Tài liệu THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG THIẾT BỊ NHẬN DẠNG DÙNG SÓNG RF

1 PHẦN B NỘI DUNG CHƯƠNG 1: CHƯƠNG DẪN NHẬP. 1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ Khoa học kĩ thuật ngày càng phát triển và thay đổi từng ngày. Ngày càng có nhiều công nghệ mới ra đời thay thế cho công nghệ cũ. Những thành tựu của công nghệ mới này được ứng dụng vào đời sống hằng ngày và mang lại nhiều tiện ích cho con người. Công nghệ RFID (Radio Frequency Identification) là một điển hình. Ngày nay, trên thế giới Công nghệ RFID được ứng dụng rộng rãi trong lĩnh vực kinh doanh, an ninh, ngân hàng, y học,…tuy nhiên ở Việt Nam công nghệ này chưa được phổ biến nhiều. Là một nước đi sau, chúng ta có lợi thế áp dụng những công nghệ tiên tiến nhất để phát triển, như vậy chúng ta sẽ tiết kiệm được thời gian. Tình hình trên thế giới: Tại các nước phát triển như: Tại Mỹ: thẻ tín dụng, thẻ visa, nhà ga, tàu điên ngầm, sân bay… Tại Ấn Độ: thu phí cầu đường, quản lý bệnh nhân… Tại Trung Quốc: chứng minh thư RFID, hộ chiếu điện tử… Nhật bản: Kiểm soát trẻ em bằng công nghệ RFID… và rất nhiều quốc gia khác trên thế giới đã và đang sử dụng công nghệ RFID Tình hình trong nước: Tại Việt Nam hiên nay đã có nhiều ứng dụng công nghệ RFID được triển khai: Trạm thu phí tự động: Xa lộ Hà nội (gần Cầu Sài Gòn, TP.HCM), Chơn Thành - tỉnh Bình Phước, Định An - Đức Trọng - Lâm Đồng,… Hệ thống đỗ xe tự động: tại Hầm đậu xe tòa nhà The Manor HCM 2 Bãi giữ xe thông minh: tai các trung tâm thương mại, bệnh viện, siêu thị Thương xá TAX, Hùng vương PLAZA, siêu thị coop mark… Sổ khám bệnh điên tử: ứng dụng công nghệ RFID 1.2 LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI Khi đi tìm hiểu những ứng dụng thực tế của công nghệ RFID và hiệu quả thiết thực mà nó đem lại ta có thể khăng định rằng đây là một công nghệ tiên tiến có rất nhiều tiềm năng ứng dụng. Lý do Công nghệ RFID chưa được triển khai rộng rãi ở Việt Nam là do chi phí đầu tư cho một hệ thống RFID còn cao và do chưa khai thác được nhiều ứng dụng của công nghệ này. Nhận định được những điều đó và thấy được tiềm năng ứng dụng của công nghệ tiên tiến này em đã chọn đề tài: “ THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG THIẾT BỊ NHẬN DẠNG DÙNG SÓNG RF ” ứng dụng công nghệ RFID (Radio Frequency Identification - công nghệ nhận dạng đối tượng bằng sóng radio) Với mục đích góp phần nhỏ vào việc giới thiệu về công nghệ RFID tới mọi người và thiết kế một mô hình ứng dụng thưc tế của công nghệ RFID. 1.3 NỘI DUNG ĐỀ TÀI • Nghiên cứu công nghệ RFID. • Nghiên cứu Tag RFID (transponder - thẻ). • Nghiên cứu reader (bộ đọc) • Thiết kế mô hình giao tiếp vi điều khiển với máy tính điều khiển cửa tự động • Thiết kế giao diện phần mềm quản lý. • Khi nhận được tín hiệu từ reader thì hiển thị dữ liệu của thẻ và thông tin được lưu trong cơ sở dữ liệu 1.4 MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU • Rèn luyện một số kỹ năng nghiên cứu, đọc, hiểu tài liệu, làm việc độc lập 3 • Ứng dụng những kiến thức đã học để nghiên cứu công nghệ tiên tiến trên thế giới để áp dụng trong hoàn cảnh thực tế. • Tìm hiểu công nghệ RFID và các ứng dụng của RFID. • Tìm hiểu cách thiết kế và thi công mạch đọc và hiển thị dữ liệu từ tag RFID. • Nghiên cứu về quá trình giao tiếp giữa máy tính và vi điều khiển. • Thiết kế giao diện phần mềm điều khiển quản lý 1.5 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU • Sử dụng những kiến thức cơ bản đã học về điện tử cơ bản, kỹ thuật số, vi xử lý.… • Tham khảo các tài liệu ở thư viện, Internet. • Tham khảo ý kiến từ thầy cô, bạn bè. • Ứng dụng các phần mềm điện tử: Orcad, PIC CCS-C, Proteus, Visual C#, SQL Database… 1.6 KẾ HOẠCH NGHIÊN CỨU Tuần 1: Xác định tên đề tài, đăng ký đề tài với khoa Tuần 2-4: Thu thập tài liệu, soạn đề cương nghiên cứu. Tuần 5-7: Đọc, xử lý tài liệu và tham khảo một số mạch RFID có sẵn. Tuần 8- 10: Thiết kế mạch giao tiếp máy tính và vi điều khiển Tuần 11-13: Thi công phần cứng mô hình cửa tự động Tuần 14- 16: Viết giao diện phần mềm quản lý giao tiếp máy tính. Tuần 17-18: Chạy thử và hoàn thiện chương trình. Tuần 19: Hoàn tất bài thuyết trình và in thử cuốn báo cáo Tuần 20: Hoàn tất các phần và nộp đề tài. 4 CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ RFID 2.1 LỊCH SỬ CÔNG NGHỆ RFID RFID là một công nghệ mới trong việc nhận dạng các đối tượng, tương tự như mã vạch nhưng nó có nhiều ưu điểm và hiệu quả hơn. Hệ thống RFID lần đầu tiên được sừ dụng vào năm 1940 do quân đội sử dụng để phân biệt máy bay của mình và máy bay của địch. Các thẻ RFID được đặt trên máy bay của đồng minh và những thẻ đó sẽ gửi thông tin nhận dạng của máy bay hàm ý là “quân mình” khi được truy vấn bởi tín hiệu radar. Hệ thống đó được gọi là IFF (Identify: Friend or Foe). Sau đó vòng xoay của sự phát triển RFID đã được lặp lại. Năm 1950 là 1 thời đại của việc khảo sát của kĩ thuật RFID theo sự phát triển trong sóng radio và radar vào năm 1930 và 1940. Năm 1960 mở đầu cho việc khảo sát RFID của những năm 1970. Các hoạt động thương mại đang diễn ra vào những năm 1960 và các công nghệ cảm biến và các điểm kiểm tra (checkpoint) đã được tìm ra vào cuối những năm 1960. Các công ty đó đã phát triển kỹ thuật sử dụng thiết bị giám sát sản phẩm điện tử (EAS) để chống lại việc trộm cắp. EAS được người ta cho rằng là sẽ được sử dụng rộng rãi trong thương mại và RFID cũng được phát triển. Đến những năm 1980 thì đó là những năm RFID được triển khai 1 cách rộng rãi và được phát triển dưới nhiều dạng khác nhau đặc biệt là ở Mỹ và được sử dụng cho việc vận chuyển, kiểm tra nhân sự và với phạm vi nhỏ hơn là cho việc giám sát động vật. Còn ở châu âu sự quan tâm lớn nhất cho các hệ thống giám sát động vật ở khoàng cách ngắn, trong công nghiệp và trong các ứng dụng liên quan và nó cũng được phát triển rộng rãi ở Ý, Pháp, Tây Ban Nha, Thổ Nhĩ Kỳ, và Nauy v.v...Đến những năm 1990 là một thập niên quan trọng cho RFID một khi nó là trọng tâm của sự triển khai các hệ thống tính cước điện tử ở Mỹ. Hệ thống tính cước điện tử trên đường cao tốc được hình thành đầu tiên trên thế giới vào năm 1991 tại Oklahoma, nơi đó xe cộ có thể đi qua điểm tính cước điện tử để nộp phí con đường mình đi mà không bị cản trở bởi các trạm tính cước hoặc và cả các camera theo dõi để cưỡng chế. Tập hợp các hệ thống tính cước và quản lí giao thông đầu tiên trên thế 5 giới được thiết lập gần vùng Houston vào năm 1992. Sự quan tâm đến RFID cho các ứng dụng ở châu âu trong suốt những năm 1990. Cả công nghệ viba và cảm ứng đều được tìm ra và được sử dụng cho việc tính cước, điều khiển truy nhập và sự đa dạng hóa các ứng dụng trong thương mại. Bảng 2.1 Tóm tắt quá trình phát triển của RFID 2.2 CÁC ĐẶC ĐIỂM CỦA HỆ THỐNG RFID Các hệ thống RFID có thể được phân biệt với nhau theo ba cách khác nhau dựa trên các thuộc tính đặc trưng dưới đây: • Tần số hoạt động • Phạm vi đọc • Phương pháp ghép nối vật lý 2.2.1 Tần số hoạt động Tần số hoạt động là thuộc tính quan trọng nhất của một hệ thống RFID. Đó là tần số mà tại đó, reader sẽ truyền đi các tín hiệu của nó. Nó gắn kết chặt chẽ với một thuộc tính điển hình, đó là đọc từ một khoảng cách xa. Trong hầu hết 6 các trường hợp, tần số của một hệ thống RFID được quyết định bởi khoảng cách cần thiết để việc thực hiện đọc thành công. 2.2.2 Phạm vi đọc Phạm vi đọc của một hệ thống RFID được xác định là khoảng cách giữa thẻ và reader. Từ đây ta thấy một hệ thống RFID có thể được phân chia thành ba kiểu dưới đây: • Trực tiếp: Đó là các hệ thống có phạm vi đọc thấp hơn 1 cm. Một vài hệ thống LF và HF RFID thuộc về nhóm này. • Tầm gần: Đó là các hệ thống có phạm vi đọc từ 1 cm tới 100 cm. Đa phần các hệ thống RFID hoạt động tại các dải tần LF và HF thuộc về nhóm này. • Tầm xa: Đó là các hệ thống có phạm vi đọc lớn hơn 100 cm. Các hệ thống RFID đang hoạt động trong dải tần UHF và phạm vi tần số vi ba thuộc về nhóm này. 2.2.3 Phương pháp ghép nối vật lý Việc ghép nối vật lý mà ta đề cập tới ở đây là nói tới phương pháp sử dụng để ghép nối giữa thẻ và anten (tức là, đó là một cơ chế mà theo đó năng lượng được dịch chuyển từ thẻ tới anten). Dựa trên tiêu chí này, có ba kiểu hệ thống RFID khác nhau dưới đây: • Từ trường: Đó là các kiểu hệ thống RFID được biết tới như là các hệ thống được ghép nối theo kiểu điện kháng. Một vài hệ thống RFID LF và HF là thuộc về nhóm này. • Điện trường: Đó là các kiểu hệ thống RFID được biết tới như là các hệ thống được ghép nối theo kiểu điện dung. Nhóm này cũng chủ yếu bao gồm các hệ thống RFID LF và HF. 7 • Điện từ trường: Phần lớn các hệ thống RFID thuộc lớp này cũng được gọi là các hệ thống backscatter. Các hệ thống RFID hoạt động trong phạm vi dải tần số UHF và vi ba thuộc về nhóm này. 2.3 CÁC THÀNH PHẦN CỦA HỆ THỐNG RFID Một hệ thống RFID là một tập hợp các thành phần nhằm thực hiện một giải pháp RFID. Nói chung một hệ thống RFID bao gồm các thành phần dưới đây: • Thẻ: Đây là một thành phần bắt buộc của bất cứ hệ thống RFID nào • Thiết bị đọc thẻ: Đây cũng là một thành phần bắt buộc • Anten của thiết bị đọc thẻ: Đây là cũng là một thành phần bắt buộc phải có. Ngày nay một số reader đã được tích hợp anten lên trên nó, vì vậy kích thước của nó đã giảm đi rất nhiều. • Khối điều khiển: Đây là một thành phần quan trọng. Tuy nhiên hầu hết các reader thế hệ mới đều đã tích hợp thành phần này lên trên chúng. • Các cảm biến, bộ truyền động, bộ báo hiệu: Đây là các thành phần tùy chọn, được sử dụng ở đầu vào và đầu ra hệ thống RFID. • Máy chủ và hệ thống phần mềm: Về mặt lý thuyết, một hệ thống RFID có thể hoạt động một cách độc lập mà không cần tới thành phần này.Tuy nhiên trong thực tế, nếu không có thành phần này thì hệ thống RFID gần như vô giá trị. • Cơ sở hạ tầng truyền thông: Thành phần quan trọng này là một tập hợp bao gồm cả mạng có dây và không dây và cơ sở hạ tầng kết nối nối tiếp, để có thể kết nối các thành phần đã liệt kê phía trên với nhau. Dưới đây là sơ đồ của một hệ thống RFID: 8 Hình 2.1: Sơ đồ khối của một hệ thống RFID 2.4 PHƯƠNG THỨC LÀM VIỆC CỦA RFID Một hệ thống RFID có ba thành phần cơ bản: tag, đầu đọc, và một máy chủ. Tag RFID gồm chip bán dẫn nhỏ và anten được thu nhỏ trong một số hình thức đóng gói. Vài tag RFID giống như những nhãn giấy và được ứng dụng để bỏ vào hộp và đóng gói. Một số khác được dán vào các vách của các thùng chứa làm bằng plastic. Còn một số khác được xây dựng thành miếng da bao cổ tay. Mỗi tag được lập trình với một nhận dạng duy nhất cho phép theo dõi không dây đối tượng hoặc con người đang gắn tag đó. Bởi vì các chip được sử dụng trong tag RFID có thể giữ một số lượng lớn dữ liệu, chúng có thể chứa thông tin nh ư chuỗi số, thời dấu, hướng dẫn cấu hình, dữ liệu siêu cao tần (UHF) hoặc sóng cực ngắn (viba). Các hệ thống trong 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 đư ợc để dành cho các ứng dụng trong tương lai. Các tag có thể được cấp nguồn bởi một bộ pin thu nhỏ trong tag (các tag tích cực) hoặc bởi reader mà nó “wake up” (đánh thức) tag để yêu cầu trả lời khi tag đang trong phạm vi (tag thụ động). 9 Hình 2.2 Hoạt động giữa tag và reader RFID Tag tích cực đọc xa 100 feet tính từ reader và có thể là tag RW (với bộ nhớ được viết lên và xóa như một ổ cứng máy tính) hoặc là tag RO. Tag thụ động có thể được đọc xa reader 20 feet và có bộ nhớ RO. Kích thước tag, giá cả, dải đọc, độ chính xác đọc/ghi, tốc độ dữ liệu và chức năng hệ thống thay đổi theo đặc điểm nêu ra trong thiết kế và dải tần hệ thống FRID sử dụng. Reader gồm một anten liên lạc với tag và một đơn vị đo điện tử học đã được nối mạng với máy chủ. Đơn vị đo tiếp sóng giữa máy chủ và tất cả các tag trong phạm vi đọc của anten, cho phép một đầu đọc liên lạc đồng thời với hàng trăm tag. Nó cũng thực thi các chức năng bảo mật như mã hóa/ giải mã và xác thực người dùng. Reader có thể phát hiện tag ngay cả khi không nhìn thấy chúng. Hầu hết các mạng RFID gồm nhiều tag và nhiều đầu đọc được nối mạng với nhau bởi một máy tính trung tâm, hầu như thường là một trạm làm việc gọn để bàn. Máy chủ xử lý 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 c ơ sở dữ 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. 10 2.5 Các tiêu chuẩn công nghệ Nhiều tiêu chuẩn công nghệ RFID đã được đề xuất từ nhiều tổ chức khác nhau trên thế giới. Để mô tả đầy đủ về các tiêu chuẩn đó, có lẽ phải cần đến cả một cuốn sách về nó. Nên ở đây ta chỉ đề cập sơ qua về một số tiêu chuẩn đang sử dụng ngày nay và được đa số các công ty sản xuất các thiết bị RFID tuân thủ theo. Dưới đây là tên các tiêu chuẩn chính cùng tên các các tổ chức định nghĩa nó đi kèm theo: • ANSI (American National Standards Institute) • AIAG (Automotive Industry Action Group) • EAN.UCC (European Article Numbering Association International, Uniform Code Council) • EPCglobal • ISO (International Organization for Standardization) • ETSI (European Telecommunications Standards Institute) • ERO (European Radiocommunications Office) • UPU (Universal Postal Union) • ASTM (American Society for Testing and Materials). • CEN (Comité Européen Normalisation (European Comite for Standardization ) Bây giờ ta sẽ tìm hiểu sơ qua về hai tiêu chuẩn ANSI và EPCglobal để có cái nhìn tổng quan về chúng. 2.5.1 Tiêu chuẩn ANSI ANSI là một tổ chức tư nhân phi lợi nhuận, thường chủ động đề ra các tiêu chuẩn và các hệ thống đánh giá chuẩn của Hoa Kỳ. Nhiệm vụ của viện là nâng cao khả năng cạnh tranh toàn cầu của Hoa Kỳ trong kinh doanh cũng như chất 11 lượng cuộc sống người dân Hoa Kỳ bằng cách thúc đẩy và tạo sự đồng thuận tình nguyện về các tiêu chuẩn, các hệ thống đánh giá, và bảo vệ tính toàn vẹn của chúng. Một vài tiêu chuẩn chính của ANSI về công nghệ RFID mà nó đã được sử dụng trong các ứng dụng thực tế được đề cập dưới đây: • ANS INCITS 371. Thông tin về vị trí của các hệ thống thời gian thực. Cái này bao gồm ba phần như dưới đây: Phần 1. Các giao thức giao tiếp trên không tại dải tần 2.4 GHz. Phần 2. Các giao thức giao tiếp trên không tại dải tần 433 MHz. Phần 3. Giao tiếp với các chương trình ứng dụng. • ANS MH10.8.4. Tiêu chuẩn ANSI cho các ứng dụng RFID với các container bằng nhựa có thể sử dụng lại được. 2.5.2.Tiêu chuẩn EPCglobal. EPCglobal, Inc, là một liên doanh giữa các tổ chức quốc tế UCC và EAN. Mục đích của EPCglobal là để thiết lập các tiêu chuẩn trên toàn thế giới về thiết kế và triển khai thực hiện thông qua EPC (Electronic Product Code) và EPCglobal Network. Các đặc điểm kỹ thuật. EPCglobal nhắm đến mục tiêu là hoạt động của các chuỗi cung ứng và được xem là các đặc điểm kỹ thuật hứa hẹn nhất cho công nghệ RFID trên toàn cầu, ngoài ra nó cũng có thể áp dụng được cho mảng rất rộng các ứng dụng khác nữa. Dưới đây ta sẽ tìm hiểu qua về EPCglobal Network, cái được xem là thành phần nền tảng của EPCglobal. EPCglobal Network là một tập hợp các công nghệ, có thể cung cấp tự động, nhận dạng thời gian thực và chia sẻ dữ liệu thông minh của một danh mục mặt hang cả ở bên trong và bên ngoài một doanh nghiệp. Tất cả các cái này rất phù hợp với các hoạt động của một chuỗi cung ứng trong một doanh nghiệp, tuy nhiên nó cũng có thể triển khai được với các kiểu ứng dụng khác nữa. Năm thành phần công nghệ chính tạo nên các tiêu chuẩn EPCglobal Network, bao gồm: 12 • Electronic Product Code (EPC). • Data-collection hardware bao gồm các loại thẻ và reader EPC. Cái này cũng được biết tới như là hệ thống ID. • EPCglobal middleware. • Discovery Services (DS), Ví dụ, ONS (Object Naming Service) là thuộc thành phần này. • EPC Information Services (EPCIS). EPC (Electronic Product Code) là một tấm nhận dạng đã được cấp phép, mà có thể nhận diện được bất kỳ danh mục mặt hàng nào trong một chuỗi cung ứng. Nó rất đơn giản và nhỏ gọn và có thể tạo ra số lượng rất lớn các định danh duy nhất. Đồng thời, nó cho phép đưa vào các mã kế thừa và các tiêu chuẩn cho phù hợp với từng hoàn cảnh cụ thể chẳng hạn như: • Global Trade Identity Number (GTIN). Cái này cung cấp một số EANUCC duy nhất trên toàn cầu phục vụ cho việc nhận dạng các sản phẩm và các dịch vụ. • Unique Identification (UID). Cái này được sử dụng để đánh số theo dõi tài sản của Bộ Quốc Phòng Mỹ. • Global Location Number (GLN). Cái này được sử dụng để biểu thị các vị trí, các đối tác thương mại, và các thực thể pháp lý • Serial Shipping Container Code (SSCC). Cái này được sử dụng để nhận dạng đơn vị vận chuyển chẳng hạn như một khay để hàng,một thùng các tông,... Ngày nay một công ty đang sử dụng mã vạch trong các hoạt động của họ có thể có một cách dễ dàng để chuyển sang sử dụng công nghệ RFID bằng cách dùng EPC. Một mã EPC có thể được sử dụng để xác định các thuộc tính khác nhau của một danh mục mặt hàng, chẳng hạn như: • Phiên bản EPC được sử dụng. 13 • Thông tin nhận dạng nhà sản xuất. • Kiểu sản phẩm. • Chuỗi số duy nhất của danh mục mặt hàng. 2.5.3 Tiêu chuẩn ISO ISO là một mạng lưới các viện tiêu chuẩn quốc gia của 146 quốc gia, trên cơ sở mỗi nước là một thành viên, với trung tâm đặt tại Geneva, Thụy Sĩ. ISO là một tổ chức phi chính phủ. ISO có các ủy ban kỹ thuật (Technical Committee-TC) và các hội đồng kỹ thuật chung (Joint Technical Councils JTC) được tham gia xây dựng các tiêu chuẩn có liên quan đến RFID bao gồm: • ISO JTC1 SC31 • ISO JTC1 SC17 • ISO TC 104 / SC 4 • ISO TC 23 / SC 19 • ISO TC 204 • ISO TC 122 Dưới đây là một số tiêu chuẩn ISO có liên quan đến công nghệ RFID mà nó đã được sử dụng trong các ứng dụng thực tế: • ISO 6346. Nhận dạng và đánh dấu mã cước vận chuyển container. • ISO 11784. Tần số vô tuyến xác định cấu trúc mã số nhận dạng động vật sử dụng RFID. Tuy nhiên, nó không chỉ ra bất cứ đặc tính nào của giao thức truyền giữa một thẻ RFID và một reader. 2.6 CÁC ỨNG DỤNG CỦA RFID RFID được ứng dụng trong các lĩnh vực: • Bảo mật, an ninh: 14 - Điều khiển truy nhập: khóa và các thiết bị cố định - Quy trình quản lý - Chống trộm: trong việc kinh doanh mua bán - RFID trong việc xử phạt • Giám sát: - Dây chuyền cung cấp: Điều khiển kiểm soát trong các nhà kho - Người hoặc súc vật: trẻ em, bệnh nhân, vận động viên, gia súc, thú kiểng - Tài sản: hành lý trên máy bay, thiết bị, hàng hóa • Hệ thống thanh toán điện tử: - Lưu thông: hệ thống thu phí tự động: Fastrak, EZ-pass - Vé: vào cổng khu trượt tuyết, nhà hát - Thẻ tín dụng 2.6.1 RFID trong việc xử phạt. Công nghệ RFID tạo điều kiện xử phạt dễ dàng, thay đổi các nhiệm vụ thường lệ mà nó đòi hỏi nhiều thời gian thành các nhiệm vụ điện tử được thực thi tự động với chi phí thấp. Thêm nữa là có thể lưu lại tạo hệ thống hoàn chỉnh, hiệu quả hơn. Việc sử dụng hệ thống RFID làm tăng an ninh, giảm bạo lực, tạo ra môi trường an toàn cho bộ phận nhân viên. 2.6.2 RFID trong an ninh quốc gia Hội an ninh quốc gia Mỹ (DHS) đã nắm bắt RFID như một công nghệ được chọn cho việc cải tiến an ninh ở biên giới Mỹ và cửa khẩu. Công nghệ RFID là ý tưởng xác định vị trí, theo dõi và xác thực sự đi lại của mọi người và các đối tượng mà họ vào ra nước Mỹ. 15 2.6.3 Điều khiển truy nhập Dùng các thiết bị RFID làm các thẻ khóa điện tử điều khiển truy nhập thay cho các khóa kim loại như trước đây. Điểm thuận lợi của thẻ khóa này là thẻ khó bị dập ép và dễ dàng hủy bỏ khi bị đánh cắp và thất lạc chúng ta chỉ cần xóa bỏ thẻ từ cơ sở dữ liệu truy nhập hoặc tạo ra báo động khi các thẻ này được sử dụng. Thẻ này còn được dùng trong quản lý nhân viên làm giảm số lượng nhân viên bảo vệ. Khoảng cách đọc thường giới hạn khoảng 1 foot hoặc nhỏ hơn. Một trong những nhà sản xuất thẻ này là Hughes Identification Devices (HID) đã cung cấp các loại thẻ có tần số 125kHz hoặc 13.56MHz và lưu trữ khoảng 2 đến 16 kbits dữ liệu đọc/ghi . Khóa RFID còn dùng trong xe hơi để chống trộm. Xe hơi chỉ hoạt động được khi có mặt của cả 2 khóa: khóa kim loại và khóa RFID làm giảm nguy cơ mất trộm. Hình 2.3 ứng dụng thẻ truy nhập 16 2.7 NHƯỢC ĐIỂM CỦA RFID Giá cao: Nhược điểm chính của công nghệ RFID là giá cao. Dễ bị ảnh hưởng: có thể làm tổn hại hệ thống RFID bởi việc phủ vật liệu bảo vệ từ 2 đến 3 lớp kim loại thông thường để ngăn chặn tín hiệu radio. Cũng có thể tổn hại hệ thống RFID bởi việc đặt hai item đối ngược, điều đó có thể hủy các tín hiệu. Điều này đòi hỏi kiến thức về kỹ thuật và sự canh thẳng hàng cẩn thận. Việc thủ tiêu các tag: các tag RFID được dán bên trong bao bì và được phô ra dễ thủ tiêu. Điều này có nghĩa là sẽ có nhiều vấn đề khi người sử dụng biết rõ hơn về vai trò của tag. Những liên quan riêng tư người sử dụng: Vấn đề với hệ thống RFID thư viện ngày nay là các tag chứa thông tin tĩnh mà nó có thể được đọc dễ dàng bằng các đầu đọc tag trái phép. 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. 17 CHƯƠNG 3: TAG RFID 3.1Tần số hoạt động. Tần số hoạt động là tần số điện từ mà tag dùng để giao tiếp hoặc thu được năng lượng. Phổ điện từ mà RFID thường hoạt động là tần số thấp (LF), tần số cao (HF), siêu cao tần (UHF) và vi sóng (Microwave). Vì hệ thống RFID truyền đi bằng sóng điện từ, chúng cũng được điều chỉnh như thiết bị radio. Hệ thống RFID không được gây cản trở các thiết bị khác, bảo vệ các ứng dụng như radio cho các dịch vụ khẩn cấp hoặc truyền hình. Bảng 3.1: Khoảng tần số RFID Trong hoạt động, tần số RFID thực tế bị giới hạn bởi những mức tần số nằm bên phần Industrial Scientific Medical (ISM). Tần số thấp hơn 135kHz không phải là tần số ISM, nhưng trong khoảng này hệ thống RFID dùng nguồn năng lượng từ trường và hoạt động ở khoảng cách ngắn vì vậy nhiễu phát ra ít hơn tại tần số khác. 18 Bảng 3.2: Khoảng đọc của tần số RFID Gần đây tag UHF giảm giá dẫn đến việc sử dụng tag trong các ứng dụng tăng lên khi trước đó tag LF và HF được dùng chủ yếu. Tuy nhiên tag UHF không được dùng thay thế cho tag LF trong kiểu tag cấy hoặc tag vi sóng trong các ứng dụng khoảng cách lớn (khoảng cách đọc hơn 10m). 3.2 Phân loại Tag Một thẻ RFID là một thiết bị có thể lưu trữ và truyền được được dữ liệu tới reader không phải theo cách tiếp xúc trực tiếp mà bằng cách sử dụng các sóng vô tuyến. Các thẻ RFID có thể được phân loại theo hai cách khác nhau. Dưới đây là cách phân loại thứ nhất, dựa trên cơ sở thẻ đó có chứa nguồn năng lượng ngay trên bảng mạch thẻ hay không hoặc dựa trên cơ sở các chức năng đặc biệt hỗ trợ ghi chép dữ liệu: • Thụ động (Passive) • Tích cực (Active) • Bán tích cực (Semi - active, cũng như bán thụ động semi - passive) • Chỉ đọc (RO) • Ghi một lần, đọc nhiều lần (WORM) • Đọc - Ghi (RW) 3.2.1Tag thụ động Kiểu thẻ RFID này không có nguồn nuôi tích hợp cùng trên bảng mạch thẻ (ví dụ, pin), thay vì vậy nó sử dụng năng lượng được phát ra từ reader để làm nguồn năng lượng cho bản thân nó hoạt động và thực hiện truyền dữ liệu mà nó lưu trữ tới reader. Thẻ thụ động khá đơn giản về cấu tạo và không có các bộ phận rời rạc.Và có lẽ chính vì vậy các thẻ thụ động tồn tại khá lâu trong điều kiện môi trường khắc nghiệt. Đối với loại thẻ này, để thực hiện truyền thông tin giữa thẻ và reader thì 19 Reader luôn luôn phải liên lạc trước tiên, tiếp sau đó mới tới lượt thẻ. Vì vậy sự hiện diện của reader là bắt buộc để thẻ có thể truyền được dữ liệu của nó. Thẻ thụ động thông thường nhỏ hơn so với thẻ tích cực và thẻ bán tích cực. Nó có một phạm vi đọc khá đa dạng từ 1 inch (=2.54cm) tới khoảng 30 feet (xấp xỉ 9 mét). Có lẽ bởi vậy mà thẻ thụ động bao giờ cũng rẻ hơn thẻ tích cực hay thẻ bán tích cực. Một thẻ thụ động bao gồm các thành phần chính dưới đây: • Thành phần vi chip • Thành phần anten Dưới đây là hình ảnh minh họa các thành phần thẻ thụ động trong thực tế: Hình 3.1 Các thành phần của thẻ thụ động Còn tiếp theo đây là một số hình ảnh thực tế về các thẻ thụ động của một vài hãng sản xuất lớn khác nhau: 20 Hình 3.2 Các thẻ LF của hãng Texas Instruments