RFID یا به عبارتی Radio Frequency Identification، تکنولوژی نوینی است که به کمک امواج رادیویی و مدارات مجتمع الکترونیکی، اشیا و یا اشخاص را تشخیص و یا ردیابی می کند.
متداول ترین روش برای شناسایی اشیاء، ذخیره کردن یک شماره سریال در یک میکروچیپ است که به یک آنتن کوچک متصل است که به این مجموعه تگ می گویند.
این تگ به کالا یا شخص متصل شده و با تشعشع امواج رادیویی، عمل تشخیص و شناسایی صورت می گیرد.
RFID دارای مزیت هایی همچون برای خواندن نیازی به دید مستقیم ندارد، باعث سرعت در کارها می شود و در هزینه و زمان صرفه جویی می کند، در اندازه و شکل های مختلف وجود دارد و کاربردهای مختلفی را ساده می کند و درنهایت کاهش خطا و افزایش دقت و بازدهی از دیگر مزایای آن است.
تاریخچه تگ های RFID
در سال 1945 لئون ترمین یک ابزار جاسوسی برای دولت شوروی اختراع کرد که امواج رادیویی موجود را با اطلاعات صوتی مجدد مخابره و منتقل می کرد.
اگرچه این وسیله یک وسیله شنود نهان و غیرفعال و نه یک تگ شناسایی بود، به عنوان اولین وسیله شناخته شد.
تکنولوژی مشابه تر، تقویت کننده IFF بود که توسط بریتانیا در سال 1939 اختراع شد.
اخیرا یک کار تحقیقاتی توسط هری استوگمن با عنوان ارتباطات به وسیله قدرت انعکاس در زمینه RFID انجام شده است.
ماریو کارجولو ادعا می کند که کشف تقویت کننده رادیویی غیرفعال دارای حافظه وی در سال1973 اولین جد حقیقی RFID مدرن می باشد.
سیستم های شناسایی الکترونیکی
سیستم های شناسایی الکترونیکی سیستم هایی هستند که اشیا و یا اشخاص را شناسایی می کنند.
از میان این سیستم ها، شناخته شده ترین آن ها عبارتند از:
• بارکدها
• تشخیص هویت از روی مشخصات صورت
• چشم الکترونیکی
• تگ های رادیویی
• تشخیص از روی صدا
در این میان به بررسی بارکد می پردازیم که به سیستم RFID بیشتر شباهت دارد.
بارکدها، مرسوم ترین فن آوری هستند که امروزه برای شناسایی کالا در تجارت به کار برده می شوند.
اما، محدودیت عمده آن ها این است که دستگاه اسکنر بارکد برای خواندن باید دقیقاً نسبت به بارکد دید مستقیم داشته باشد.
همچنین، بارکد فقط مشخصات سازنده و نوع محصول را در خود جای داده و در تمایز محصولات یک نوع ناتوان است.
معرفی سیستم RFID
تکنولوژی RFID یا شناسایی به کمک امواج رادیویی، تکنولوژی نوینی است که به کمک امواج رادیویی و مدارات مجتمع الکترونیکی، اشیاء و یا اشخاص را تشخیص و ردیابی می کند.
شناسایی به کمک تگی انجام می شود که به نام تگ رادیویی شناخته می شود.
این تگ از یک آنتن بسیار کوچک و یک چیپ الکترونیکی تشکیل شده است.
اطلاعات مربوط به شخص یا شی درون چیپ نوشته می شود.
این تگ به شکل، اندازه، برد، ظرفیت حافظه و با پوشش های مختلف وجود دارد و به شی یا شخص متصل می شود.
امروزه، بیشتر تگ ها در حفاظ قرار دارند تا در برابر تغییرات آب و هوایی، رطوبت، مواد شیمیایی و گرد و غبار محافظت شوند.
بعضی از تگ ها با باتری کار می کنند و بعضی تنها کافی است که در میدان مغناطیسی قرار بگیرند.
طول عمر تگ های بدون باتری بیشتر است و در واقع تا 10 سال تخمین زده شده است.
دستگاهی به نام دستگاه تگ خوان از فاصله مشخص، تگ را شناسایی می کند و این روند، به دید مستقیم احتیاج ندارد.
تنها کافی است که تگ در برد مشخصی از دستگاه تگ خوان قرار داشته باشد.
امروزه، در سراسر دنیا، از این فناوری در صنایع مختلف استفاده شده است.
صنعت حمل و نقل، کشتیرانی، آب و فاضلاب، نفت و گاز از جمله این صنایع هستند.
کنترل یک انبار، بالابردن امنیت یک فروشگاه، نظارت چرخه تولید، کنترل و نظارت بر حضور و غیاب کارکنان یک اداره و هزاران کاربرد دیگر، توجه بسیاری از بزرگترین شرکت ها و سازمان های جهان را به سمتRFID جلب کرده است.
در شکل 1 تگ هایی که دربرد تگ خوان قرار ندارند، خوانده نمی شوند.
شکل1- محدودیت برد تگ خوان مشخصات فنی سیستم RFID سیستم RFID از امواج رادیویی برای ارسال داده ها استفاده می کند.
این سیستم از سه قسمت اصلی تگ رادیویی، دستگاه تگ خوان و کامپیوتر تشکیل شده است.
دستگاه تگ خوان ابتدا موج الکترو مغناطیسی را به تگ ارسال و این موج، توان لازم برای فعال شدن تگ را فراهم می کند.
آنگاه میکروچیپ درون تگ، موج دریافتی را مدوله می کند و به دستگاه تگ خوان می فرستد.
دستگاه تگ خوان، اطلاعات دریافتی که بر روی موج قرار دارد را به دیتای دیجیتال تبدیل می کند و می تواند از پورت سریال یا USB به کامپیوتر ارسال کند.
ساختار داخلی تگ رادیویی تگ رادیویی از یک میکروچیپ و یک آنتن تشکیل شده است.
میکروچیپ، اطلاعات را در خود نگه می دارد و آنتن اطلاعات را به سمت دستگاه تگ خوان می فرستد.
یک نمونه از تگ RFID را در شکل 2 مشاهده می کنیم.
شکل2- تگ RFID (این تگ دارای آنتن و چیپ می باشدکه شکل سمت راست چیپ تگ و شکل سمت چپ آنتن آن را نشان می دهد).
در جدول 1 می بینیم که با افزایش فرکانس، برد تگ RFID افزایش یافته و بهترین کاربردهای آن عنوان شده است.
جدول 1- رابطه بین افزایش فرکانس و برد تگ RFID انواع تگ های رادیویی 1- تگ های فقط قابل خواندن (ROM): میکروچیپ داخل تگ در کارخانه برنامه ریزی شده و دیتای آن ، هیچ وقت قابل تغییر نیست.
2- تگ های یک بار قابل نوشتن و به دفعات قابل خواندن (Worm): در این گونه تگ ها، اطلاعات در کارخانه بر روی چیپ نوشته و قفل می شود.
تا زمانی که تگ قفل است، اطلاعات قابل خواندن نیست.
3- تگ های قابل خواندن و نوشتن یا (Read/Write): داده ها در کارخانه بر روی چیپ نوشته می شود و اطلاعات دیگری نیز می تواند بر روی تگ اضافه شود، پاک شود و یا تغییر داده شود.
از منظر دیگر تگ ها به 3 دسته زیر تقسیم بندی می شوند: 1- تگ های پسیو: - تگ پسیو، نیازی به باتری ندارد و توان لازم برای فعال شدن را از موج رادیویی که تگ خوان به آن می فرستد، دریافت می کند.
- تامین توان کافی برای ICموجوددر tag بوسیله سیگنال امواج رادیویی وارد شده است.
- مبنای عملکرد بر اساس برگشت سیگنال reader می باشد.
- طراحی آنتن به دو منظور انجام پذیرفته است: 1.
جمع آوری توان از سیگنال دریافتی و فعال کردن tag 2.
ارسال سیگنال منعکس شده به نقاط دوردست - ذخیره دیتا بر روی چیپ موجود بر روی tag که حاوی یک حافظه E2PROM می باشد.
- دارای ابعاد بسیار کوچک با طول عمر نامحدود است.
- برد آن بین 2mmتا چند متر است.
- نوع پلیمری آن در فرکانس 56/13 مگاهرتز به صورت ثابت عمل می کند.
- برای سازنده ارزان تمام می شوند.
- طول عمر بیشتری دارند.
- به تگ خوان قویتری نیازدارد.
2- تگ های نیمه پسیو: - ساختاری شبیه تگ های passive به اضافه یک باطری دارند.
- نسبت به تگ های passive دارای سرعت پاسخ دهی بیشتر بوده و در زمان خواندن دیتا قوی تر عمل می کنند.
3- تگ های اکتیو: - دارای منبع تغذیه داخلی می باشد.
- در کنترل دما کاربرد دارد و هم چنین برای اجسام گران قیمت مانند کانتینرها و هم چنین اشیا قیمتی استفاده می شود.
- محدودیت اندازه دارند.
- برد آن زیاد و در حدود 100 متر است.
- طول عمر آن بالای 5 سال می باشد.
- چندین تگ اکتیو، با هم می توانند برنامه ریزی شوند و اطلاعات بر روی آن ها قرار گیرد.
- گران تر است.
- اطلاعات آن ها معمولا قابل تغییر است.
- حافظه بزرگتری دارند که حداکثر آن یک مگا بایت است.
- طول عمر آن ها 2 تا 4 سال است.
- شامل انواع زیر می باشند: الف- Response tags: فقط وقتی پاسخ می دهند که یکreader درخواست دهد.
ب- Beacon tags: داده ها وID را در یک فاصله از قبل تعیین شده ارسال می کنند.
انواع دستگاه های تگ خوان دستگاه های تگ خوان به صورت های مختلفی وجود دارند.
یک نوع آن، مدل دستی است.
هر کدام از تک خوان ها، می توانند گروهی از تگ های رادیویی را بخوانند.
به کمک بعضی از آن ها می توان اطلاعاتی را نیز روی تگ های رادیویی نوشت.
کاربر با در دست داشتن دستگاه تک خوان ، اطلاعات تگ ها را می خواند.
بعضی از تگ خوان ها، ثابت هستند و در مکانی نصب می شوند که قادرند هر تگی را که در محدوده شان قرار داشته باشد، تشخیص دهند.
کاربرد RFID در راهنمایی و رانندگی تگ RFID و سنسور سرعت می توانند به همراه هم در اتومبیل ها نصب شوند و دستگاه تگ خوان، سرعت اتومبیل ها را در حال حرکت می خواند و به این ترتیب اتومبیل هایی که سرعت غیرمجاز دارند را شناسایی می کند.
تگ خوان به آسانی به کامپیوترهای کوچک دستی متصل گردیده و ماموران راهنمایی و رانندگی می توانند در همان لحظه برگ جریمه را به کمک چاپگر کوچک صادر کنند.
بر روی سوئیچ اتومبیل ها، تگ RFID ، سیگنالی را به استارت اتومبیل می فرستد و پس از تایید هویت راننده، اتومبیل روشن می شود.
به این ترتیب امنیت اتومبیل به طور قابل توجهی افزایش می یابد.
تشخیص هویت کارکنان یک موسسه و یا مسافران یکی از موارد استفاده تگ های RFID، کاربرد آن ها در کارت شناسایی یا بلیط مسافران است.
به این ترتیب، تشخیص هویت مسافران به آسانی انجام می گیرد.
با قرارگرفتن شخص کارمند و یا مسافر در محدوده تگ خوان، شماره سریال تگ به تگ خوان منتقل می شود و در آنجا، مشخصات فرد تفسیر و تشخیص هویت آن مشخص می شود.
یکی از مشخصات خوب تگ هایRFID این است که در کنار آهن ربا و یا در اثر شستشو خاصیت خود را از دست نمی دهند.
به این ترتیب، یک کارمند می تواند حتی یک تگ RFID را به صورت یک برچسب کوچک و یا حتی یک دکمه لباس همیشه همراه خود داشته باشد.
جلوگیری از ربوده شدن اشیا در فروشگاه ها و یا ترمینال ها می توان بر روی اجناس داخل فروشگاه، تگ RFID را چسباند.
به طوری که مشتری نتواند آن را به راحتی پیدا کند.
این بر خلاف بارکد است که به آسانی دیده می شود و ممکن است پاره شود.
صندوق دار، هنگام عبور مشتریان از گیت فروشگاه، تمام اجناس خریداری شده را در آن واحد به کمک دستگاه تگ خوان شناسایی می کند و لزومی ندارد که یکی یکی شماره آن ها را بخواند.
این مورد کمک زیادی به کم شدن میزان دزدی در فروشگاه ها و صرفه جویی در وقت مشتریان می کند.
همچنین می توان بار مسافران را نیز به همین ترتیب به تگ RFID مجهز کرد که شماره سریال آن، می تواند شماره شناسایی فرد باشد.
به این ترتیب، کارها با سرعت بیشتری انجام می گیرد و در وقت کارکنان ترمینال های هوایی و یا زمینی صرفه جویی می شود.
بلیت الکترونیکی یکی از کابردهای مهم تگ های رادیویی، بلیت ها، کارت های هوشمند و اعتباری است.
تگ، داخل بلیت و یا کارت قرار داده می شود.
کارت و یا بلیت های هوشمند، پلاستیکی یا کاغذی بوده و اندازه و شکل آن ها بر حسب نیاز مختلف است.
چاپگرهای مخصوصی اطلاعات مورد نیاز را هم بر روی کارت یا بلیط و هم داخل تراشه داخلی تگ می نویسند.
اطلاعات نوشته شده بر روی تراشه قابل تغییر است.
اطلاعات می تواند شامل مشخصات کاربر و یا مدت زمان اعتبار کارت باشد.
بر حسب نوع تگ، کارت یا بلیط هوشمند از فاصله مشخصی بدون نیاز به تماس مستقیم با دستگاه و یا دید مستقیم خوانده می شود.
شکل 3 یک کارت هوشمند را نشان می دهد.
شکل 3- کارت هوشمند مجهز به RFID مزایای استفاده از بلیت یا کارت هوشمند عبارتند از: خواندن سریع کارت بدون نیاز به تماس یا دید مستقیم از طریق قرار دادن دستگاه تگ خوان در گیت صرفه جویی در وقت مشتریان و مسافران و کارکنان افزایش بازدهی و کار افزایش سرعت خواندن اطلاعات کارت و یا بلیت سوخت رسانی الکترونیکی یکی از کاربردهایRFID در سوخت رسانی الکترونیکی است.
به این ترتیب که می توان کارت های مجهز به تگ رادیویی را در اختیار رانندگان اتومبیل قرار داد و یا آن را بر روی خودرو نصب کرد.
هنگامیکه راننده به پمپ بنزین وارد می شود، هویت او تشخیص داده می شود.
به طوری که در هر بار استفاده از بنزین، تاریخ و ساعت و میزان مصرف، در کارت آن ها به صورت الکترونیکی ثبت می شود.
به این ترتیب مصرف بنزین بهینه خواهد شد.
انبار داری از دیگر کاربردهایRFID، انبارداری است.
می توان بر روی تمامی محصولات یک انبار تگ را قرار داد و کنترل انبار به سادگی با دستگاه تگ خوان انجام می گیرد.
هر تگ حاوی مشخصات کالا می باشد.
به این ترتیب، در نیروی انسانی و هزینه صرفه جویی می شود.
اطلاعات این تگ ها، قابل کپی کردن نیست.
می توان در قفسه های یک انبار، دستگاه تگ خوان قرار داد و به این ترتیب، کارگران اگر کالایی را اشتباه در قفسه قرار دهند، بوق اخطار شنیده می شود.
با قرار دادن دستگاه تگ خوان در قسمت ورودی انبار، ورود و خروج به انبار به آسانی کنترل می شود.
اطلاعات خوانده شده بر روی کالا در پایگاه داده ای ثبت می شود و می توان این اطلاعات را به سادگی از طریق اینترنت به دفتر مرکزی ارسال کرد.
این کاربرد، در مورد انبار مواد غذایی بسیار موثر است.
زیرا در وقت صرفه جویی می شود و به سرعت ماده غذایی مثلا میوه به بازار عرضه می شود و از خرابی آن جلوگیری می شود.
مشکلات امنیتی تگ های رلدیویی و راه کارها امروزه، در این زمینه تحقیقاتی در حال انجام است تا اشکالات این سیستم برطرف گردد.
یکی از مشکلات این تگ ها این است که هر شخصی که دستگاه تگ خوان در اختیار داشته باشد، می تواند تگ ها را ردیابی کند.
یکی از راه حل ها، استفاده از الگوریتم های رمز نگاری است .
به این ترتیب که داده ای که در تگ ذخیره می شود، داده اصلی نیست.
مثلا شماره سریال را تغییر می دهند و در این صورت شماره سریال خوانده شده ، شماره سریال اصلی نیست و به این ترتیب از نفوذ غیر مجاز کاربران جلوگیری می شود.
روش دوم، غیر فعال کردن موقتی تگ ها در مواقع لازم است .
مثلا هنگام خروج کالا از انبار، از راه دور، تگ ها را غیرفعال می کنند.
روش سوم، ذخیره کردن 2 یا 3 شماره سریال در تگ است.
به این ترتیب که با هر بار خواندن، یک شماره سریال دیده می شود و تنها کاربر مجاز می داند که این شماره ها به یک کالا مربوط می شود.
در عین حال ردیابی مخفیانه اشخاص، یکی از مهم ترین مشکلات امنیتی این تگ های رادیویی است.
در نهایت می توان با تمهیدات بسیار ساده ای از سوء استفاده های خلاقانه تهدیدکنندگان جلوگیری کرد.
منابع و ماخذ [1] www.wikipedia.org [2] www.biztechcorp.com [3] www.aimglobal.org [4] www.accenture.com Best use applicationdistancefrequencyWIP, Rental Item, Auto Immobilizers, Animal Tracking10 cm or less125-135 kHzWIP, Rental Item , Auto Immobilizers , Security / Access Control10-70 cm13.56 MHzAsset Management, Yard Management, Supply Chain Management, Baggage Tracking, Toll Collection, Sports Timing300 cmUHF ) 300-1000 MHz)Asset Management, Supply Chain Management, Toll Collection100 cm2450 MHz