74

3.4.1 Rãnh Aloha 74

3.4.2 Cây nhị phân thích nghi 77

3.4.3 Bộ thu thập th ch nghi đ u cuối phân rãnh 81

3.4.4 EPC UHF l p 1 Gen2 83

3.5 Cách khắc ph c s cố truy n thông v i Tag 89

Chương 4: GIAO THỨC READER 91

4.1 Các ph n của giao thức Reader 91

4.2 Các giao thức của nhà cung cấp 94

4.3 Tổng quan v giao thức EPCglobal 97

4.4 Giao thức Simple Lightweight RFID Reader (SLRRP) 107

4.5 Các giao thức tư ng lai 108

Chương 5: RFID MIDDLEWARE 109

5.1 C c động l c 109

5.2 Kiến trúc logic 111

5.3 Đ c điểm k thuật các s ki n cấp ứng d ng 113

5.4 Mi l war I thư ng mại 133

5.5 Tổng kết chư ng 140

Chương 6: CÔNG NGHỆ GIAO TIẾP TRƯỜNG GẦN NFC 143

6.1 Gi i thi u 143

6.2 Lịch s phát triển 143

6.3 C c đ c tính k thuật thiết yếu của NFC 144

6.4 So sánh v i Bluetooth 145

6.5 Các ứng d ng th c tế của NFC 146

Chương 7: ƯU ĐIỂM CỦA CÔNG NGHỆ RFID 149

7.1 Ưu điểm của công ngh RFID 149

7.2 Kết luận 156

Chương 8: Hạn chế của công ngh RFID 157

8.1 Hạn chế của RFID 157

8.2 Kết luận 159

Chương 9: ỨNG DỤNG CỦA CÔNG NGHỆ RFID 161

9.1 Các ứng d ng phổ biến 161

9.2 Các ứng d ng m i nổi 190

9.3 Kết luận 201

Chương 10: VẤN ĐỀ RIÊNG TƯ 203

10.1 Vấn đ cốt lõi 203

10.2 Quy n ri ng tư là gì? 205

10.3 Các nỗ l c giải pháp 206

10.4 Kết luận 214

Chương 11: SO SÁNH RFID VỚI MÃ VẠCH 215

11.1 Mã vạch 215

11.2 Ưu điểm của RFID so v i mã vạch 227

11.3 Ưu điểm của mã vạch so v i RFID 232

11.4 Nhược điểm của RFID và mã vạch 235

11.5 RFID sẽ s m thay thế mã vạch 236

11.6 Kết luận 240

Chương 12: CHIẾN LƯỢC RFID 243

12.1 Tại sao phải làm chiến lược RFID 243

12.2 Nguyên tắc chiến lược 245

12.3 T chiến lược RFID t i triển khai 249

12.4 Kết luận 251

Chương 13: TẠO SỰ BIỆN GIẢI KINH DOANH ĐỐI VỚI RFID 253

13.1 Ứng d ng loại Slap và Ship 254

13.2 Hình thành đội ngủ bi n giải kinh doanh 255

13.3 X c định các phạm vi ứng d ng ti m năng 256

13.4 Xây d ng tình huống kinh doanh 256

13.5 X c định thứ t ưu ti n 273

13.6 Xây d ng quy trình th c hi n 275

13.7 Kết luận 276

Chương 14: THIẾT KẾ VÀ THỰC THI MỘT GIẢI PHÁP RFID 279

14.1 Cấu trúc h thống 280

14.2 Yếu tố k thuật 281

14.3 Nh ng chú ý khi th c hi n 316

14.4 Kết luận 321

Chương 15: TIÊU CHUẨN 323

15.1 Tiêu chuẩn ANSI 325

15.2 Tiêu chuẩn AIAG 325

15.3 Tiêu chuẩn EAN * UCC 326

15 Ch n k thuật EPCglobal 327

15.5 Bộ Quốc phòng U.S (DoD) 334

15.6 ISO (Tổ chức tiêu chuẩn quốc tế) 334

15.7 Vi n tiêu chuẩn viễn thông Châu Âu ETSI 339

15.8 ERO 342

15.9 Tổ chức The Open Services Gateway Initiative (OSGi) 344

15.10 Thông tin liên h của các Hi p hội Tiêu chuẩn 344

Chương 16: TỔNG KẾT 347

16.1 Rào cản cho vi c s d ng RFID 347

16.2 Ý kiến và quan sát 351

16.3 Kết luận 359

TÀI LIỆU THAM KHẢO 360

Chương 1 TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ RFID

Công ngh RFID s d ng sóng vô tuyến ra io để nhận dạng một

cách t động nh ng đối tượng vật lý như nh ng vật thể sống và vật thể

th động vì thế, phạm vi mà RFID sẽ nhận dạng bao gồm toàn bộ vật thể sống và không sống tr n tr i đất và a h n o đ , c thể xem công ngh RFID là một trường hợp của k thuật nhận dạng t động (Auto – ID) Một số ví d của công ngh Auto – I như: mã vạch, sinh trắc (nh ng bộ phận của c thể người như ấu vân tay, võng mạc, , nhận dạng gi ng nói,

Ta dùng t “nhận dạng” cho g n g i và ễ hiểu h n d , ta có hai thùng đ ng d u động c và B trong kho, trông chúng có vẻ là giống nhau, nhưng th c chất gi a chúng có nh ng khác bi t c bản như:

▪ Số hi u trong h a đ n b n hàng kh c nhau

▪ Có thể xuất xứ t hai n i kh c nhau

▪ o người khác nhau vận chuyển t i kho

▪ Hai sản phẩm có thể được nhập vào kho vào nh ng ngày kh c nhau Tóm lại A, B có thể trông giống nhau (v chất li u, màu sắc, khối lượng, nhà sản xuất, nhưng th c tế, gi a chúng v n có nh ng điểm khác bi t Chính vì thế, mỗi sản phẩm đ u là sản phẩm duy nhất, và khi xem xét v công ngh RFID, thuật ng “nhận dạng” c ng ý n i đến tính chất duy nhất của một đối tượng

Các ng ý li n uan đến khái ni m nhận dạng đối tượng là rất phức tạp, tr lại ví d trư c v nhận dạng hai thùng d u, ta có thể m rộng vi c nhận dạng cho nh ng đối tượng khác, hãy xem xét th xem công ngh RFID có thể được ứng d ng để nhận dạng nh ng đối tượng sau hay không:

▪ Mỗi hạt gạo tiêu th hàng năm tr n toàn thế gi i

▪ Mỗi hạt cát tại các bãi biển trên toàn thế gi i

▪ Mỗi lá trên các cây trên toàn thế gi i

▪ Mỗi gi t mưa r i tr n toàn thế gi i h ng năm

Nh ng đối tượng trên ch là s tư ng tượng cho tư ng lai Còn công ngh RFID hi n nay không thể nhận dạng được nh ng đối tượng này Thậm chí v i s phát triển của khoa h c công ngh như hi n nay thì trong 10 năm n a một vài ho c tất cả nh ng đối tượng này v n không được nhận dạng Tóm lại làm thế nào để nhận dạng được hạt mưa, một s

1.1 NHỮNG KHÁI NIỆM CƠ BẢN

Sóng là một s nhiễu loạn và có s vận chuyển năng lượng t điểm

này đến điểm khác

Sóng điện từ được tạo ra b i nh ng đi n t chuyển động bao gồm

ao động đi n và t Nh ng sóng này có thể truy n qua một số loại vật

li u khác nhau

Điểm cao nhất của sóng g i là đỉnh và điểm thấp nhất g i là bụng Khoảng cách gi a hai đ nh ho c hai b ng liên tiếp g i là bước sóng Một bư c ng đ y đủ của s ao động được g i là chu kỳ

Thời gian để sóng hoàn thành một chu kỳ làm vi c được g i là chu

kỳ dao động

Số chu kỳ làm vi c trong 1 được g i là tần số của ng và được

đo là H rtz t n của nhà vật lý Đức) Nếu t n số s ng là 1Hz nghĩa là

ng ao động định mức 1 chu kỳ trong 1s

Biên độ là chi u cao của đ nh (g i là bi n độ ư ng hay chi u sâu

của b ng bi n độ âm) tính t vị trí cân b ng

Hình 1.1: Những phần khác nhau của một sóng

ô tuyến hay nh ng sóng t n ố vô tuyến là nh ng ng đi n

t v i bư c ng t 0.1cm đến 1000km Định nghĩa tư ng đư ng khi xét

v t n ố: ng vô tuyến là nh ng ng đi n t c t n ố t 30Hz đến 300GHz Nh ng loại ng đi n t kh c ng vô tuyến c thể kể là tia hồng ngoại, nh ng nhìn thấy, tia gramma, tia X, tia v tr

H thống I ng ng vô tuyến c t n ố t 30 Hz đến 5.8GHz

ng li n t c là ng vô tuyến c t n ố và bi n độ không thay đổi được N c thể được đi u chế để truy n t n hi u

đi u chế là u trình làm thay đổi đ c t nh của ng vô tuyến để

mã hóa t n hi u mang một thông tin nào đ

ng vô tuyến c thể bị ảnh hư ng b i vật chất b n ngoài trong u trình lan truy n Một vật li u được g i là _Lucent (trong uốt v i ng

vô tuyến) khi n cho ng vô tuyến tại một t n ố nhất định đi ua mà không c hao h t năng lượng Một vật li u được g i là _opaque Chắn sóng vô tuyến) nếu n phản ạ, ph n t n ng vô tuyến Còn vật

li u được g i là _ab orb nt hấp th sóng ng vô tuyến) nếu n cho phép sóng vô tuyến đi ua nhưng c tổn hao năng lượng Thuộc t nh của các vật li u _opa u hay _Absorbent là tư ng đối vì n ph thuộc vào t n ố Nghĩa là một vật chất tại t n ố này là chắn nhưng

t n ố kh c là hấp th au đ y là một vài v v vật li u:

Bảng 1.1: Thuộc tính phản xạ sóng vô tuyến của một số loại vật liệu

C c y t n ố của I bao gồm:

▪ T n ố thấp L

H thống I hoạt động tại L thường ùng loại tag th động Loại tag này c tốc độ truy n t tag v r a r chậm nhưng lại rất tốt trong môi trường c chứa kim loại, chất l ng, chất b n n, tuyết bùn đ y là đ c trưng c bản uan tr ng để ứng ng I L Thẻ L RFID tích c c trong y t n này c ng được cung cấp t nhà ản uất H thống L tag đ

H thống I H c ng được ng rộng r i đ c bi t là trong b nh

vi n (n i mà nó không ảnh hư ng đến nh ng thiết bị hi n h u) RFID

H được chấp nhận tr n toàn c u

y t n ố tiếp th o là H c y t n t 30MHz đến 300MHz Nhưng hi n tại không c h thống I nào ng y t n này Nên

y t n này không được thảo luận a h n

1.1.3 Siêu cao tần (UHF)

C y t n t 300MHz đến 1GHz H thống UH I th động điển hình hoạt động 915MHz tại M , 868MHz tại Ch u Âu H thống UHF I t ch c c hoạt động tại 315MHz và 33MHz H thống UH

c thể ùng cả hai loại thẻ tag th động và t ch c c, c tốc độ truy n nhanh nhưng lại hoạt động kém khi môi trường c kim loại và chất l ng (tuy nhi n đi u này không đúng v i một vài trường hợp t n ố UH t 315MHz đến 33MHz Hi n nay, h thống I bắt đ u được triển khai rộng r i nhưng I UH v n chưa được chấp nhận tr n toàn thế gi i

kim loại và chất l ng B i vì, chi u ài của angten tỷ l ngược v i t n ố n n angten của tag th động trong t n ố ng viba c chi u ài nh nhất Đi u này giúp chế tạo ra c c tag rất nh b i vì c c vi mạch trong tag c ng được làm rất nh y t n ố 2 GHz được ứng ng trong công nghi p, khoa

h c, y h c và được chấp nhận tr n toàn c u o hạn chế của uốc tế v t n

ố được được ùng trong I , n n một vài t n ố được trình bày tr n không c gi trị tr n phạm vi toàn c u Bảng 1.2 li t k vài v v một ố

t n ố bị hạn chế được ng trong I mức độ nguồn và chu kỳ làm

vi c c c đại ẽ được giải th ch au trong chư ng này

Bảng 1.2: Một số dãy tần của hệ thống RFID ở các quốc gia

Sóng vô tuyến dễ bị ảnh hư ng b i nhiễu t nhi u nguồn kh c nhau như:

▪ Thời tiết: mưa, tuyết và nh ng ạng kết tủa kh c Tuy nhi n đ y không là vấn đ L và H

▪ c m t của nguồn vô tuyến kh c như mạng đi n thoại i động,

vô tuyến i động

▪ Xả tĩnh đi n E ESD là một òng chảy đột ngột của òng

đi n ua vật li u mà n là c ch đi n nh ng đi u ki n bình thường Nếu

c ch ch l ch đi n p l n gi a hai điểm tr n vật li u thì nh ng nguy n

t gi a hai điểm này c thể được nạp đi n và n đi n

Bây giờ ta sẽ trở lại xem RFID làm việc như thế nào?

Một thiết bị ra io được g i là tag ẽ được cố định vào một đối tượng để nhận ạng li u nhận ạng v t nh uy nhất của đối tượng được lưu tr tr n tag hi một đối tượng nhận ạng uất hi n trư c bộ

đ c I I r a r th ch hợp thì tag ẽ truy n li u đến r a r (qua angten của r a r au khi r a r đ c li u ong, n ẽ chuyển tiếp li u đến một k nh truy n thông th ch hợp như một mạng, một kết nối nối tiếp, và chuyển đến một ứng ng ph n m m đang chạy tr n m y tính Ứng ng c thể ùng li u này để c định đối tượng và g i đến reader au đ , n c thể th c hi n một loạt c c hành động kh c như cập nhật thông tin vị tr đối tượng trong c li u, g i b o động cho nh n viên công trình, Nói chung I là một công ngh thu thập li u Tuy nhiên, công ngh này c một ố đ c trưng uy nhất cho phép người ùng ng n trong nh ng vùng vượt ngoài gi i hạn của công ngh thu thập li u truy n thống như m vạch

1.2 HỆ THỐNG RFID

Một h thống I là một tập hợp c c thành ph n mà n th c thi giải ph p I Một h thống I bao gồm c c thành ph n au:

▪ Tag thẻ gắn vào đối tượng c n nhận ạng : là một thành ph n bắt buộc đối v i m i h thống I

▪ Cảm biến (sensor), c cấu chấp hành (actuator) và bảng tín hi u đi n

b o annunciator : nh ng thành ph n này hỗ trợ nhập và uất của h thống

▪ M y chủ và h thống ph n m m: m t lý thuyết, một h thống RFID có thể hoạt động độc lập không c thành ph n này Th c tế, một h thống I g n như không c ý nghĩa nếu không c thành ph n này

▪ C hạ t ng truy n thông: là thành ph n bắt buộc, nó là một tập gồm cả hai mạng c y và không y và c c bộ phận kết nối để kết nối

c c thành ph n đ li t k tr n v i nhau tạo vi c thông tin hi u uả

Hình 1.4: Hệ thống RFID từ quan điểm công nghệ thông tin

Ở h thống này reader, tag và angten được đ t rìa của h thống Hình trên cho ta thấy uan điểm của h thống RFID nhìn t g c độ công ngh thông tin

H thống RFID gồm hai ph n: ph n thứ nhất là h thống biên được

đi u khiển b i quy luật vật lý và thứ hai là h thống ph n m m liên quan đến công ngh thông tin (IT) Vậy ph n nào quan tr ng h n? C u trả lời đúng là cả hai Vì h thống công ngh thông tin sẽ không có giá trị nếu như không c thông tin li u thu thập t ph n cứng RFID Tư ng t

ph n cứng RFID sẽ không thật s c ý nghĩa nếu không có ph n m m quản lý, s d ng d li u thu thập một cách thông minh H thống RFID được hỗ trợ hai chi u th o đường truy n của thông tin t r a r đến điểm tiếp nhận và ngược lại

1.2.1 TAG (thẻ gắn vào đối tượng cần nhận dạng)

Các tag RFID có thể được phân loại th o hai phư ng ph p kh c nhau Danh sách sau trình bày vi c phân loại thứ nhất, d a trên vi c tag

có chứa nguồn cung cấp gắn bên trong hay là được cung cấp b i reader:

▪ Th động (Passive)

▪ Tích c c (Active)

▪ Bán tích c c (Semi-activ , c ng như b n th động semi-passive)

1.2.1.1 TAG thụ động

Loại tag này không có nguồn bên trong, s d ng nguồn nhận được

t r a r để hoạt động và truy n d li u được lưu tr trong nó cho reader Tag th động có cấu trúc đ n giản và không có các thành ph n động Tag như thế có một thời gian sống ài và thường có sức chịu đ ng

v i đi u ki n môi trường khắc nghi t Chẳng hạn, một số tag th động có thể chịu đ ng các hóa chất ăn mòn như aci , nhi t độ lên t i 400°F (xấp

x 204°C) và nhi t độ cao h n n a

Đối v i loại tag này, khi tag và reader truy n thông v i nhau thì reader luôn truy n trư c rồi m i đến tag Cho nên bắt buộc phải có reader

để tag có thể truy n d li u của nó

Tag th động nh h n tag t ch c c ho c tag bán tích c c Nó có nhi u phạm vi đ c, t h n 1 inch đến khoảng 30 feet (xấp x 9m)

Tag th động c ng rẻ h n tag t ch c c ho c bán tích c c Thẻ thông minh không tiếp xúc (smart card) là một loại đ c bi t của tag RFID th động, ngày nay n được s d ng rộng r i trong c c lĩnh v c khác nhau (chẳng hạn như huy hi u ID trong an ninh hay bán lẻ) D li u trên tag này được đ c khi nó g n reader Tag này không c n phải tiếp xúc v i

Hình 1.6: Trình bày những thành phần cơ bản của một vi mạch

Thành ph n c bản của một vi mạch

Trong đ :

▪ Bộ ch nh lưu pow r control/r cti i r : chuyển nguồn C t t n

hi u angten của r a r thành nguồn C N cung cấp nguồn đến c c thành ph n kh c của vi mạch

▪ Bộ tách xung (Clock extractor): tách t n hi u ung t t n hi u angten của r a r

▪ Bộ đi u chế Mo ulator : đi u chế t n hi u nhận được t reader

Đ p ứng của tag được nhúng trong t n hi u đ đi u chế, au đ , n được truy n tr lại r a r

▪ Đ n vị luận lý Logic unit : chịu tr ch nhi m cung cấp giao thức truy n gi a tag và reader

▪ Bộ nh vi mạch m mory : được ùng lưu tr li u Bộ nh này thường được ph n đoạn gồm vài block ho c i l r ability c nghĩa là c khả năng định địa ch đ c ho c ghi đến nh ng vùng nh ri ng

bi t của một vi mạch trên tag Một block nh của tag c thể gi nhi u loại

li u kh c nhau, v như một ph n của li u nhận ạng đối tượng được gắn tag, c c bit ch ck um chẳng hạn CRC- cyclic redundancy check /kiểm tra ư th a tu n hoàn) kiểm tra độ chính xác của li u được truy n v.v tiến bộ của k thuật cho phép k ch thư c của vi mạch nh đến mức bé h n hạt c t Tuy nhi n, k ch cỡ của tag không được c định

b i k ch thư c vi mạch mà b i chi u ài angten của n

1.2.1.1.2 ANGTENNAS

Angten của tag được ùng để lấy năng lượng t tín hi u của

r a r để làm năng lượng cho tag hoạt động, g i ho c nhận d li u

t reader Angten này được gắn vào vi mạch Angten là trung t m đối

v i hoạt động của tag

Có thể có nhi u dạng angten, nhất là v i t n số UHF và thiết kế một angten cho một tag là cả một ngh thuật Chi u dài angten tư ng

ứng v i bư c sóng hoạt động của tag Một angten lưỡng cực (a dipole

angten) bao gồm một dây d n đi n (chẳng hạn dây đồng) mà nó bị ngắt trung tâm Chi u dài tổng cộng của một angten lưỡng c c b ng n a

bư c sóng t n số được dùng nh m tối ưu năng lượng truy n t tín hi u angten của r a r đến tag Một angten lưỡng c c kép (dual dipole) bao gồm hai lưỡng c c xếp vuông góc nhau, có thể giảm độ nhạy chuẩn tr c của tag tag’ alignm nt n itivity a r c thể đ c tag này nhi u

hư ng khác nhau Một lưỡng c c xếp (Folded dipole) bao gồm hai ho c nhi u dây d n đi n được nối song song nhau và mỗi dây b ng n a chi u

ài bư c sóng của t n số được dùng Khi hai dây d n được cuộn vào nhau thì ol ipol được g i là lưỡng c c xếp hai dây (2-wire folded dipole) Loại lưỡng c c xếp ba dây (3-wire folded dipole) bao gồm ba dây d n đi n được nối song song nhau

Hình 1.7: Các loại Angtenna lưỡng cực

Chi u dài angten của tag thường l n h n nhi u so v i vi mạch của tag, vì vậy, nó quyết định kích cỡ vật lý của tag Một angten có thể được thiết kế d a trên một số yếu tố au đ y:

▪ Khoảng c ch đ c của tag v i reader

▪ Hư ng cố định của tag đối v i reader

▪ Hư ng tùy ý của tag đối v i reader

▪ Loại sản phẩm riêng bi t

▪ Vận tốc của đối tượng được gắn tag

▪ Độ phân c c angten của reader

Nh ng điểm kết nối gi a vi mạch của tag và angten là nh ng kết nối yếu nhất của tag Nếu có bất kỳ điểm kết nối nào bị h ng thì xem như tag không làm vi c được ho c có thể hi u suất làm vi c giảm đ ng kể Angten được thiết kế cho một nhi m v riêng bi t như gắn tag vào một hộp) có thể hoạt động kém h n khi th c hi n nhi m v kh c như gắn tag vào một vật thể riêng lẻ trong hộp) Vi c thay đổi hình dáng angten một cách ng u nhiên (chẳng hạn giảm

ho c gấp nó lại) không phải là một ý tư ng hay vì đi u này có thể làm mất đi u hư ng tag, đưa đến hi u suất c ng giảm theo Tuy nhiên, một số người biết h phải làm gì để cố ý thay đổi angten của một tag (chẳng hạn như khoan một lỗ tag) và đi u đ thật s làm tăng khả năng đ c của tag!

Hi n tại, angten của tag được xây d ng b ng một mảnh kim loại m ng (chẳng hạn đồng, bạc ho c nhôm) Tuy nhiên, trong v i công ngh hi n tại người ta có thể in tr c tiếp angten lên nhãn tag, hộp và sản phẩm đ ng g i b ng cách s d ng một loại m c d n có chứa đồng, cacbon và niken

Nh ng nỗ l c hi n tại là làm sao có thể in vi mạch b ng loại

m c đ ? Cải tiến tư ng lai này cho phép in một tag I như m vạch lên hộp ho c đối tượng đ ng g i n đến chi phí cho một tag RFID có thể giảm ư i mức 0.5$ một tag Hi n tại khi tác giả biên soạn lại quyển ch này, 21/01/201 , người ta đ c thể in thẻ tag v i chi phí ch còn 7-15 cents) Đi u đ cho thấy công ngh I đ có một bư c phát triển vượt bậc Nếu không có khả năng in một vi mạch, thì angten được in c ng c thể được gắn vào một vi mạch để tạo một tag RFID hoàn ch nh nhanh h n nhi u vi c gắn một angten kim loại au đ y là c c tag th động t nhi u đại lý cung cấp

Hình 1.8: Các loại tag LF từ Texas Instruments

(Hình in lại được sự cho phép từ TI)

Hình 1.9: Tag 9.15 MHz của Intermec Corporation

Hình 1.10: Các Tag 2.45 GHz của Alien Technology

(Reprinted with permission from Alien Technology)

1.2.1.2 TAG tích cực

Tag tích c c có một nguồn bên trong (chẳng hạn pin ho c có thể là

nh ng nguồn năng lượng kh c như d ng nguồn năng lượng m t trời)

và các thành ph n đi n t để th c thi nh ng nhi m v chuyên d ng Tag tích c c s d ng nguồn năng lượng b n trong để truy n d li u cho reader Nó không c n nguồn năng lượng t reader để truy n d li u Thành ph n bên trong gồm bộ vi mạch, cảm biến và các cổng vào/ra được cấp nguồn b i nguồn năng lượng bên trong nó Vì vậy, nh ng thành

ph n này có thể đo được nhi t độ xung quanh và phát ra d li u nhi t độ trung bình Nh ng thành ph n này có thể s d ng d li u này để c định các tham số kh c như hạn s d ng của item được gắn tag Tag có thể truy n thông tin này cho reader (cùng v i t định danh duy nhất của nó)

Ta có thể xem tag tích c c như một máy tính không dây v i nh ng đ c tính thêm vào (chẳng hạn như một cảm biến ho c một bộ cảm biến) Đối v i loại tag này, trong quá trình truy n gi a tag và reader, tag luôn truy n trư c, rồi m i đến reader Vì s hi n di n của reader không

c n thiết cho vi c truy n d li u nên tag tích c c có thể phát d li u của nó cho nh ng vùng lân cận nó thậm chí trong cả trường hợp reader không có

n i đ Loại tag tích c c này (truy n d li u liên t c khi c c ng như không có reader hi n di n) nên c ng được g i là máy phát (transmitter) Loại tag tích c c khác trạng thái ngủ ho c chế độ nguồn giảm khi không có r a r a r đ nh thức tag này kh i trạng thái ngủ b ng cách phát một l nh thích hợp Trạng thái này tiết ki m nguồn năng lượng, vì vậy loại tag này có thời gian sống ài h n tag t ch c c được g i là máy phát kể trên Thêm n a là vì tag ch truy n khi được thẩm vấn nên số nhiễu RF trong môi trường c ng bị giảm xuống Loại tag tích c c này được g i là một máy phát/máy thu (ho c g i là transponder) Khoảng

c ch đ c của tag tích c c là 100 feet (xấp x 30.5m) ho c h n n a khi máy phát tích c c của loại tag này được ùng đến

Tag tích c c bao gồm các thành ph n chính sau:

▪ Vi mạch (microchip): k ch thư c vi x lý và khả năng lý nói chung là l n h n vi mạch của tag th động

▪ Angten: Nó có thể là một dạng của module RF có thể truy n tín hi u của Tag và nhận tín hi u của r a r tư ng ứng Đối v i tag bán tích c c, angten là một l p m ng kim loại như đồng, tư ng t như tag th động

▪ Boad nguồn bên trong

▪ Đi n t h c bên trong

Hình 1.11: Trình bày vi dụ về các tag tích cực và bán tích cực

Hai thành ph n đ u tiên của tag tích c c đ được mô tả trên Sau

đ y, ta ẽ thảo luận hai thành ph n sau:

1.2.1.2.1 Nguồn năng lượng trên bên trong tag

Tất cả các tag tích c c đ u mang một nguồn năng lượng bên trong

để cung cấp nguồn cho các thành ph n đi n t và truy n d li u Nếu s

d ng pin thì tag tích c c thường kéo dài tuổi th t 2 đến 7 năm tùy thuộc vào tuổi th của pin Một trong nh ng nhân tố quyết định thời gian sống của pin là tốc độ truy n d li u của tag Nếu khoảng thời gian gi a hai l n truy n d li u càng rộng thì pin càng tồn tại lâu và vì thế thời gian sống của tag c ng ài h n Chẳng hạn, tag tích c c truy n mỗi l n vài giây Nếu tăng thời gian này để tag có thể truy n mỗi l n vài phút ho c vài giờ thì thời gian sống của pin được kéo dài Cảm biến và bộ x lý bên trong s

d ng nguồn năng lượng có thể làm giảm thời gian sống của bộ pin

Khi pin trong tag tích c c hoàn toàn ph ng đi n thì tag ng ng truy n thông đi p a r đang đ c nh ng thông đi p này không biết bộ pin của tag có bị chết hay là sản phẩm được gắn tag biến mất kh i phạm

vi đ c của nó tr khi tag truy n tình trạng pin cho reader này

1.2.1.2.2 Các thành phần điện tử trên bo

Đi n t h c bên trong cho phép tag hoạt động như một máy phát và cho phép nó th c thi nh ng nhi m v chuyên d ng như t nh to n, hiển thị giá trị các tham số động nào đ , ho c hoạt động như một cảm biến, v.v Thành ph n này c ng có thể cho phép ch n l a kết nối v i các cảm biến bên ngoài Vì vậy, tag có thể th c thi nhi u nhi m v thông minh, tùy thuộc vào loại cảm biến được gắn vào Nói cách khác, phạm vi làm vi c của thành

ph n này h u như vô hạn Vì vậy, khả năng làm vi c và kích thư c của thành ph n này tăng thì tag c ng tăng k ch thư c S tăng k ch thư c này có thể chấp nhận được, vì không có một gi i hạn c thể nào vì k ch thư c của tag tích c c miễn sao nó có thể phù hợp v i vật thể được gắn tag Đi u này

c nghĩa là c c tag tích c c có thể được ứng d ng rộng rãi

1.2.1.3 TAG bán tích cực

Tag bán tích c c có một nguồn năng lượng bên trong (chẳng hạn là bộ pin và đi n t h c b n trong để th c thi nh ng nhi m v chuyên d ng Nguồn bên trong cung cấp năng lượng cho tag hoạt động Tuy nhiên, trong quá trình truy n d li u, tag bán tích c c s d ng nguồn t reader Tag bán tích c c được g i là tag có hỗ trợ pin (battery-assisted tag)

Đối v i loại tag này, trong quá trình truy n gi a tag và reader thì reader luôn truy n trư c rồi đến tag Tại sao s d ng tag bán tích c c mà không s d ng tag th động? B i vì tag bán tích c c không s d ng tín

hi u của r a r như tag th động, nó t kích hoạt, nó có thể đ c khoảng

c ch a h n tag th động B i vì, không c n thời gian tiếp năng lượng

l c cho tag bán tích c c, tag có thể n m trong phạm vi đ c của reader ít

h n thời gian đ c quy định (không giống như tag th động) Vì vậy, nếu đối tượng được gắn tag đang i chuyển tốc độ cao, d li u tag có thể

v n được đ c nếu s d ng tag bán tích c c Tag bán tích c c c ng cho phép đ c tốt h n ngay cả khi gắn tag b ng nh ng vật li u chắn t n số vô tuyến (RF-opaque và RF-absorbent) S có m t của nh ng vật li u này

có thể ngăn không cho tag th động hoạt động đúng d n đến vi c truy n

d li u không thành công Tuy nhiên, đ y không phải là vấn đ kh khăn đối v i tag bán tích c c

Phạm vi đ c của tag bán tích c c có thể l n đến 100 feet (xấp x 30.5m) v i đi u ki n lý tư ng b ng cách s d ng mô hình tán xạ đ được

đi u chế (modulated backscatter) trong UHF và sóng vi ba

1.2.1.4 Tag READ ONLY (RO)

Tag Read Only (RO) có thể được lập trình (tức là ghi d li u lên tag RO) ch một l n D li u có thể được lưu vào tag tại nhà máy trong lúc sản xuất Vi c này được th c hi n như au: c c fuse riêng lẻ trên vi mạch của tag được lưu cố định b ng cách s d ng chùm tia laser Sau khi

th c hi n xong, không thể ghi đè li u l n tag được n a Tag này được

g i là factory programmed (lập trình tại nhà máy) Nhà sản xuất loại tag này sẽ đưa li u l n tag và người s d ng tag không thể đi u ch nh được Loại tag này ch tốt đối v i nh ng ứng d ng nh mà không th c tế đối v i quy mô sản xuất l n ho c khi d li u của tag c n được làm theo yêu c u của khách hàng d a trên ứng d ng Loại tag này được s d ng trong các ứng d ng kinh doanh và hàng không nh

1.2.1.5 Tag WRITE ONCE, READ MANY (WORM)

Tag Write Once, Read Many (WORM) có thể được ghi d li u một

l n, mà thường thì không phải được ghi b i nhà sản xuất mà b i người s

d ng tag ngay lúc tag c n được ghi Tuy nhiên, trong th c tế, thì có thể ghi được vài l n (khoảng 100 l n) Nếu ghi quá số l n cho phép, tag có thể bị phá h ng vĩnh viễn Tag WO M được g i là field programmable (lập trình th o trường)

Loại tag này có giá cả và hi u suất tốt, có an toàn d li u và là loại tag phổ biến nhất trong lĩnh v c kinh doanh ngày nay

1.2.1.6 Tag READ WRITE (RW)

Tag RW có thể ghi d li u lại được nhi u l n, khoảng t 10.000 đến 100.000 l n ho c có thể h n n a Vi c này đ m lại lợi ích rất l n vì

d li u có thể được ghi b i reader ho c b i tag (nếu là tag tích c c) Tag

RW gồm thiết bị nh la h và M để lưu li u Tag RW được g i

là field programmable ho c reprogrammable (có thể lập trình lại) S an toàn d li u là một thách thức đối v i tag RW, thêm vào n a là loại tag này thường đắt nhất Tag W không được s d ng rộng rãi trong các ứng

d ng ngày nay, trong tư ng lai c thể công ngh tag phát triển thì chi phí tag giảm xuống

Chú ý: Thuật ng FRAM (Ferroelectric Random Access Memory)

là một loại bộ nhớ không bay hơi được phát triển bởi Ramtron

International Corporation FRAM là s kết hợp tốc độ truy cập nhanh của DRAM và SRAM v i công ngh d li u không bay h i của ROM Nhờ vào đ c tính tốc độ truy cập nhanh, n được s d ng thay thế EEPROM trong nhi u thiết bị

1.2.1.7 TAG SAW (SURFACE ACOUSTIC WAVE)

Tag SAW có s khác bi t c bản v i các tag có s d ng chip Tag

W đ bắt đ u xuất hi n trong thư ng mại và có thể được s d ng rộng

r i trong tư ng lai Hi n tại, Tag W được s d ng khá nhi u trong

đi n thoại i động, ti vi màu,

Tag SAW hoạt động v i sóng vô tuyến công suất thấp n m t n số 2.45 GHZ Không giống như tag c gắn vi mạch, Tag SAW không c n nguồn DC cho hoạt động truy n d li u Hình 1.15 trình bày một Tag SAW hoạt động như thế nào?

Hình 1.15: Hoạt động của Tag SAW

Tag SAW bao gồm một angten lưỡng c c được gắn vào bộ chuyển đổi số(interdigital transducer (IDT)) được đ t trong n n p đi n (piezoelectric ub trat được làm b ng lithium niobate ho c lithium tantalate Một chuỗi phản ứng đi n c c riêng lẻ khi nh ng vật phản xạ sóng được làm b ng nhôm ho c khắc axit trên n n được đ t trên n n Angten đ t một ung đi n vào IDT khi nó nhận tín hi u RF t bộ đ c SAW (SAW reader) Xung này phát sinh sóng b m t (surface) còn g i là

ng al igh, thường lan truy n v i tốc độ 3.000m đến 4.000m/s trên bên

m t n n Một số ng này được phản xạ tr lại IDT b i nh ng ph n phản

xạ sóng (reflector), nh ng sóng còn lại được thu b i m t n n Các sóng phản xạ tạo thành một mô hình duy nhất, được c định b i các vị trí phản

xạ, s thể hi n d li u của tag C c ng này thường được chuyển đổi thành tín hi u trong I T và được truy n lại reader qua angten của tag - Reader giải mã tín hi u nhận được để đ c d li u của tag

Tag W c c c ưu điểm au đ y:

▪ S d ng năng lượng rất thấp vì nó không c n nguồn C để tiếp sinh l c hoạt động

▪ Có thể gắn tag vào nh ng vật li u chắn ho c hấp th sóng vô tuyến (RF-opaque và RF-ab orb nt , như kim loại ho c nư c

▪ Có phạm vi đ c l n h n tag vi mạch hoạt động trong cùng băng

Một số tag có thể truy n d li u đến reader mà không s d ng sóng

vô tuyến Ta sẽ thảo luận một số tính chất c bản của các Tag này

1.2.1.8 TAG NON - RFID

Ngoài vi c s d ng sóng vô tuyến để truy n thông tin nhận dạng t Tag đến Reader ta có thể s d ng các truy n thông không dây khác Ví

d , bạn có thể s d ng sóng siêu âm và hồng ngoại cho vi c truy n d

li u gi a Tag và reader

Truy n thông sóng siêu âm có ưu điểm là không gây ra nhiễu v i thiết bị đi n hi n có và không thể xuyên qua tường Vì thế, nh ng h thống gắn tag siêu âm có thể được triển khai trong b nh vi n, n i tồn tại rất thiết bị y tế

Thêm n a là reader siêu âm và tag phải n m trong cùng phòng

để r a r đ c được d li u của tag Đi u này hỗ trợ vi c quản lý thiết

bị dễ àng h n

Tag hồng ngoại s d ng nh ng để truy n d li u đến reader Vì ánh sáng không thể xuyên qua tường nên tag và reader hồng ngoại phải

đ t trong cùng phòng để truy n v i nhau Nếu có vật cản nguồn sáng

n m gi a tag và reader thì tag không còn truy n d li u đến reader được

n a đ y là một nhược điểm l n!)

1.2.2 READER

a r I được g i là vật tra h i (interrogator), là một thiết bị

đ c và ghi d li u lên tag RFID tư ng thích Hoạt động ghi d li u lên tag

b ng r a r được g i là tạo tag Quá trình tạo tag và kết hợp tag v i một đối tượng được g i là đưa tag vào hoạt động (commissioning the tag) commi ioning tag c nghĩa là t ch tag ra kh i đối tượng được gắn tag

và tùy ý làm mất hi u l c hoạt động của tag Thời gian mà reader có thể

ph t năng lượng để đ c tag được g i là chu kỳ làm vi c của reader Reader là h th n kinh trung ư ng của toàn h thống ph n cứng RFID, vi c thiết lập truy n thông, đi u khiển reader là một yêu c u quan

tr ng nhất khi muốn tìm hiểu h thống RFID

Hình 1.16: Các thành phần của một reader điển hình

1.2.2.1 Máy phát

Máy phát của reader truy n nguồn AC và chu kỳ ung đồng hồ qua angten của n đến tag trong phạm vi đ c cho phép Đ y là một ph n của máy thu phát, thành ph n chịu trách nhi m g i tín hi u của r a r đến môi trường xung quanh và nhận lại đ p ứng của tag qua angten của reader Angten của r a r được kết nối v i thành ph n thu phát của nó Angten của reader có thể được gắn v i mỗi cổng angten Hi n tại thì một

số reader có thể hỗ trợ đến bốn cổng angten

1.2.2.2 Máy thu

Thành ph n này c ng là một ph n của máy thu phát Nó nhận tín

hi u tư ng t t tag qua angten của r a r au đ , nó g i nh ng tín hi u này cho vi x lý của reader, tại n i này n được chuyển thành tín hi u số

tư ng ứng c nghĩa là d li u mà tag đ truy n cho r a r được biểu diễn dạng số)

1.2.2.3 Vi xử lý

Thành ph n này chịu trách nhi m cung cấp giao thức cho r a r để

nó truy n thông v i tag tư ng th ch v i nó Nó th c hi n vi c giải mã và kiểm tra lỗi tín hi u tư ng t nhận t m y thu H n n a, vi x lý có thể chứa luận lý để th c hi n vi c l c và x lý d li u đ c được t tag

mà vi c kết nối bị h ng thì một ph n d li u đ lưu ẽ bị mất c nghĩa là

bị ghi đè b i c c tag kh c được đ c au đ

1.2.2.5 Các kênh nhập/xuất của cảm biến, cơ cấu chấp hành và bảng tín hiệu điện báo bên ngoài

Các reader không c n bật suốt Các tag có thể ch xuất hi n lúc nào

đ và rời kh i reader mãi mãi cho nên vi c bật reader suốt sẽ gây lãng phí năng lượng Thêm n a là gi i hạn v a đ cập tr n c ng ảnh hư ng đến chu kỳ làm vi c của reader Thành ph n này cung cấp một c chế bật và tắt reader tùy thuộc vào các s ki n bên ngoài Có một số loại cảm biến như cảm biến v ánh sáng ho c chuyển động để phát hi n c c đối tượng được gắn tag trong phạm vi đ c của reader Cảm biến này cho phép reader bật

l n để đ c tag Thành ph n cảm biến này c ng cho phép reader xuất tín

hi u đi u khiển c c bộ tùy thuộc vào một số đi u ki n qua một bảng tín

hi u đi n báo (chẳng hạn báo b ng âm thanh) ho c c cấu chấp hành (ví

d m ho c đ ng van an toàn, i chuyển một cánh tay robot, v.v )

1.2.2.6 Bộ điều khiển

Bộ đi u khiển là một th c thể cho phép thành ph n bên ngoài là con người ho c chư ng trình máy tính giao tiếp, đi u khiển các chức năng của r a r, đi u khiển bảng tín hi u đi n b o và c cấu chấp hành kết hợp v i r a r này Thường thì các nhà sản xuất hợp nhất thành ph n này vào r a r như ph n m m h thống firmware chẳng hạn) Tuy nhiên, có thể đ ng g i n thành một thành ph n ph n cứng/ph n m m riêng phải mua chung v i reader

1.2.2.7 Giao diện truyền thông

Thành ph n giao di n truy n thông cung cấp các l nh truy n đến

r a r, n cho phép tư ng t c v i các thành ph n bên ngoài qua mạch đi u khiển, để truy n d li u của nó, nhận l nh và g i lại các đ p ứng Thành

ph n giao di n này c ng c thể xem là một ph n của mạch đi u khiển ho c

là phư ng ti n truy n gi a mạch đi u khiển và các th c thể bên ngoài

Th c thể này có nh ng đ c điểm quan tr ng c n m n như một thành

ph n độc lập Reader có thể có một giao di n nối tiếp tốt như giao i n mạng trong truy n thông Giao di n nối tiếp là loại giao di n phổ biến nhất nhưng c c r a r thế h sau đang được phát triển giao di n mạng thành một t nh năng chuẩn Các reader phức tạp có các t nh năng như t phát

hi n b ng chư ng trình ứng d ng, có gắn các Web server cho phép reader nhận l nh và trình bày kết quả dùng một trình duy t Web chuẩn, v.v

1.2.2.8 Nguồn năng lượng

Thành ph n này cung cấp nguồn năng lượng cho các thành ph n của reader Nguồn năng lượng được cung cấp cho các thành ph n bên ngoài qua một dây d n đi n được kết nối v i một ngõ ra bên ngoài thích hợp Giống như Tag, a r c ng được phân loại d a vào hai đi u ki n khác nhau Thứ nhất, d a vào giao di n truy n thông của Reader ta phân làm hai loại:

* Nối tiếp (Serial)

* Mạng (Network)

1.2.2.9 SERIAL READER (READER nối tiếp)

Serial reader s d ng liên kết nối tiếp để truy n trong một ứng

d ng Reader kết nối đến cổng nối tiếp của máy tính dùng kết nối RS-232

ho c RS-485 Cả hai loại kết nối này đ u có gi i hạn v chi u dài cáp s

d ng kết nối reader v i máy tính RS- 85 cho phép c p ài h n -232

Ưu điểm của rial r a r là c độ tin cậy h n n twork r a r ì vậy, s d ng reader loại này được khuyến khích nh m làm tối thiểu s

ph thuộc vào một kênh truy n

Nhược điểm của serial reader là ph thuộc vào chi u dài tối đa của cáp s d ng để kết nối một reader v i một máy tính Thêm n a là thường thì trên một máy chủ thì số cổng nối tiếp bị hạn chế, có thể phải c n nhi u máy chủ (nhi u h n ố máy chủ đối v i các network r a r để kết nối tất cả các serial reader Một vấn đ n a là vi c bảo ưỡng nếu ph n

m m h thống c n được cập nhật chẳng hạn, nhân viên bảo ưỡng phải

x lý mỗi reader Tốc độ truy n d li u nối tiếp thường thấp h n tốc độ truy n d li u mạng Nh ng nhân tố này d n đến chi phí bảo ưỡng cao

h n và thời gian chết đ ng kể

1.2.2.10 NETWORK READER (READER mạng)

Các Reader mạng kết nối v i máy tính s d ng cả mạng có dây và không dây Th c tế, reader hoạt động như thiết bị mạng mà không c n

nh ng kiến thức đ c bi t v ph n cứng Tuy nhiên, chức năng gi m t SNMP (Simple Network Management Protocol) ch sẵn c đối v i một vài loại network reader Vì vậy, đa ố reader loại này không thể được

gi m t như c c thiết bị mạng chuẩn

Ưu điểm của network reader là không ph thuộc vào chi u dài tối

đa của cáp kết nối reader v i máy tính S d ng ít máy chủ h n o v i serial reader Thêm n a là ph n m m h thống của reader có thể được cập nhật t xa qua mạng o đ c thể giảm nh khâu bảo ưỡng và chi phí s h u h thống RFID loại này sẽ thấp h n

Nhược điểm của network reader là vi c truy n không đ ng tin cậy

b ng serial reader Khi vi c truy n bị r t, chư ng trình ph trợ không thể được x lý Vì vậy, h thống RFID có thể ng ng lại hoàn toàn Nói chung, reader c n có bộ nh trong lưu tr các l n đ c tag Chức năng này c thể làm giảm b t ph n nào vi c r t mạng ngắn (thời gian r t mạng ngắn)

D a vào t nh c động của Reader ta lại có thể phân chia reader theo một cách khác:

xe nâng hạ, ho c bên trong xe ch hàng Trái ngược v i tag, reader không chịu được môi trường khắc nghi t Vì vậy, nếu đ t reader ngoài

c a ho c trên nh ng đối tượng chuyển động, phải gắn đúng c ch a r

cố định thường c n angten b n ngoài để đ c tag Reader có thể cung cấp đến bốn cổng angten bên ngoài

Chi phí cho reader cố định thường t h n r a r c m tay Reader cố định là loại phổ biến nhất hi n nay Hình 1.17 và 1.18 trình bày một số reader cố định

Hình 1.17: Reader mạng cố định từ Aien Technology

Hình 1.18: Reader mạng không dây (802.11b)/ có dây tần số UHF thấp

(303.8Mhz)

Một loại r a r được g i là agile reader (reader linh hoạt) có thể hoạt động các t n số khác nhau và có thể s d ng các giao thức truy n thông khác nhau khi truy xuất tag Reader linh hoạt là loại phổ biến của Reader cố định được s d ng hi n nay

Loại reader cố định được g i là máy in RFID có thể in một mã vạch

và tạo một tag RFID trên smart label (nhãn thông minh) trong s vận hành tích hợp Smart label bao gồm một nhãn mã vạch được nhúng một tag RFID vào nó Các loại thông tin kh c như địa ch người g i, người nhận, thông tin sản phẩm và ch c ng c thể được in lên trên nhãn Máy in RFID

đ c tag mart lab l đ được ghi để xác nhận quá trình ghi là hợp l Nếu

vi c xác nhận này thất bại thì máy in loại b smart label đ được in Thiết

bị này tránh tình trạng tạo một tag RFID riêng lẻ mà n i đ m vạch đang được s d ng Ngày nay, một công ty đang d ng mã vạch có thể s

d ng máy in I như bư c đ u chấp nhận k thuật RFID Thông tin mã vạch cung cấp một nhận dạng thông minh v đối tượng được gắn tag - Các h thống hi n tại c ng c thể tiếp t c s d ng d li u mã vạch như thế

v i một số thay đổi ho c không thay đổi Phạm vi của nhãn có thể cung cấp I tag được gắn vào nó hình thức thông minh

Tag RFID có thể cung cấp khả năng obj ct-level Auto-ID (t động

c định mức đối tượng) và nh ng lợi ích khác Hình 1.19 trình bày minh

h a smart label Hình 1.20 trình bày minh h a máy in RFID

Hình 1.19: Nhãn thông minh RFID của Zebra Technologies

Hình 1.20: Máy in RFID của Zebra Technologies

Reader cố định có thể hoạt động hai chế độ au đ y:

d ng được chạy trên máy chủ có thể đăng ký để nhận được danh sách nhãn (tag list) định kỳ Một tag list bao gồm nh ng thông tin sau:

1.2.2.11.2 Chế độ tương tác

Trong chế độ này, Reader sẽ nhận và th c hi n l nh t một ứng

d ng đang chạy trên máy chủ ho c t người s d ng là kh ch hàng đ được nhà cung cấp chấp nhận để giao tiếp v i reader Sau khi reader

hoàn thành các l nh hi n hành nó sẽ đợi đến l nh tiếp theo Một reader

có thể th c hi n một loạt các l nh t vi c g i danh sách các tag (tag list) hi n tại đến bộ kh i động l nh để thay đổi các thông số cấu hình của reader

Hình 1.21: Reader cầm tay UHF của Intermec Corporation

Ph n au đ y ẽ thảo luận c chế thông tin c bản gi a một tag

và Reader

1.2.2.13 Truyền thông giữa reader và tag

Ph thuộc vào loại tag, truy n thông gi a reader và tag có thể là một trong số nh ng loại sau:

▪ Đi u chế bức xạ

▪ Kiểu máy phát

▪ Kiểu bộ ph t đ p t ch ng

Trư c khi nghiên cứu sâu vào nh ng kiểu truy n thông này, chúng

ta c n hiểu hai khái ni m: trường g n n ar i l và trường xa (far field) Vùng n m gi a angten của reader và một bư c sóng đủ của sóng được phát b i angten đ được g i là trường g n Vùng bên ngoài một

bư c sóng đủ của ng được phát b i angten r a r được g i là trường xa Các h thống RFID th động đang s d ng sóng LF và HF dùng truy n thông g n, còn h thống RFID s d ng sóng UHF và viba dùng truy n thông trường a Cường độ tín hi u trong truy n thông trường g n bị suy giảm lập phư ng khoảng cách t angten đến reader, trong khi truy n thông trường xa ch suy giảm bình phư ng khoảng cách

đ o vậy, truy n thông trường xa có phạm vi đ c ài h n o v i truy n thông trường g n Đ trình bày k chư ng 2

Tiếp theo là so sánh gi a vi c đ c tag và ghi tag trong l nh

Vi c ghi Tag mất thời gian nhi u h n đ c tag trong nh ng đi u

ki n giống nhau, b i vì, hoạt động ghi bao gồm nhi u bư c cộng lại kể cả

s c minh ban đ u, xóa d li u đang tồn tại, ghi vào d li u m i và kiểm tra cuối cùng

Ngoài ra, d li u được ghi vào tag phải qua nhi u bư c khác Kết quả là vi c ghi một tag có thể mất hàng trăm mili gi y để hoàn thành và thời gian sẽ tăng l n khi li u ghi được tăng l n ( cùng khoảng cách

đ c tư ng ứng Đồng thời vi c ghi tag là một quá trình khá dễ bị nhiễu nên c n khoảng cách gi a tag c n ghi v i angten reader g n h n (so v i

vi c đ c tag tư ng ứng để hoàn tất hoạt động ghi d li u Khoảng cách

g n sẽ đảm bảo cho tín hi u t angten reader có thể d n xuất năng lượng đến vi mạch trong tag vì vậy nó có thể th c hi n l nh ghi Yêu c u v năng lượng cho hoạt động ghi cao h n nhi u so v i hoạt động đ c Hoạt động ghi có thể xảy ra vài lỗi khác Tuy nhiên, một tag không c n phải đ t

g n reader trong suốt quá trình đ c Và trong thời gian ghi tag thì không nên có bất kỳ tag nào kh c tag đang ghi n m trong phạm vi của reader Nói cách khác, trong một số tường hợp, tag được ghi không phải là tag

c n ghi khi nó vô tình xuất hi n trong phạm vi ghi của reader và tag c n ghi Tuy nhiên, phạm vi ghi này lại không bị ảnh hư ng gì khi đ c tag, trong cùng một lúc có thể có nhi u tag trong phạm vi đ c của reader

1.2.2.13.1 Bức xạ điều chế

Truy n thông b ng sóng bức xạ đi u chế được ứng d ng tốt vào tag

th động và tag bán tích c c Trong phư ng thức truy n thông này, reader truy n đi một tín hi u RF sóng liên t c (CW) chứa nguồn AC và tín hi u ung clock đến tag b ng sóng mang (t n số mà reader hoạt động) Thông qua s kết nối vật lý nghĩa là một c chế truy n năng

lượng t r a r đến tag) angten tag sẽ lấy tín hi u này để cung cấp năng lượng cho chip T nh ng kích thích liên t c sẽ ch d n chip của tag th động lấy ra năng lượng t tín hi u của r a r để nuôi chính nó Mức đi n

áp 1.2V là đủ để nuôi chip cho hoạt động đ c d li u Vi c ghi chip thường c n lấy ra khoảng 2.2V t tín hi u của reader hi đ vi mạch trên tag sẽ đi u chế ho c làm vỡ tín hi u ngõ vào thành một chuỗi on, off rồi truy n lại cho reader Khi reader nhận tín hi u đi u chế này nó sẽ giải

mã nh ng m u này và biết được d li u t tag

Như vậy trong truy n thông bức xạ đi u chế reader luôn luôn truy n đ u ti n au đ m i t i tag Một tag sẽ không thể liên lạc nếu không có reader b i vì nó ph thuộc hoàn toàn năng lượng của reader truy n cho nó

Hình 1.22: Cho thấy việc truyền thông bằng bức xạ

Một thuật ng có liên quan, được s d ng trong ph n này, là năng lượng tia (beam power), c nghĩa là một tag đang d ng năng lượng của

r a r để đi u chế tín hi u tr lại reader Chú ý r ng một tag th động ch dùng năng lượng tia để truy n d li u của nó Một tag bán tích c c dùng năng lượng tia tạo ao động và truy n tín hi u quay v reader Như vậy,

th c chất một tag bán tích c c c ng d ng năng lượng tia để truy n d li u của nó

1.2.2.13.2 Kiểu máy phát

Loại truy n thông này ch s d ng tag tích c c Trong phư ng thức truy n tin này, tag ph t đi tin của n đến môi trường trong nh ng khoảng c ch bình thường mà không c n quan tâm là có reader hay không Vì vậy, tag luôn luôn truy n trư c reader

b o như vậy nó có thể ch d n tag “thức dậy” và thóat kh i chế độ ngủ Khi tag nhận l nh này tag sẽ thóat kh i chế độ ngủ và tr lại hoạt động như tag ph t nghĩa là n bắt đ u ph t đi thông b o định kỳ của nó đến môi trường xung quanh) Trong loại truy n thông này, d li u của tag ch được g i khi reader có g i yêu c u đ c bi t đến nó

Hình 1.24: Cho thấy kiểu truyền thông kiểu bộ phát - đáp