2.3 Phân loại và nguyên lý hoạt động của RFID
2.3.1 Phân loại theo phương pháp cấp nguồn cho thẻ
Theo cách phân loại nàyhệ thống RFID được chia thành 3 loại sau:
• Hệ thống RFID chủ động
• Hệ thống RFID thụ động
• Hệ thống RFID bán chủ động (hay bán thụ động)
33
Vì ở đây hệ thống RFID được phân loại theo cách cấp nguồn cho thẻ nên tương ứng với mỗi loại hệ thống ta chỉ xét nguyên lý hoạt vận hành của thẻ.
2.3.1.1 Thẻ thụ động (Passive tag)
Loại thẻ này không có nguồn cung cấp thay vào đó nó sử dụng năng lượng phát ra từ đầu đọc để cấp nguồn cho chính nó và để phát dữ liệu tới đầu đọc. Thẻ thụ động đơn giản về cấu tạo, vì thế, một thẻ như vậy có thể tồn tại lâu và bền vững với các điều kiện khắc nghiệt của môi trường. Ví dụ, một số thẻ thụ động có thể chịu đựng được sự ăn mòn hóa học như axit và nhiệt độ lên tới 400PoPF ( xấp xỉ 204PoPC) hoặc hơn.
Hình 2. 3 Thẻ thụ động 2.4GHz chế tạo bởi Alien Technology [1]
Trong liên lạc giữa thẻ và đầu đọc, đầu đọc luôn liên lạc đầu tiên sau đó mới đến thẻ, tức là thẻ phải nhận được tín hiệu kích hoạt từ đầu đọc trước. Sự hiện diện của đầu đọc là bắt buộc cho việc thẻ truyền dữ liệu. Thẻ thụ động đặc biệt nhỏ hơn so với thẻ chủ động và bán chủ động. Nó có phạm vi đọc từ 1 inch đến khoảng 30 feet ( xấp xỉ 9 m).
Thẻ thụ động cũng rẻ hơn so với thẻ chủ động và bán chủ động.
Hình 2. 4 Thẻ thụ động 915 MHz chế tạo bởi Intermec Corporation [1]
Thẻ thông minh không tiếp xúc( contactless smart card) là một loại đặc biệt của thẻ thụ động đang được sử dụng rộng rãi (ví dụ, các thẻ an ninh hay thẻ chống hàng giả).
34
Dữ liệu trong loại thẻ này được đọc khi nó ở gần đầu đọc chứ không cần sự tiếp xúc vật lý nào.
2.3.1.2 Thẻ chủ động (Active tag)
Thẻ chủ động có một nguồn cung cấp (ví dụ như pin hay nguồn năng lượng khác như năng lượng mặt trời) và một bộ phận điện tử thực thi các tác vụ chuyên dụng. Thẻ sử dụng năng lượng từ nguồn cung cấp (gắn trên thẻ) để phát dữ liệu của nó đến đầu đọc. Nó không cần năng lượng do đầu đọc phát ra để truyền dữ liệu. Bộ phận điện tử có thể gồm vi xử lý, cảm biến và các cổng vào ra. Bạn có thể xem thẻ chủ động giống như một máy tính không dây cùng với các đặc tính bổ sung như cảm biến…
Hình 2. 5 Thẻ chủ động liên lạc theo kiểu hỏi đáp [1]
Trong liên lạc giữa thẻ và đầu đọc, thẻ luôn bắt đầu trước. Bởi vì sự hiện diện của đầu đọc là không cần thiết cho việc truyền dữ liệu, một thẻ có thể phát quảng bá dữ liệu của nó vào môi trường xung quanh ngay cả khi vắng mặt đầu đọc. Thẻ loại này liên tục phát dữ liệu dù có mặt đầu đọc hay không, và gọi là thẻ chủ động phát (transmiter). Một loại thẻ chủ động khác sẽ rơi vào trạng thái “ngủ” hoặc trạng thái công suất tiêu thụ thấp khi đầu đọc không hỏi đến. Một đầu đọc sẽđánh thức một thẻ như vậy bằng cách sử dụng lệnh thích hợp. Trạng thái này tiết kiệm năng lượng của pin, và như vậy sẽ nâng cao tuổi
35
thọ của thẻ hơn so với loại thẻ transmitter. Ngoài ra, bởi vì thẻ chỉ phát khi được hỏi nên nhiễu điện từ trong môi trường được giảm. Loại thẻ này được gọi là bộ phát đáp (Trasponder hay transmitter/receiver). Và như vậy, chúng ta có thể thấy là không đúng khi gọi tất cả các thẻ chủ động là bộ phát đáp.
Hình 2. 6 Thẻ chủ động liên lạc theo kiểu chủ động phát[1]
Hình 2. 7 Thẻ chủ động (303.8MHz) có bộ phát hiện chuyển động [1]
2.3.1.3 Thẻ bán chủ động (Semi-active tag)
Thẻ bán chủ động (cũng có thể gọi là thẻ bán thụ động) có một nguồn cung cấp và một bộ phận điện tử để thực thi các tác vụ chuyên dụng. Nguồn cung cấp năng lượng cho thẻ hoạt động. Tuy nhiên, đối với việc truyền dữ liệu, thẻ bán chủ động sử dụng năng lượng phát ra từ đầu đọc. Thẻ thụ động cũng được gọi là thẻ có sự hỗ trợ của pin ( battery-assisted tag). Trong cách liên lạc giữa thẻ và đầu đọc, đầu đọc luôn chủ động liên lạc trước, theo sau là thẻ. Tại sao sử dụng thẻ bán chủ động lại hơn thẻ thụ động? Bởi vì thẻ bán chủ động không sử dụng tín hiệu phát ra từ đầu đọc theo cách mà thẻ thụ động sử dụng, nó cỏ thể đọc từ một khoảng cách xa hơn so với thẻ thụ động. Bởi vì không cần thời gian cần thiết cho việc cấp nguồn cho thẻ bán thụ động, một thẻ như thế có thể ở
36
trong vùng đọc của đầu đọc với thời gian ngắn hơn đáng kể để thực hiện việc đọc thích hợp ( không giống như thẻ thụ động). Vì vậy, ngay cả khi đối tượng được gắn thẻ di chuyển với tốc độ cao, dữ liệu của thẻ vẫn có thể được đọc nếu như thẻ bán chủ động được sử dụng. Cuối cùng, thẻ bán chủ động có thể có khả năng đọc tốt hơn trong các môi trường bị che chắn hoặc hấp thu sóng vô tuyến. Trong môi trường như vậy có thể ngăn cản một thẻ thụ động được kích hoạt, dẫn đến lỗi trong việc phát dữ liệu. Tuy nhiên, đó không phải là vấn đề đối với thẻ bán chủ động.
Khoảng cách đọc của thẻ bán chủ động có thể là 100 feet ( xấp xỉ 30.5m) dưới điều kiện lý tưởng và sử dụngđiều chế tán xạ ngược ( tần số UHF và viba).