Công nghệ RFID ( Radio Frequency Identification) sử dụng sóng vô tuyến để tự động nhận dạng các đối tượng ( là đối tượng sống hoặc vật vô tri vô giác). Vì thế, phạm vi các đối tượng có thể nhận dạng được bằng công nghệ RFID là hầu như mọi thứ trên hành tinh này. Như vậy, RFID là một lĩnh vực của công nghệ nhận dạng tự động (auto- ID), công nghệ mà nhờ đó một đối tượng có thể được nhận dạng một cách tự động. Các ví dụ khác của công nghệ nhận dạng tự động là bao gồm mã vạch, sinh trắc học ( như nhận dạng bằng vân tay hay võng mạc), nhận dạng bằng giọng nói và hệ thống nhận dạng ký tự quang học (OCR). Ra đời sau, được phát triển vào những năm gần đây nhưng RFID đã thể hiện những ưu việt của nó và được xem là công nghệ của tương lại.
Vậy công nghệ nhận dạng này hoạt động như thế nào? Một thiết bị vô tuyến được gọi là thẻ (tag) được gắn vào đối tượng cần nhận dạng hay theo dõi. Dữ liệu nhận dạng duy nhất về đối tượng gắn thẻ được lưu trữ trong thẻ đó. Khi đối tượng như vậy xuất hiện trước một đầu đọc RFID phù hợp, thẻ sẽ phát dữ liệu nhận dạng của nó tới đầu đọc. Đầu đọc sau đó sẽ đọc dữ liệu của thẻ và có thể chuyển dữ liệu đó đến một phần mềm ứng dụng đang chạy trên máy tính qua một kênh truyền phù hợp, ví dụ như qua mạng hay qua các kết nối nối tiếp. Phần mềm ứng dụng sẽ sử dụng dữ liệu nhận được để nhận dạng đối tượng. Nó cũng có thể thực hiện nhiều công việc khác nhau như cập nhật thông tin về vị trí của đối tượng vào cơ sở dữ liệu, gửi đi một cảnh báo, hoặc hoàn toàn bỏ qua ( nêu như đọc được bản sao thông tin của thẻ).
Như ta có thể thấy từ phần mô tả này, RFID cũng là một công nghệ thu thập dữ liệu. Tuy nhiên, công nghệ này có những đặc tính riêng biệt cho phép có thể ứng dụng ở phạm vi rộng hơn, vượt xa các công nghệ truyền thống như công nghệ mã vạch.
27
2.1.2 Tần số sử dụng và các quy chuẩn trong RFID 2.1.2.1 Tần số thấp (LF)
Phạm vì tần số từ 30 KHz đến 300 KHz được xem là thấp. Một hệ thống RFID điển hình hoạt động tại tần số 125 KHz hoặc 134.2 KHz. Hệ thống RFID hoạt động tại tần số thấp hầu như đều sử dụng thẻ thụ động, có tốc độ truyền dữ liệu giữa đầu đọc và thẻ thấp, và đặc biệt tốt nếu môi trường hoạt động bao gồm kim loại, chất lỏng hay bùn đất ( đây là đặc tính rất quan trọng của hệ thống RFID tần số thấp). Bởi vì sự hoàn thiện của loại thẻ này, hệ thống RFID tần số thấp được sử dụng nhiều nhất, và thực tế nó được chấp nhận trên toàn thế giới.
Hình 2. 1 Các dải tần dành cho ứng dụng RFID[2]
2.1.2.2 Tần số cao (HF)
Phạm vi tần số HF từ 3 MHz đến 30 MHz, với tần số 13.56 MHz là tần số điển hình được sử dụng trong hệ thống RFID tần số cao. Một hệ thống RFID điển hình sử dụng thẻ thụ động, có tốc độ truyền dữ liệu thấp và có chất lượng tốt khi hoạt động trong môi trường kim loại và chất lỏng. Hệ thống RFID HF cũng được sử dụng rộng rãi, đặc biệt trong các bệnh viện ( nơi không bị gây nhiễu bởi các thiếp bị khác) và nó được chấp nhận trên toàn thế giới.
2.1.2.3 Tần số siêu cao (UHF)
UHF có phạm vi từ 300 MHz đến 1 GHz. Một hệ thống RFID thụ động điển hình hoạt động tại tần số 915 MHz ở Mỹ và tại tần số 868 MHz ở châu Âu. Một hệ thống RFID chủ động điển hình hoạt động tại tần số 315 MHz và 433 MHz. Vì vậy, hệ thống UHF sử dụng cả thẻ thụ động lẫn chủ động, có tốc độ truyền dữ liệu cao nhưng chất
28
lượng kém khi có sự hiện diện củakim loại và chất lỏng trong môi trường hoạt động ( tuy nhiên, điều này không đúng với hệ thống hoạt động ở tần số 315 MHz và 433 MHz). Hệ thống RFID tần số siêu cao bắt đầu được triển khai rộng rãi, tuy nhiên, nó chưa được chấp nhận trên phạm vi toàn thế giới.
Bảng 2. 1 Quy định về tần số sử dụng cho RFID trên thế giới Quốc gia/
vùng LF HF UHF Viba
Mỹ 125134 KHz 13.56 MHz,
10W
902-928 MHz, 1W hoặc 4W với anten định
hướng
2.4002483.5 GHz, 4W
ERP.
57255850 MHz, 4W
Châu Âu 125134
KHz 13.56 MHz
865- 865.5 MHz, 0.1W, LBT. 865.6-
867.6 MHz, 2W, LBT.
867.6868 MHz, 0.5W,
LBT.
2.45 GHz
Nhật Bản 125134 KHz 13.56 MHz Không được
phép 2.45 GHz
Singapore 125134 KHz 13.56 MHz 923-925 MHz,
2W 2.45 GHz
Trung Quốc 125134 KHz 13.56 MHz
Hiện tại không cho phép.
Trong tương lai có thể sử dụng 840- 843MHz và 917-925 MHz
2.4462454 GHz, 0.5W
29 2.1.2.4 Dải tần viba
Phạm vi tần số viba từ 1GHz trở lên. Một hệ thống RFID viba điển hình hoạt động hoặc ở tần số 2.45 GHz hoặc ở tần số 5.8 GHz ( 2.45 GHz được sử dụng phổ biến hơn), có thể sử dụng cả thẻ bán chủ động và thẻ thụ động, có tốc độ truyền dữ liệu cao nhất tuy nhiên nó lại hoạt động rất kém trong môi trường kim loại và chất lỏng. Bởi vì kích thước anten tỷ lệ nghịch với tần số hoạt động nên anten của thẻ thụ động hoạt động ở dải tần viba có kích thước nhỏ nhất ( điều này dẫn đến thẻ có kích thước nhỏ vì vi chíp của thẻ có kích thước rất nhỏ). Băng tần 2.4 GHz được gọi là băng tần ISM (Industry, Scientific, and Medical band) và được chấp nhận trên toàn thế giới.
2.1.3 Các quy chuẩn về RFID
Không có một tổ chức toàn cầu nào quy định việc sử dụng tần số trong RFID. Về cơ bản, mỗi quốc gia có thể tự tạo cho mình các quy định cho việc đó. Các tổ chức chính cấp phát tần số sử dụng trong RFID là:
• USA: FCC (Federal Communications Commission) - Uỷ ban viễn thông liên bang.
• Canada: CRTC (Canadian Radio-television and Telecommunications Commission)- Bộ viễn thông.
• Châu âu: ERO, CEPT, ETSI, và các uỷ ban quốc gia (các uỷ ban quốc gia phải phê chuẩn một tần số xác định để sử dụng trước khi nó có thể sử dụng ở quốc gia này).
• Nhật bản: MPHPT (Ministry of Public Management, Home Affair, Post and Telecommunication) - Bộ quản lý vấn đều chung trong nước và cộng đồng về bưu chính viễn thông)
• Trung Quốc: Bộ công nghệ thông tin
• Đài loan: NCC (National Communications Commission)
• Nam phi: ICASA (Regulator for the South Afican communications sector)
• Hàn Quốc: Ministry of Commerce, Industry and Energy
30
• Australia: Australian Communications and Media Authority.
• NewZealand: Bộ phát triển kinh tế
• Úc: Uỷ ban truyền thông đa phương tiện Úu
Thẻ tần số thấp (LF: 125–134.2 kHz và 140–148.5 kHz) và thẻ tần số cao (HF:
13.56MHz) có thể sử dụng trên toàn cầu mà không cần sự cấp phép. Các tần số UHF (UHF: 868MHz–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 phép với khoảng tần số 908 - 928MHz nhưng bị hạn chế về công suất phát. Ở Châu Âu, RFID và các ứng dụng công suất thấp được quy định bởi ETSI với các khuyến cáo EN 300 220 và EN 302 208, và ERO với khuyến cáo 70 03. Đầu đọc được yêu cầu phải quan sát kênh truyền trước khi phát (listen before talk); yêu cầu này dẫn đến một số hạn chế về chất lượng. Chuẩn UHF ở Bắc Mỹ không được chấp nhận ở Pháp vì nó gây nhiễu cho cho băng tần dùng trong quân sự. Đối với Trung Quốc và Nhật Bản, không có một quy định nào cho việc sử dụng UHF. Mỗi ứng dụng cho UHF ở hai quốc gia này đều yêu cầu được cấp phát thông qua uỷ ban địa phương, và sau đó có thể bị thu hồi. Còn đối với Úc và Newzealand, băng tần 918 - 926 MHz không cần xin cấp phép, nhưng bị hạn chế về công suất phát.
Mốt số chuẩn về RFID:
• ISO 14223/1: Chuẩn cho RFID sử dụng trong các ứng dụng liên quan đến động vật (theo dõi động vật hoang dã…).
• ISO 14443: là chuẩn HF (13.56 MHz) phổ biến được sử dụng cho hộ chiếu (ứng dụng công nghệ RFID)-tuân thủchẩn ICAO 9303. (ICAO- Tổ chức hàng không dân dụng quốc tế).
• ISO 15693: là chuẩn HF (13.56 MHz) phổ biến được sử dụng rộng rãi cho các thẻ thanh toán thông minh không tiếp xúc.
• ISO/IEC 18000: chuẩn RFID cho việc quản lý các đối tượng, gồm
Phần 1: Kiến trúc tham khảo và định nghĩa các tham số
31
Phần 2: các tham số của giao diện liên lạc không dây (air interface) ở tầnsố dưới 135 KHz.
Phần 3: các tham số của giao diện liên lạc không dây (air interface) tại tầnsố 13.56 Mhz.
Phần 4: các tham số của giao diện liên lạc không dây (air interface) tại tầnsố 2.45 GHz.
Phần 5: các tham số của giao diện liên lạc không dây (air interface) tại tầnsố 860-960 MHz.
Phần 6: các tham số của giao diện liên lạc không dây (air interface) tại tầnsố 433 MHz.
• ISO 18185: là chuẩn cho các thiết bị điện tử phục vụ việc theo dõi các container hàng, sử dụng tần số 433 MHz và 2.4 GHz.
• EPCglobal:
• ASTM D7434, D7435: Chuẩn kiểm tra chất lượng của bộ phát đáp RFID thụ động.