Những loại thẻ và đầu đọc khác nhau sẽ thích hợp với những ứng dụng cũng như môi trường khác nhau. Quyết định sẽ sử dụng loại thẻ và đầu đọc là công việc bao gồm xác định những gì thích hợp nhất so với nhu cầu. Tuy nhiên, chi phí cho hệ thống sẽ chịu ảnh hưởng nhiều nhất từ quyết định chọn loại thẻ nào.
Nguyên tắc chung về hoạt động của hệ thống RFID như sau: các vật phẩm, hàng hóa cần giám sát được gắn với các thẻ RFID (các thẻ này có thể ở dạng nhãn hoặc ở dạng thẻ cứng). Các thẻ này sẽ phát ra tín hiệu, anten của đầu đọc có nhiệm vụ kích thích và bắt tín hiệu để đầu đọc RFID đọc thông tin từ các thẻ khi chúng đi qua những đầu đọc này. Dữ liệu do thẻ đọc được là dữ liệu thô và sẽ được các thành phần trung gian, những thành phần lọc và quản lý sự kiện lọc thông tin và chuyển đến cơ sở dữ liệu máy tính. Qua các thành phần ứng dụng (phần mềm biên, các ứng dụng ERP, …) thông tin trên thẻ được truyền tới người dùng và dưới dạng con người có thể hiểu được. Quá trình xử lý dữ liệu mà đầu đọc đọc được cho tới dạng con người có thể hiểu là rất phức tạp và yêu cầu có sự bảo mật, an toàn dữ liệu nhằm đảm bảo thông tin không bị rò rỉ, tránh những thiệt hại cho người dùng.
Hiện nay các đầu đọc đã cung cấp các khả năng lọc dữ liệu, và vì các đầu đọc ngày càng trở nên “thông minh” hơn nên chúng sẽ có khả năng tự thực hiện được nhiều bước lọc. Tuy nhiên, phần mềm trung gian và phần mềm biên cung cấp các bộ lọc ở mức sâu hơn, các thư viện hàm lập trình, các đặc tả giao tiếp giữa thẻ và đầu đọc còn các thành phần ứng dụng đóng vai trò hiển thị dữ liệu cho người dùng cuối.
1.4.3. Một số chuẩn về RFID
Quá trình ghi dữ liệu lên thẻ, giao tiếp và trao đổi dữ liệu giữa đầu đọc và thẻ RFID là một quá trình phức tạp. Để thực hiện được một hệ thống RFID hoàn chỉnh, phục vụ cho việc đọc và ghi dữ liệu lên thẻ cũng như lên cơ sở dữ liệu, đã có khá nhiều chuẩn và giao thức cũng như thư viện API thực hiện công việc này. Các chuẩn phục vụ cho
hệ thống được phân chia làm hai chuẩn chính cho hai quá trình: quá trình đọc ghi dữ liệu lên thẻ và quá trình giao tiếp giữa đầu đọc với thẻ. Ngoài ra còn có các chuẩn khác cho việc kiểm tra hiệu năng và tuân theo chuẩn quốc tế của thẻ và đầu đọc (ví dụ ISO 18047 và ISO 18046) [12].
ISO 11784 là chuẩn xác định cấu trúc dữ liệu trên thẻ, cách lưu trữ và sắp xếp thông tin. ISO 11785 xác định giao thức giao tiếp giữa đầu đọc và đầu ghi, tần số được sử dụng là 134,2kHz. Hai chuẩn này chủ yếu được sử dụng trong việc nhận dạng và theo dõi động vật. Các chuẩn dùng để nhận dạng các vật thể bao gồm ISO 18000 hay EPCGlobal. Tập đoàn EPCGlobal đã triển khai và áp dụng một chuẩn mới cho quá trình giao tiếp giữa đầu đọc và thẻ, tuy nhiên lại chỉ áp dụng cho dải tần số UHF (tức là dải tần số cao) bởi vì họ cho rằng giao thức UHF của ISO (ISO/IEC 18000-6) quá phức tạp sẽ làm cho chi phí của thẻ tăng lên không cần thiết. Chuẩn này được đặt tên là Gen2, được phổ biến trên toàn cầu. Đi kèm với chuẩn này là sự phát triển của đặc tả ALE, cung cấp các thư viện hàm, API tốt hơn cho việc giao tiếp với đầu đọc và thẻ. Ngoài ISO 18000-6 dành cho dải tần số UHF còn có ISO 18000-3 dành cho dải tần số HF. Bên cạnh chuẩn của ISO và EPCGlobal, Trung Quốc cũng đã đưa ra chuẩn của riêng mình, nhằm phục vụ cho việc ứng dụng RFID trên toàn Trung Quốc thống nhất theo một chuẩn riêng. Việc này được thực hiện vào cuối năm 2004, áp dụng cho công nghệ DVD và chuẩn này không phải miễn phí.
Trung tâm Auto-ID phát triển hai đặc tả Class 1 và Class 0 cho thẻ EPC và thuộc quản lý của EPCGlobal vào tháng 12-2003. Đến tháng 6-2004 hai đặc tả này hoàn thiện chuẩn tiến trình của EPCGlobal và trở thành chuẩn EPC đầu tiên, và đến tháng 12- 2004 thì chuẩn Gen2 ra đời thay thế cho Class 1 và Class 0. Gen2 được thiết kế để làm việc mang tính chất quốc tế, có thể được sử dụng ở bất cứ nơi nào trên thế giới, cải thiện khả năng của đầu đọc và ngăn chặn những tín hiệu nhiễu từ những đầu đọc khác khi có quá nhiều đầu đọc cùng hoạt động trong một phạm vi hẹp. Giá rẻ hơn và khả năng làm việc của thẻ tốt hơn đã khiến Gen2 được chấp nhận rộng rãi. Tuy vậy, dù chuẩn của EPC được thiết kế để hoạt động mang tính chất toàn cầu nhưng nó vẫn không phải là một chuẩn thuộc quản lý của ISO.
Bảng dưới thể hiện một số chuẩn trên thế giới cho RFID:
Tên chuẩn Mô tả
ISO 18000-1 Giao tiếp Air Interface (giao tiếp giữa đầu đọc và ghi) cho tần số được chấp nhận trên toàn cầu
ISO 18000-2 Giao tiếp Air Interface cho tần số dưới 135kHz
ISO 18000-3 Giao tiếp Air Interface tần số 13,56MHz ISO 18000-4 Giao tiếp Air Interface tần số 2,45GHz ISO 18000-5 Giao tiếp Air Interface tần số 5,8GHz ISO 18000-6 (dự định tên sẽ được thay
đổi) Giao tiếp Air Interface tần số 860-930MHz
ISO 18000-7 (chuẩn mới dự kiến) Giao tiếp Air Interface tần số 433,92MHz ISO 18185 Giao thức giao tiếp tần số Radio cho dấu
điện tử
ISO 23330 RFID đọc ghi
ISO 11784 Xác định cấu trúc của mã nhận dạng
ISO 11785 Xác định hệ thống nhận và phát tín hiệu hoạt động và lưu trữ thông tin truyền tới bộ nhận như thế nào (tính chất của việc truyền nhận thông tin giữa bộ phát và nhận)
Bảng 1.4. Một số chuẩn RFID
Ngoài ra, còn có một số chuẩn khác như chuẩn ANSI (tổ chức tiêu chuẩn Quốc Gia Hoa Kỳ), chuẩn cho hệ thống thời gian thực RTLS (ANSI INCITS T20) hay Trung Quốc sử dụng chuẩn của EPCGlobal cùng với một vài thay đổi để phù hợp với đặc điểm riêng của nước này, được biết đến với việc phát triển EPCGlobal China.
Chính sự xuất hiện của khá nhiều chuẩn cho các quốc gia và khu vực riêng biệt đã là một trong những nguyên nhân khiến RFID chậm tiến trình phát triển và triển khai trên toàn cầu. Thêm vào đó, hiện nay khá nhiều công ty cung cấp các phần mềm, các đặc tả hỗ trợ cho các công nghệ này yêu cầu cấp bản quyền, đã làm cho việc sản xuất và đưa công nghệ này vào thực tế chậm lại. Tuy nhiên, trong tương lai, sự phát triển của RFID là tất yếu, được sử dụng trong nhiều hoạt động phân phối hàng hóa, sản xuất kinh doanh và các hệ thống bán lẻ cũng như các dịch vụ Bưu chính và vận chuyển trên toàn thế giới với chi phí triển khai và giá thành ngày càng hạ.
1.4.4. Ƣu và nhƣợc điểm của hệ thống RFID
Việc so sánh các hệ thống nhận dạng nói trên sẽ nêu bật ưu điểm cũng như nhược điểm của hệ thống RFID trong mối quan hệ với các hệ thống khác. Cũng ở đây, có một mối quan hệ khá gần giữa thẻ thông minh hoạt động dựa vào lớp tiếp xúc bề mặt và hệ thống RFID, tuy nhiên, hệ thống ra đời sau đã loại bỏ được toàn bộ các nhược điểm liên quan tới lỗi tiếp xúc bề mặt (như: bụi bẩn, mặt tiếp xúc bị xước, đọc thẻ theo một hướng duy nhất, thời gian đọc thẻ, ...). Bảng 1.5 so sánh các hệ thống nhận dạng với nhau. Tham số hệ thống Mã vạch Nhận dạng ký tự bằng quang học Nhận dạng tiếng nói Nhận dạng bằng đặc điểm sinh học Thẻ thông minh Hệ thống RFID Lƣợng dữ liệu đặc trƣng (byte) 1-100 1-100 __ __ 16-64K 16-64K Mật độ dữ liệu
Thấp Thấp Cao Cao Rất cao Rất cao
Máy đọc đƣợc Tốt Tốt Khó khăn Khó khăn Tốt Tốt Con ngƣời đọc đƣợc Bị giới hạn
Đơn giản Đơn giản Khó khăn Không thể
Không thể
Ảnh hƣởng của bụi và độ ẩm
Cao Cao __ __ Có thể Không ảnh
hưởng Ảnh hƣởng của lớp vỏ Hoàn toàn sai Hoàn toàn sai __ Có thể __ Không ảnh hưởng Ảnh hƣởng của hƣớng và vị trí Bị giới hạn Bị giới hạn __ __ Vô hướng Không ảnh hưởng Giảm chất lƣợng, hao mòn Bị giới hạn Bị hạn giới __ __ Mòn lớp
tiếp xúc Không ảnh hưởng
Chi phí
mua sắm Rất thấp Trung bình
Rất cao Rất cao Thấp Trung bình
Chi phí
vận hành
Thấp Thấp Không Không Trung bình
Bản quyền Không được coi trọng Không được coi trọng
Có hể Không Không Không
Tốc độ đọc Thấp (~4s) Thấp (~3s) Rất thấp (>5s) Rất thấp ( > 5-10s) Thấp (~4s) Cực nhanh (~0.5s) Khoảng cách tối đa giữa đầu đọc và thiết bị mang dữ liệu 0-50 cm < 1cm 0-50 cm Tiếp xúc
trực tiếp Tiếp xúc trực tiếp
0-5m, vi sóng
Bảng 1.5: So sánh các công nghệ nhận dạng theo các tham số hệ thống
a. Ưu điểm
Có nhiều cách khác nhau để nhận dạng các đối tượng, động vật và con người. Nhưng tại sao lại sử dụng RFID? Con người đã biết tới việc đếm các bản thống kê thú rừng ở một vùng và theo dõi sự vận chuyển hàng hóa kể từ khi người Xume (Sumerian) phát hiện ra sự thất thoát hàng hóa. Thậm chí nhiều ghi chép cho thấy sự cần thiết của việc nhận dạng hàng hóa và định rõ hợp đồng hàng hóa được trao đổi giữa hai người chưa hề gặp mặt. Các thẻ ghi và các dây đeo tên làm việc khá hiệu quả trong việc nhận dạng một vài đối tượng hoặc một vài người, nhưng để nhận dạng và quản lý hàng trăm gói hàng trong vòng một giờ, người ta yêu cầu phải có một vài quy trình tự động.
Mã vạch là phương pháp gần nhất với thẻ đọc được bởi máy tính, nhưng ánh sáng sử dụng để quét tia laser qua mã vạch lại có một số hạn chế. Quan trọng nhất, nó đòi hỏi phải có một đường sáng trực tiếp, tức là đối tượng phải được đặt gần như sát vào thiết bị đọc, hướng phần mã vạch về thiết bị đọc, yêu cầu không có vật nào nằm giữa chùm tia laser và mã vạch để không chắn các tia sáng. Hầu hết các dạng nhận dạng, như dải từ trên thẻ credit cũng phải đặt đúng hướng với đầu đọc card hoặc được cho vào bên trong đầu đọc thẻ theo một cách riêng. Dù bạn đang theo dõi các hộp trên băng tải hay bạn đang theo dấu những đứa trẻ trong khu vui chơi nào đó, việc xếp các hộp hay các đứa trẻ thành hàng cũng tốn khá nhiều thời gian. Các lý thuyết về sinh học có thể được dùng để nhận dạng con người, nhưng các hệ thống nhận dạng vân tay đều đòi hỏi phải đặt tay (bàn tay, ngón tay) để nhận dạng một cách cẩn thận, tương tự như các dải từ trường. Để giải quyết những vấn đề này, người ta sử dụng công nghệ RFID. Công nghệ này cung cấp cơ chế nhận dạng một đối tượng trong không gian, với độ nhạy nhỏ hơn nhiều để định hướng được các đối tượng và các đầu đọc. Đầu đọc có thể “nhìn” thấy các đối tượng thậm chỉ cả khi nó không ở trước đầu đọc.
RFID có các đặc tính bổ sung khiến việc sử dụng nó trở nên thích hợp hơn so với các công nghệ khác (như mã vạch hai dải từ). Không thể bổ sung thông tin một cách dễ dàng vào mã vạch sau khi đã in chúng, trong khi nhiều loại thẻ RFID có thể ghi và ghi đè, ghi lại nhiều lần. Cũng như vậy, vì việc sử dụng RFID đã loại bỏ việc phải sắp xếp đối tượng để theo dõi chúng nên sẽ gây ít phiền hà cho người sử dụng hơn. RFID hoạt động trong một không gian, làm cho dữ liệu về quan hệ giữa các đối tượng, vị trí và
thời gian được kết hợp một cách âm thầm mà không cần một sự can thiệp công khai nào của người sử dụng hay người vận hành hệ thống.
Tóm lại: RFID có những ưu điểm như sau:
- Không phải sắp xếp: lưu dấu, kiểm soát các đối tượng mà không cần phải sắp xếp cùng. Điều này tiết kiệm thời gian xử lý rất nhiều.
- Kiểm kê với tốc độ cao: Nhiều đối tượng có thể được quét tại cùng một thời điểm. Kết quả là, thời gian để đếm các đối tượng đã giảm thực sự.
- Lưu vết đối tượng: thẻ RFID 96 bit cung cấp khả năng nhận dạng hàng tỉ đối tượng.
- Khả năng ghi lại (ghi đè) thông tin: một số loại thẻ cho phép ghi và ghi lại nhiều lần. Trong trường hợp tái sử dụng các bao bì, đây là một thuận lợi lớn. - Hoạt động đáng tin cậy trong môi trường không thuận lợi (ví dụ nóng, ẩm, bụi,
bẩn, môi trường ăn mòn hay có sự va chạm, …) - Thu thập dữ liệu nhanh và thao tác không tiếp xúc.
- Hệ thống triển khai với RFID sẽ tăng năng suất lao động, tự động hóa nhiều quá trình sản xuất, tăng sự thỏa mãn khách hàng và tăng lợi nhuận.
b. Nhược điểm
Bên cạnh nhiều ưu điểm của hệ thống ứng dụng RFID, một vài nhược điểm của công nghệ này vẫn chưa được khắc phục:
- Vấn đề bảo mật và quyền cá nhân của khách hàng khi sử dụng công nghệ này vẫn còn đang gặp nhiều tranh cãi và chưa được giải quyết triệt để.
- Tại thời điểm hiện tại chi phí cho thẻ và đầu đọc RFID vẫn là khá lớn.
- Chưa có được một chuẩn thống nhất giữa các quốc gia, các nhà sản xuất thiết bị. Với những nhược điểm còn tồn tại này nên mặc dù đã được biết đến trong 50 năm qua mà RFID vẫn chưa được ứng dụng rộng rãi và phổ biển. Cần giải quyết được vấn đề bảo mật và thống nhất giữa các nhà sản xuất cũng như chi phí giảm xuống thì công nghệ này mới có thể đưa vào trong cuộc sống hàng ngày của con người, trong nhiều lĩnh vực kinh doanh, dịch vụ.
1.5. Các ứng dụng của RFID đối với ngành Bưu chính tại một số quốc gia
Công nghệ RFID đã được biết đến trong 50 năm qua, nhưng việc áp dụng nó cho các ngành nghề trong xã hội mới chỉ được thực hiện trong một vài năm gần đây. Trong ngành bưu chính, RFID chủ yếu được ứng dụng tại các quốc gia và các công ty vận chuyển lớn hàng đầu trên thế giới, bởi hiện tại chi phí cho công nghệ này vẫn còn khá cao. Công nghệ này chủ yếu giúp nhận dạng, lưu vết, mã hóa thông tin của hàng hóa cần gửi, tăng cường an ninh và bảo mật, … đặc biệt là những hàng hóa được vận chuyển qua nhiều nước hoặc hàng hóa nguy hiểm hay quý hiếm, yêu cầu giám sát và theo dõi cao hơn những hàng hóa khác. Ngành bưu chính thế giới đã có nhiểu nỗ lực trong việc nâng cao chất lượng dịch vụ và việc dần dần áp dụng và thay thể công nghệ RFID cho mã vạch cũng như áp dụng công nghệ này vào khía cạnh khác như giám sát, theo dõi và quản lý.
Dịch vụ bưu chính và vận chuyển hàng hóa khá phổ biến và phát triển trên tất cả các nước trên thế giới, trong đó việc quản lý những mặt hàng, bưu gửi nhỏ bé trong một thời gian dài rất khó khăn và khó kiểm soát. Mặt khác, hàng năm lượng hàng hóa được vận chuyển và gửi đi đều tăng lên đáng kể. Trong tương lai, dự đoán chi phí cho RFID sẽ là 3 tỷ USD vào năm 2016. Đây là một con số rất khả quan trong việc ứng dụng RFID cho ngành bưu chính và ngành vận chuyển hàng hóa hay các dịch vụ bán lẻ. Khi chi phí của thẻ RFID giảm đi, công nghệ này có thể được in trên các lá thư hoặc trên bưu gửi để thay thế cho mã vạch đang được sử dụng hiện nay. Hiện tại, bưu chính các nước phát triển và các công ty vận chuyển hàng hóa lớn hàng đầu trên thế giới đã ứng