Ứng dụng công nghệ RFID xây dựng hệ thống quản lý nhân sự

YÊU CẦU LUÂN VĂN  Tìm hiểu công nghệ RFID.  Thiết kế mạch giao tiếp Board STM và Reader RDM880.  Lập trình cho Board STM32 điều khiển Reader RFID RDM880.  Thiết kế hệ thống mạng RS 485 gồm 1 Master và nhiều Slave.  Lập trình cho Master quản lý hệ thống,update dữ liệu trực tuyến.  Thiết kế cơ sở dữ liệu quản lý nhân sự,tra cứu trực tuyến. CÔNG VIỆC ĐÃ THỰC HIỆN  Thiết kế và layout mạch giao tiếp giữa Board STM và Reader RDM880.  Lập trình cho 2 Board STM32F103ZET6 và STM3210D điều khiển Reader RDM8800 đọc thẻ  Thiết kế hệ thống mạng RS485 ổn đinh.  Master –PC quản lý hệ thống ổn định.  Tra cứu ,update dữ trực tuyến thành công qua qlns.vinaglobal.vn. TÓM TẮT NỘI DỤNG BÁO CÁO  Phần I:Giới thiệu đề tài. Phần này mô tả tông quan về đề tài  Phần II:Lý thuyết RFID. Phần này tìm hiểu về các thành phần vật lý và logic của hệ thống RFID,cách thức hoạt động các thành phần.  Phần III:Thiết kế và thi công. Phần này giới thiệu các linh kiện,kit vi xử lý sử dụng trong hệ thống.Đưa ra sơ đồ,giải thuật,layout phần cứng hệ thống.  Phần IV:Đánh giá và kết quả. Phần này đưa ra đánh giá chung vệ hệ thống khi hoạt động,những ưu nhược điểm của hệ thống.

i

KHOA ĐIỆN –ĐIỆN TỬ

BỘ MÔN VIỄN THÔNG

-o0o -

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

THIẾT KẾ HỆ THỐNG RFID ỨNG DỤNG VÀO

QUẢN LÝ NHÂN SỰ

GVHD : Ths.Nguyễn Chí Ngọc

SVTH : Vũ Đức Thương 40802197 Nguyễn Thanh Bình 40800139

TP.HỒ CHÍ MINH THÁNG 6 NĂM 2013

-✩ - -✩ -

Số: /BKĐT Khoa: Điện – Điện tử Bộ Môn: Viễn Thông NHIỆM VỤ LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP 1 HỌ VÀ TÊN : VŨ ĐỨC THƯƠNG -MSSV: 40802197 NGUYỄN THANH BÌNH -MSSV: 40800139 2 NGÀNH: VIỄN THÔNG LỚP : DD08DV06 3 Đề tài: THIẾT KẾ HỆ THỐNG RFID ỨNG DỤNG VÀO QUẢN LÝ NHÂN SỰ 4 Nhiệm vụ (Yêu cầu về nội dung và số liệu ban đầu):

5 Ngày giao nhiệm vụ luận văn:

6 Ngày hoàn thành nhiệm vụ:

7 Họ và tên người hướng dẫn: Phần hướng dẫn

Nội dung và yêu cầu LVTN đã được thông qua Bộ Môn Tp.HCM, ngày… tháng… năm 2013 CHỦ NHIỆM BỘ MÔN NGƯỜI HƯỚNG DẪN CHÍNH PHẦN DÀNH CHO KHOA, BỘ MÔN: Người duyệt (chấm sơ bộ):

Đơn vị:

Ngày bảo vệ :

Điểm tổng kết:

Nơi lưu trữ luận văn:

-✩ - -✩ -

Ngày….tháng….năm 2013 PHIẾU CHẤM BẢO VỆ LUẬN VĂN (Dành cho người hướng dẫn) 1 HỌ VÀ TÊN: VŨ ĐỨC THƯƠNG -MSSV: 40802197

NGUYỄN THANH BÌNH -MSSV: 40800139

2 NGÀNH: VIỄN THÔNG 3 Đề tài: THIẾT KẾ HỆ THỐNG RFID ỨNG DỤNG VÀO QUẢN LÝ NHÂN SỰ 4 Họ tên người hướng dẫn: Ths.NGUYỄN CHÍ NGỌC 5 Tổng quát về bản thuyết minh: Số trang ……… Số chương ………

Bảng số liệu ……… Số hình vẽ ………

Số tài liệu tham khảo ……… Phần mềm tính toán ………

6 Những ưu điểm chính của LVTN ………

………

7 Những thiếu sót của LVTN ………

………

Đề nghị: Được bảo vệ Bổ sung thêm để bảo vệ

Không được bảo vệ

8 Câu hỏi sinh viên trả lời trước Hội Đồng a ………

b ………

c ………

d ………

e ………

9 ĐÁNH GIÁ CHUNG (bằng chữ: GIỎI, KHÁ, TB)…………Điểm: … ………

Ký tên (ghi rõ họ tên)

-✩ - -✩ -

Ngày….tháng….năm 2013 PHIẾU CHẤM BẢO VỆ LUẬN VĂN (Dành cho người phản biện) 1 HỌ VÀ TÊN: VŨ ĐỨC THƯƠNG -MSSV: 40802197

NGUYỄN THANH BÌNH -MSSV: 40800139

2 NGÀNH: VIỄN THÔNG 3 Đề tài: THIẾT KẾ HỆ THỐNG RFID ỨNG DỤNG VÀO QUẢN LÝ NHÂN SỰ 4 Họ tên người hướng dẫn: Ths.NGUYỄN CHÍ NGỌC 5 Tổng quát về bản thuyết minh: Số trang ……… Số chương ………

Bảng số liệu ……… Số hình vẽ ………

Số tài liệu tham khảo ……… Phần mềm tính toán ………

6 Những ưu điểm chính của LVTN ………

………

7 Những thiếu sót của LVTN ………

………

Đề nghị: Được bảo vệ Bổ sung thêm để bảo vệ

Không được bảo vệ

8 Câu hỏi sinh viên trả lời trước Hội Đồng a ………

b ………

c ………

d ………

e ………

9 ĐÁNH GIÁ CHUNG (bằng chữ: GIỎI, KHÁ, TB)…………Điểm: … ………

Ký tên (ghi rõ họ tên)

Chúng em xin chân thành cám ơn tất cả các thầy cô trong khoa Điện-Điện Tử,nhất là các thầy cô trong bộ môn Viễn Thông đã cung cấp những kiến thức nền tảng giúp chúng em hoàn thành luận văn này

Đặc biệt chúng em xin chân thành cám ơn Thầy NGUYỄN CHÍ NGỌC đã

tận tình chỉ bảo ,giúp đỡ,tạo điều kiện tốt nhất cho chúng em trong suốt thời gian thực hiện luận văn vừa qua.Thầy đã rèn luyện cho chúng em tính tự lập nghiên cứu tìm tòi,khơi dậy niềm đam mê và sự dấn thân trong khoa học.Tất cả những điều này sẽ là hành trang quý báu cho chúng em trên bước đường dài đầy chông gai phía trước

Sau cùng xin gửi lời cám ơn đến gia đình,người thân và bạn bè đã luôn ủng

hộ động viên và giúp đỡ chúng em trong suốt thời gian học tập và nghiên cứu Xin chân thành cảm ơn!

Tp Hồ Chí Minh, tháng 6/2013

VŨ ĐỨC THƯƠNG NGUYỄN THANH BÌNH

MỤC LỤC

ĐỀ MỤC Trang

NHẬN XÉT ĐÁNH GIÁ (giáo viên phản biện) ii

NHẬN XÉT ĐÁNH GIÁ (giáo viên hướng dẫn) iii

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP iv

PHIẾU CHẤM BẢO VỆ LUẬN VĂN v

PHIẾU CHẤM BẢO VỆ LUẬN VĂN vi

MỤC LỤC viii

DANH SÁCH BẢNG xiii

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT xiv

TÓM TẮT LUẬN VĂN xv

PHẦN I: GIỚI THIỆU VỀ LUẬN VĂN 1

1 Đặt vấn đề 1

2 Mô tả hệ thống 1

3 Nhiệm vụ của luận văn 3

PHẦN II: LÝ THUYẾT CÔNG NGHỆ RFID 4

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ RFID 4

1 Giới thiệu chung về nhận dang vô tuyến RFID 4

2 Phân loại hệ thống RFID 7

2.1 Phân loại theo tần số 8

2.2 Phân loại theo các tiêu chuẩn 10

3 RFID và các hệ thống nhận dạng 12

3.1 Hệ thống mã vạch 12

3.2 Nhận dạng quang học 13

3.3 Nhận dạng sinh trắc học 14

3.4 Thẻ thông minh 15

4 Ứng dụng công nghệ RFID vào đời sống 18

4.1 Trong quản lý kho hàng 18

4.2 RFID trong quản lý thu phí giao thông 19

4.3 RFID trong quản lý thư viện 20

4.4 Điều khiển lối vào 20

CHƯƠNG II: CÁC THÀNH PHẦN CƠ BẢN CỦA HỆ THỐNG RFID 22

1.2 Phân loại Tag 22

1.2.1 Thẻ thụ động 22

1.2.2 Thẻ tích cực 23

1.2.3 Thẻ bán thụ động 24

2 Reader RFID 25

2.1 Giới thiệu 25

2.2 Các thành phần vật lý 26

2.2.1 Máy phát 26

2.2.2 Máy thu 26

2.2.3 Vi mạch 26

2.2.4 Bộ nhớ 27

2.2.5 Các kênh nhập – xuất của cảm biến, cơ cấu chấp hành và bảng tín hiệu 27

2.2.6 Mạch điều khiển 27

2.2.7 Giao diện truyền thông 27

2.2.8 Nguồn năng lượng 28

2.3 Các thành phần logic 28

2.3.1 Reader API 28

2.3.2 Communication 28

2.3.3 Event manager 29

2.3.4 Antenna subsystem 29

2.4 Phân loại Reader 29

2.4.1 Phân loại theo giao diện của Reader 29

2.4.2 Phân loại dựa trên tính chuyển động của Reader 30

3.Cơ chế truyền dữ liệu giữa thẻ và Reader 30

3.1 Kiểu tán xạ ngược 31

3.2 Kiểu máy phát 32

PHẦN III: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG 33

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU VỀ PHẦN CỨNG CỦA HỆ THỐNG 33

1 READER VÀ TAG RFID 33

1.1 RFID READER RDM880 33

1.1.1 THÔNG SỐ CỦA RFID READER RDM880 33

1.1.2 Các hàm điều khiển Reader RDM880 35

1.1.3 Mạch giao tiếp RFID Reader RDM880 38

1.2 Thẻ RFID Mifare 13.56Mhz 38

STM32ZET6 42

2.1 ARM Cortex–M3 42

2.2 Dòng vi điều khiển STM32 43

2.2.1 BOARD OPENCMX STM3210D 45

2.2.1.1 Giới thiệu 45

2.2.1.2 Đặc điểm chính 46

2.2.1.3 Sơ đồ khối của board OPENCMX 47

2.2.1.4 Một số điều cần lưu ý trong quá trình lập trình 48

2.2.2 BOARD STM32F103ZET6 54

3 MẠNG RS485 55

3.1 Giới thiệu chuẩn RS485 55

3.2 Mạng truyền nhận RS485 58

3.2.1 Mạch chuyển đổi RS-232 sang RS-485 58

3.2.2 Mạch Chuyển đổi RS-485 sang TTL và ngược lại 60

3.3 Hệ thống mạng RS485 thực tế 61

CHƯƠNG II :LẬP TRÌNH CHO CÁC THÀNH PHẦN CỦA HỆ THỐNG 66

1 LẬP TRÌNH CHO BOARD STM32 66

1.1 Cấu hình hệ thống 66

1.1.1 Cấu hình cho GPIO 66

1.1.2 Cấu hình cho USART 66

1.1.3 Cấu hình Ngắt Interrupt 67

1.2 Giải thuật chương trình cho Board STM 68

2 Giao thức truyền thông trong mạng RS485 70

2.1 Xây dựng chuẩn Message 70

2.2 Xây dựng các lệnh cơ bản 70

3 Lập trình cho Master-PC 71

3.1 Giao diện chương trinh 71

3.2 Giải thuật 72

4 Cơ sơ dữ liệu 74

PHẦN IV : TỔNG KẾT VÀ ĐÁNH GIÁ 89

1 ĐÁNH GIÁ 89

2 NHƯỢC ĐIỂM 89

3 HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI 89

DANH SÁCH HÌNH VẼ

Hình I 1Mô hình hệ thống quản lý nhân sự 2

Hình II 1 Lịch sử phát triển của hệ thống RFID giai đoạn 1880 – 1960 4

Hình II 2 Sơ đồ hoạt động bộ phát đáp của Charles Walton 5

Hình II 3 Lịch sử phát triển của hệ thống RFID giai đoạn 1960 - 1990 6

Hình II 4 Lịch sử phát triển của hệ thống RFID giai đoạn 1990 – 2009 7

Hình II 5 Sơ đồ hệ thống RFID cơ bản 8

Hình II 6.Dảy tần số phân loại của hệ thống RFID 8

Hình II 7 Bảng chuẩn tần số hoạt động của RFID 9

Hình II 8 Các hệ thống nhận dạng tự động 12

Hình II 9 Mã vạch (barcode) 13

Hình II 10 Một phần mềm nhận dạng ký tự quang học 14

Hình II 11 Nhận dạng dấu vân tay 15

Hình II 12 Hình ảnh của thẻ thông minh 16

Hình II 13 Ứng dụng trong quản lý sản phẩm 19

Hình II 14 Ứng dụng trong thu phí giao thông 19

Hình II 15 Ứng dụng trong quản lý thư viện 20

Hình II 16 Ứng dụng khóa điện tử 20

Hình II 17 Một sô loại thẻ thụ động 23

Hình II 18 Một sô loại thẻ tích cực 24

Hình II 19 Một số loại thẻ bán thụ động 24

Hình II 20 Sơ đồ khối các loại thẻ RFID 25

Hình II 21 Các thành phần vật lý Reader 26

Hình II 22 Thành phần logic Reader 28

Hình II 23: Cơ chế truyền ở trường gần và trường xa của reader 31

Hình II 24.Cơ chế truyền kiểu tán xạ ngược của thẻ tích cực 32

Hình II 25 Cơ chế truyền kiểu tán xạ ngược của thẻ thu động 32

Hình III 1.RFID READER RDM880 33

Hình III 2.Sơ đồ mạch giao tiếp với Reader RDM880 38

Hình III 3.Thẻ Mifare 39

Hình III 4.Sơ đồ khối của thẻ Mifare 39

Hình III 5 Cách sắp xếp bộ nhớ của thẻ MFs50 40

Hình III 6.Sơ đồ sắp xếp bộ nhớ thẻ MFs70 40

Hình III 7.Sơ đồ quá trình Reader tương tác với thẻ 41

Hình III 8.Sơ đồ khối tổng quan Cortex-M3 43

Hình III 9.Kiến trúc của STM32 nhánh Performance và Access 44

Hình III 10.Hình ảnh thực thế board CMX-STM3210D 46

Hình III 11.Sơ đồ khối board CMX-STM3210D 47

Hình III 12.Cách cung cấp nguồn cho board bằng Jumper 25 48

Hình III 13.Sơ đồ các thành phần của thư viện CMSIS 49

Hình III 17.Thiết lập clock cho APB1 và TIM2 52

Hình III 18 Board STM32F103ZET6 54

Hình III 19.Đường truyền cân bằng 57

Hình III 20.Đường truyền không cân bằng 57

Hình III 21 Sơ đồ của IC Max 232 59

Hình III 22 Nguyên lí mạch chuyển đổi RS-232 sang RS-485 60

Hình III 23 Sơ đồ của IC SN75176B 60

Hình III 24 Sơ đồ giao thức Master/Slave 61

Hình III 25 Sơ đồ khối mạng thực tế 62

Hình III 26 Các phương pháp chặn đầu cuối trong mạng RS-485 63

Hình III 27.Sơ đồ giải thuật cho Board STM 68

Hình III 28.Sơ đồ giải thuật cho Board STM 69

Hình III 29.Giao diện chương trình viết bằng C# 2010 71

Hình III 30.Giải thuật Polling -MasterPC 72

Hình III 31.Giải thuật LoadData 73

Hình III 32.Giải thuật Check Slave 73

Hình III 33.Giao diện website nhân sự trực tuyến 75

Hình III 34.Mô hình quản lý nhân sự 76

Hình III 35.Mô hình luồng dữ liễu DFD mức khung cảnh 76

Hình III 36.Mô hình luồng dữ liệu DFD mức đỉnh 77

Hình III 37.Mô hình luồng dữ liệu DFD mức dưới đỉnh chức năng 2 78

Hình III 38.Mô hình luồng dữ liệu DFD mức chức năng 3 78

Hình III 39.Mô hình luồng dữ liệu DFD mức dưới đỉnh chức năng 4 79

Hình III 40.Mô hình luồng dữ liệu DFD mức dưới đỉnh chức năng 5 79

Bảng III 4.Cách thiết lập các giá trị pre-emption và subpriority theo Priority Group 51

Bảng III 5.Thiết lập giá trị cho Timer 2-100ms 51

Bảng III 6.Công thức tính thời gian đếm TIMER 52

Bảng III 7.Quy định Pin cho các USART 53

Bảng III 8.Cách thiết lập USART 54

Bảng III 9.So sánh các phương pháp chặn đầu cuối 63

Bảng III 10 Mạch RS232->RS485 64

Bảng III 11 Mạch giao tiếp RDM880 với Board STM ,kết nối mạng RS485 65

Bảng III 12.Cấu trúc Message 70

Bảng III 13.Frame Message 70

Bảng III 14.Tập lệnh trong mạng 71

Bảng III 15.Database ID 74

CRC Cyclic Reducdancy Check

YÊU CẦU LUÂN VĂN

 Tìm hiểu công nghệ RFID

 Thiết kế mạch giao tiếp Board STM và Reader RDM880

 Lập trình cho Board STM32 điều khiển Reader RFID RDM880

 Thiết kế hệ thống mạng RS 485 gồm 1 Master và nhiều Slave

 Lập trình cho Master quản lý hệ thống,update dữ liệu trực tuyến

 Thiết kế cơ sở dữ liệu quản lý nhân sự,tra cứu trực tuyến

CÔNG VIỆC ĐÃ THỰC HIỆN

 Thiết kế và layout mạch giao tiếp giữa Board STM và Reader RDM880

 Lập trình cho 2 Board STM32F103ZET6 và STM3210D điều khiển Reader RDM8800 đọc thẻ

 Thiết kế hệ thống mạng RS485 ổn đinh

 Master –PC quản lý hệ thống ổn định

 Tra cứu ,update dữ trực tuyến thành công qua qlns.vinaglobal.vn.

TÓM TẮT NỘI DỤNG BÁO CÁO

 Phần I:Giới thiệu đề tài

Phần này mô tả tông quan về đề tài

 Phần II:Lý thuyết RFID

Phần này tìm hiểu về các thành phần vật lý và logic của hệ thống RFID,cách thức hoạt động các thành phần

 Phần III:Thiết kế và thi công

Phần này giới thiệu các linh kiện,kit vi xử lý sử dụng trong hệ thống.Đưa ra sơ đồ,giải thuật,layout phần cứng hệ thống

 Phần IV:Đánh giá và kết quả

Phần này đưa ra đánh giá chung vệ hệ thống khi hoạt động,những ưu nhược điểm của hệ thống

Ở nhiều nơi cần sự an ninh và an toàn, con người rất khó kiểm soát và quản lý đòi hỏi sử nhiều nhân công, thiết bị, chi phí cao, gây nên sự không hiệu quả.Với công nghệ RFID là một giải pháp hữu hiệu Chúng giúp cho việc quản lý, kiểm soát ra vào của một cách dễ dàng hơn RFID là sự thay thế một cách thông minh cho các hệ thống khóa cửa thông thường dung bằng chìa khóa, với sự tiện dụng nhanh chóng, tính thẩm mỹ cao, đặc biệt là sự an toàn tuyệt

đối…v.v đó chính là ưu điểm của công nghệ RFID

Xuất phát từ đề tài nghiên cứu khóa điện tử bộ môn Viễn thông của khoa Điện - Điện tử Dưới sự hướng dẫn tận tình của Thầy giáo - Thạc sỹ Nguyễn Chí Ngọc Chúng tôi thực hiện

đề tài “Ứng dụng công nghệ RFID xây dựng hệ thống quản lý nhân sự ”

2 Mô tả hệ thống

Hệ thống quản lý ra vào của nhân viên bằng thẻ RFID Mifare Iso 14443 Type A.Hệ thống quản lý bao gồm :

 Thẻ RFID : lưu trữ mã nhân viên

 Nhiều Slave RFID : đọc dữ liệu thẻ RFID ,thực thi các yêu cầu nhận được từ Master

 Một Master : kiểm soát hệ thống RS 485,điều khiển các Slave,kết nối trực tiếp cơ sở dũ liêu

 Cơ sơ dữ liêu : lưu trữ mã và toàn bộ thông tin cá nhân của nhân viên

 Quản lý nhân sự trực tuyến : www.qlns.vinaglobal.vn truy vấn thời gian ra vào,hồ sơ cá nhân của nhân viên vv

Hệ thống chấm công nhân viên bằng công nghệ RFID cung cấp cho nhà quản lý nhân sự các báo cáo về :

 Báo cáo nhân viên đi làm từng ngày:Thể hiện thông tin về nhân viên đi làm trong ngày, nhân viên nghỉ việc trong ngày (lý do nghỉ).

 Báo cáo giờ vào ra chi tiết: Báo cáo này thể hiện chi tiết giờ vào ra của nhân viên

 Báo cáo nhân viên đi muộn, về sớm: Thể hiện thông tin về số phút đi muộn/về sớm

từng ngày, tổng hợp số lần và tổng thời gian đi muộn/về sớm trong tháng cho từng nhân viên

Page 2

 Báo cáo chấm công tháng: Thể hiện thời gian làm việc trong từng ngày, tổng hợp

tổng số ngày làm việc, tổng số ngày nghỉ có lương, ngày nghỉ không lương, tổng số giờ làm thêm, tổng số giờ làm chủ nhật, ngày lễ của từng nhân viên

 Báo cáo nhân viên mới theo từng tháng:

 Báo cáo nhân viên thôi việc theo từng tháng:

 Báo cáo tình hình nghỉ phép trong tháng, trong năm:

 Các báo cáo khác theo yêu cầu………

Sau đây là mô hình tổng quát của hệ thống:

Hình I 1Mô hình hệ thống quản lý nhân sự

Page 3

3 Nhiệm vụ của luận văn

 Tìm hiểu lý thuyết công nghệ RFID

 Tìm hiểu IC Reader RDM 880 và Tags Mifare

 Thiết kế bo mạch giao tiếp IC RDM 880 với máy tính và kit ARM STM32

 Tìm hiểu hệ thống mạng RS 485 gồm 1 Master và nhiều Slave ; giao thức truyền nhận dữ liêu trong mạng

 Viết chương trình dành cho Master C# ,hệ cơ sở dữ liệu My SQL,hệ thống quản lý nhân sự trực tuyến www.qlns.vinaglobal.vn

 Tìm hiểu Kit ARM STM32, Viết chương trình cho các Slave :lập trình cho kit STM32F103ZET6 ,STM32F103RC điều khiển RDM880 và hoạt động trong mạng RS485

 Kết hợp các thành phần của hệ thống để tạo thành một hệ thống quản lý nhân

sự hoàn chỉnh

 Demo hệ thống

Page 4

PHẦN II: LÝ THUYẾT CÔNG NGHỆ RFID

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ RFID

1 Giới thiệu chung về nhận dang vô tuyến RFID

Các công nghệ ngày nay luôn hướng tới sự đơn giản, tiện lợi và đặc trưng luôn được

ưu tiên hàng đầu là khả năng không dây (wireless) Thiết bị không dây càng ngày càng phát triển rộng rãi làm cho con người được giải phóng, tự do và thoải mái hơn Công nghệ RFID ra đời đã tạo ra cuộc cách mạng trong môi trường tương tác hiện nay

RFID ( Radio Frequency Identification) là công nghệ nhận dạng đối tượng bằng song

vô tuyến Công nghệ cho phép nhận biết các đối tượng thông qua hệ thống thu phát song radio Một thiết bị đọc thông tin được chứa trong chip không tiếp xúc trực tiếp ở khoảng cách

xa, mà không thực hện bất kì giao tiếp vật lý nào hoặc yêu cầu một sự nhìn thấy giữa hai thiết

bị Từ đó có thể giám sát, quản lý hoặc lưu vết từng đối tượng

RFID là một trong những kỹ thuật được đánh giá cao và phát triển nhanh chóng trong khoảng thời gian ngắn Lần đầu tiên một công nghệ tương tự đó là bộ tách sóng IFF

(Identification Friend or Foe) được phát minh năm 1937 bởi người Anh và được quân đồng minh sử dụng trong Thế Chiến lần thứ II để nhận dạng máy bay ta và địch Kỹ thuật này trở thành nền tảng cho hệ thống kiểm soát không lưu thế giới vào thập niên 50 Nhưng trong khoảng thời gian này do chi phí quá cao và kích thước quá lớn của hệ thống nên chúng chỉ được sử dụng trong quân đội, phòng nghiên cứu và những trung tâm thương mại lớn

Hình II 1 Lịch sử phát triển của hệ thống RFID giai đoạn 1880 – 1960

Cuối thập niên 60 và đầu thập niên 70, bắt đầu xuất hiện những công ty giới thiệu những ứng dụng mới cho RFID mà không quá phức tạp và đắt tiền Ban đầu phát triển những

thuật này càng được hoàn thiện, từ nhận biết trở thành nhận dạng.Đến năm 1973, Mario

Cardullo tuyên bố nhận được bằng sang chế tại Mỹ cho thẻ RFID tích cực với bộ nhớ có thể ghi nhiều lần Cùng cuối năm này Charles Walton thành công với bằng sáng chế cho bộ phát đáp thụ động sử dụng để mở khóa cửa

Hình II 2 Sơ đồ hoạt động bộ phát đáp của Charles Walton

Việc khảo sát tỉ mỉ kỹ thuật radio được đem nghiên cứu và phát triển trong các hoạt động thương 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 Nation Laboratory 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 dụng ngày nay trong các hệ thống trả tiền lệ phí tự động Kỹ thuật này cải tiến so với các kỹ thuật trước như các mã vạch trên hàng hóa và các thẻ card viền có tính từ

Cũng từ yêu cầu của bộ Nông nghiệp, Los Alamos phát triển thẻ RFID thụ động phục

vụ cho việc nuôi gia súc Các công ty phát triển một hệ thống sử dụng tần số thấp (LF 125kHz), đặc biệt các bộ phát đáp kích thước nhỏ hơn được bọc vào trong thủy tinh và được cái vào bên dưới lớp da của gia súc Hệ thống này vẫn còn được sử dụng rộng rãi trên thế giới hiện nay

Page 6

Đầu những năm 90, các kỹ sư của IBM phát triển và tạo ra hệ thống RFID hoạt động ở băng tần UHF Sử dụng băng tần UHF sẽ đạt được tầm đọc xa hơn ( lên đến 6m) và truyền dữ liệu nhanh hơn

Hình II 3 Lịch sử phát triển của hệ thống RFID giai đoạn 1960 - 1990

Năm 1999, khi Uniform Code Coucil, EAN International, Procter & Gamble và Gillette đạt nền tảng xây dựng trung tậm nhận dạng tự động (Auto-ID) tại viện công nghệ Massachusetts Hai giáo sư David Brock và Sanjay Sarma đã làm một vài nghiên cứu về chế tạo thẻ RFID chi phí thấp Ý tưởng của họ là tạo ra một thẻ RFID với chip đơn giản, lưu trữ ít

dữ liệu, chỉ một chuỗi số, dữ liệu lien quan đến chuỗi này sẽ được truy cập trên Internet

Điều này đã tạo ra một bước phát triển mới cho RFID Sarma và Brock đã biến RFID thành một công nghệ cho phép lien kết vật thể với mạng thông tin

Vào những năm 1999 – 2003, trung tâm nhận dạng tự động ( Auto – ID ) đã có sự hỗ trợ của hơn 100 công ty lớn, của bộ Quốc Phòng Mỹ và các đại lý bán lẻ trên toàn thế giới, đã thành lập các phòng nghiên cứu ở Úc, Anh, Thụy Sỹ, Nhật Bản và Trung Quốc Phát triển hai giao thức tương tác vô tuyến (Class 1 và Class 0), khung số mã hóa sản phẩm bằng điện tử (EPC – Electronic Product Code) và kiến trúc một mạng lien kết cho phép tìm kiếm dữ liệu lien quan đến một thẻ RFID trên Internet

Một số ứng dụng đầy tính sáng tạo của công nghệ RFID như : tại khu vui chơi giải trí Water World của Singapore, ngày nay người ta đã cấy thẻ RFID trên mình các con cá để dễ dàng nhận dạng chúng trên màn hình TV khi chúng bơi qua đầu đọc RFID Thậm chí công an thành phố Mexico đã gắn các thẻ RFID vào trong cơ thể của một số nhân viên, nhờ đó họ có thể được theo dõi và bảo vệ trong trường hợp bị bắt cóc

Cho đến nay, từ những nhà hàng nhỏ như nhà hàng sushi đến các tổ chức lớn như Wal-Mart đã không còn áp dụng cách quản lý và phân phối hàng theo dây chuyền và kiểm kê hàng nữa Qua 4 năm kinh doanh, Wal-Mart đã nhấn mạnh rằng các nhà phân phối hàng lớn

Page 7

nhất của họ đã đặt các thẻ RFID trên các tầu chở hàng lớn để giúp mọi người đẩy lên và đẩy xuống các dây truyền kiểm kê hàng hóa với độ chính xác tính trên từng giây

Hình II 4 Lịch sử phát triển của hệ thống RFID giai đoạn 1990 – 2009

Tại Việt Nam hiện nay, nhu cầu sử dụng RFID ngày càng nhiều và mở ra một thị trường vô cùng tiềm năng cho các nhà nghiên cứu, sinh viên và các nhà sản xuất

Một số doanh nghiệp Việt Nam đã bắt đầu ứng dụng các tiện ích của công nghệ RFID.Điển hình như công ty TECHPRO Việt Nam, hợp tác cùng Hãng IDTECK – Korea ứng dụng RFID trong chấm công điện tử, kiểm soát thang máy Viện Công nghệ Thông tin đã giới thiệu chào bán các hệ thống ứng dụng RFID như: hệ thống kiểm soát xâm thực AC200 sử dụng thẻ RFID; khóa thẻ điện tử RFID K400R; hệ thống kiểm soát vô tuyến

Trung tâm công nghệ cao Việt Nam, thuộc Viện điện tử - tin học - tự động hóa, đang nghiên cứu thiết kế và xây dựng hệ phần mềm cho các hệ thống quản lý tự động bằng thẻ RFID để ứng dụng trong hệ thống thu phí cầu đường Tại TP HCM, công nghệ RFID cũng đang được triển khai ứng dụng trong trạm thu phí Xa lộ Hà Nội và hệ thống kiểm soát bãi đỗ

xe tự động tại hầm đậu xe tòa nhà The Manor

2 Phân loại hệ thống RFID

Một hệ thống RFID bao gồm một đầu đọc (Reader), một bộ phát đáp hay còn gọi là thẻ RFID (RFID Tags), và hệ thống anten Thẻ RFID được gắn vào vật thể cần nhận dạng, chứa thông tin của vật thể đó và giao tiếp với đầu đọc bằng sóng vô tuyến, thu phát qua hệ thống anten Người dùng có thể xứ lý trực tiếp thông tin trên đầu đọc, hoặc thông tin này được này đầu đọc đưa về bộ xử lý trung tâm, tự động xử lý Anten của đầu đọc có thể được tích hợp trên nó hoặc có thể là tách biệt dùng cáp để kết nối Trong khi anten của thẻ phải

Page 8

được tích hợp ngay trên thẻ Hầu hết thẻ RFID có một chip IC( silicon chip), thường chứa đựng thông tin nhận dạng thẻ đồng thời xử lý các thông tin đến từ đầu đọc

Hình II 5 Sơ đồ hệ thống RFID cơ bản

Người ta phân loại hệ thống RFID chủ yếu dựa vào tần số hoạt động, bởi cách cung cấp năng lượng cho thẻ RFID hoặc bới các giao thức sử dụng để liên lạc giữa thẻ và đầu đọc

Sự lựa chọn tần số, công suất nguồn và giao thức truyền dữ liệu phụ thuộc cơ bản vào dải tần cho phép, chi phí và các đặc trưng của ứng dụng cụ thể

2.1 Phân loại theo tần số

Hình II 6.Dảy tần số phân loại của hệ thống RFID

Band Regulations Range Data

speed

Remarks

Tag cost (2006)

$ 1

13.56 MHz

(HF)

ISM band Worldwide

moderate

Smart cards (MIFARE, ISO/IEC

14443)

$ 0.5

Hình II 7 Bảng chuẩn tần số hoạt động của RFID

Có 4 loại tần số chính được sử dụng cho hệ thống RFID: low, high, ultrahigh, microwave

 Low-frequency: băng tần từ 125 KHz - 134 KHz Băng tần này phù hợp với phạm vi

ngắn như hệ thống chống trộm, nhận dạng động vật và hệ thống khóa tự động

 High-frequency: băng tần 13,56 MHz Tần số cao cho phép độ chính xác cao hơn với

phạm vi 3 feet (0.9m), vì thế giảm rủi ro đọc sai thẻ Vì vậy nó thích hợp với việc đọc item Các thẻ thụ động 13,56 MHz được đọc ở tốc độ 10 đến 100 thẻ trên giây và ở phạm vi 3 feet Các thẻ high-frequency được dùng trong việc theo dõi vật liệu trong các thư viện và kiểm soát hiệu sách, theo dõi pallet, truy cập, theo dõi hành lý vận chuyển bằng máy bay và theo dõi item đồ trang sức

 Ultrahigh-frequency: các thẻ hoạt động ở 900 MHz và có thể được đọc ở khoảng

cách dài hơn các thẻ high-frequency, phạm vi từ 0,9 đến 4,5 m Tuy nhiên các thẻ này

dễ bị ảnh hưởng bởi các nhân tố môi trường hơn các thẻ hoạt động ở các tần số khác Băng tần 900 MHz thực sự phù hợp cho các ứng dụng dây chuyền cung cấp vì tốc độ

và phạm vi của nó Các thẻ thụ động ultrahigh-frequency có thể được đọc ở tốc độ 100 đến 1000 thẻ trên giây Các thẻ này thường được sử dụng trong việc kiểm tra pallet và container, xe chở hàng và toa trong vận chuyển tàu biển

 Microwave frequency: băng tần 2,45 GHz và 5,8 GHz, có nhiều sóng radio bức xạ từ

các vật thể ở gần có thể cản trở khả năng truyền thông giữa reader và thẻ tag Các thẻ microwave RFID thường được dùng trong quản lý dây chuyền cung cấp

Các tần số UHF (UHF: 868 MHz-928 MHz) không được sử dụng toàn cầu do nó không có chuẩn toàn cầu riêng Ở Bắc Mỹ, UHF có thể được sử dụng không cần cấp phép băng tần từ

908 - 928 MHz nhưng bị hạn chế do công suất phát Ở châu Âu, UHF được cho phép trong

Việc chọn tần số radio là đặc điểm hoạt động chính của hệ thống RFID Tần số xác định tốc độ truyền thông và khoảng cách đọc thẻ Nói chung, tần số cao hơn cho biết phạm vi đọc dài hơn Mỗi ứng dụng phù hợp với một kiểu tần số cụ thể do ở mỗi tần số thì sóng radio

có đặc điểm khác nhau Chẳng hạn sóng có tần số thấp (low-frequency) có thể xuyên qua tường tốt hơn sóng có tần số cao hơn nó, nhưng tần số cao có tốc độ đọc nhanh

Hiện này không có tổ chức toàn cầu nào quản lý tần số sử dụng cho RFID Về nguyên tắc, mọi quốc gia đều có thể thiết lập các qui định cho riêng mình

Tại Việt Nam, các băng tần dùng cho RFID bao gồm 13.533 – 15.567 MHz 433.05 – 434.79 MHz, 866 – 868 MHz và 920 – 925 MHz

Gọi λ là bước sóng, với là vận tốc ánh sang trong chân không, khi đó tần số và bước sóng có mối quan hệ qua đẳng thức:

Vì vậy mà người ta cũng phân loại các hệ thống RFID theo bước sóng :

 Hệ thống ghép cảm kháng (inductively coupled): Khi bước sóng rất lớn so với kích thước Ví dụ như các thẻ và đầu đọc hoạt động ở tần số 13.56 MHz

 Hệ thống ghép bức xạ ( radiative coupled): Kích thước anten có thể so sánh được với bước sóng

2.2.Phân loại theo các tiêu chuẩn

Mỗi nhà sản xuất thẻ RFID có những giải pháp khác nhau cho việc giao tiếp giữa thẻ

và reader Kết quả là những thẻ và reader thuộc những nhà sản xuất khác nhau không thể giao tiếp với nhau Do đó, một số tổ chức đã cố gắng tạo ra những chuẩn giao tiếp chung có thể được sử dụng chung

Chuẩn ISO: Các chuẩn ISO được sử dụng rộng rãi trên toàn thế giới Sử dụng tiêu chuẩn ISO, sản phẩm sẽ tương thích ở mọi quốc gia

860 – 960 MHz

2.45 GHz

14223 ISO18000-

2 HigTag

ISO10536 iPico DF/iPX

MIFARE ISO14443 Tag-IT ISO15693 ISO18000-

3

ISO18000- 6A,B,C EPC class0 EPC class1 Intellitag Title 21 AAR S918 Ucode

ISO18000-4 Intellitag μ- chip

Bán thụ

động

AAR S918 Title 21 EZPass Intelleflex Maxim

ISO18000-4 Alien BAP

371.2 ISO18000-

7 RFCode

ISO18000-4 ANSI 371.1

ISO 14443 hỗ trợ thẻ thông minh tại tần số 13.56MHz Tiêu chuẩn này có hai loại không tương thích là A và B Một loại sử dụng điều chế PPM (Pulse Position Modulation) độ sâu 100%, và một loại sử dụng điều chế on-off độ sâu 10% khi gửi lệnh đến thẻ Loại A sử dụng cây nhị phân (binary tree walk) để giải quyết xung đột giữa các thẻ, trong khi loại B sử dụng các khung Aloha

Chuẩn ISO 15693 cũng hỗ trợ thẻ thông minh tại 13 MHz, nhưng vẫn còn sử dụng các cấu trúc khung cho luồng xuống và luồng lên theo một loại khác, cũng như việc giải quyết các xung đột

Chuẩn California Title 21 được thiết kế dành cho các bộ thu phí giao thông ôtô EPC global Class 0 thiết kế cho các chuỗi cung ứng Cả hai chuẩn này đều hoạt động ở Hoa Kỳ ISM băng tần 902 – 928 MHz và cũng sử dụng điều tần để gửi dữ liệu từ thẻ đến đầu đọc Các thẻ Title 12 có offset tần số: 0.6 và 1.2MHz, trong khi EPC global Class 0 là 2.2 và 3.3 MHz EPC Global đang được xây dựng để trở thành một chuẩn chung cho RFID toàn cầu Với một

số lượng lớn sản phầm sử dụng công nghệ RFID, chuẩn EPC cung cấp phương thức tạo mã nhận dạng cho các sản phẩm trên toàn cầu

Page 12

ISO 18000 sử dụng ở các tần số 135 KHz ( 18000 – 1 tần số thấp), 13.56 MHz (

18000 – 2 tần số cao), 860-930 MHz ( 18000 – 6 tần số thấp), 2.45 GHz ( 18000 – 4 tần số siêu cao), 5.8 GHz ( 18000 – 5), 433.92 MHz ( 18000 – 7)

ISO 11748/11785 cho theo dõi động vật, nhận dạng vật nuôi Một đầu đọc cấp nguồn, gần thẻ với 50ms truyền không điều chế tại tần số 134kHz, truyền bán song công Sau đó đầu đọc sẽ lắng nghe tần số điều chế đáp lại tại 125/134 kHz

Nhìn chung, một thẻ chỉ hiểu được một giao thức, bởi vì cần tối thiểu chi phí cũng như

độ phức tạp Khi các ứng dụng đòi hỏi khả năng tương tác đa giao thức, gánh nặng thường rơi vào đầu đọc

3 RFID và các hệ thống nhận dạng

Hình II 8 Các hệ thống nhận dạng tự động 3.1.Hệ thống mã vạch

Mã vạch là hình thức truyền thống được dùng để nhận dạng hàng hóa, hiện thời vẫn đang được sử dụng rộng rãi ở các siêu thị Việt Nam Mã vạch là sự thể hiện thông tin trong các dạng nhìn thấy, trên các bề mặt máy móc có thể đọc được Nguyên thủy thì mã vạch lưu trữ dữ liệu theo bề rộng của các vạch được in song song cũng như các khoảng trống giữa chúng Ngày nay, chúng còn được in theo mẫu các điểm, theo các vòng tròn đồng tâm hay chúng ẩn trong các hình ảnh

Mã vạch có thể được đọc theo các hình ảnh quang học gọi là máy đọc mã vạch quang học hay được quét bằng các phần mềm chuyên dụng

Page 13

Các dữ liệu chứa trong mã vạch thay đổi tùy theo ứng dụng Trong trường hợp đơn giản nhất là một chuỗi số định danh được sử dụng như là chỉ mục trong cơ sở dữ liệu trong đó toàn bộ các thông tin khác được lưu trữ Các mã EAN-13và UPC tìm thấy phổ biến trên hàng bán lẻ làm việc theo phương thức này

Việc chuyển đổi giữa thông tin của thông điệp và mã vạch được gọi là biểu đạt tượng trưng Các thông số trong quá trình này được mã hóa từ các số/chữ đơn lẻ của thông điệp

cũng như có thể có là các dấu hiệu bắt đầu hay kết thúc thành các vạch và các khoảng trống,

kích thước của vùng lặng trước và sau mã vạch cũng như việc tính toán checksum là bắt buộc

Các quy trình biểu đạt tượng trưng tuyến tính có thể phân loại chủ yếu theo hai thuộc tính:

 Liên tục hay Rời rạc: Các ký tự trong biểu đạt tượng trưng liên tục được tiếp

giáp với nhau, với một ký tự kết thúc bằng khoảng trống và ký tự tiếp theo bắt đầu bằng vạch, hoặc ngược lại Các ký tự trong biểu đạt tượng trưng rời rạc bắt đầu và kết thúc bằng vạch; không gian giữa các ký tự bị bỏ qua, cho đến chừng nào mà nó đủ rộng để thiết bị đọc coi như

là mã kết thúc

 Hai hay nhiều độ rộng các vạch: Các vạch và các khoảng trống trong biểu đạt

tượng trưng hai độ rộng là rộng hay hẹp Vạch rộng rộng bao nhiêu lần so với vạch hẹp không

có giá trị gì đáng kể trong việc nhận dạng ký tự (thông thường độ rộng của vạch rộng bằng

2-3 lần vạch hẹp) Các vạch và khoảng trống trong biểu đạt tượng trưng nhiều độ rộng là các

bội số của độ rộng cơ bản gọi là modul; phần lớn các loại mã vạch này sử dụng bốn độ rộng

lần lượt bằng 1, 2, 3 và 4 modul

Mã vạch đã sử dụng rộng rãi và là một thách thức lớn với công nghệ RFID

Hình II 9 Mã vạch (barcode) 3.2 Nhận dạng quang học

Nhận dạng quang học hay còn gọi là nhận dạng OCR (Optical character Regconition)

sử dụng một loại chữ đặc biệt sao cho có thể vừa đọc bằng mắt thường vừa đọc tự động bằng máy móc OCR được hình thành từ một lĩnh vực nghiên cứu về nhận dạng mẫu, trí tuệ nhân tạo và machine vision

Page 14

Mặc dù công việc nghiên cứu học thuật vẫn tiếp tục, một phần công việc của OCR đã chuyển sang ứng dụng trong thực tế được hiện thực qua các phần mềm nhận dạng được các công ty trên thế giới phát triển và đã dược chứng minh với tính hiệu quả của nó

Nhận dạng ký tự quang học (dùng các kỹ thuật quang học chẳng hạn như gương và ống kính) và nhận dạng ký tự số (sử dụng máy quét và các thuật toán máy tính) lúc đầu được xem xét như hai lĩnh vực khác nhau Bởi vì chỉ có rất ít các ứng dụng tồn tại với các kỹ thuật

quang học thực sự, bởi vậy thuật ngữ Nhận dạng ký tự quang học được mở rộng và bao

Nhận dạng sinh trắc học chỉ áp dụng cho vật sống, cụ thể là dùng cho con người Dựa trên những đặc điểm sinh học có tính duy nhất của cơ thể con người như vân tay, mọng mắt, vân tai

Đây được coi là công cụ xác thực nhân thân hữu hiệu nhất mà người ta sử dụng phổ biến vẫn là nhận dạng vân tay bởi đặc tính ổn định và độc nhất của nó và cho đến nay, nhận dạng dấu vân tay vẫn được xem là một trong những phương pháp sinh trắc tin cậy nhất

Mỗi người có một đặc điểm sinh học duy nhất Dữ liệu sinh trắc học của từng cá nhân với đặc điểm khuôn mặt, ảnh chụp võng mạc, giọng nói sẽ được kết hợp với nhau bằng phần mềm để tạo ra mật khẩu dành cho những giao dịch điện tử, phương thức đó là “công nghệ

dữ liệu sẽ cho phép hệ thống thực hiện các chức năng tiếp theo

Tại Việt Nam, công nghệ vân tay đang đi vào đời sống với chấm công, điểm danh công nghệ nhận diện vân tay không mới, các đầu quét và đầu đọc vân tay đều được tích hợp sẵn trong nhiều sản phẩm như máy chấm công, khóa cửa, két sắt bán rộng rãi trên thị trường, tuy nhiên việc sử dụng công nghệ này còn gặp khó khăn

Hình II 11 Nhận dạng dấu vân tay 3.4 Thẻ thông minh

Thẻ thông minh, có kích thước giống như một chiếc thẻ ATM nhưng được gắn bên

trong một con chip điện tử, có khả năng xử lý như một máy tính thu nhỏ Các thiết bị giao tiếp với thẻ (để cấp năng lượng điện và trao đổi dữ liệu với thẻ) có nhiều dạng nhưng thông

thường là đầu đọc thẻ (Card Reader)

Với con chip điện tử được gắn trong thẻ có khả năng lưu trữ, xử lý và thực hiện các nhiệm vụ được yêu cầu giống như máy tính bởi các thành phần chính bên trong con chip điện

tử này gồm: Bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên (RAM), bộ nhớ chỉ được quyền đọc (ROM), bộ nhớ lưu trữ dữ liệu (EEPROM) và hệ điều hành của TTM Có hai loại thường sử dụng:

 Thẻ nhớ chỉ chứa các thành phần bộ nhớ, có thể có một chức năng bảo mật cụ thể

 Thẻ vi xử lý chứa bộ nhớ và các thành phần xử lý

Page 16

Điểm quan trọng nhất của TTM là khả năng bảo mật cao, bởi các thành phần vật lý của con chip đều ở dạng siêu nhỏ và chúng đều có khả năng chống lại các tấn công vật lý Còn về khả năng tấn công hay tìm cách đọc nội dung dữ liệu lưu trong thẻ bằng phần mềm đã được

hệ điều hành toàn quyền điều khiển Hệ điều hành thẻ đều phải tuân theo các tiêu chuẩn

ISO-7816 với nhiều mức bảo vệ truy cập nhiều cấp, nên rất khó để tấn công dữ liệu theo con đường này Ngoài ra, trong thẻ còn hỗ trợ các thuật toán mã hóa, các cơ chế chống nhân bản thẻ (anti-cloning) hay an toàn (anti-tearing) trong quá trình trao đổi dữ liệu

Độ bền của TTM cao và thuận tiện trong sử dụng Thông thường với TTM có thể đọc ghi 100.000 lần, hay 10 năm sử dụng

Hình II 12 Hình ảnh của thẻ thông minh

So với các hệ thống tự động nhận dạng khác RFID có các ưu điểm vượt trội sau

 Không cần tiếp xúc vật lý khi truyền nhận dữ liệu giữa thẻ và đầu đọc, điều này tránh được các hưu hỏng, vết xước gặp phải khi sử dụng thẻ thông minh

 Có thể đọc và ghi dữ liệu nhiều lần Trung bình từ 10.000 đến 100.000 lần tùy từng loại thẻ

 Đầu đọc có thể lấy thông tin mà không cần nhìn thấy thẻ Ưu điểm so với công nghệ mã vạch khi ta phải tháo rời các thùng hàng, linh kiện khi nhận dạng Giảm chi phí đáng

kể về thời gian và tiền bạc

 Tầm đọc của RFID linh hoạt Tùy vào các ứng dụng cụ thẻ mà tầm đọc có thể thay đổi từ vài chục centimet đến vài chục mét

 Thẻ RFID có thể lưu trữ thông tin đang dạng Từ những thông tin đơn giản như mã vạch ( nông sản, laoi5 sản phẩm…) đến những thông tin phức tạp như: tài khoản cá nhân, thông tin chi tiết cá nhân… như các thẻ thông minh khác

Song song với các ưu điểm trên, công nghệ RFID vẫn còn tồn tại những khuyết điểm cần được nghiên cứu và khắc phục

 Giá cả vẫn còn khá cao Những thẻ RFID giá rẻ thường đi đôi với việc có rất

nhiều lỗ hổng về bảo mật, ngược lại những thẻ có bảo mật tốt thì lại khá đắt Vì thế ta phải cân đối giữa 2 vấn đề bảo mật và giá cả Ta không thể gắn 1 chip RFID có giá 5USD lên 1 cuốn sách giá chỉ có 50.000VNĐ

 Các thông tin bên trong RFID của sản phẩm có thể đọc được ở khoảng cách

xa Vì thế phát sinh các vấn đề như thông tin cá nhân bị lộ, bị giới hacker lợi dụng. Không

chỉ đe dọa thông tin cá nhân của người tiêu dùng, các lỗ hổng công nghệ của RFID còn có thể

"tiếp tay" cho những kẻ bất lương đánh lừa người bán hàng chỉ bằng cách đơn giản là thay đổi

mã hàng, giá sản phẩm hacker có thể sử dụng thiết bị như PDA hay Pocket PC có trang bị

đầu đọc RFID để quét thẻ gắn trên sản phẩm và ghi lại một giá mới có lợi cho anh ta Hacker

có thể thay thế thông tin trên đó bằng dữ liệu cùng loại rồi ghi lại vào thẻ trên sản phẩm mà không hề bị phát hiện Các quầy thanh toán tự động không thể phát hiện được những thay đổi trên của hacker

 Đụng độ đầu đọc: Tín hiệu từ một đầu đọc có thể giao tiếp với tín hiệu từ nơi

khác mà nơi đó tin tức chồng chéo nhau Điều này được gọi là đụng độ đầu đọc Một phương pháp tránh vấn đề này là sử dụng kỹ thuật phân chia thời gian đa truy cập (TDMA)

 Thiếu chuẩn chung Tại thời điểm hiện tại công nghệ RFID có xu hướng sử

dụng chuẩn Electronic Product Code Generation 2 (EPC Generation 2) Chuẩn EPC

Generation 2 được thiết kế để nâng cao khả năng tương thích của RFID được xuất phát từ các

nhà cung cấp khác nhau Giao thức EPC Generation 2 được cấp bằng sáng chế của hãng thiết

bị RFID Intermec Technologies (Mỹ) Tuy nhiên RFID Intermec Technologies giữ bản

quyền sản phẩm và yêu cầu phải trả phí nếu sử dụng công nghệ của họ làm cho chi phí cho hệ

Page 18

thống RFID tăng cao, cản trở quá trình phát triển ứng dụng RFID.Hiện nay một chuẩn RFID EPC Global miễn phí đang được xây dựng trên phạm vị toàn cầu để giải quyết vấn đề trên

4 Ứng dụng công nghệ RFID vào đời sống

4.1.Trong quản lý kho hàng

Hướng sát nhập công nghệ RFID thành dây chuyền được thúc đẩy bởi sự có lợi mà dễ thấy nhất là trong việc kiểm kê: tăng lượt vận chuyển, nhận, cung cấp có năng suất, giảm giá cho việc lao động chân tay, xếp hàng và sự thất thoát kiểm kê

Các reader được cài lúc chất hàng ở các cửa bến tàu có thể phát hiện thẻ trên hàng hóa hoặc các pallet qua các cửa Đầu đọc gửi một lệnh đến thẻ để phát các nhận dạng của chúng, thu thập thông tin này và chuyển tiếp đến máy tính Và máy tính ghi cơ sở dữ liệu kiểm kê dựa vào hàng hóa đó là nhập hay xuất Nếu hệ thống sử dụng các thẻ thông minh, thì máy tính

có thể ghi ngày giao/nhận và thời gian trên thẻ

Khi sản phẩm đã được xuất cho khách hàng, trong trường hợp sản phẩm bị lỗi hay có vấn đề gì mà công ty cần biết sản phẩm này được sản xuất khi nào, đã xuất cho ai,…thì có thể vào hệ thống để truy tìm thông tin về sản phẩm này thông qua RFID được gắn trên sản phẩm Việc tìm kiếm thông tin được thực hiện với đầu đọc RFID hoặc bằng cách nhập tay mã số của sản phẩm này vào môđun truy tìm nguồn gốc, tất cả các thông tin liên quan đến sản phẩm này

sê được hiển thị giúp công ty có những thông tin chính xác về sản phẩm và đưa ra được phương án giải quyết vấn đề một cách tối ưu

RFID là sự phát triển hữu ích và là công nghệ hấp dẫn, giúp các đơn vị bán lẻ đơn giản việc kiểm kê hàng hóa, hạn chế việc mất mát trong quá trình bán hàng Với việc RFID đem lại hiệu quả kinh tế cho các doanh nghiệp thì người tiêu dùng sẽ có thêm nhiều lựa chọn

và giá cả hấp dẫn hơn Bên cạnh đó, việc thanh toán khi đi mua sắm sẽ thuận lợi hơn, khách hàng sẽ không còn phải xếp hàng đợi nhân việc kiểm tra, tính giá

Hệ thống này cũng được áp dụng cho việc tính phí cầu đường Các ôtô sẽ không phải dừng lại dể trả phí, trong khi các reader đặt ở các trạm sẽ quét các thẻ đã được gắn trên xe và

sẽ gửi hóa đơn thẳng về nhà Ứng dụng này sẽ làm giảm bớt tình trạng kẹt xe ở các tuyến đường chính và xa lộ

Hình II 14 Ứng dụng trong thu phí giao thông

Page 20

4.3.RFID trong quản lý thư viện

Tất cả các sách báo trong thư viện sẽ được gắn chip RFID lên từng cuốn Tại khu vực kiểm soát cho mượn và trả sách sẽ được gắn đầu đọc thẻ để nhân viên dễ dàng nạp thẻ cho sách báo, kiểm tra tình trạng của sách báo cho mượn và hạn chế tình trạng trộm sách

Ngoài ra những người quản lý còn có thể được trang bị một thiết bị cầm tay để tìm kiếm và kiểm tra thông tin về các đầu sách trong thư viện Điều này sẽ làm giảm chi phí về quản lý nhân sự cũng như tạo sự thuận tiện cho việc quản lý, tìm kiếm sách báo

Hình II 15 Ứng dụng trong quản lý thư viện 4.4.Điều khiển lối vào

Các hệ thống điện tử điều khiển lối vào được dùng để tự động kiểm tra quyền ra vào của các cá nhân trong một tòa nhà xây dựng hay một phòng riêng Khi thiết kế hệ thống như vậy cần phân tách ra hai loại cơ bản: hệ thống có liên kết mạng và hệ thống độc lập

Việc điều khiển ra vào có thể kết hợp với bộ ghi giờ trong một đầu đọc RFID Thẻ RFID sẽ có nhiều dạng khác nhau, có thể được tích hợp vào đồng hồ đeo tay, hoặc có thẻ là các chìa khóa

Hình II 16 Ứng dụng khóa điện tử

Page 22

CHƯƠNG II: CÁC THÀNH PHẦN CƠ BẢN CỦA HỆ THỐNG RFID

1 Giới thiệu Tags RFID

Tag (thẻ) RFID là một thiết bị có thể lưu trữ và truyền dữ liệu đến một Reader trong một môi trường không tiếp xúc bằng sóng vô tuyến Tag RFID mang dữ liệu về một vật, một sản phẩm(item) nào đó và gắn lên sản phẩm đó

Mỗi Tag có một cuộn dây hoặc anten có thể có hoặc không có vi chip và nguồn năng lượng riêng

Tag có thể có hình dạng cúc áo hoặc đĩa làm bằng PVC, có thể có hình dạng như thẻ tín dụng (hay còn gọi là thẻ thông minh không tiếp xúc)…

1.1 Các chức năng của Tag

Gắn Tag : bất kì Tag nào cũng được gắn lên item theo nhiều cách

Đọc Tag : Tag RFID phải có khả năng giao tiếp thông qua sóng radio theo nhiều cách Kill/ Disable : Nhiều Tag cho phép bộ đọc ra lệnh cho nó ngưng các chức năng Sau khi

Tag nhận chính xác “Kill code”, Tag sẽ không đáp ứng lại bộ đọc

Ghi một lần (write once) với Tag được sản xuất có dữ liệu cố định thì các dữ liệu này

được thiết lập tại nhà máy, nhưng với Tag ghi một lần, dữ liệu của Tag chỉ có thể thiết lập một lần bởi người dùng, sau đó dữ liệu này không thể thay đổi

Ghi nhiều lần(write many) có thể ghi dữ liệu được nhiều lần

Anti-collision : khi nhiều Tag đặt cạnh nhau bộ đọc sẽ gặp khó khăn khi nhận biết khi

nào đáp ứng của một Tag kết thúc và khi nào bắt đầu một đáp ứng khác Với Tag anti - collision sẽ nhận biết được thời gian đáp ứng đến bộ đọc

Mã hóa và bảo mật(security and encryption) : nhiều Tag có thể tham gia vào các giao

tiếp có mật mã, khi đó Tag chỉ đáp ứng lại bộ lọc khi cung cấp đúng password

1.2 Phân loại Tag

1.2.1 Thẻ thụ động

 Thẻ thụ động không chứa nguồn năng lượng, như bộ pin, cũng không thể khởi tạo việc truyền với reader Sóng vô tuyến phát ra từ đầu đọc sẽ truyền một dòng điện nhỏ đủ để kích hoạt hệ thống mạch điện trong thẻ giúp nó gửi lại tín hiệu hồi đáp

 Có kích thước rất nhỏ và mỏng hơn một tờ giấy bình thường, do vậy nó có thể được cấy vào dưới da

 Có tuổi thọ rất cao

 Các thẻ thụ động có thể thực thi ở tần số low, high, ultrahigh, hoặc microwave

Hình II 17 Một sô loại thẻ thụ động 1.2.2 Thẻ tích cực

 Các thẻ RFID tích cực có nguồn cấp bên trong để cung cấp cho các IC tạo thành tín hiệu đầu ra Các thẻ tích cực thường ổn định hơn (ít lỗi hơn) các thẻ thụ động do khả năng kết nối "phiên" với đầu đọc

 Nhờ có nguồn cung cấp onboard nên các thẻ tích cực có thể phát công suất cao hơn các thẻ thụ động, cho phép chúng hoạt động hiệu quả hơn trong các môi trường có "tần số vô tuyến thay đổi" (người, gia xúc) như nước, kim loại nặng (xe tải, container chở hàng) hoặc ở các khoảng cách xa hơn Nhiều thẻ tích cực có khoảng cách hoạt động vài trăm mét ( tùy vào tần số sử dụng ) và thời gian pin nên tới 10 năm

 Đối với loại thẻ này, trong quá trình truyền giữa thẻ và reader, thẻ luôn truyền trước, rồi mới đến reader Vì sự hiện diện của reader không cần thiết cho việc truyền dữ liệu nên thẻ tích cực có thể phát dữ liệu của nó cho những vùng lân cận ngay cả trong trường hợp reader không có ở nơi đó

 Một số thẻ loại này còn được tích hợp các bộ cảm biến để đo độ ẩm, độ rung, độ phóng xạ, ánh sáng nhiệt độ……

Page 24

 Giá cả khá đắt so với loại thẻ thụ động : khoảng 10-25 USD

Hình II 18 Một sô loại thẻ tích cực 1.2.3 Thẻ bán thụ động

Thẻ bán chủ động RFID là rất giống với thẻ thụ động trừ phần thêm một pin nhỏ Pin này cho phép IC của thẻ được cấp nguồn liên tục, giảm bớt sự cần thiết trong thiết kế anten thu năng lượng từ tín hiệu quay lại Các thẻ này không tích cực truyền một tín hiệu đến bộ đọc

Nó không chịu hoạt động (mà nó bảo tồn pin) cho tới khi chúng nhận tín hiệu từ bộ đọc Thẻ bán chủ động RFID nhanh hơn trong sự phản hồi lại và vì vậy khỏe hơn trong việc đọc số truyền so với thẻ thụ động

Phạm vi đọc của loại thẻ này có thể lên đến 30,5m trong điều kiện lý tưởng

Hình II 19 Một số loại thẻ bán thụ động

Page 25

Hình II 20 Sơ đồ khối các loại thẻ RFID

Ngoài ra chúng ta còn hay phân loại các loại thẻ RFID theo khả năng hỗ trợ ghi đọc

Hoạt động ghi dữ liệu lên thẻ bằng reader được gọi là tạo thẻ Quá trình tạo thẻ và kết hợp thẻ với một đối tượng được gọi là đưa thẻ vào hoạt động ( commissioning the tag)

Một reader điển hình chứa một module tần số vô tuyến ( transceiver), một đơn vị điều khiển và phần tử kết nối đến Tag Ngoài ra reader còn được gắn với 1 giao diện bổ sung (

2.2.Các thành phần vật lý

Hình II 21 Các thành phần vật lý Reader 2.2.1 Máy phát

Máy phát của reader truyền nguồn AC và chu kỳ xung đồng hồ qua anten của nó đến tag trong phạm vi đọc cho phép Đây là một phần của máy thu phát, thành phần chịu trách nhiệm gửi tín hiệu của reader đến môi trường xung quanh và nhận lại đáp ứng của tag qua anten của reader Anten của reader được kết nối với thành phần thu phát của nó Anten của reader có thể được gắn với mỗi cổng anten Hiện tại thì một số reader có thể hỗ trợ đến 4 cổng anten

2.2.2 Máy thu

Thành phần này cũng là một phần của máy thu phát Nó nhận tín hiệu tương tự từ tag qua anten của reader Sau đó nó gởi những tín hiệu này cho vi mạch của reader, tại nơi này nó được chuyển thành tín hiệu số tương đương (có nghĩa là dữ liệu mà tag đã truyền cho reader được biểu diễn ở dạng số)

2.2.3 Vi mạch

Page 27

Thành phần này chịu trách nhiệm cung cấp giao thức cho reader để nó truyền thông với tag tương thích với nó Nó thực hiện việc giải mã và kiểm tra lỗi tín hiệu tương tự nhận từ máy thu Thêm nữa là vi mạch có thể chứa luận lý để thực hiện việc lọc và xử lý dữ liệu đọc được từ tag

2.2.4 Bộ nhớ

Bộ nhớ dùng lưu trữ dữ liệu như các tham số cấu hình reader và một bản kê khai các lần đọc tag Vì vậy nếu việc kết nối giữa reader và hệ thống mạch điều khiển/phần mềm bị hỏng thì tất cả dữ liệu tag đã được đọc không bị mất Tuy nhiên, dung lượng của bộ nhớ sẽ giới hạn

số lượng tag đọc được trong một khoảng thời gian Nếu trong quá trình đọc mà việc kết nối bị hỏng thì một phần dữ liệu đã lưu sẽ bị mất (có nghĩa là bị ghi đè bởi các tag khác được đọc sau đó)

2.2.5 Các kênh nhập – xuất của cảm biến, cơ cấu chấp hành và bảng tín hiệu

Các reader không cần bật suốt Các tag có thể chỉ xuất hiện lúc nào đó và rời khỏi reader mãi mãi cho nên việc bật reader suốt sẽ gây lãng phí năng lượng Thêm nữa là giới hạn vừa đề cập ở trên cũng ảnh hưởng đến chu kỳ làm việc của reader Thành phần này cung cấp một cơ chế bật và tắt reader tùy thuộc vào các sự kiện bên ngoài Có một số loại cảm biến như cảm biến về ánh sáng hoặc chuyển động để phát hiện các đối tượng được gắn tag trong phạm vi đọc của reader Cảm biến này cho phép reader bật lên để đọc tag Thành phần cảm biến này cũng cho phép reader xuất tín hiệu điều khiển cục bộ tùy thuộc vào một số điều kiện qua một bảng tín hiệu điện báo (chẳng hạn báo bằng âm thanh) hoặc cơ cấu chấp hành (ví dụ mở hoặc đóng van an toàn, di chuyển một cánh tay robot, v.v…)

2.2.6 Mạch điều khiển

Mạch điều khiển là một thực thể cho phép thành phần bên ngoài là con người hoặc chương trình máy tính giao tiếp, điều khiển các chức năng của reader, điều khiển bảng tín hiệu điện báo và cơ cấu chấp hành kết hợp với reader này Thường thì các nhà sản xuất hợp nhất thành phần này vào reader (như phần mềm hệ thống (firmware) chẳng hạn) Tuy nhiên,

có thể đóng gói nó thành một thành phần phần cứng/phần mềm riêng phải mua chung với reader

2.2.7 Giao diện truyền thông

Thành phần giao diện truyền thông cung cấp các lệnh truyền đến reader, nó cho phép tương tác với các thành phần bên ngoài qua mạch điều khiển, để truyền dữ liệu của nó, nhận lệnh và gửi lại đáp ứng Thành phần giao diện này cũng có thể xem là một phần của mạch