Tìm hiểu công nghệ nhận dạng tần số vô tuyến

1.     Các thông tin tổng quan về nhận dạng vô tuyến

1.1.  Thế nào là nhận dạng tự động ?

Nhận dạng tự động (Automatic Iditification) gọi ngắn là "ID tự động" là một thuật ngữ chỉ các công nghệ chủ dùng để giúp các máy nhận dạng các đối tượng.  Nhận dạng tự động thường được thực hiện bằng tự động bắt dữ liệu.  Đó là cách mà các công ty muốn nhận dạng các món đồ, bắt thông tin về chúng và bằng cách nào đó thu nhận dữ liệu đưa vào máy tính mà không cần nhập dữ liệu vào bằng nhân công.  Mục tiêu của "ID tự động" là tăng tính hiệu quả, giảm lỗi dữ liệu đầu vào và sử dụng lao động dư thừa cho các chức năng giá trị gia tăng như cung cấp dịch vụ cho khách hàng.  Các công nghệ chủ được xếp dưới dạng "ID tự động" như : các mã vạch (Bar Codes), các thẻ thông minh, nhận dạng tiếng nói, một số công nghệ sinh trắc học (biometric), nhận dạng đặc trưng quang học (Optical character Recognition - OCR) và nhận dạng tần số vô tuyến (Radio Frequency Iditification - RFID).

1.2.   Nhận dạng tần số vô tuyến (RFID) là gì ?

RFID là thuật ngữ chung chỉ các công nghệ dùng sóng vô tuyến để nhận dạng tự động con người và đồ vật.  Có nhiều phương pháp nhận dạng nhưng chung nhất là lưu trữ số theo thứ tự để nhận dạng con người và đồ vật và có thể thông tin khác trên vi chip sẽ tác động antenna (vi chip và antenna kết nối với nhau gọi là "Bộ phát đáp RFID" hay còn gọi là "Khuy gắn RFID - RFID Tag).  Antenna làm cho vi chip phát thông tin nhận dạng đến bộ đọc (Reader), bộ đọc biến đổi sóng vô tuyến phản xạ từ "RFID Tag" thành thông tin số để đưa đến các máy tính để có thể nhận dạng cá nhân hay đồ vật được gắn "RFID Tag".

1.3.   Sử dụng RFID có tốt hơn Bar Codes không ?

RFID không cần thiết phải tốt hơn Bar Codes bởi vì đó là hai công nghệ hoàn toàn khác nhau và có các ứng dụng rất khác nhau.  Khác biệt cơ bản giữa chúng đó : Bar Codes là công nghệ tầm nhìn thẳng tức là máy quét phải nhìn thấy bar code để đọc nó nghĩa là ngưới ta phải hướng bar code về phía máy quét để được đọc.  RFID ngược lại không cần nhìn thẳng vào người hoặc đồ vật cần nhận dạng.  Các RFID Tag có thể được đọc ở một khoảng cách xa nằm trong giới hạn khoảng cách có thể đọc của Reader.  Bar Codes lại có nhược điểm là nếu nhãn bar code của món đồ bị rách, mờ hoặc bong ra thì không có cách gì để nhận dạng được nó và tiêu chuẩn nhận dạng bar code chỉ thực hiện được đối với các món đồ do chính nhà máy đó làm ra chứ không thể nhận dạng thống nhất được.  Các Bar Code trên các sản phẩm sữa hoặc đồ uống đựng trong hộp giấy các tôn thì không thể nhận dạng được cái nào đã hết hạn sử dụng.   

1.4.   Liệu RFID sẽ thay thế Bar Codes ?

Điều này chắc sẽ không xảy ra vì Bar Codes rất rẻ và rất hiệu quả đối với các hoạt động quản lý, thương mại hiện nay, chắc chắn RFID và Bar Codes sẽ cùng tồn tại cho tới khi có mộtcông nghệ khác tối ưu hơn với giá rất rẻ có thể thay thế cả hai.

1.5.   RFID có phải là phát hiện mới về công nghệ ?

RFID là một công nghệ đã được thử nghiệm trong khoảng những năm 1970, trước đây nó rất đắt và rất hạn chế về thực nghiệm đối với các ứng dụng thương mại.  Nhưng nếu RFID Tag có thể được chế tạo với giá bán rẻ thì nó có thể được dùng giải quyết những hạn chế của bar codes.  Sóng vô tuyến truyền lan qua các vật liệu phi kim loại như vậy chúng có thể được ôm vào trong các gói hoặc cho vào trong các túi chống nước và vi chip trong RFID Tag có thể lưu giữ số hiệu các loại sản phẩm của các hãng trên toàn cầu.

1.6.   Nếu RFID dài và lớn thì sao các công ty vẫn ưa dùng ?

Rất nhiều công ty đầu tư vào RFID vì những lợi ích do nó mang lại.  Những đầu tư này tập trung vào các hệ thống vòng kín tức là khi công ty kiểm tra các món hàng của họ thì không bao giờ mất kiểm soát.  Ngày nay còn một số hệ thống RFID sử dụng các công nghệ bản quyền nghĩa là nếu công ty A  gắn RFID Tag trên món hàng thì công ty B không thể đọc được trừ phi cả hai đều sử dụng hệ thống RFID cùng loại của cùng một nhà cung cấp.  Vấn đề khác nữa là giá, nếu công ty kiểm tra tài sản trong bốn bức tường của họ thì có thể sử dụng lại RFID Tag rất nhiều lần như vậy hiệu quả kinh tế cao.  Nhưng nếu sử dụng RFID trên một dây chuyền cung cấp mở thì giá RFID Tag cần phải rất rẻ trong trường hợp nó được gắn vào các món hàng, các túi, hộp, . . . vì khả năng sử dụng lại RFID Tag là không thể.

1.7.   Những hạn chế làm cho RFID chưa được ứng dụng rộng rãi ?

Thứ nhất đó là vấn đề chuẩn hóa, các chuẩn được phát triển tốt cho các hệ thống RFID làm việc ở băng tần thấp, nhưng các công ty lại muốn dùng băng tần UHF trong hệ thống dây chuyền vì ở trong điều kiện tốt nó cho phép đọc được trong khoảng 20 feet.  Công nghệ UHF còn rất mới và hiện nay các chuẩn chưa được xây dựng và công bố.  Giá 1 bộ RFID Reader khoảng 1000 USD hoặc có thể hơn, các công công ty có khi cần đến cả 1000 bộ RFID Reader để bao quát các nhà xưởng, cửa hàng, nhà kho;  các RFID Tag cũng không rẻ (khoảng trên dưới 20 cents) làm cho việc nhận dạng hàng triệu món đồ chỉ có giá vài USD là điều không khả thi.

1.8.   Có công ty nào sử dụng RFID hiện nay ?

Ngày nay trên thế giới có hàng ngàn công ty sử dụng RFID nhằm tăng hiệu quả nội bộ, Câu lạc bộ xe hơi, nhà sản xuất thẻ chơi gôn, các ông chủ trang trại, các chủ kho hàng và trung tâm bán lẻ hàng hóa, các sự kiện đặc biệt cần đảm bảo an ninh, . . .

1.9.    Các ứng dụng chung nhất của RFID là gì ?     

RFID có thể sử dụng để bám sát mọi thứ từ con bò, con chó đến giám sát điều khiển thiết bị hàn dầu, có thể nhắc lại các ứng dụng RFID chỉ bị giới hạn do trí tưởng tưởng của con người mà thôi.  Các ứng dụng chung nhất của RFID là :  giám sát các vật di động, kiểm tra việc ra vào cơ quan, quản lý tài sản; các công ty dùng RFID để bám sát hàng hóa của trong nội bộ dây chuyền phân phối của họ. 

1.10.  Công nghệ RFID là khởi nguồn cho lợi nhuận của các công ty ?

Công nghệ RFID thực sự mang lại lợi nhuận đối với các công ty có hệ thống quản lý đòi hỏi phải bám sát hàng hóa, tài sản, kiểm soát an ninh, . . . vì thế rất nhiều ứng dụng thực tế được triển khai Vì RFID giúp sức làm tăng trưởng quá trình xử lý kinh doanh của hàng nghìn công ty trên phạm vi toàn cầu, dưới đây là tóm tắt các ứng dụng hiện nay trên thế giới :   ứng dụng RFID trong lĩnh vực Bưu chính được hãng Symbol Technology phát triển được ứng dụng ở Bưu chính Trung Quốc và Tây Ban Nha; Công ty đường sắt Canada ứng dụng RFID trong điều hành toa xe và kiểm soát gầm xe;  ứng dụng trong hàng không để kiểm soát hàng gửi để không bao giờ bị thất lạc hành lý; các loại dược phẩm đặc hiệu được gắn RFID Tag để kiểm soát sẽ tránh được hàng giả.  Việc áp dụng công nghệ RFID trong quản lý tài sản, quản lý bán hàng theo dây chuyền sẽ giảm lỗi điều hành, giảm chi phí nhân lực so với hệ thống mã vạch.

2.     Công nghệ RFID

2.1.  Nguyên lý làm việc của RFID là gì ?

Hệ thống RFID bao gồm RFID Tag được tạo nên bằng vi chip có gắn antenna và bộ đọc (Reader) có gắn antenna.  Bộ Reader phát ra sóng điện từ, antenna của Tag thu các sóng điện từ;  các RFID Tag thụ động hấp thụ năng lượng từ trường điện từ do Reader tạo nên và sử dụng năng lượng đó nuôi các mạch vi chip;  Vi chip sau đó điểu chế sóng để Tag phát lại về phía Reader và Reader biến đổi các sóng đó thành tín hiệu số và từ đó nhận dạng món đồ có gắn RFID Tag.    

2.2.   Sự khác biệt giữa các tần số thấp, cao và siêu cao là gì ?

Giống như chiếc radio của bạn tự chọn các tần số để nghe các kênh; các RFID Tag và các Reader phải được chỉnh về cùng một tần số để liên lạc với nhau; các hệ thống RFID sử dụng rất nhiều tần số khác nhau nhưng chung nhất : tần số thấp trong khoảng 125 KHz, tần số cao 13,56 MHz, cón tần số siêu cao (UHF) từ 860-960 MHz và 2,45 GHz cho các ứng dụng đặc biệt.  Như vậy cần chọn tần số đúng cho các ứng dụng mà ta cần triển khai, từ đó nảy sinh câu hỏi chọn tần số như thế nào cho đúng với ứng dụng ?

2.3.   Làm thế nào chọn tần số đúng với các ứng dụng ?

Các tần số khác nhau có các đặc tính khác nhau làm cho nó tiện lợi cho các ứng dụng khác nhau.  Ví dụ như các Tag làm việc ở tần số thấp rất tốt cho nhận dạng các món đồ phi kim loại, chúng rất tốt cho nhận dạng các vật thể chứa nhiều nước như hoa quả tươi nhưng khoảng cách có thể nhận dạng được lại ngắn (0,33m). Các Tag làm việc ở tần số cao làm việc tốt hơn với các vật thể kim loại như các bao gói và có thể làm việc xung quanh các món đồ chưa nhiều nước với khoảng cách nhận dạng tối đa 1m;  Tag làm việc ở tần số UHF có thể chuyển dữ liệu nhanh hơn ở tần số thấp và tần số cao.  Tuy nhiên chúng cần nhiều công suất hơn và khả năng truyền qua kim loại thấp hơn.  Và vì đó là sóng diện từ ở tầm nhìn thẳng nên không giữa RFID và Reader không được che chắn, UHF Tag có khả năng quét tốt hơn đối với các thùng hàng giống như chúng vượt qua cửa khoá để quét kho hàng bên trong.  Sử dụng chúng nếu được tư vấn chuyên môn tốt bạn có thể chọn tần số đúng với các ứng dụng của mình.

2.4.   Có phải tất cả các nước sử dụng các tần số giống nhau ?

Phần lớn các nước ấn định vùng dải tần vô tuyến 125 kHz hoặc 134 kHz sử dụng cho các hệ thống RFID tần số thấp, và 13.56 MHz thường dùng trên thế giới cho các hệ thống RFID tần số cao.  Nhưng các hệ thống UHF RFID chỉ mới ra đời giữa những năm 1990 và các nước không đồng ý dùng vùng riêng của phổ UHF dùng cho RFID.  Châu Âu sử dụng  868 MHz cho UHF, trong khí đó Hoa Kỳ lại sử dụng 915 MHz.  Đến nay Nhật Bản chưa cấp phép sử dụng dải tần UHF cho RFID, nhưng nó đang tìm kiếm để mở băng tần 960 MHz dùng cho RFID Nhiều thiết bị sử dụng dải tần UHF, do đó sẽ mất nhiều năm cho tất cả các chính phủ trên thế giới cùng đồng ý sử dụng dải tần đơn UHF cho RFID.  Các chính phủ đồng thời quy định công suất các Readers nhằm hạn chế can nhiễu đến các thiết bị khác. Nhiều nhóm ví dụ như tổ chức Khởi động Thương mại Toàn cầu (Global Commerce Initiative) đang cố gắng thuyết các chính phủ đồng ý về mặt tần số và công suất đầu ra. Các nhà sản xuất Tag và Reader đang nỗ lực nghiên cứu phát triển các hệ thống có thể làm việc với nhiều tần số khác nhau để giải quyết các vấn đề nêu trên.

2.5.   Có thể sử dụng RFID cùng với các bộ cảm biến ?

Hoàn toàn có thể được, nhiều công ty đang tổ hợp các RFID Tags với các bộ cảm biến để phát hiện và ghi lại nhiệt độ, sự di chuyển và các bức xạ.  Một ngày nào đó, cùng một RFID Tags sử dụng để bám các món hàng di chuyển trong dây chuyền phân phối bán lẻ và cảnh báo các nhân viên nếu : họ cất giữ hàng hoá ở nơi không theo đúng quy định về nhiệt độ, nếu thịt bị hỏng hoặc có ai đó đưa vi khuẩn vào thức ăn.  Như vậy RFID là công nghệ giúp bảo vệ quyền lợi khách hàng một cách thông minh.

Nguồn:Tham khảo từ RFID Journal,  Symbol Technology Inc, Maxell