b. Nhược điểm
2.2 Phân loại hệ thống RFID
2.2.2 Phân loại theo cách cấp năng lượng cho thẻ
Loại thẻ này khơng có nguồn bên trong (on-board), sử dụng nguồn từ reader để tự tiếp sinh lực hoạt động và truyền dữ liệu được lưu trữ trong nó trong reader. Thẻ thụ động có cấu trúc đơn giản và khơng có các thành phần động. Thẻ nhưthế có một thời gian sống dài vàthường có sức chịuđựng vớiđiều kiện mơi trường khắc nghiệt. Chẳng hạn, một số thẻ thụ động có thể chịu đựng các hóa chất gặmăn mịn nhiệt độ lên tới 4000F và nhiệtđộ cao hơn nữa.
Đối với loại thẻ này, khi thẻ và reader truyền thông với nhau thì reader ln truyền trước rồimới đến thẻ. Cho nên bắt buộc phải có reader để thẻ có thể truyền dữ liệucủa nó.
Thẻ thụđộng nhỏ hơn thẻ tích cực hoặc thẻ bán tích cực. Nó có nhiều phạm vi đọc, ít hơn 1inch đến khoảng 30 feet (xấp xỉ 9 m).
Smart card là một loại thẻ RFID thụ động, ngày nay nó đượcsử dụngrộng rãi trong các lĩnhvực khác nhau (chẳng hạn như huy hiệu ID). Dữ liệu trên thẻ này được đọc khi nó gần reader.Thẻ này khơng cần phải tiếp xúc với reader trong quá trình đọc.
59 Thẻthụđộng bao gồm những phần chính sau :
Vi mạch (microchip) Anten
bộ chỉnh lưu ( power control/rectifiel) : chuyển nguồn AC từ tín hiệu anten của reader thành nguồn DC. Nó cung cấp nguồn điện đến các thành phần khác củavi mạch.
Máy tách xung (clock extractor) : rút tín hiệu xung từ tín hiệu anten của reader.
Bộ điều chế (modulator) : điều chỉnh tín hiệu nhậnđượctừ reader. Đáp ứng của thẻ được gắn trong tín hiệu đã điều chế. Sau đó nó được chuyển lại reader.
Đơn vị luận lý (Logic unit) : chịu trách nhiệm cung cấp giao thức truyền giữathẻ và reader.
Bộ nhớ vi mạch (memory) : được dùng lưu trữ dữ liệu.Bộ nhớ này thường được phân đoạn (gồm vài block hoặc field). Addressability có nghĩa là có khảnăng phân tích (đọc hoặc ghi) vào bộnhớ riêng củamột vi mạch củathẻ. Một blocknhớcủathẻ cóthể giữ nhiều loại dữliệu khác nhau, ví dụ như một phầncủa dữliệu nhận dạngđối tượngđược gắn thẻ, các bit checksum (chẳng hạnkiểm tra lỗi CRC) kiểm tra độ chính xác của dữ liệu được truyền v.v… Sự tiếnbộ của kỹ thuật cho phép kích thướccủa vi mạch nhỏ đến mức nhỏ hơn hạt cát.Tuy nhiên, kích cỡ của thẻ khơng được xác định bởi kích thước vi mạchcủa nó
b Thẻ tích cực
Thẻ tích cực có một nguồn năng lượng bên trong (chẳng hạn một bộ pin, hoặc có thể lànhững nguồn năng lượng khác nhưsử dụng nguồn năng lượng mặttrời) và điện tử học để thựcthi những nhiệm vụ chuyên dụng.Thẻ tích cực sử dụngnguồn năng lượng bên trong để truyềndữliệu cho reader. Nó khơng cần nguồnnăng lượngtừ reader để truyền dữliệu. Điệntử học bêntrong gồm bộ vi mạch, cảm biến và các cổng vào/ra được cấp nguồn bởi nguồn năng lượng bêntrong nó. Vì vậy, những thành phần này có
60
thểđo đượcnhiệtđộ vây quanh và phát ra dữliệu nhiệt độ chuẩn. Những thành phần này có thể sử dụng dữ liệu này để xác định các tham số khác nhưhạn sử dụng của item đượcgắn thẻ. Thẻ có thể truyền thông tin này cho eeader (cùng với từđịnh danh duy nhất của nó). Ta có thể xem thẻ tích cực như một máy tính khơng dây với nhữngđặc tính thêm vào (chẳng hạnnhư một cảm biếnhoặc một bộ cảm biến).
Đối với loại thẻ này, trong quá trình truyền giữa thẻ và reader, thẻ ln truyền trước,rồimớiđến reader. Vì sựhiện diệncủa reader khơng cầnthiết choviệc truyềndữ liệu nênthẻ tích cựccó thể phát dữ liệu của nó cho những vùng lân cận nó thậm chí trong cả trường hợp reader khơng có ở nơi đó. Loại thẻ tích cực này (truyền dữ liệu liên tục khi có cũng như khơng có reader hiện diện) cũng đượcgọi là máy phát.
Loại thẻ tích cực khác ở trạng thái ngủ hoặc nguồn yếu khi khơng có reader. Reader đánh thức thẻ này khỏi trạng thái ngủ bằng cách phát một lệnh thích hợp. Trạng thái này tiết kiệmnguồn năng lượng, vì vậy loại thẻ này có thời gian sống dài hơn thẻ tích cực được gọi là máy phát kể trên. Thêm nữa là vì thẻ chỉ truyền khi được thẩm vấn nên số nhiễu RF trong môi trường thẩm vấn.Thẻ ở trạng tháingủhoặc nguồn giảm khi không được reader thẩm vấn. Vì vậy tấtcả thẻ này có thể đượcgọi là transponder. Khoảng cách đọc của thẻ tích cực là 100 feet (xấpxỉ 30.5 m) hoặchơn nữa khi máy phát tích cực củaloạithẻ này được dùng đến.
Thẻ tích cực bao gồm các thành phần chính sau :
Vi mạch : kích cỡ và khả năng làm việc của vi mạch này thường lớn hơn vi mạch trong thẻthụđộng.
Anten : có thể truyền tín hiệu củathẻ và nhậntín hiệu reader. Đối vớithẻ bán tích cực gồm một hoặc nhiều mảng kim loại nhưđồng tương tự như thẻ thụ động.
Cung cấp nguồn bên trong.
Tất cả các thẻ tích cực đều mang nguồn năng lượng bên trong để cung cấp nguồn cho điện tử học bên trong và truyền dữ liệu. Nếu sử dụng một bộ pin thì thẻ tích cực thường kéo dài tuổi thọ từ 2 đến 7 năm tùy thuộc vàothời gian sống của bộ pin. Một trong những yếu tố quyết đinh thời gian sống của bộ pin là tốc độ truyền dữ liệu của thẻ.
61
Nếu khoảng cách đó càng rộng thì bộ pin càng tồn tại lâu và vì thế thời gian sống của thẻ cũng dài hơn. Chẳng hạn thẻ tích cực truyền mỗi lần vài giây. Nếu tăng thời gian này để truyền mỗi lần vài phút hoặc vài giờ thì thời gian sống của pin sẽ dài hơn. Cản biến và bộ xử lý bên trong sử dụng nguồn năng lượng có thể làm giản thời gian sống của bộ pin. Khi bộ pin trong thẻ tích cực hồn tồn phóng điện thì thẻ ngừng truyền thông điệp. Reader đang đọc những thông điệp này khơng biết bộ pin củathẻ có bịchết hay là sản phẩn được gắn thẻ biến mất khỏi phạm vi đọc của nó trừ khi thẻ truyền tìnhtrạng pin cho reader này
Cấu trúc bên trong:
Điện bên trong bên trong cho phép thẻ hoạt động như một máy phát và cho phép nó thực thi những nhiệm vụ chuyên dụng như tính tốn, hiển thị giá trị các tham số động nào đó, hoặc hoạt động như một cảm biến, v.v… Thành phần này cũng có thể cho phép chọn lựa kết nối với cáccảm biến bên ngồi. Vì vậy thẻ có thể thực thi nhiều nhiệm vụ thông minh, tùy thuộc vào loạicảm biến được gắn vào. Nói cách khác thì phạm vi làm việc của thành phần này hầu như vơ hạn.
Vì vậy khả năng làm việc và kích thước của thành phần này tăng thì thẻ cũng tăng kích thước.Có thể tăng kích thước với điều kiện là nó có thể được triển khai (nghĩa là được gắn đúng cáchvào đối tượng cần được gắn thẻ). Điều này muốn nói các thẻ tích cực có thể được ứng dụng rộngrãi, có một số hiện nay khơng cịn.
c Thẻ bán tích cực
Thẻ bán tích cực có một nguồnnăng lượng bên trong (chẳng hạn là bộ pin) và điệntửhọc bên trong để thực thi những nhiệmvụ chuyên dụng. Nguồn bên trong cung cấp năng lượng cho thẻ hoạt động. Tuy nhiên trong q trình truyền dữ liệu, thẻ bán tích cực sửdụng nguồntừ reader.Thẻ bán tích cực đượcgọi là thẻ có hỗ trợ pin (battery-assisted tag ).
Đối với loại thẻ này, trong quá trình truyền giữa thẻ và reader thì reader ln truyền trước rồi đến thẻ. Tại sao sử dụng thẻ bán tích cực mà khơng sử dụng thẻthụ động. Bởi vì thẻ bán tích cực khơng sửdụng tín hiệu của reader nhưthẻ thụđộng, nó tự kích động, nó có thể đọc ở khoảng cách xa hơn thẻ thụ động. Bởi vì khơng cần
62
thời gian tiếp sinh lực cho thẻ bán tích cực, thẻ có thể nằm trong phạm vi đọccủa reader ít hơn thời gian đọc quy định (không giống nhưthẻ thụđộng). Vì vậy nếuđối tượng được gắn thẻđang di chuyển ởtốc độ cao,dữliệuthẻcó thể vẫnđượcđọc nếusử dụng thẻ bán tích cực.
Thẻ bán tích cực cũng cho phép đọctốthơn ngay cả khi gắn thẻ bằng những vật liệu chắn tần số vô tuyến (RF-opaque và RF- absorbent). Sự có mặt của những vật liệu này có thể ngăn khơng cho thẻ thụ động hoạt động đúng dẫn đến việc
truyềndữ liệu không thành công. Tuy nhiên, đây khơng phải là vấn đề khó khănđối với thẻ bán tíchcực.
Phạm vi đọc của thẻ bán tích cực có thể lên đến 100 feet (xấp xỉ 30.5 m) với điều kiện lýtưởng bằng cách sử dụng mơ hình tán xạ đã được điều chế
(modulated back scatter) (trong UHF và sóng vi ba).
Việc phân loạitiếp theo dựa trên khảnăng hỗtrợ ghi chép dữliệu: Chỉđọc (RO)
Thẻ RO có thểđược lập trình (tức là ghi dữ liệu lên thẻ RO) chỉ mộtlần.Dữliệu có thểđược lưu vào thẻ tại xí nghiệp trong lúc sản xuất. Việc này được thực hiện như sau: các fuseriêng lẻ trên vi mạch của thẻ được lưu cố địnhbằng cách sửdụng chùm tia laser. Sau khi thựchiện xong, không thể ghi đè dữ liệu lên thẻ được nữa. Thẻ này đượcgọi là factory programmed. Nhà sản xuất loại thẻ này sẽđưa dữliệu lên thẻ và người sửdụngthẻ không thể điềuchỉnhđược.
Loại thẻ này chỉtốt đối với những ứng dụng nhỏ mà không thực tế đối với quy mô sảnxuất lớnhoặc khi dữliệu của thẻ cần được làm theo yêu cầu của khác hàng dựa trên ứng dụng.Loạithẻ này đượcsửdụng trong các ứng dụng kinh doanh và hàng không nhỏ.
Ghi một lần, đọc nhiềulần (WORM )
Thẻ WORM có thể được ghi dữ liệu một lần, mà thường thì không phải được ghi bởi nhàsản xuất mà bởi ngườisử dụng thẻ ngay lúc thẻcần được ghi. Tuy nhiên trong thực tế thì có thểghi được vài lần (khoảng 100 lần). Nếu ghi quá số lần cho phép, thẻcó thểbị pháhỏngvĩnhviễn. Thẻ WORM được gọi là field programmable.
63
Loạithẻ này có giá cả và hiệu suất tốt, có an tồn dữ liệu và là loại thẻphổbiến nhấttrong lĩnh vực kinh doanh ngày nay.
Đọc-ghi (RW).
Thẻ RW có thể ghi dữ liệu được nhiều lần, khoảng từ 10.000 đến 100.000 lần hoặc có thể hơn nữa. Việc này đem lại lợi ích rấtlớn vì dữ liệu có thểđược ghi bởi reader hoặcbởi thẻ (nếu là thẻ tích cực).
Thẻ RW gồm thiếtbị nhớ Flash và FRAM để lưu dữ liệu. Thẻ RW được gọi làfield programmable hoặc reprogrammable. Sự an toàn dữ liệu là một thách thức đối với thẻ RW.Thêm vào nữa là loại thẻ này thườngđắt nhất. Thẻ RW không được sử dụng rộng rãi trong cácứng dụng ngày nay, trong tương lai có thể cơng nghệthẻ phát triển thì chi phí thẻ giảm xuống
64
Bảng 2.1 Các tiêu chuẩn cho thẻ RFID Tần số Loại hẻ 125/134 MHz 5-7 MHz 13.56 MHz 303/433 MHz 860-960 MHz 2.45 GHz Thụ động ISO1784/5 ,14223 ISO1800-2 Hig-Tage ISO 10536 iPico DF/iPX MIFARE ISO14443 Tag-IT ISO15693 ISO18000-3 ISO18000- 6A,B,C EPC Class 0 EPC Class 1 Intellitag Title 21 ISO1800 0-4 Intellitag μ- chip Bán thụ động AAR S918 Title 21 ERPass ISO1800 0-4 Alien Tích Cực ANSI37 1.2 ISO180 ISO1800 0-4 ANSI371 Tiêu chuẩn ISO11784 và 11785 dùng cho nhận dạng. Một đầu đọccấp
nguồn, gần thẻ với 50ms truyền không điềuchế tại tần số 134 kHz, truyền bán song cơng. Sau đó đầuđọcthẻlắng nghe tần sốđiềuchếđáp lạitại 125/134 kHz.
65
này có hai loại khơng tương thích là A và B. Mộtloạisử dụng điều chế PPM (Pulse Position Modulation ) độ sâu 100% , và một loại sử dụng điều chế on-off độ sâu 10% khi gửi lệnh đến thẻ.Loại A sử dụng cây nhị phân để giải quyết xung đột giữa các thẻ trong khi loại B sử dụng các khung Aloha.
Chuẩn ISO 15693 cũng hỗ trợ cho thẻ thông minh 13 MHz, nhưng vẫn còn sử dụng các cấu trúc khung cho luồng xuống và luông lên theo một loại khác cũng nhưviệcgiải quyết các xung đột.
Chuẩn California Title 21 được thiết kế cho các bộ thu phí giao thơng ơ tô. EPCglobal Class0 thiết kế cho các chuỗi cung ứng. Cả hai chuẩn này có thể hoạt động ở Hoa Kỳ ISM băng tần 920-928 MHz và cùng sử dụng điều tần để gửi dữ liệu từthẻ đến đầuđọc. Nhưng các thẻ Title 12 có tần số 0.6 và 1.2 MHz trong khi EPCglobal Class0 là 2.2 và 3.3 MHz.
Nhìn chung, một thẻ chỉhiểu được một giao thức vì cần phảitối thiểu chí phí cũngnhưđộ phức tạp. Khi các ứng dụng đòi hỏi khả năng tương tác đa giao thức, gánh nặng thường rời vào đầuđọc.