CHƯƠNG 2 CẤU TRÚC VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG RFID
2.7. Nguyên lý làm việc của hệ thống RFID 1. Hệ thống RFID
2.7.2. Cơ chế truyền cơ bản giữa thẻ và đầu đọc
Tùy thuộc vào loại thẻ (thụ động hay tích cực)(Hình 2.19), việc truyền giữa đầu đọc và thẻ có thể theo một trong những cách sau đây:
Mô hình tán xạ ngược được điều chế (Modulated backscatter).
Kiểu máy phát (transmitter type).
Kiểu bộ phát đáp (transponder type)
Hình 2.19. Hệ thống RFID sử dụng thẻ thụ động và thẻ tích cực Trước khi nghiên cứu sâu vào loại truyền thông, ta phải hiểu được khái niệm Trường ở gần (near field) và Trường ở xa (far field).
Phạm vi giữa Anten của đầu đọc và một bước sóng của sóng RF được phát bởi Anten được gọi là near field. Phạm vi ngoài bước sóng của sóng RF đã phát từ Anten của đầu đọc được gọi là far field. Các hệ thống RFID thụ động hoạt động ở băng tần LF và HF sử dụng việc truyền thông near field trong khi trong băng tần UHF và sóng vi ba sử dụng far field.
Cường độ tín hiệu trong truyền thông near field yếu đi lập phương khoảng cách từ Anten của đầu đọc. Trong far field, nó giảm đi bình phương khoảng cách từ Anten của đầu đọc. Cho nên truyền thông far field được kết hợp với phạm vi đọc dài hơn truyền thông near field.
Hình 2.20. Giao tiếp giữa thẻ và đầu đọc
Liên hệ cảm ứng dùng 2 cuộn dây (Hình 2.20), một cuộn sơ cấp và một cuộn thứ cấp. Dòng điện biến đổi qua cuộn sơ cấp sẽ tạo ra từ trường biến đổi làm phát sinh dòng điện trong cuộn thứ cấp khi chúng được đặt gần nhau. Việc điều chế dòng điện theo 2 tần số khác nhau tại cuộn sơ cấp cho phép dữ liệu được truyền dẫn tới cuộn thứ cấp. Khi thẻ nhận được dòng cảm ứng, nó giải điều chế tín hiệu và nhận được dữ liệu cùng lúc nó dùng năng lượng nhận được để kích hoạt mạch điện. Do thế, ưu điểm của quá trình này là nó có thể truyền đồng thời cả thông tin lẫn năng lượng cho thẻ.
Việc ghi thẻ là một quá trình dễ bị ảnh hưởng, cần đặt thẻ gần Anten của đầu đọc hơn khoảng cách đọc tương ứng. Việc đặt gần nhằm cho phép Anten của thẻ có thể nhận được đủ năng lượng từ tín hiệu Anten của đầu đọc để cấp nguồn cho vi mạch của nó giúp nó có thể thực thi các lệnh ghi.
Nhu cầu năng lượng đối với quá trình ghi thường cao hơn quá trình đọc.
Quá trình ghi có thể thất bại. Tuy nhiên không phải đặt thẻ gần đầu đọc trong suốt quá trình đọc. Trong suốt quá trình ghi thẻ, các thẻ khác không cần đặt trong phạm vi ghi của đầu đọc. Mặt khác, trong một số trường hợp, chúng có thể được ghi ngẫu nhiên chứ thẻ cần ghi thì không được. Phạm vi ghi này không liên quan đến quá trình đọc khi nhiều thẻ có thể tồn tại trong phạm vi đọc của đầu đọc cùng lúc.
Mô hình tán xạ ngược được điều chế (Modulated Backscatter)
Việc truyền theo modulated backscatter áp dụng cho cả thẻ thụ động và bán tích cực. Trong kiểu truyền thông này, đầu đọc gửi đi tín hiệu RF sóng liên tục (Continuos Wave-CW) gồm có nguồn AC và tín hiệu xung cho thẻ cùng tần số mang. Nhờ việc kết nối (nghĩa là cơ chế truyền năng lượng giữa đầu đọc và thẻ) mà Anten của thẻ cung cấp nguồn điện cho vi mạch. Từ kích thích thường ám chỉ việc vi mạch của thẻ thụ động nhận năng lượng từ tín hiệu của đầu đọc để tự tiếp sinh lực. Vi mạch cần khoảng 1.2V từ tín hiệu của đầu đọc để tiếp sinh lực đối với việc đọc. Còn đối với việc ghi thì vi mạch thường cần khoảng 2.2 V từ tín hiệu của đầu đọc. Hiện nay vi mạch điều chỉnh, thay đổi tín hiệu nhập thành một chuỗi mô hình mở, tắt trình bày dữ liệu của nó và truyền nó trở lại. Khi đầu đọc nhận tín hiệu đã điều chế, nó giải mã mô hình và thu được dữ liệu thẻ.
Thuật ngữ Beam power (công suất chùm) cũng được dùng trong ngữ cảnh này, nó có nghĩa là thẻ đang sử dụng nguồn năng lượng của đầu đọc để điều chế tín hiệu của đầu đọc ngược trở lại. Lưu ý thẻ thụ động sử dụng Beam power để truyền dữ liệu của nó. Thẻ bán tích cực sử dụng beam power để bấm giờ máy tạo dao động và phát sinh tín hiệu truyền ngược trở lại. Vì vậy, về bản chất thì thẻ bán tích cực cũng sử dụng Beam power để truyền dữ liệu của nó.
Kiểu máy phát
Kiểu truyền này chỉ áp dụng cho thẻ tích cực. Trong kiểu truyền này, thẻ phát tán thông điệp xung quanh môi trường với khoảng cách theo quy định, bất kể đầu đọc có hay không có mặt ở đó. Vì vậy, trong kiểu truyền này, thẻ luôn luôn “hỏi” trước đầu đọc.
Kiểu bộ phát đáp
Kiểu truyền này ứng dụng một loại thẻ tích cực riêng được gọi là bộ phát đáp. Trong kiểu truyền thông này, thẻ vào trạng thái ngủ hoặc không hoạt động nếu không có sự thẩm vấn của đầu đọc. Thẻ có thể gửi một thông điệp định kỳ để kiểm tra xem có đầu đọc nào lắng nghe nó không.
Khi đầu đọc nhận thông điệp này, nó có thể cho thẻ biết để bắt đầu hoặc kết thúc trạng thái không hoạt động. Khi thẻ nhận được lệnh này từ đầu đọc, nó bắt đầu hoạt động như máy phát. Có nghĩa là nó bắt đầu phát tán thông điệp định kỳ cho xung quanh. Dữ liệu thẻ chỉ được gửi khi đầu đọc hỏi nó.