Đề tài nghiên cứu tìm hiểu về bảo mật dữ liệu thẻ nhận dạng tần số vô tuyến (RFID) trong thu phí điện tử tự động không dừng

Vì vậy, để đạt được sự hài lòng cao nhất của người tham gia giao thông và cácdoanh nghiệp vận tải, giảm ùn tắc giao thông tại các trạm thu phí, giảm thiểu ô nhiễmmôi trường, đáp ứng yêu

Đề tài: Nghiên cứu tìm hiểu về bảo mật dữ liệu thẻ nhận dạng tần số vô tuyến (RFID) trong thu phí điện tử tự động không dừng

MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU 1

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG GIAO THÔNG THÔNG MINH (ITS) 3 1.1 Lịch sử ra đời và phát triển 3

1.2 Khái niệm hệ thống giao thông thông minh 4

1.3 Mục tiêu của hệ thống giao thông thông minh 5

1.4 Đặc điểm và vai trò 6

1.5 Ưu điểm của hệ thống giao thông thông minh 8

1.6 Hệ thống giao thông thông minh và những lợi ích thiết thực 9

CHƯƠNG II: TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ RFID 11

2.1 Sơ lược về công nghệ nhận dạng vô tuyên RFID 11

2.2 Lịch sử phát triển của công nghệ RFID 11

2.3 Cấu trúc của một hệ thống RFID 13

2.3.1 Thẻ RFID 13

2.3.2 Đầu đọc RFID – Reader 15

2.4 Phần loại RFID 16

2.5 Phương thức làm việc của RFID 17

2.6 Ưu và nhược điểm 19

CHƯƠNG III: TÍNH BẢO MẬT CỦA THẺ NHẬN DẠNG VÔ TUYẾN (RFID) 20

3.1 Cấu tạo và đặc điểm của thẻ nhận dạng vô tuyến 20

3.1.1 Cấu tạo 20

3.1.2 Các khả năng cơ bản 20

3.1.3 Đặc điểm vật lý 21

3.1.4 Tần số hoạt động 21

3.2 Phân loại thẻ nhận dạng vô tuyến 22

3.3 An toàn các ứng dụng RFID Các vấn đề, phương pháp và kiểm soát 23

3.3.1 Vấn đề an toàn và riêng tư trong ứng dụng RFID 24

3.3.2 Các hệ thống thông tin thư viện 25

3.3.3 Quản lý dây chuyền cung ứng 26

3.3.4 Các phương pháp bảo vệ tính riêng tư của dữ liệu trên thẻ RFID 26

3.3.5 Tổn thương do virus của các thẻ RFID 28

3.3.6 Chính sách an toàn trong sử dụng công nghệ RFID 28

3.3.7 Thiết kế độ đo an toàn để đo tính hiểu quả kiểm soát 30

3.4 Vấn đề bảo mật đối với thẻ RFID 32

3.4.1 Vấn đề bảo mật truyền thông tin 33

3.4.2 Vấn đề xác thực dữ liệu 33

3.4.3 Vấn đề tiết lộ quyền riêng tư của người dùng và thông tin 33

3.4.4 Vấn đề bảo mật dữ liệu 33

3.4.5 Vấn đề toàn vẹn dữ liệu 33

3.4.6 Theo dõi độc hại 33

3.5 Giải pháp vấn đề bảo mật thẻ RFID 33

3.5.1 Cơ chế lệnh Kill (Kill Kill) 33

3.5.2 Cơ chế che chắn tĩnh điện 33

3.5.3 Can thiệp chủ động 33

3.5.4 Phương pháp chặn nhãn 34

3.5.5 Bảo vệ chip cho thẻ RFID 34

IV Kết luận – Đánh giá 36

Tài liệu tham khảo 37

LỜI NÓI ĐẦU

Như chúng ta đã biết, giao thông là một trong những vấn đề quan trọng hàng đầuđối với sự phát triển kinh tế xã hội của nước ta Trong đó, thu phí đường bộ là mộthoạt động không thể thiếu của mỗi quốc gia góp phần bù đắp chi phí xây dựng cũngnhư có thêm nguồn vốn cải tạo nâng cấp xây dựng con đường Vì vậy, việc xây dựngcác trạm thu phí là bắt buộc Từ đó, nhiều vấn đề đã nảy sinh Theo thống kê hiện nay,

cả nước ta có khoảng 70 trạm thu phí giao thông đường bộ với nhiều loại hình thuộcquyền quản lý của nhiều cơ quan khác nhau như: Tổng cục đường bộ, Sở giao thôngvận tải các tỉnh, UBND, các doanh nghiệp,… Các trạm thu phí này hoạt động chủ yếutheo hình thức thu phí một dừng mã vạch kết hợp với thủ công hoặc triển khai 100%thu phí một dừng mã vạch Với các hình thức thu phí trên, tình trạng ùn tắc cácphương tiện tại các trạm thu phí thường xảy ra, gây mất trật tự, an toàn giao thông, ônhiễm môi trường… Bên cạnh đó, các đơn vị quản lý cũng phải đầu tư nhân sự, chiphí quản lý khá lớn cho việc kiểm soát và thu phí

Vì vậy, để đạt được sự hài lòng cao nhất của người tham gia giao thông và cácdoanh nghiệp vận tải, giảm ùn tắc giao thông tại các trạm thu phí, giảm thiểu ô nhiễmmôi trường, đáp ứng yêu cầu chính xác, minh bạch trong công tác thu phí sử dụng

đường bộ mà các hệ thống thu phí tự động không dừng đã ra đời Trong đó hệ thống thu phí tự động ứng dụng công nghệ RFID là đang được áp dụng rộng rãi trên thế

giới hiện nay

Mục tiêu.

- Tìm hiểu về giao thông thông mình (ITS).

- Tìm hiểu về công nghệ thu phí không dừng RFID ( Radio Frequency

Identification )

- Tìm hiểu về tính bảo mật thẻ dữ liệu nhận dạng vô tuyến (RFID).

Phương phap nghiên cứu.

- Khai thác tài liệu hiện có về giao thông thông minh hiện nay.

- Khai thác tài liệu về công nghệ thu phí không dừng RFID.

- Khai thác những tài liệu về bảo mật trong thẻ dữ liệu nhận dạng vô tuyến

RFID

Nhiệm vụ của đề tài.

- Nghiên cứu tổng quan về hệ thống thu phí điện tử RFID và tính bảo mật trong

thẻ dữ liệu nhận dạng vô tuyến

Nội dung đồ án như sau :

- Chương 1:Tổng quan về IT

- Chương 2: Tổng quan về công nghệ RFID và ứng dụng: Lịch sử phát triển, thành phần hệ thống, nguyên tắc hoạt động cũng như ứng dụng của hệ thống RFID.

- Chương 3: Tính bảo mật dữ liệu thẻ nhận dạng tần số vô tuyến (RFID):Định nghĩa thẻ nhận dạng vô tuyến, vấn đề bảo mật và giải pháp.

- Chương 4: Kết luận – Đánh giá: kết quả đạt được và hạn chế.

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG GIAO THÔNG THÔNG MINH

(ITS) 1.1 Lịch sử ra đời và phát triển

ITS (Intelligent Transportation System) là khái niệm xuất phát từ Nhật Bản, bắtđầu từ những năm 1980 ITS được xúc tiến như một dự án quốc gia tại Nhật Bản Từnăm 1993, Hội nghị ITS quốc tế được tổ chức hàng năm với sự tham gia của cácchuyên gia về lĩnh vực giao thông vận tải đại diện cho các quốc gia và các hãng danhtiếng trên thế giới sản xuất vật liệu mới, thiết bị thông tin hiện đại, ô tô, tầu hỏa và cácloại phương tiện giao thông khác Hội nghị ITS quốc tế lần thứ 13 được tổ chức tạiLondon từ ngày 12/10/2006 Các chủ đề chính được thảo luận tại các hội thảo là antoàn giao thông, hạn chế ô nhiễm môi trường, chống ùn tắc giao thông, sản xuất cácphương tiện giao thông thông minh, thiết bị an toàn giao thông Qua đó có thể thấy:ITS đã khai thác khả năng công nghệ tiên tiến sẵn có của nhiều lĩnh vực nhằm cảithiện giao thông với các mức độ khác nhau Chương trình ITS của một số nước đượcnghiên cứu và ứng dụng rất đa dạng, hiệu quả với các mức độ khác nhau Tùy theo đặcđiểm của mỗi quốc gia mà tập trung vào các lĩnh vực chính sau đây: Hoàn thiện kếtcấu hạ tầng đường bộ, xử lý khẩn cấp các sự cố giao thông; Hiện đại hóa các trạm thuphí tự động, trạm cân điện tử; Quản lý các đường trục giao thông chính; Hệ thốngthông tin cho người tham gia giao thông; Phổ cập giao thông tiếp cận; Khai thác, điềuhành hệ thống giao thông công cộng tiên tiến (xe buýt, đường sắt đô thị, trung tâm đènđường tín hiệu); Cải thiện các vấn đề về thể chế, nguyên tắc giao thông tại các nút giaocắt; Nghiên cứu sản xuất phương tiện giao thông thông minh; ứng dụng công nghệ tinhọc, điện tử trong đào tạo, sát hạch và quản lý lái xe Thời gian qua, tại một số nướcchâu Âu, châu Mỹ, châu Á, khu vực ASEAN và đặc biệt là thành phố Bangkok -Thailand thì việc triển khai ITS đã có những thành công nhất định góp phần giải quyếtách tắc giao thông đô thị nâng cao năng lực vận tải Tại đó, người ta đã thành lập các

cơ quan điều hành Ví dụ ở Mỹ đã có một Văn phòng điều phối chung về chương trìnhITS trực thuộc Cục Đường bộ Liên bang - Bộ GTVT Văn phòng này cấp kinh phí choviệc phát triển cơ sở dữ liệu để phân tích tổng hợp dữ liệu và đưa ra những công nghệ,ứng dụng tối ưu cho ITS đó là: Thu thập dữ liệu đường bộ, điều kiện giao thông; Thuthập dữ liệu cho mạng lưới thông tin đối với các phương tiện tham gia giao thông;

Phân tích cơ sở dữ liệu để tính toán, đầu tư cho ITS; Xác lập giải pháp hữu hiệu, antoàn cho người và các đối tượng tham gia giao thông.

Ở Việt Nam chúng ta cũng đã từng bước tiếp cận, nghiên cứu, vận dụng ITS vàocác lĩnh vực: Thu phí đường bộ; Kiểm soát tải trọng ô tô tải nặng; Sát hạch lái xe Mộtloạt đề tài nghiên cứu khoa học đã được triển khai và thu được kết quả khả quan Điểnhình là hệ thống thiết bị thu phí đường bộ đã lắp đặt, thử nghiệm trên xa lộ An Sương-

An Lạc; Thiết bị sát hạch lái xe tự động (chương trình KT-KT) đã thành công tại PhúThọ, Bắc Ninh, Đà Nẵng và nhiều tỉnh thành trong cả nước Sắp tới đây, việc ứngdụng chu kỳ đèn tín hiệu giao thông theo đề tài: “Làn sóng xanh” nhằm điều tiết tối ưuđèn đường tín hiệu tại Thủ đô Hà Nội, TP.Hồ Chí Minh cũng sẽ góp phần nâng caohiệu quả giao thông, hạn chế ùn tắc phương tiện đang lưu hành cũng sẽ được nghiêncứu triển khai Qua đó thấy rằng: Hệ thống giao thông thông minh - ITS có một vị tríquan trọng trong sự nghiệp phát triển GTVT của mỗi quốc gia và đặc biệt là với tìnhtrạng giao thông của Việt Nam hiện nay Hội nghị ITS quốc tế lần thứ 14 sẽ được tổchức tại Bắc Kinh (Trung Quốc) năm 2007 và tiếp theo năm 2008 sẽ tổ chức tại NewYork (Hoa Kỳ) Các chủ đề chính được thảo luận tại hội thảo cũng vẫn là vấn đề antoàn, hạn chế ô nhiễm môi trường, chống ùn tắc giao thông, sản xuất các phương tiệngiao thông thông minh song chắc chắn sẽ ở cấp độ công nghệ tiên tiến hơn

1.2 Khái niệm hệ thống giao thông thông minh

Hệ thống giao thông thông minh (ITS – Intellihent Transport System) là việc ứngdụng kỹ thuật công nghệ bao gồm các thiết bị cảm biến, điều khiển, điện tử, tin học vàviễn thông với cơ sở hạ tầng giao thông để điều hành và quản lý hệ thống giao thôngvận tải một cách hiệu quả, đảm bảo an toàn giao thông, giảm thời gian và chi phí đi lại,bảo vệ môi trường,…

ITS là công nghệ mới phát triển trên thế giới, được sử dụng để giải quyết các vấn

đề tồn tại của hệ thống giao thông đường bộ và cải thiện “dịch vụ giao thông” hiện tại.ITS ra đời cho ta một cái nhìn rõ nét về tính hữu ích của những tiến bộ công nghệthông tin, truyền thông công nghiệp, viễn thông trong việc liên kết con người, hệ thốnggiao thông và các phương tiện giao thông đang lưu thông trên đường thành một mạnglưới thông tin và viễn thông, cơ quan quản lí giao thông, góp phần giảm tai nạn, tắcnghẽn giao thông và ô nhiễm môi trường

Hệ thống giao thông thông minh ra đời, với sự tối ưu của các thiết bị truyềnthông, công nghệ thông tin và viễn thông làm cho vai trò của con người trong việcđiều hành giao thông giảm đi đáng kể mà vẫn đảm bảo tính an toàn.

Các thành phần chính của hệ thống ITS bao gồm: con người, phương tiện thamgia giao thông và cơ sở hạ tầng giao thông Những thành phần này được liên kết chặtchẽ với nhau để đạt được các mục tiêu:

+ Quản lí khai thác hạ tầng giao thông một cách hiệu quả: giảm ùn tắc, tiếtkiệm chi phí đi lại, tạo điều kiện tối đa cho việc đi lại và vận chuyển, cungcấp thông tin giao thông chính xác, khai thác tối ưu hạ tầng giao thông hiệntại…

+ Bảo đảm an toàn khi tham gia giao thông, xây dựng văn hóa giao thông,giảm thiểu tại nạn

+ Nâng cao quản lý: Thông tin được chia sẻ chính xác và nhanh chóng giữacác ban ngành, tăng khả năng phối hợp liên ngành trong xử lí các vấn đề,cung cấp thông tin cho việc xây dựng chính sách,…

+ Thân thiện với môi trường: Giảm thiểu khí thải ra môi trường, giảm thiểutiếng ồn

ITS bao gồm việc các cảm biến được găn trên đường để thu thập thông tin vềluồng giao thông, khí hậu, thời tiết,…các thông tin này được hệ thống phân tích và xử

lý sau đó truyền tới người tham gia giao thông để có thể lựa chọn được giải pháp lưuthông tối ứu nhất

ITS là hệ thống bao gồm các phương tiện truyền hình, nối mạng quản lý toànquốc Dựa vào các camera giao thông, hệ thống trung tâm quản lý thiết bị ngoại vi(camera, biển báo điện tử,…), công nghệ thông tin đem lại hiệu quả rất lớn trong việcquản lý giao thông đô thị Nhà quản lý chỉ cần ngồi một chỗ là có thể có được thôngtin bao quát hệ thống giao thông toàn quốc

Ứng dụng công nghệ thông tin trong giao thông là xu thể chung của thế giới, nênviệc nghiên cứu phát triển thêm hệ thống giao thông thông minh là nhu cầu rất bứcthiết

1.3 Mục tiêu của hệ thống giao thông thông minh

Hệ thống giao thông thông minh (ITS) bao gồm con người, phương tiện tham giagiao thông, cơ sở hạ tầng giao thông Các thành phần được liên kết chặt chẽ với nhaunhằm bảo đảm cho hệ thống giao thông đạt các mục tiêu sau:

+ Giúp hoàn thiện kết cấu hạ tầng đường bộ và xử lý khẩn cấp các sự cố giaothông

+ Hiện đại hoá các trạm thu phí tự động và trạm cân điện tử…

+ Giảm tai nạn, ùn tắc giao thông và giảm ô nhiễm môi trường…

+ Tiết kiệm thời gian, tiền bạc và nhiên liệu, tạo điều kiện thuận lợi tối đa choviệc đi lại và vận chuyển hàng hóa

+ Quản lý các đường trục giao thông chính, điều tiết việc đi lại của phương tiệntrên đường bằng biển báo điện tử

+ Tạo ra hệ thống thông tin cho người đi đường, phổ cập văn hoá giao thông và

hỗ trợ quá trình khai thác, điều hành hệ thống giao thông công cộng, chống kẹt xe.+ Góp phần trong việc sản xuất các phương tiện thông minh, nâng cao hiệu quảcủa thiết bị an toàn giao thông

1.4 Đặc điểm và vai trò

Đặc điểm của hệ thông giao thông thông minh:

+ Hệ thống giao thông thông minh là một trong những hệ thống mới được ápdụng và có ứng dụng khoa học công nghệ vào đó Do đó, có thể thấy được tính đadạng và mức độ ứng dụng của hệ thống giao thông thông minh là khá cao Hệ thốnggiao thông thông minh đa dạng về công nghệ được áp dụng, từ các hệ thống quản lý cơbản như định vị ô tô; hệ thống điều khiển tín hiệu giao thông; hệ thống quản lýcontainer; dấu hiệu thông báo biến; nhận dạng biển số tự động hoặc camera tốc độ đểgiám sát các ứng dụng, chẳng hạn như hệ thống camera quan sát an ninh, và hệ thốngphát hiện sự cố tự động hoặc hệ thống phát hiện phương tiện đang dừng; đến các ứngdụng tiên tiến hơn tích hợp dữ liệu trực tiếp và phản hồi từ một số nguồn khác, chẳnghạn như hệ thống thông tin và hướng dẫn đỗ xe; thông tin thời tiết; hệ thống khử băngcầu (US deicing); và những thứ tương tự

+ Hệ thống giao thông thông minh liên quan đến việc giám sát các tuyến đường,đây là một ưu tiên của an ninh nội địa Bởi lẽ, phần lớn cơ sở hạ tầng và quy hoạch

liên quan đến hệ thống giao thông thông minh sẽ đi đôi với nhu cầu về hệ thống anninh nội địa ( Ở các nước đang phát triển, việc di cư từ các môi trường sống nôngthôn đến các môi trường đô thị hóa đã tiến triển khác nhau Nhiều khu vực của thế giớiđang phát triển đã đô thị hóa mà không có động cơ đáng kể và sự hình thành của cácvùng ngoại ô Một bộ phận nhỏ dân số có thể mua được ô tô, nhưng ô tô làm tăng đáng

kể tình trạng tắc nghẽn trong các hệ thống giao thông đa phương thức này)

+ Hệ thống giao thông thông minh bao gồm những hệ thống chính như sau: Hệthống phần mềm quản lý và điều hành giao thông (Traffic Management System –TMS), Hệ thống điều khiển đèn tín hiệu giao thông và dòng lưu thông (Traffic FlowControl System – TFC), Hệ thống bảng quang báo hiển thị thông tin giao thông trựctuyến, Hệ thống thu phí không dừng, Hệ thống đo đếm và phân tích lưu lượng xe lưuthông, Hệ thống cân tự động, Hệ thống quản lý xe buýt, Hệ thống giám sát trật tự antoàn giao thông: giám sát tốc độ phương tiện lưu thông, giám sát vị phạm hiệu lệnhcủa đèn tín hiệu giao thông, sai làn, lấn tuyến, ngược chiều

Về vai trò của hệ thống giao thông thông minh:

+ Hệ thống giao thông thông minh thúc đẩy hơn nữa bởi sự tập trung ngày càngtăng vào an ninh nội địa Hệ thông giao thông thông minh có thể đóng một vai tròtrong việc sơ tán hàng loạt nhanh chóng người dân ở các trung tâm đô thị sau các sựkiện thương vong lớn như hậu quả của một thảm họa tự nhiên hoặc mối đe dọa

+ Hiện nay, do sự phát triển của các phương tiện giao thông, việc sử dụng cácphương tiện giao thông với mật độ ngày càng nhiều, điều này là một trong nhữngnguyên nhân chính tạo ra ô nhiễm không khí đáng kể, gây ra rủi ro an toàn đáng kể vàlàm trầm trọng thêm cảm giác bất bình đẳng trong xã hội Mật độ dân số cao có thểđược hỗ trợ bởi hệ thống đa phương thức đi bộ, đi xe đạp, xe máy, xe buýt và xe lửa(Các khu vực khác của thế giới đang phát triển, chẳng hạn như Trung Quốc, Ấn Độ vàBrazil phần lớn vẫn là nông thôn nhưng đang đô thị hóa và công nghiệp hóa nhanhchóng) Ở những khu vực này, cơ sở hạ tầng cơ giới đang được phát triển cùng với sự

di chuyển của dân số Sự chênh lệch lớn về tài sản có nghĩa là chỉ một phần nhỏ dân số

có thể đi xe máy, và do đó hệ thống giao thông đa phương thức có mật độ cao dànhcho người nghèo bị cắt ngang bởi hệ thống giao thông cơ giới hóa cao dành cho ngườigiàu Trước tình trạng này, việc sử dụng hệ thống giao thông thông minh là một trong

những giải pháp tối ưu để giảm thiểu cũng như khắc phục tình trạng ô nhiễm môitrường, ô nhiễm không khí, hiệu ứng nhà kính.

+ Các loại ứng dụng Hệ thống Giao thông Thông minh (ITS) di động: Chúngnhằm mục đích cung cấp tuyến đường ngắn nhất giữa các cặp điểm đi-điểm đến xemxét các yếu tố như khoảng cách, thời gian, mức tiêu thụ năng lượng, v.v., trong môitrường du lịch giàu dữ liệu Các ứng dụng này có thể giúp giám sát và quản lý hiệusuất của hệ thống giao thông bằng cách điều chỉnh tín hiệu giao thông, quản lý độngcác hoạt động chuyển tuyến hoặc điều động các dịch vụ bảo trì khẩn cấp ITS an toàn:Các ứng dụng an toàn làm giảm sự cố bằng cách cung cấp các lời khuyên và cảnh báo.Các ứng dụng này bao gồm các ứng dụng an toàn xe, quản lý khẩn cấp

1.5 Ưu điểm của hệ thống giao thông thông minh

Có một loạt các công nghệ thông tin và truyền thông cho phép phát triển hệthống giao thông thông minh (ITS) Dưới đây là những ưu điểm của hệ thống giaothông thông minh (ITS)

Thu thập dữ liệu :

Có thể giám sát lưu lượng bằng một số phương tiện như bộ dò vòng quy nạp,cảm biến lưu lượng Ví dụ về các máy dò giao thông là sóng siêu âm và radar, máy dòhình ảnh video (VID) và Hình ảnh trực quan từ truyền hình mạch kín (CCTV) cungcấp hình ảnh trực tiếp để giúp người điều hành trung tâm giao thông giám sát các tìnhhuống giao thông phức tạp và đưa ra quyết định phù hợp

Xử lí dữ liệu :

Thông tin được thu thập tại trung tâm quản lý dữ liệu cần được xử lý, xác minh

và hợp nhất thành một định dạng hữu ích cho người vận hành Điều này có thể đượcthực hiện bằng cách sử dụng quy trình tổng hợp dữ liệu Thêm vào đó, phát hiện sự cố

tự động (AID) cũng có thể được sử dụng để xử lý dữ liệu Hệ thống định vị toàn cầu(GPS) có thể được sử dụng trên phương tiện để xử lý dữ liệu

Truyền thông dữ liệu :

Một số cách có thể được sử dụng để truyền tải thông điệp, chẳng hạn như đườngdây hoặc không dây, cáp quang, thu phí điện tử (ETC), hoạt động của xe thương mại(CYO), quản lý bãi đậu xe, ưu tiên tín hiệu, ký tên trong xe, thông tin khách trên xe vàđèn hiệu dựa trên hệ thống hướng dẫn tuyến đường Một số công nghệ truyền thông dữ

liệu này được sử dụng bởi trung tâm quản lý dữ liệu trong khi những công nghệ khácđược sử dụng từ phía phương tiện.

Phân phối dữ liệu :

Giao thông và các thông tin liên quan khác có thể được phân phối theo nhiềucách khác nhau để nâng cao hiệu quả vận chuyển, an toàn và chất lượng môi trường

Ví dụ, điện thoại, đài phát thanh, truyền hình, máy tính để bàn, máy fax và các dấuhiệu tin nhắn thay đổi (VMS), radio trên ô tô, điện thoại di động, máy tính để bàn vàthiết bị kỹ thuật số cầm tay

Sử dụng thông tin :

Điều này liên quan đến việc đo lường đường dốc để kiểm soát luồng phương tiệnnhập vào đường cao tốc và sự phối hợp kiểm soát giao thông trong các khu vực đô thịlớn được thực hiện tại trung tâm quản lý giao thông Ngoài hướng dẫn tuyến đườngnăng động cho phép người dùng đưa ra quyết định chiến lược trên cơ sở từng phút vàđiều khiển hành trình thích ứng cho phép người lái xe tự động giảm tốc độ xe để giữkhoảng cách an toàn với xe phía trước

1.6 Hệ thống giao thông thông minh và những lợi ích thiết thực

Hệ thống giao thông thông minh (lntelligent Transportation System - ITS) là việc

ứng dụng kỹ thuật công nghệ bao gồm các thiết bị cảm biến, điều khiển, điện tử, tinhọc, và viễn thông với cơ sở hạ tầng giao thông để điều hành và quản lý hệ thống giaothông vận tải một cách hiệu quả, đảm bảo an toàn giao thông, giảm thời gian và chi phí

đi lại, bảo vệ môi trường

ITS là công nghệ mới phát triển trên thế giới, được sử dụng để giải quyết các vấn

đề tồn tại của hệ thống giao thông đường bộ và cải thiện “dịch vụ giao thông” hiện tại.ITS ra đời cho ta một cái nhìn rõ nét về tính hữu ích của những tiến bộ công nghệthông tin, truyền thông công nghiệp, viễn thông trong việc liên kết con người, hệ thốngđường giao thông và các phương tiện giao thông đang lưu thông trên đường thành mộtmạng lưới thông tin và viễn thông phục vụ cho việc ra quyết định của người tham giagiao thông, cơ quan quản lí giao thông, góp phần giảm tại nạn, tắc nghẽn giao thông và

ô nhiễm môi trường

Hệ thống giao thông thông minh ra đời, với sự tối ưu của các thiết bị truyềnthông, công nghệ thông tin và viễn thông làm cho vai trò của con người trong việcđiều hành giao thông giảm đi đáng kể mà vẫn đảm bảo tính an toàn

Các thành phần chính của hệ thống ITS bao gồm có cong người, phương tiệntham gia giao thông và cơ sở hạ tầng giao thông Những thành phần này được liên kếtchặt chẽ với nhau để đạt được các mục tiêu:

+ Quản lí khai thác hạ tầng giao thông một cách hiệu quả: giảm ùn tắc, tiết kiệmchi phí đi lại, tạo điều kiện tối đa cho việc đi lại và vận chuyển, cung cấp thôngtin giao thông chính xác, khai thác tối ưu hạ tầng giao thông hiện tại,…

+ Bảo đảm an toàn khi tham gia giao thông, xây dựng văn hóa giao thông, giảmthiểu tai nạn

+ Nâng cao năng lực quản lí: Thông tin được chia sẻ chính xác và nhanh chónggiữa các ban ngành, tăng khả năng phối hợp liên ngành trong xử lí các vấn đề,cung cấp thông tin cho việc xây dựng chính sách,…

+ Thân thiện với môi trường: Giảm thiểu khí thải ra môi trường, giảm thiểu tiếngồn

ITS bao gồm việc các cảm biến được gắn trên đường để thu thập thông tin vềluồng giao thông, khí hậu, thời tiết,… các thông tin này được hệ thống phân tích và xử

lí sau đó truyền tới người tham gia giao thông để có thể lựa chọn giải pháp lưu thôngtối ưu nhất

ITS là hệ thống bao gồm các phương tiện truyền hình, nối mạng quản lí toànquốc Dựa vào các camera giao thông, hệ thống trung tâm quản lý thiết bị ngoại vi(camera, biển báo điện tử…), công nghệ thông tin đem lại hiệu quả rất lớn trong việcquản lý giao thông đô thị Nhà quản lí chỉ cần ngồi một chỗ là có thể có được thông tinbao quát hệ thống giao thông toàn quốc

CHƯƠNG II: TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ RFID 2.1 Sơ lược về công nghệ nhận dạng vô tuyên RFID.

Công nghệ RFID (Radio Frequency Identification) là công nghệ nhận dạng đốitượng bằng sóng vô tuyến, cho phép một thiết bị đọc thông tin chứa trong chip ởkhoảng cách xa, không cần tiếp xúc trực tiếp, không thực hiện bất kỳ giao tiếp vật lýnào giữa hai vật không nhìn thấy Công nghệ này cho ta phương pháp truyền, nhận dữliệu từ một điểm đến một điểm khác

Kỹ thuật RFID sử dụng truyền không dây trong dải tần sóng vô tuyến để truyền

dữ liệu từ các tag (thẻ) đến các reader (bộ đọc) Tag có thể được đính kèm một hoặcgắn vào đối tượng được nhận dạng chẳng hạn sản phẩm, hộp hoặc giá kê (pallet) Nộđọc quét dữ liệu của thẻ và gửi thông tin đến cơ sở dữ liệu có lưu trữ của thẻ Chẳnghạn, các thẻ có thể được đặt trên kính chắn gió xe hơi để hệ thống thu phí đường có thểnhanh chóng nhận dạng và thu tiền trên các tuyến đường

Dạng đơn giản nhất được sử dụng hiện nay là hệ thống RFID bị động làm việcnhư sau:

- Bộ dọc (Reader) truyền một tín hiệu tần số vô tuyến điện từ qua anten của nóđến một con chip

- Bộ 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 dụngnăng lượng nhận từ tín hiệu được gửi bởi bộ lọc

Đây là một phương pháp đáng tin cậy để phát hiện và giám sát điện tử, một dạngmới của phương pháp truyền thông tin vô tuyến Cũng có thể hiểu RFID như một loại

mã vạch điện tử, trong đó dữ liệu được mã hóa dưới dạng bit, được truyền đi và nhậnbiết thông qua sóng vô tuyến

Cũng có thể hiểu RFID như một loại mã vạch điện tử, trong đó dữ liệu được mãhóa dưới dạng bít, được truyền đi và nhận biết thông qua sóng vô tuyến

2.2 Lịch sử phát triển của công nghệ RFID

Công nghệ RFID đã có trong thương mại trong một số hình thức từ những năm

1970 Bây giờ nó là một phần trong cuộc sống hàng ngày, có thể thấy trong những chìa

khóa xe hơi, thẻ lệ phí quốc lộ và các loại thẻ truy cập an toàn, cũng như trong môitrường mà nơi đó việc đánh nhãn mã số kẻ trên hàng hóa (yêu cầu giao tiếp vật lý hoặcnhìn thấy) là không thực tế hoặc không hiệu quả lắm.

Kỹ thuật RFID đã bắt đầu trong suốt thời gian chiến tranh thế giới thử II và đượcgia tăng trong quá trình trong vài năm qua Trong suốt thời kỳ chiến tranh, sóng radiođược sử dụng để xác định xem máy bay đang đến thuộc mình hay địch Từ đó, việckhảo sát tỉ mỉ kỹ thuật radio được đem ra nghiên cứu và phát triển trong các hoạt độngthương mại cho đến thập niên 1960 và tiến triển rõ vào những năm 1970 bởi các công

ty, học viện, và chính phủ Mỹ Chẳng hạn, bộ năng lượng Los Alamos NationalLaboratory đã phát triển hệ thống theo dõi nguyên liệu hạt nhân bằng cách đặt thẻ vào

xe tải và đặt các reader tại các cổng của bộ phận bảo vệ Đây là hệ thống được sử dụngngày nay trong hệ thống trả tiền lệ phí tự động Kỹ thuật này được cải tiến so với các

kỹ thuật trước như các mã vạch trên hàng hóa và các thẻ card viền có từ tính Ví dụmột thẻ có thể mang nhiều dữ liệu hơn một mã vạch hoặc viền từ và có thể được lậptrình với thông tin nếu cần Thêm nữa là các thẻ không yêu cầu nhìn thấy mới đọc như

mã vạch, đọc nhanh và ở khoảng cách xa

Công nghệ RFID ngày nay đang càng được hoàn thiện dựa trên nền tảng nhữngcông nghệ mới ra đời Hiện nay đã có những phát triển mới trong công nghệ RFID, tuynhiên việc thực hiện thực tế trong các ngành và các quá tình sản xuất đã được đưa ranhiều đề xuất hấp dẫn hơn Transponders đang sẵn sàng được thiết kế để gắn trực tiếpvào bề mặt kim loại và trên thùng chứa chất lỏng, cùng với đầu đọc được áp dụng theotiêu chuẩn IP 65 và cũng đưa ra một số giao diện cho các ứng dụng văn phòng và diđộng

Chìa khóa của sự phát triển này là việc sử dụng công nghệ MID cho phép thựchiện các cấu trúc ăng ten 3 chiều, như transponders thụ động trong dải tần UHF (868MHZ), hoạt động được với khoảng cách hơn 5m

Hai phát triển quan trọng khác là sự sẵn có của các phần mềm để tích hợp dữ liệudựa trên nền RFID trong môi trường công nghiệp và các tiêu chuẩn truyền thông dựatrên chuẩn Ethernet công nghiệp để dữ liệu có thể được chuyển qua một cơ sở hạ tầngmạng và được liên kết với hệ thống thông tin tổng thể của nhà máy hay cơ sở sử dụng.1

1 https://tailieutuoi.com/tai-lieu/cong-nghe-rfid

2.3 Cấu trúc của một hệ thống RFID.

Một hệ thống RFID thường có 3 thành phần chính:

- Những chiếc thẻ điện tử có chip và anten chứa thông tin của thẻ

- Đầu đọc cũng chứa chip và anten để giao tiếp và đọc thông tin từ thẻ

- Máy tính và cơ sở dữ liệu dùng để nhận, lưu trữ, xử lý các thông tin được truyềnđến

từ đầu đọc

Hình 3 Hệ thống RFID

Đầu đọc và các thẻ giao tiếp với nhau thông qua các sóng điện từ, nơi mà cácthông tin đã được mã hóa thành các tín hiệu điện từ Tùy theo thiết kế mà ta có thểphân ra làm 2 chế độ trong giao tiếp đó là: đầu đọc nói trước (Reader talks first) và thẻnói trước (Tag talks first) Đầu đọc và máy tính giao tiếp với nhau thông qua một phầnmềm điều khiển, phần mềmnày giúp người điều khiển dễ dàng theo dõi, vận hành,quản lý và cập nhật các thông ti trong hệ thống RFID

2.3.1 Thẻ RFID

Thẻ RFID là thiết bị được gắn trên đối tượng cần nhận dạng, chứa thông tin vềđối tượng đó Nó sẽ truyền thông tin này về cho đầu đọc để định danh đối tượng hoặctruyền các thông tin tùy vào mục đích sử dụng của thẻ, ví dụ như thẻ có gắn các cảmbiến, khi đó nó sẽ truyền các thông tin mà các cảm biến này có được về cho đầu đọc

Có 2 loại thẻ RFID được phân loại theo tiêu chí có năng lượng trực tiếp trên thẻ(thẻ tích cực – active tag) hoặc không có năng lượng trực tiếp trên thẻ (thẻ thụ động –passive tag) Sau đây ta sẽ xét các thành phần chính của hai loại thẻ RFID

a, Thẻ thụ động.

Loại thẻ này không có nguồn năng lượng nhưng nó hoạt động dựa vào nănglượng sóng điện từ mà nó nhận được từ đầu đọc Loại thẻ này có cấu trúc đơn giản,chịu được các điều kiện khắc nghiệt, chịu ăn mòn Vì năng lượng kích hoạt thẻ hoạtđộng lấy từ đầu đọc nên bắt buộc đầu đọc phải chủ động giao tiếp trước.

Thẻ thụ động có những nhược điểm như sau:

• Khoảng cách truyền ngắn.

• Khung truyền của một gói dữ liệu là cố định

• Giao thức truyền không thay đổi dẫn đến tính bảo mật kém, Bù lại thẻ thụ

• Bộ điều chế: điều chỉnh các tín hiệu nhận được từ đầu đọc.

• Đơn vị luận lý: cung cấp giao thức truyền của thẻ và đầu đọc.

• Bộ nhớ vi mạch: bộ nhớ dữ liệu (rất nhỏ).

b, Thẻ tích cực.

Khác với thẻ thụ động, thẻ tích cực được trang bị thêm một nguồn năng lượngnhư pin Nên loại thẻ này có thể khắc phục được một số nhược điểm của thẻ thụ động:Cho phép truyền xa hơn, lên đến vài chục mét tùy theo thiết kế, khung truyền có thể dongười dùng tự định nghĩa giúp nâng cao tính bảo mật, giao thức truyền có thể tùy biếntrong quá trình sử dụng, dữ liệu truyền nhận phong phú

Việc trang bị thêm pin, những vi mạch tốt hơn và bộ nhớ lớn hơn làm thẻ tíchcực có kích thước lớn hơn và giá thành cao hơn.

2.3.2 Đầu đọc RFID – Reader.

Thành phần quan trọng nhất của hệ thống RFID là đầu đọc Cần tối thiểu một đầuđọc để giao tiếp, đọc thẻ và giao tiếp với máy tính Về cơ bản, đầu đọc phải được tíchhợp các module như: Module giao tiếp vô tuyến sử dụng anten, module mã hóa và giải

mã, module xử lý tín hiệu từ thẻ, module truyền thông (hỗ trợ các kết nối như RS232,USB…)

Hình 4 Các thành phần của đầu đọc RFID

• Phát và thu sóng RF: Máy phát đầu đọc truyền xung tín hiệu tần số cao đến

anten, cũng như thẻ đầu đọc luôn bảo đảm tốt hai nhiệm vụ, phát và thu sóng Cónghĩa là nó có thể chuyển đổi và giải mã qua lại giữa tín hiệu tương tự và sóng RF

• Vi mạch: Đầu đọc luôn được trang bị những chip vi điều khiển mạnh hơn so với

thẻ vì nó cần xử lý nhiều công việc trong một khoảng thời gian hơn, giao tiếp vớinhiều ngoại vi hơn

• Bộ nhớ: Chúng ta có thể chọn bộ nhớ dữ liệu trên PC, tuy nhiên nếu được trang

bị thêm bộ nhớ (ví dụ như thẻ nhớ SD) đầu đọc có thể lưu trữ dữ liệu tạm thời khi máytính không sử dụng được

• Cảm biến và các tín hiệu ngoài: Nếu đầu đọc luôn hoạt động, sẽ gây lãng phí và

tốn năng lượng vì không phải lúc nào cũng có thẻ giao tiếp trong quá trình hoạt động

Vì thế chúng ta có thể trang bị thêm cho đầu đọc các cảm biến như: cảm biến ánhsang, cảm biến âm thanh… Chúng sẽ báo cho đầu đọc biết khi nào cần giao tiếp,chúng tùy thuộc vào hệ thống RFID mà ta sử dụng

• Nguồn năng lượng: Đầu đọc bắt buộc phải có nguồn năng lượng, lấy từ lưới

điện là tốt nhất, tuy nhiên nên trang bị thêm pin để đề phòng trường hợp mất điện

Hình 5 Minh họa một đầu đọc RFID thực tế

2.4 Phần loại RFID.

Hệ thống RFID có thể phân loại dựa trên tần số hoạt động, nguồn cung cấp chothẻ và giao thức truyền dữ liệu giữa thẻ và đầu đọc Dựa trên phương pháp cấp nguồncho thẻ thì có thể phân loại thành hệ thống RFID thụ động, tích cực Dựa trên giaothức truyền dữ liệu giữa thẻ và đầu đọc thì có thể phân thành “thẻ nói trước – tagtalksfirst” và “đầu đọc nói trước – Reader talks first”

Dựa theo tần số hoạt động thì ta có hình ảnh sau thể hiện dải tần số hoạt động củamột hệ thống RFID:

Hình 6 Các dải tần số hoạt động của RFID

Tần số làm việc là tần số của sóng điện từ phát ra từ các anten trên đầu đọc vàthẻ Tần số ảnh hưởng đến tốc độ truyền thông và khoảng cách giao tiếp giữa cácanten Tần số cao cho biết phạm vi đọc xa hơn, tốc độ nhanh nhưng tốn năng lượnghơn Mỗi ứng dụng phù hợp với một kiểu tần số cụ thể do đặc điểm của sóng điện từ ởmỗi dải tần là khác nhau, ví dụ sóng có tần số thấp có khả năng truyền xuyên quatường tốt hơn sóng có tần số cao hơn nó, nhưng tần số cao có tốc độ đọc nhanh RFID

sử dụng sóng từ 30 KHz đến 5,8GHz Có thể thấy 4 dải tần chính được sử dụng ở các

+ Ultrahigh – Frequency: Tần số khoảng từ 860 MHz– 960 MHz, cho phépkhoảng cách đọc lên đến vài mét, thích ứng cho các ứng dụng dây chuyền vì tốc độ vàphạm vi của nó, được ứng dụng trong quản lý hàng tại các nhà kho, các dây chuyềnsản xuất tự động

+ Microware – Frequency: Tần số trong khoảng 2.45 GHz- 5,8 GHz Cho phépkhoảng cách truyền xa hơn, lên đến vài chục mét

Việc phân chia các dải tần là tương đối, lưu ý là ở mỗi quốc gia, tần số hoạt độngcủa hệ thống cần được sự cho phép của nhà nước Ví dụ, đối với các thẻ RFID UHF, ởHoa Kì, chúng làm việc từ 902 MHz – 928 MHz Ở Ấn Độ chấp nhận phạm vi tần số

từ 865 MHz – 867MHz

2.5 Phương thức làm việc của RFID.

Một hệ thống RFID có ba thành phần cơ bản: tag, đầu đọc và một máy chủ Mỗitag được lập trình với một nhận dạng duy nhất cho phép theo dõi không dây đối tượnghoặc con người đang gắn tag đó Bởi vì các chip được sử dụng trong tag RFID có thểgiữ một số lượng lớn dữ liệu, chúng có thể chứa thông tin như chuỗi số, thời dấu,hướng dẫn cấu hình, dữ liệu kỹ thuật, sổ sách ý học và lập trình Cũng như phát sóngtivi 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 thốngtrong 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 viba đang được để dành cho các ứng dụngtrong tương lai

Các tag có thể được cấp nguồn bởi một bộ pin thu nhỏ trong tag ( các tag tích cự)hoặc bởi reader mà nó “wake up” (đánh thức) tag để yêu cầu trả lời khi tag đang trongphạm vi (tag thụ động)

Hình 7 Hoạt động giữa tag và reader RFID

Tag tích cực đọc ca 100 feed tính từ reader và có thể là tag RW ( với nộ nhớđược viết lên và xóa như một ổ cứng máy tính) hoặc là tag RO Tag thụ động có thểđược đọc xa reader 20 feed và có bộ nhớ RO Kích thước tag, giá cả, dải dọc, độ chính

xác đọc/ghi, tốc độ dữ liệu và chức năng hệ thống thay đổi theo đặc điểm nêu ra trongthiết kế và dải tần hệ thống RFID sử dụng.

Reader gồm một anten liên lạc với tag và một đơn vị đo điện tử đã học được nốimạng máy chủ Đơn vị đo tiếp sóng giữa máy chủ và tất cả các tag trong phạm vi đọccủa anten, cho phép một đầu đọc liên lạc đồng thời với hàng trăm tag Nó cũng thựcthi các chức năng bảo mật như mã hóa/giải mã và xác thực người dùng Reader có thểphát hiện tag ngay cả khi không nhìn thấy chúng Hầu hết các mạng RFID gồm nhiềutag và nhiều đầu đọc được nối mạng với nhau bởi một máy tính trung tâm, hầu nhưthường là một trạm làm việc gọn để bàn Máy chủ xử lú dữ liệu mà các reader thu thập

từ các tag 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 dưx 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

2.6 Ưu và nhược điểm.

Bất kì kĩ thuật nào cũng có ưu, nhược điểm riêng của nó và RFID cũng khôngngoại lệ

Dưới đây là những ưu nhược điểm cơ bản nhất của kĩ thuật RFID

Ưu điểm:

- Khả năng nhận dạng một lúc nhiều đối tượng làm giảm thời gian kiểm tra, giảmách tắc so với các hệ thống khác

- Xử lý hoàn toàn tự động, giảm chi phí trong việc sử dụng nhân công

- Cho phép cập nhật, thay đổi dữ liệu trực quan và dễ dàng

- Khả năng phân biệt đối tượng chính xác, tin cậy