1. Nội dung thiết kế tốt nghiệp:
2.1Các chuẩn RFID
2.1.1 Điều lệ và chuẩn hoá
Không có tổ chức toàn cầu nào quản lý tần số sử dụng cho RFID. Về nguyên tắc, mọi quốc gia đều có thể thiết lập các qui định cho riêng mình. Các tổ chức chính quản lý cấp phát tần số cho RFID là:
• Mỹ: FCC (Federal Communications Commision) - Ủy ban viễn thông liên bang • Canada: DOC (Department of Communication): 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: MPHPT (Ministry of Public Management, Home Affair, Post and Telecommunication) - Bộ quản lý vấn đều chung trong nước và cộng động về bưu chính viễn thông)
• Trung Quốc: Bộ công nghệ thông tin
• Úc: Uỷ ban truyền thông đa phương tiện Úu • NewZealand: Bộ phát triển kinh tế
Các thẻ RFID tần số thấp (LF: 125 - 134.2 kHz and 140 - 148.5 kHz) và tần số cao (HF: 13.56 MHz) có thể được sử dụng toàn cầu mà không cần cấp phép. Các tần số UHF
(UHF: 868 MHz-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 cấp phép băng tần từ 908 - 928 MHz nhưng bị hạn chế do công suất phát. Ở châu Âu, UHF được cho phép trong khoảng 865.6 - 867.6 MH. Nhưng chỉ sử dụng dải không cấp phép từ 869.40 - 869.65 MHz, nhưng bị hạn chế công suất phát. Chuẩn UHF cho Bắc Mỹ không được chấp nhận ở Pháp do nó ảnh hưởng tới dải tần số của quốc phòng. Đối với Trung Quốc và Nhật, không có qui định nào cho UHF. Mỗi ứng dụng cho UHF ở hai quốc gia này đều yêu cầu được cấp phát thông qua uỷ ban địa phương. Còn đối với Úc và Newzealand, băng tần 918 - 926 MHz không cần xin cấp phép, nhưng bị hạn chế về công suất phát. Các tần số này được xem là băng ISM (Industrial Medical Scientific – Khoa học & Y học & Công nghiệp). Tín hiệu phản hồi của thẻ có thể làm nhiễu người dùng vô tuyến khác.
2.1.2 Một số tiêu chuẩn xây dựng cho công nghệ RFID :
ISO 11784 & 11785 : Các chuẩn này qui định nhận dạng tần số vô tuyến cho động vật đưa ra khái niệm kỹ thuật và cấu trúc mã.
Các chuẩn ISO 11784,11785 và 14223 :được đề cập đến với việc xác định thú vật sử dụng hệ thống RFID system.
- ISO 11784 Code dành cho việc xác định động vật gồm 64bít.
- ISO 14223/1 - Nhận dạng tần số vô tuyến với động vật, bộ thu phát cao cấp – giao diện vô tuyến. diện vô tuyến.
- ISO 11785 – Technical concept (khái niệm công nghệ ) :
Chuẩn này chỉ ra phương pháp giao tiếp giữa các bộ phát và đầu đọc đặc biệt thông qua hoạt động của sóng mang. Trung tâm tập trung vào phát triển các chuẩn này để thuận tiện cho việc dò tìm các bộ phát trong phạm vi công xưởng rộng lớn sử dụng các hệ thống đọc thông thường.Bộ đọc cho viêch xác định động vật tuân theo một chuẩn nhận dạng khác và có sự khác biệt giữa các bộ phát được sử dụng trong các hệ thống song
công hoặc bán song công và bộ phát được sử dụng trong trong các hệ thống số đếm ( theo dãy ).
• ISO 15693 :
Chuẩn này cho phép các loại thẻ dữ liệu có cùng họ với nhau (vicinity card )với các hàm và tham số hoạt động tương tự nhau có thể sử dụng chung một hệ thống .Thẻ với phạm vi sử dụng là 1m ,thích hợp sử dụng trong các hệ thống truy nhập vào ra . Dữ liệu sử dụng trong các theo chuẩn này chủ yếu là các modul nhỏ kèm theo là các thiết bị đơn giản .
Năng lượng trong các thẻ VICC (vicinity card) được cung cấp thông qua miền giao tiếp với bộ đọc tại tần số phát 13.56 MHz .Các thẻ vicinity được liên kết với vòng dây lớn của anten nhằm mục đích này , thông thường là 3-6 vòng (seeFigures2.11and2.12).
Từ trường phát ra từ bộ đọc phải nằm trong giới hạn giá trị từ 115mA/m <= H <= 7.5A/m .Như vậy , bộ đọc có thể tự động dò những nguồn năng lượng từ Hmin của các thẻ mà Hmin <=115mA/m .
Dữ liệu truyền từ bộ đọc tới thẻ sử dụng phương pháp điều chế ASK .Các thẻ thông minh phải tuân thủ theo các cấu trúc về cả điều biên và mã hóa .Tuy nhiên , không phải hầu hết các sự kết hợp đều giống nhau .Ví dụ , ASK 10% trong việc kết hợp với 1 trong 256 bit mã hóa thường được ưu tiên trong những mode khoảng cách dài .Dải năng lượng thấp hơn của việc điều biên được so sánh với dải năng lượng của tần số tín hiệu mang 13.56 Mhz sau đó phát ra và cấp cho thẻ nằm trong phạm vi của bộ đọc
• EPCglobal : Đây là nền tảng chuẩn nó gần như được chuẩn hóa quốc tế theo qui tắc của ISO.
Một vấn đề bảo mật chủ đạo xung quanh công nghệ RFID là sự theo dõi trái phép các thẻ RFID. Các thẻ có thể đọc trên toàn cầu đem lại một rủi ro cho cả sự riêng tư của cá nhân và cả sự bảo mật quân sự hay dân sự.
Một lớp cấp 2 phòng thủ sử dụng mật mã để ngăn ngừa hệ vô tính gắn thẻ. Một số thẻ sử dụng một dạng nguyên lý mã lăn trong đó thông tin nhận dạng thẻ thay đổi sau mỗi lần quét và do vậy giảm được những đáp ứng không cần thiết. Các thiết bị phức tạp hơn tham gia vào các giao thức mệnh lệnh – đáp ứng ở đó thẻ sẽ tương tác với bộ đọc. Trong những giao thức này, thông tin thẻ bí mật sẽ không bao giờ được gửi trên các kênh trao đổi giữa thẻ và bộ đọc thẻ. Hơn nữa, bộ đọc thẻ sẽ đưa ra một mệnh lệnh cho thẻ, cái sẽ cho ra một kết quả được tính toán nhờ sử dụng một mạch mật mã với một số giá trị mật khác.
Những giao thức như vậy có thể dựa trên tính đối xứng hoặc mật mã khoá công khai. Thẻ có mật mã thường có giá thành và công suất tiêu thụ cao hơn so với thiết bị tương đương nhưng đơn giản hơn, và hệ quả là việc phát triển các loại thẻ này càng bị hạn chế hơn. Những hạn chế về giá cả và công suất đã dẫn đến một số nhà sản xuất triển khai các thẻ mật mã mà sử dụng các nguyên lý mã hoá yếu hơn và nó không cần thiết phải cản lại sự tấn công phức tạp. Lấy ví dụ, Exxon-Mobil Speedpass sử dụng một thẻ được mật mã được sản xuất bởi Texas Instruments gọi là DST (Digital Signature Transponder - bộ phát đáp dấu hiệu số) kết hợp với một nguyên lý mã hoá độc quyền yếu để thực hiện một giao thức mệnh lệnh – đáp ứng.
Các giao thức mật mã khác vẫn cố gắng đạt được sự bí mật trước các bộ đọc trái phép mặc dù các giao thức này mới ở mức độ nghiên cứu. Một khó khăn chính trong việc bảo mật các thẻ RFID chính là khả năng tính toán trong phạm vi thẻ còn thiếu. Các kỹ thuật mật mã chuẩn yêu cầu nhiều khả năng hơn những khả năng sẵn có trong hầu hết các thiết bị RFID giá thành thấp. Bảo mật RSA đã có bằng sáng chế một loại thiết bị cho phép phá tín hiệu RFID cục bộ bằng cách ngắt giao thức hạn chế xung đột chuẩn, điều này cho phép người dùng bảo vệ thông tin nhận dạng của mình. Nhiều cơ chế đo đã được đề xuất như đối tượng được gắn thẻ RFID với một nhãn chuẩn công nghiệp.
2.2 Ứng dụng RFID vào thực tiễn
Các ứng dụng của công nghệ RFID chủ yếu dựa trên các vùng tần số khác nhau. Mỗi một vùng tần số sẽ được áp dụng cho một chức năng nhất định phù hợp với thức tế.Chương III sẽ cho chúng ta thấy những ứng dụng thường gặp của công nghệ RFID, đó là những ứng dụng trong các lĩnh vực khác nhau. Ta có bảng băng tần hệ thống sử dụng trong RFID như sau :
Hình 2.1 Dải tần ứng dụng.
Các tần số trong khoảng 30kHz – 400kHz được coi là dải tần thấp (LF). Hệ thống RFID LF hoạt động chủ yếu ở tần số 125kHz hoặc 134.2kHz. Các hệ thống này thường sử dụng thẻ thụ động, có tốc độ truyền dữ liệu từ thẻ tới reader thấp và thích hợp cho các ứng dụng trong đó môi trường hoạt động có các đối tượng cần nhận dạng chủ yếu là kim loại, chất lỏng…(một tính chất rất quan trọng của các hệ LF). Thẻ LF tích cực cũng có mặt trong một số các ứng dụng RFID khác.
Băng cao tần (HF) có dải tần từ 3MHz tới 30MHz, và băng 13.56MHz là tần số tiêu biểu được sử dụng trong dải tần này cho ứng dụng RFID. Hệ thống RFID HF cũng sử dụng thẻ thụ động, cũng có tốc độ truyền dữ liệu từ thẻ tới reader thấp, và hoạt động khá tốt trong các môi trường có chứa kim loại, chất lỏng.
Băng siêu cao tần (UHF) có dải tần từ 300MHz tới 1GHz. Một hệ thống RFID UHF thụ động tiêu biểu hoạt động tại tần số 915MHz ở Mỹ và 868MHz ở Châu Âu. Còn hệ thống RFID UHF tích cực thì hoạt động tại tần số 315MHz hoặc 433MHz. Hệ thống RFID UHF có thể sử dụng cả thẻ tích cực lẫn thụ động và có tốc độ truyền dữ liệu giữa thẻ và đầu đọc cao. Tuy nhiên, dải tần UHF cho ứng dụng RFID chưa được chấp nhận rộng rãi trên toàn thế giới.
Băng tần vi ba (MWF) có dải tần trên 1GHz. Hệ thống RFID MWF hoạt động tại một trong các tần số 2.45GHz, 5.8GHz, trong đó 2.45GHz là tần số được sử dụng phổ biến nhất và được chấp nhận rộng rãi. Hệ thống RFID MWF cũng có thể sử dụng cả thẻ tích cực lẫn thụ động và có tốc độ truyền dữ liệu giữa thẻ và reader nhanh nhất trong tất cả các hệ thống trên. Do kích thước của anten tỷ lệ nghịch với tần số, nên anten của thẻ thụ động hoạt động trong dải tần MWF có kích thước nhỏ hơn rất nhiều so với các hệ thống RFID khác hoạt động ở dải tần khác thấp hơn.
2.2.1 Trong hệ thống bưu chính viễn thông
Ngày nay, các hoạt động bưu chính đã triển khai RFID trên hệ thống khép kín khác nhau để đo kiểm, giám sát và nâng cao hoạt động Bưu chính. Ví dụ, RFID được sử dụng để giám sát dịch vụ bưu phẩm quốc tế giữa các trung tâm Bưu chính lớn. Cứ bưu phẩm nào có gắn nhãn được đưa vào khay chia chọn, thời gian chuyển phát có thể được tính toán. Điều này cho phép các vấn đề dịch vụ được xác định và được giải quyết tin cậy và tiết kiệm.
Các hoạt động bưu chính khác là theo dõi container bưu phẩm để đánh giá việc sử dụng người theo dõi và để theo dõi các vị trí container. Các hệ thống theo dõi container bằng tay có xu hướng ít dần khi khối lượng tăng và có thời hạn chót để đáp ứng các thời điểm khởi hành. Bằng cách cho phép thông tin được lưu tự động, RFID đảm bảo và thậm
chí hoạt động trong những điều kiện căng thẳng. Các giám đốc bưu chính có thể dựa trên thông tin để quyết định nâng các chi phí vận tải và xác định lại các container khi cần.
Các túi bưu phẩm được theo dõi bằng RFID sẽ thông báo tình trạng phát đã được dành cho các dịch vụ bưu phẩm ưu tiên. Các túi bưu phẩm được gắn thẻ sẽ tự động được đọc ở một số điểm cụ thể trên mạng để cung cấp khả năng định vị và theo dõi được tự động hóa.
2.2.1.1 Định vị và lưu vết các bưu gửi trong quá trình vận chuyển
Hình thức ứng dụng này đang được sử dụng phổ biến ở Đức, Mĩ, Italia, Hà Lan, Nhật Bản,… Lợi ích của công nghệ RFID mang lại cho các dịch vụ bưu gửi là tăng hiệu quả và năng suất của quy trình nhận, gửi bưu gửi, cho phép cung cấp nhiều loại hình dịch vụ giá trị gia tăng có chất lượng cho khách hàng, nâng cao độ an toàn của sản phẩm. Cụ thể như sau:
- Tăng hiệu quả và năng suất của quy trình gửi và nhận bưu kiện: Hiện nay, bưu chính nhiều nước vẫn đang sử dụng hệ thống mã vạch trong quá trình gửi và nhận bưu kiện. Hệ thống mã vạch đòi hỏi nhiều lao động thủ công do các giao dịch viên phải sử dụng máy quét để quét từng bưu kiện. Các thao tác này thường mất khá nhiều thời gian trong khi đó số lượng bưu kiện được gửi nhận lại quá lớn. Vấn đề này sẽ được RFID đáp ứng. Tại mỗi bộ phận tiếp nhận bưu kiện, một bộ phận đọc RFID sẽ được cài đặt, bộ phận này sẽ tự động đọc tín hiệu truyền từ các thẻ được gắn trên bưu kiện và truyền các thông tin này vào hệ thống lưu trữ thông tin trung tâm.
- Tạo ra các giá trị gia tăng cho khách hàng: Với việc áp dụng công nghệ RFID, khách hàng hoàn toàn có thể kiểm soát được tình trạng của bưu kiện mà họ gửi (bưu kiện đó đang ở tại vị trí nào, trạng thái bưu kiện ra sao….).
2.2.1.2 Kiểm soát và đánh giá chất lượng của các dịch vụ bưu chính
Công nghệ RFID được Liên minh Bưu chính thế giới (UPU) sử dụng để đánh giá tốc độ vận chuyển bưu phẩm trong mỗi chặng giữa các nước. Để thực hiện điều đó, người ta gắn các thẻ RFID vào các bưu phẩm mẫu rồi gửi chúng đi như các bưu phẩm thông thường. Các điểm thu nhận tín hiệu sẽ được đặt tại cổng quốc tế và các trung tâm đầu mối bưu chính quốc tế của mỗi nước. Các điểm thu nhận tín hiệu này được kết nối với mạng dữ liệu trung tâm của IPC để thu thập và tính toán các thông tin về thời điểm gửi/nhận các bưu phẩm. Đối với VNPT, trong điều kiện Bưu chính và Viễn thông tách ra hoạt động độc lập, việc đánh giá chất lượng dịch vụ bưu chính là hết sức cần thiết để phát triển hệ thống dịch vụ bưu chính tin cậy, chất lượng cao. Việc ứng dụng công nghệ RFID sẽ cho phép đánh giá khách quan chất lượng của các dịch vụ bưu chính, từ đó có thể thực hiện những điều chỉnh cần thiết để khắc phục những công đoạn còn yếu, đồng thời cung cấp cho khách hàng những thông số tin cậy về các dịch vụ mà họ sử dụng.
Hệ thống ứng dụng công nghệ RFID bao gồm các thành phần sau đây:
- Thẻ RFID gắn ở bưu gửi, thẻ này thường có khối lượng < 12 mg, thông thường được thiết kế với vòng đời 5 năm đối với các tác động của các kỹ thuật chia chọn.
- Anten nhận biết để truyền thông tin về bưu phẩm (được đặt tại mỗi địa điểm triển khai công nghệ này).
- Bộ phận đọc để tổng hợp thông tin tại hệ thống tổng hợp thông tin cục bộ và truyền những thông tin này đến hệ thống quản lý thông tin trung tâm.
- Hệ thống quản lý thông tin trung tâm, bao gồm máy chủ dữ liệu tập trung và các dịch vụ xử lý, thống kê dữ liệu, cho phép các hệ thống tổng hợp thông tin cục bộ kết nối tới.
Các điểm trong quy trình khai thác bưu gửi có triển khai hệ thống RFID được gọi là “Monitoring Gate” (cổng giám sát), mỗi Monitoring Gate bao gồm các thành phần sau:
- Anten: Thường có hình dạng một hình chữ nhật được gắn phía trên cửa vào của băng chuyền. Anten này có nhiệm vụ tạo ra một dải từ trường dạng sóng có tần số là 125 KHz. Dải từ trường này sẽ kích hoạt con chíp bên trong của thẻ RFID và làm cho con chíp này gửi tín hiệu UHF với tần số 433.92 MHz. Sau khi con chíp hoàn thành nhiệm vụ gửi tín hiệu, nó sẽ tự động tắt và chỉ được kích hoạt trở lại khi đi qua dải từ trường của một anten khác. Cách làm này có 2 ưu điểm: giúp có thể sử dụng thẻ trên các phương tiện vận chuyển hàng không, và tiết kiệm năng lượng pin của thẻ (có thể có thời gian sử dụng đến 5 năm).
- Đầu đọc: một hộp nhỏ được gắn vào tường (hoặc một vị trí cố định nào đó)