Công nghệ nhận dạng đối tượng bằng sóng vô tuyến RFID

Cơng nghệ nhận dạng đối tượng sóng vơ tuyến RFID BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC DÂN LẬP HẢI PHÒNG - ISO 9001:2008 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH: ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG Người hướng dẫn: Kĩ sư Nguyễn Huy Dũng Sinh viên : Từ Hữu Thắng HẢI PHÕNG - 2019 Sinh viên: Từ Hữu Thắng - Lớp ĐT1001 Công nghệ nhận dạng đối tượng sóng vơ tuyến RFID BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC DÂN LẬP HẢI PHÒNG - CƠNG NGHỆ NHẬN DẠNG ĐỐI TƯỢNG BẰNG SĨNG VƠ TUYẾN RFID ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC CHÍNH QUY NGÀNH : ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG Người hướng dẫn : Kĩ sư Nguyễn Huy Dũng Sinh viên : Từ Hữu Thắng Hải Phòng - 2019 Sinh viên: Từ Hữu Thắng - Lớp ĐT1001 Công nghệ nhận dạng đối tượng sóng vơ tuyến RFID BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC DÂN LẬP HẢI PHÒNG NHIỆM VỤ ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP Sinh viên: Từ Hữu Thắng - Lớp ĐT1001 Cơng nghệ nhận dạng đối tượng sóng vô tuyến RFID Sinh viên : Từ Hữu Thắng Mã số : 100425 Lớp : ĐT1001 Ngành: Điện tử viễn thông Tên đề tài : Công nghệ nhận dạng đối tượng sóng vơ tuyến RFID Sinh viên: Từ Hữu Thắng - Lớp ĐT1001 Công nghệ nhận dạng đối tượng sóng vơ tuyến RFID NHIỆM VỤ ĐỀ TÀI Nội dung yêu cầu cần giải nhiệm vụ đề tài tốt nghiệp ( lý luận, thực tiễn, số liệu cần tính tốn vẽ) …………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………… Các số liệu cần thiết để thiết kế, tính tốn …………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………… Sinh viên: Từ Hữu Thắng - Lớp ĐT1001 Cơng nghệ nhận dạng đối tượng sóng vơ tuyến RFID …………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………… Địa điểm thực tập tốt nghiệp Đài phát truyền hình Hải Phòng CÁN BỘ HƯỚNG DẪN ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP Người hướng dẫn thứ nhất: Họ tên : Nguyễn Huy Dũng Học hàm, học vị: Kĩ sư Cơ quan công tác : Trường Đại học Dân lập Hải Phòng Nội dung hướng dẫn : ………………………………………………………… ……… …… …………………………………………………………………… … Sinh viên: Từ Hữu Thắng - Lớp ĐT1001 Công nghệ nhận dạng đối tượng sóng vơ tuyến RFID ……………………………………………………………… .… …… ……………………………………………………………… .… …… Người hướng dẫn thứ hai: Họ tên : Học hàm, học vị : Cơ quan công tác : Nội dung hướng dẫn : ……………………………………………………………… .… …… …………………………………………………………… .…… …… ……………………………………………………………… .… …… Đề tài tốt nghiệp giao ngày tháng năm 2019 Yêu cầu phải hoàn thành xong trước ngày Sinh viên: Từ Hữu Thắng - Lớp ĐT1001 tháng năm 2019 Cơng nghệ nhận dạng đối tượng sóng vơ tuyến RFID Đã nhận nhiệm vụ ĐTTN Đã giao nhiệm vụ ĐTTN Sinh viên Người hướng dẫn Hải Phòng, ngày tháng năm 2019 HIỆU TRƯỞNG GS.TS.NGƯT Trần Hữu Nghị PHẦN NHẬN XÉT TÓM TẮT CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN Tinh thần thái độ sinh viên trình làm đề tài tốt nghiệp: …………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………… Sinh viên: Từ Hữu Thắng - Lớp ĐT1001 Công nghệ nhận dạng đối tượng sóng vơ tuyến RFID Đánh giá chất lượng đồ án ( so với nội dung yêu cầu đề nhiệm vụ Đ.T.T.N mặt lý luận, thực tiễn, tính tốn số liệu ): …………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………… Cho điểm cán hướng dẫn (ghi số chữ) : …………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………… Hải Phòng, ngày tháng năm 2019 Cán hướng dẫn Sinh viên: Từ Hữu Thắng - Lớp ĐT1001 Công nghệ nhận dạng đối tượng sóng vơ tuyến RFID PHẦN NHẬN XÉT TÓM TẮT CỦA NGƯỜI CHẤM PHẢN BIỆN Đánh giá chất lượng đề tài tốt nghiệp mặt thu thập phân tích số liệu ban đầu, sở lý luận chọn phương án tối ưu, cách tính tốn chất lượng thuyết minh vẽ, giá trị lý luận thực tiễn đề tài …………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………… Cho điểm cán phản biện (Điểm ghi số chữ) …………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………… Sinh viên: Từ Hữu Thắng - Lớp ĐT1001 Công nghệ nhận dạng đối tượng sóng vơ tuyến RFID Bảng trường khơng bắt buộc quan trọng trình bày số trường khơng bắt buộc hữu ích mà reader hỗ trợ Bảng trường không bắt buộc quan trọng Tên Ví dụ Mơ tả EventTimeUTC urn:epc:id:sgtin:00012345.0 Thời gian kiện xuất 54322.4208 UTC với độ xác mili giây (định dạng tùy thuộc MTB) TagIDasPureURI urn:epc:id:sgtin:00012345.0 54322.4208 TagIDasTagURI urn:epc:tag:sgtin- Một pure identity kí hiệu URI Một tag identity kí 96:2.00012345.054322.4208 hiệu URI Trigger: giao thức reader định nghĩa implicit trigger hai explicit trigger - Implicit trigger (trigger ẩn): yêu cầu thông tin từ máy chủ qua kênh lệnh (các kênh thảo luận phần trước “The Messaging Layer”) Có nghĩa giai đoạn Data Acquisition thực chu kỳ đọc qua nguồn sau chuyển liệu qua giai đoạn, đưa đến giai đoạn Report Buffer để phát đến máy chủ đáp ứng kênh lệnh  Explicit trigger (trigger rõ ràng): Có hai loại explicit trigger: Read trigger (trigger đọc): thực thi giai đoạn Data Acquisition thực lệnh READ máy chủ, liệu đệm Report Buffer  Notify trigger (trigger thông báo): gây report Report Buffer để phát đến máy chủ không gây việc đọc Máy chủ tạo việc đọc cách dùng trực tiếp lệnh IssueReadTrigger Nó tạo việc đọc khơng tạo thông báo Bảng Sinh viên: Từ Hữu Thắng - Lớp ĐT1001 79 Công nghệ nhận dạng đối tượng sóng vơ tuyến RFID trigger mơ tả loại trigger Các trigger Read Notify trigger Bảng trigger Trigger Timer Cạnh IO Mô tả Tham số Trigger khởi động sau nhiều Mili giây mili giây trigger Trigger khởi động pin Chuyển trạng thái : [0|1] IO port IO chuyển trạng thái từ đến từ IO Port đến Nếu thiết bị khơng có cổng I/O thay vào set cờ IO Pin phần cứng đọc Giá trị IO Trigger khởi động IO Port giá trị port IO đại diện cho giá trị integer Giá trị integer trigger Liên tục Trigger khởi động Trống (continuous) vịng kín Trống Trigger khởi động Trống máy chủ khởi động Nhà cung cấp Bộ đọc nhà cung cấp Xác định nhà cung mở rộng thêm vào trigger cấp 3.7.1.4 Hệ thống phụ Communication : Thực thi MTB reader Các báo cáo lưu giai đoạn Report Buffer gửi cho hệ thống phụ Communication giai đoạn Notification Trigger thực thi Giai đoạn MTB đóng gói thơng dịch liệu trường report để tuân theo yêu cầu lớp Transport Sinh viên: Từ Hữu Thắng - Lớp ĐT1001 80 Công nghệ nhận dạng đối tượng sóng vơ tuyến RFID Hình 3.25 : Giai đoạn chứa hệ thống phụ Communication Như nói trên, MTB đóng gói lớp Messaging Transport tương đương với đóng gói lớp Physical, Data Link, Network Session mơ hình OSI Nó làm cho giao diện liên lạc cho reader đơn giản Reader thực thi Bluetooth TCP/IP qua mạng Ethernet không dây 802.11b 3.7.2 Lớp Messaging : Lớp cung cấp ba kênh thông điệp: kênh lệnh, kênh thông báo kênh báo động Từ “kênh” trường hợp cho biết ống dẫn logic, riêng rẽ mà thông điệp từ lớp Reader tràn qua Mỗi kênh có tập luật riêng mục đích riêng Hình 3.26 : Các kênh lớp Messaging Trong : - Kênh điều khiển: kênh chấp nhận thông điệp đồng hình thức yêu cầu máy chủ khởi tạo Các yêu cầu từ máy chủ đến reader đáp ứng cho yêu từ reader đến máy chủ di Sinh viên: Từ Hữu Thắng - Lớp ĐT1001 81 Cơng nghệ nhận dạng đối tượng sóng vơ tuyến RFID chuyển kênh Reader không khởi tạo liên lạc qua kênh - Kênh thông báo: reader gửi thông điệp bất đồng đến máy chủ Máy chủ không khởi tạo liên lạc qua kênh Reader gửi observation cảnh báo đến máy chủ - Kênh báo động: reader gửi thông điệp báo động bất đồng đến máy chủ Máy chủ không khởi tạo liên lạc qua kênh Reader gửi thơng tin giám sát đến máy chủ, ví dụ báo động cho biết kết nối với anten 3.7.3 Lớp Transport : Các MTB khác giao thức Reader chưa xác định hoàn chỉnh Các vendor hỗ trợ MTB không xác định giao thức kênh thông điệp 3.7.3.1 TCPMTB : “Simple TCP” MTB MTB nhỏ dùng TCP để truyền tải MTB rõ reader theo mặc định lắng nghe cổng 8080 máy chủ thực kết nối Mỗi máy chủ thiết lập kết nối, reader phải từ chối tất kết nối từ máy chủ khác Đối với chuyên viên thiết kế thường làm việc với ứng dụng dựa theo TCP khác hoạt động kỳ lạ, giới hạn máy chủ giao thức reader việc liên lạc reader MTB đóng khung thơng điệp lớp Reader với header cho biết thông điệp thuộc kênh nào, khung gồm header payload tính theo octet Hình 3.27 : Cấu trúc khung Sinh viên: Từ Hữu Thắng - Lớp ĐT1001 82 Công nghệ nhận dạng đối tượng sóng vơ tuyến RFID Trong : - Channel ID: trường kênh điều khiển, kênh thông báo ID cho kênh báo động chưa xác định - Length: trường có giá trị không xác định từ đến 2,147,483,648 - Payload: thông điệp lớp Reader Khung dùng cho thông điệp từ reader đến máy chủ từ máy chủ đến reader Máy chủ tạo kết nối gửi thông điệp HostGreeting đến reader Khi phát có kết nối, khơng chờ thơng điệp HostGreeting reader gửi thông điệp ReaderGreeting Khi hai bên nhận lời chào chúng bắt đầu xử lý thơng điệp lớp Reader ReaderGreeting, HostGreeting có chiều dài octet, octet cuối có giá trị Octet ReaderGreeting 1, HostGreeting Các octet khác Hình 3.28 : Cấu trúc lời chào reader máy chủ 3.7.3.2 HTTPMTB : HTTP MTB tạo kết nối HTTP 1.1 máy chủ reader cho kênh lệnh kết nối riêng máy chủ reader cho kênh thông báo Lưu ý điều không vi phạm yêu cầu giao thức kết nối reader máy chủ đơn Reader lắng nghe port 80 Trong TCP MTB, reader nhận kết nối từ máy chủ từ chối kết nối sau từ máy chủ khác HTTP khơng u cầu kết nối cố định (constant), máy chủ dừng kết nối TCP xem kết nối với máy chủ này, giữ trạng thái Sinh viên: Từ Hữu Thắng - Lớp ĐT1001 83 Cơng nghệ nhận dạng đối tượng sóng vơ tuyến RFID tránh kết nối từ máy chủ khác Mỗi kết nối thiết lập, máy chủ bắt đầu gửi thông điệp lớp Reader Không tương tự lời chào TCP MTB Thơng điệp đóng khung thành lệnh HTTP GET, PUT POST, thông điệp thực lớp Reader mã hóa trường RequestUri HTTP yêu cầu Reader đáp ứng HTTP đáp ứng, trường Status-Code thiết lập cho biết thơng điệp có phải đáp ứng lệnh lỗi Thay đổi phải dùng lệnh POST đặt lệnh đáp ứng vào XML document 3.7.4 Giao thức Simple Lightweight RFID reader (SLRRP) : SLRRP Internet-Draft (đồ án Internet) IETF Nhằm mục đích interoperate với reader ISO 18000 EPC SLRRP khác xa giao thức EPCglobal Reader, xem giao thức tiến ta thấy có số trí hai chuẩn Máy chủ SLRRP RFID Reader Network Controller (RNC) thực thi vai trò máy chủ giao thức cung cấp giao diện máy khách để kết nối đến ứng dụng máy khách middleware Hình 3.29 : Phương thức RNC nằm reader RFID middleware RNC thực thi giao thức SLRRP máy khách middleware, máy khách ứng dụng giao phó máy chủ đóng vai trị RNC thực thi giao thức truyền với RNC Đồ án SLRRP không định nghĩa giao thức truyền RNC máy khách Giao thức reader đến RNC SLRRP hỗ trợ TCP transport định nghĩa cách tiếp cận đồng thông báo Sinh viên: Từ Hữu Thắng - Lớp ĐT1001 84 Cơng nghệ nhận dạng đối tượng sóng vơ tuyến RFID KẾT LUẬN Sau thời gian nghiên cứu làm đồ án, với giúp đỡ tận tình thầy cô giáo bạn Đặc biệt thầy Nguyễn Huy Dũng, em hoàn thành nhiệm vụ đồ án Qua đồ án em thấy ứng dụng quan trọng công nghệ RFID kiểm tra điều khiển, sử dụng công nghệ RFID thiết kế hệ thống tự động, xử lý đưa kết mong muốn Hiện công nghệ RFID đa năng, nhỏ gọn, áp dụng cơng nghệ RFID vào sống cần thiết Mặc dù cố gắng trình làm đồ án tốt nghiệp, hạn chế thời gian, tài liệu trình độ có hạn nên khơng tránh khỏi có thiếu sót Em mong góp ý, bảo thầy cô bạn để giúp em nâng cao kiến thức, chuyên môn phục vụ cho công việc sau Em xin chân thành cảm ơn! Sinh viên: Từ Hữu Thắng - Lớp ĐT1001 85 Công nghệ nhận dạng đối tượng sóng vơ tuyến RFID TÀI LIỆU THAM KHẢO Nguyễn Văn Hiệp, Công nghệ nhận dạng vô tuyến RFID GS.TSKH Phan Anh, Giáo trình lí thuyết Kỹ thuật siêu cao tần, Bộ môn Thông tin vô tuyến, Khoa Điện tử - Viễn thông, ĐH SPKT TPHCM Phạm Minh Việt, Kỹ thuật siêu cao tần Nguyễn Khánh An – Trương Quốc Dũng, Nghiên cứu thiết kế Module thu phát sử dụng công nghệ RFID, ĐH SPKT TPHCM 2009 Himanshu Bhatt, Bill Glover : RFID Essentials, nhà xuất O’Reilly, tháng năm 2006 Sandip Lahiri : RFID Sourcebook, nhà xuất Prentice Hall PTR, tháng năm 2005 Bhuptani Manish, Moradpour Shahram : RFIDField Guide : Deploying Radio Frequency Identification Systems, nhà xuất Prentice Hall PTR, tháng năm 2005 Tài liệu từ website : http://www.diendandientu.com http://www.dientuvietnam.net Và số trang web lien quan Sinh viên: Từ Hữu Thắng - Lớp ĐT1001 86 Công nghệ nhận dạng đối tượng sóng vơ tuyến RFID MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU Chương 1: TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ RFID 1.1 CÔNG NGHỆ RFID VÀ QUÁ TRÌNH PHÁT TRIỂN : 1.1.1 Giới thiệu công nghệ RFID: 1.1.2 Lịch sử trình phát triển : 1.2 THÀNH PHẦN CỦA MỘT HỆ THỐNG RFID : 1.3 PHƯƠNG THỨC LÀM VIỆC CỦA RFID : 1.4 CÁC ỨNG DỤNG CỦA RFID : Chương : THẺ RFID (TAG RFID) 2.1 CẤU TẠO VÀ ĐẶC ĐIỂM CỦA TAG : 2.1.1 Cấu tạo Tag: 2.1.2 Các khả bản: 2.1.3 Đặc điểm vật lí: 10 2.1.4 Tần số hoạt động: 11 2.2 PHÂN LOẠI TAG : 12 2.2.1 Tag thụ động : 12 2.2.2 Tag tích cực : 16 2.2.3 Tag bán tích cực : 19 2.2.4 Tag Read Only (RO) : 20 2.2.5 Tag Write once, Read many (WORM) : 20 2.2.6 Tag Read Write (RW) : 21 2.2.7 Một số kiểu Tag khác : 21 2.3 GIAO THỨC TAG : 25 2.3.1 Thuật ngữ khái niệm : 25 2.3.2 Phương thức lưu trữ liệu Tag : 25 2.3.3 Thủ tục Singulation Anti – Collsion : 30 Sinh viên: Từ Hữu Thắng - Lớp ĐT1001 87 Công nghệ nhận dạng đối tượng sóng vơ tuyến RFID Chương 3: BỘ ĐỌC (READER) 42 3.1 CẤU TRÚC VẬT LÍ VÀ LOGIC CỦA BỘ ĐỌC : 43 3.1.1 Các thành phần vật lí Reader : 43 3.1.2 Các thành phần logic Reader : 46 3.2 PHÂN LOẠI REDER : 47 3.2.1 Phân loại theo giao diện Reader : 47 3.2.1.1 Reader nối tiếp : 47 3.2.1.2 Reader hệ thống : 47 3.2.2 Phân loại dựa tính chuyển động Reader : 48 3.3 CÁCH BỐ TRÍ (LAYOUT) READER VÀ ANTEN : 51 3.3.1 Cổng vào :(Portals) 51 3.3.2 Đường hầm : (Tunnel) 52 3.3.3 Thiết bị cầm tay : (Handhelds) 52 3.3.4 Kệ thông minh : 53 3.4 ANTEN CỦA READER : 54 3.4.1 Giới thiệu : 54 3.4.2 Phạm vi đọc : 55 3.5 NHỮNG THÀNH PHẦN CỦA MỘT GIAO THỨC READER : 57 3.5.1 Giới thiệu số thuật ngữ : 57 3.5.2 Các lệnh : 59 3.5.3 Thông báo : 59 3.6 CÁC GIAO THỨC CỦA ĐẠI LÍ CUNG CẤP : 60 3.6.1 Alien : 60 3.6.2 Symbol : 61 3.7 TỔNG QUAN GIAO THỨC EPC GLOBAL: 63 3.7.1 Lớp Reader : 64 3.7.2 Lớp Messaging : 71 3.7.3 Lớp Transport : 72 3.7.4 Giao thức Simple Lightweight RFID reader (SLRRP) : 74 KẾT LUẬN 75 TÀI LIỆU THAM KHẢO 76 Sinh viên: Từ Hữu Thắng - Lớp ĐT1001 88 ... ĐT1001 12 Công nghệ nhận dạng đối tượng sóng vơ tuyến RFID Chương : TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ RFID 1.1 CÔNG NGHỆ RFID VÀ QUÁ TRÌNH PHÁT TRIỂN : 1.1.1 Giới thiệu cơng nghệ RFID: Công nghệ RFID (Radio... Công nghệ nhận dạng đối tượng sóng vơ tuyến RFID Sinh viên : Từ Hữu Thắng Mã số : 100425 Lớp : ĐT1001 Ngành: Điện tử viễn thông Tên đề tài : Công nghệ nhận dạng đối tượng sóng vơ tuyến RFID. ..Cơng nghệ nhận dạng đối tượng sóng vơ tuyến RFID BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC DÂN LẬP HẢI PHÒNG - CƠNG NGHỆ NHẬN DẠNG ĐỐI TƯỢNG BẰNG SĨNG VƠ TUYẾN RFID ĐỒ ÁN TỐT