RFID چيست ؟

Radio Frequency IDentification (RFID)

آر اف آی دی ترجمه مخفف عبارت شناسائی با فرکانس رادیوئی است که به عنوان جدیدترین تکنولوژی شناسائی به نحوی گسترده در دنیا مورد توجه قرار گرفته است.
امروزه ضرورت شناسايی خودکار عناصر و جمع آوری داده مرتبط به آنان بدون نياز به دخالت انسان جهت ورود اطلاعات در بسياری از عرصه های صنعتی ، علمی ، خدماتی و اجتماعی احساس می شود . در پاسخ به اين نياز تاکنون فناوری های متعددی طراحی و پياده سازی شده است .
به مجموعه ای از  فناوری ها که از آنان برای شناسايی اشياء ، انسان و حیوانات توسط ماشين استفاده می گردد ، شناسايی خودکار و يا به اختصار Auto ID  گفته می شود .  هدف اکثر سيستم های شناسايی خودکار ، افزایش کارآيی ، کاهش خطاء ورود اطلاعات  و آزاد سازی زمان کارکنان برای انجام کارهای مهمتر نظیر سرویس دهی بهتر به مشتریان است .
تاکنون فناوری های مختلفی به منظور شناسايی خودکار طراحی و پياده سازی شده است  .  کدهای ميله ای ، کارت های هوشمند ، تشخیص صدا ، برخی فناوری های بيومتريک ، OCR (برگرفته شده از optical character recognition) و RFID (برگرفته شده از radio frequency identification) نمونه هايی در اين زمينه می باشند .
در ادامه با فناوری RFID بيشتر آشنا خواهیم شد .

آشنايی اولیه با فناوری RFID
اجازه دهيد برای آشنايی بيشتر با فناوری RFID چندین تعريف از آن را با یکدیگر مرور نمائيم :

• RFID با استفاده از ارتباطات مبتنی بر فرکانس های راديويی امکان شناسايی خودکار ، رديابی و مديریت اشياء ، انسان و حيوانات را فراهم می نماید . عملکرد RFID وابسته به دو دستگاه تگ و  کدخوان است که جهت برقراری ارتباط بين يکديگر از امواج راديويی استفاده می نمایند . 
   
• به مجموعه ای از فناوری ها که در آنان برای شناسايی خودکار افراد و اشياء از امواج راديويی استفاده می گردد ، RFID گفته می شود .  از روش های مختلفی برای شناسايی افراد و اشياء استفاده می شود. ذخيره شماره سريال منتسب به يک فرد و يا شی درون یک ريزتراشه که به آن یک آنتن متصل شده است ، يکی از متداولترین روش های شناسايی خودکار است .
  به تلفيق تراشه و آنتن ، تگ RFID و يا  فرستنده خودکار  RFID گفته می شود . تراشه به کمک آنتن تعبيه شده ، اطلاعات لازم جهت شناسايی آيتم مورد نظر را برای يک کدخوان ارسال می نماید . کدخوان امواج راديويی برگردانده شده از تگ RFID را به اطلاعات ديجيتال تبدیل می نماید تا در ادامه ، امکان ارسال داده برای کامپيوتر و پردازش آن فراهم گردد.
   
•   RFID يک پلت فرم مهم جهت شناسايی اشياء ، جمع آوری داده و مديريت اشياء را ارائه می نماید . پلت فرم فوق مشتمل بر مجموعه ای از فناوری های حامل داده و محصولاتی است که به مبادله داده بین حامل و يک سيستم مديريت اطلاعات از طریق یک لینک فرکانس راديويی کمک می نماید .  تگ های RFID با استفاده از يک فرکانس و بر اساس نياز سيستم ( محدوده خواندن و محيط ) ، پياده سازی می گردند . تگ ها به صورت فعال ( به همراه يک باطری ) و یا غيرفعال ( بدون باطری ) پياده سازی می شوند  . تگ های غيرفعال، توان لازم جهت انجام عمليات را از ميدان توليد شده توسط کدخوان می گيرند .
  کدخوان RFID ، معمولا” به یک کامپيوتر متصل می شود و دارای نقشی مشابه با یک اسکنر کد میله ای است . مسئوليت برقراری ارتباط لازم بين سيستم اطلاعاتی و تگ های RFID برعهده کدخوان RFID است.

شکل 1 ، یک نمونه تگ RFID را نشان می دهد .

شکل 1 : یک نمونه تگ RFID

شکل 2 ، یک نمونه کدخوان RFID  بی سیم با برد 80 متر را نشان می دهد .

شکل 2 : یک نمونه کدخوان RFID بی سیم

RFID چگونه کار می کند ؟

تگ و يا دستگاه فرستنده خودکار ، شامل يک مدار الکترونيکی است که که به شی مورد نظری که لازم است دارای یک کد شناسايی باشد ، متصل می گردد . زمانی که تگ نزدیک و یا در محدوده کدخوان قرار می گيرد ، میدان مغناطيسی تولید شده توسط کد خوان باعث فعال شدن تگ می گردد  .
در ادامه ، تگ بطور پيوسته اقدام به ارسال داده از طریق پالس های راديويی می نماید .  در نهايت داده توسط کدخوان دريافت و توسط نرم افزارهای مربوطه  نظیر برنامه های ERP  ( برگرفته شده از  Enterprise Resource Planning   ) و SCMS ( برگرفته شده از Supply Chain Management systems  ) پردازش می گردد .
شکل  3 نحوه انجام فرآیند فوق را نشان می دهد .

شکل  3 : نحوه کار RFID

آیا RFID بهتر از کد ميله ای است ؟

RFID و کدميله ای دو فناوری مختلف با کاربردهای متفاوت می باشند . علی رغم این که ممکن است وظايف این دو فناوری در برخی حوزه ها نقاط مشترکی داشته باشد ، وجود برخی تفاوت ها نیز به اثبات رسیده است :

•  نوع فناوری استفاده شده جهت خواندن کدها : يکی از مهمترین تفاوت های کد میله ای و RFID ، تبعيت کدهای ميله ای از  فناوری موسوم به ” خط دید ” است . این بدان معنی است که یک دستگاه اسکنر لازم است کد ميله ای را ببيند تا بتواند آن را بخواند . بنابراین لازم است برای خواندن یک کد ميله ای ، کد مورد نظر در ديد اسکنر قرار بگيرد .
   در مقابل ، شناسايی مبتنی بر  فرکانس راديويی به “خط ديد ”  نیاز ندارد. تا زمانی که تگ های RFID  در محدوده قابل قبول کد خوان باشند ، امکان خواندن آنان وجود خواهد داشت .
   
• عدم امکان پويش کدشناسايی در صورت بروز مشکل برای برچسب حاوی کد ميله ای : در صورتی که برچسب حاوی کد میله ای خراب ، کثيف و يا پاره گردد ، امکان پويش کد ميله ای وجود نخواهد داشت . این وضعيت در رابطه با تگ های RFID صدق نخواهد کرد.
   
• فقدان اطلاعات تکميلی  : کدهای ميله ای استاندارد صرفا”  قادر به شناسايی محصول و توليد کننده آن می باشند و منحصربفرد بودن کالا را تضمین نمی نمایند . به عنوان نمونه کد ميله ای که بر روی یک ظرف شیر وجود دارد همانند سایر کدهای موجود بر روی سایر محصولات مشابه همان توليدکننده  است . این کار ، شناسايی محصولی را که تاریخ مصرف آن به اتمام رسيده است را غيرممکن می سازد .
   
• ماهيت خواندن کدها : امکان خواندن تعداد بسيار زيادی از تگ های RFID در یک زمان و بطور اتوماتیک وجود دارد . این در حالی است  که کدهای ميله ای می بايست بطور دستی و يکی پس از ديگری پويش گردند .
   
• استفاده آسان و قابليت اعتماد : در سيستم های مبتنی بر فناوری RFID ، امکان خواندن تگ ها از مسافت بيشتری وجود دارد .همچنين درصد بروز خطاء در زمان خواندن کد کمتر از کدهای ميله ای است . 
   

آيا  فناوری RFID  يک فناوری جديد است ؟

RFID يک فناوری تائيد شده از سال 1970 تا کنون است و به دليل قيمت بالای آن تاکنون در برنامه های تجاری اندکی مورد استفاده قرار گرفته شده است . در صورتی که بتوان تگ ها را با قيمت مناسب تری تولید کرد ، استفاده از فناوری RFID می تواند بسیاری از مسائل مرتبط با کدهای ميله ای را برطرف نماید . با توجه به این که امواج راديويی قادر به حرکت در بین اکثر مواد غیرفلزی می باشند ، امکان استفاده از فناوری RFID در حوزه های گسترده تری  وجود دارد .

مزایای بکارگیری RFID

هم کدخوان ها و هم تگ ها می توانند دارای اندازه و شکل مختلفی باشند . با توجه به اندازه کوچک تگ ها و آزادی عمل جهت حرکت آنان ، سازمان ها و موسساتی که علاقه مند به استفاده از این فناوری می باشند از انعطاف بالائی در این رابطه برخوردار خواهند بود .
برخی از مزایای بکارگیری فناوری RFID عبارتند از :

• تگ ها می توانند مخفی باشند و یا در اکثر مواد جاسازی شوند .
• با توجه به این که تگ ها در ابعاد و اشکال مختلف ارائه می شوند ، کاربران می توانند با توجه به نیاز خود یکی از آنان را انتخاب نمایند.
• جهت خواند کد لازم نيست که تگ در معرض ديد مستقیم کدخوان قرار بگیرد .
• با توجه به ماهيت تگ ها ( عدم نیاز به  تماس مستقیم ) ، استهلاک و فرسودگی وجود نخواهد داشت .
• امکان دستکاری کدهای سریال ذخيره شده در تگ ها وجود نخواهد داشت .

برخی از کاربردهای RFID

از فناوری RFID در بسیاری از ساختمان های اداری و به منظور کنترل تردد کارکنان در بخش های مجاز و غیرمجاز استفاده می گردد . تعداد زیادی از فروشندگان کالا به منظور مراقبت الکترونيکی از محصولات خود در مقابل سرقت از این فناوری استفاده می نمایند . برخی نهادی دولتی نیز برای نظارت و کنترل متخلفین از فناوری فوق استفاده می نمایند .
برخی  ديگر از کاربردهای فناوری RFID عبارتند از : 

• کنترل موجودی
• کنترل دستيابی
• تحليل آزمايشگاهی
• کنترل تعداد دور . به عنوان نمونه ، ثبت اتوماتیک تعداد دفعاتی که يک دونده می بايست طی نماید 
• ثب زمان و مکان تردد .  به عنوان نمونه ، ثبت اتوماتيک زمان و مکان گشت زنی برای برخی مشاغل خاص 
• شناسايی خودرو
• امنيت ساختمان ها
• رديابی دارايی ها
• کنترل ترافيک ، رديابی رانندگان متخلف و ثبت اتوماتیک نخلفات
• سيستم  های حمل و نقل
• و موارد متعدد ديگر …

حمل و نقل فرودگاهها ، بزرگراهها

مکان­یابی کامیونها و ماشین­های حمل بار – کنترل چمدان­های مسافران و صدور کارت پرواز – سیستم­های خودکار عوارض بزرگراه و…

مدیریت زنجیره تامین

انبارداری، کنترل اموال، مکان­یابی، کنترل چرخه تولید ، فروش و بازرگانی، خدمات پس از فروش و …

سیستم­های امنیتی و کنترل سطوح دسترسی

سیستم مدیریت امنیت جامع مراکز تجاری، اداری، مکان­یابی پرسنل، سیستم­های کنترل ورود و خروج پرسنل، سیستم­های اتوماتیک پارکینگ و …

سیستم­های پرداخت

پرداخت هزینه مترو ، بلیط اتوبوس ، سیستم­های اعتباری اماکن مختلف ، هتل­ها و …

مدارک شناسائی و گواهینامه ­ها

• گذرنامه الکترونیکی، کارت ملی هوشمند، گواهینامه رانندگی هوشمند و …

در پايان بد نيست به اين نکته نیز اشاره نمائيم که يکی از چالش های مهم توليد کنندگان RFID و کاربران ، فقدان استانداردهای لازم در این صنعت است . به عنوان نمونه سيستم های RFID استفاده شده در صنايع خرده فروشی دارای تفاوت اساسی با سيستم هايی می باشند که از آنان به منظور کنترل دستيابی استفاده می گردد .

اجزای یک سیستم RFID

برچسب ردیابی (Tag)     

Tag ها انواع مختلفی دارند اما این نوع Tag ها را می توان به دو دسته ی اصلی تقسیم کرد:

۱-    Tag فعال (active)

2-    Tag غیر فعال (passive)

Tag های غیر فعّال، باتری ندارند و انرژی لازم برای فعّال سازی پردازنده و ارسال اطلاعات خود را از سیگنالی که از آنتن Reader دریافت می کنند، تأمین می‌کنند؛ بدین ترتیب که ابتدا Reader امواجی را به سمت Tag ارسال می کند، سپس پردازنده Tag با استفاده از انرژی این امواج، بیدار شده و دستور دریافتی از سوی Reader را پردازش می‌کند و توسط امواجی که انرژی آن ها هم از امواج دریافتی تامین شده ‌است، نتیجه را به Reader مخابره می‌کند. بدین ترتیب واضح است که برد مسافتی این Tag ها بسیار محدود است؛ چرا که فاصله Tag از آنتن باید به اندازه ‌ای باشد تا انرژیی که Tag دریافت می‌کند، توان بیدار کردن پردازنده و تامین انرژی موج برگشتی را داشته باشد. معمولا برد Tag  های غیر فعال از چند سانتی متر تا چند متر است. از طرف دیگر Tag های فعال، انرژی لازم برای پردازنده و ارسال امواج به سمت آنتن را از باتری همراه خود تامین می‌کنند. بدین ترتیب برد این Tag ها در برخی موارد تا چند صد متر هم می‌رسد. قیمت این Tag ها در حدود چند ده دلار است که به مراتب از Tag های غیر فعال (با قیمتی در حدود چند ده سنت) گران قیمت تر هستند. یک پارامتر مهم در انتخاب Tag های اکتیو یا همون فعال، طول عمر باتری آن است، چرا که پس از اتمام باتری، شما مجبورید باتری یا اغلب ، خود Tag را تعویض کنید و این باعث افزایش هزینه ‌ها می‌گردد. بدین ترتیب، طول عمر باتری یک عامل تعیین کننده در هزینه نهایی سیستم شما خواهد بود. Tag ‌های RFID هر کدام دارای یک کد منحصر به فرد می‌باشند به طوریکه هیچ دو برچسبی در دنیا تولید نخواهد شد که کد یا ID یکسانی داشته باشند و کلیهٔ تولید کنندگان Tag تحت نظر انجمن بین المللی مبادرت به ثبت آنها می‌نمایند. این Tag ها از دو بخش اصلی تشکیل شده‌اند که بخش اول یک آنتن مایکرواستریپ بوده و بخش دوم یک چیپ الکترونیکی می‌باشد. لازم به ذکر است که این بخش‌ها به صورت کاملا مسطح و بسیار کوچک هستند به طوریکه می‌توانند آنها را در درون کاغذ یک برچسب معمولی قرار دهند و از دید کاربر، تنها یک برچسب معمولی کاغذی خواهد بود. در بخش چیپ الکترونیکی Tag ‌ها یک فرستنده و یک گیرنده امواج رادیویی به همراه مدارهای پردازشگر الکترونیکی قرار دارد. در برخی از انواع این چیپها، حافظه نیز به مقدار دلخواه وجود دارد به طوریکه هرنوع اطلاعات مربوط به کنترل و دسترسی می‌تواند مستقیما روی برچسب و درحافظهٔ آن نوشته شود. در این صورت این برچسب درست مانند یک شناسنامهٔ الکترونیکی همراه محصول عمل خواهد کرد.

انواع شناسه TAG در RFID

همانطور که گفته شد شناسه Tag)) ها وسیله شناسایی متصل شده به کالا، شئ یا فرد مورد نظری هستند که ما می‌خواهیم موقعیت آن ها را رد یابی کنیم. اما اینکه هر یک از کالاها دارای اشکال و ظواهر گوناگون و نیز دارای محیط ‌های فیزیکی گوناگونی است، این ضرورت را ایجاب می‌کند تا شناسه ((Tag ها را با توجه به ویژگی‌های فیزیکی (ظاهریشان) دسته بندی کنیم.

بطور کلی بعضی از ویژگی‌های ظاهری Tagها بصورت زیر می‌باشد:

Tag -1 هایی که دارای کفه پلاستیکی از جنس PVC می‌باشند و معمولا در وسط آنها یک سوراخ دیده می‌شود که بسیار با دوام بوده و می‌توان از آنها بارها و بارها استفاده کرد.

۲- Tag هایی که شبیه کارتهای اعتباری هستند ومعمولا به آن ها کارت های هوشمند بدون تماس (Contact less Smart Cards) گفته می‌شود.

Tag -3 هایی که به صورت لایه‌ های کاغذی بر روی شناسه ساخته می‌شوند که به آنها شناسه ‌های هوشمند (Smart Labels) گفته می‌شود. 

Tag -4 هایی که در محیط های قابل فرسایش (مثلا آب یا مایع) به خوبی کار می‌کنند. این گونه Tag ها در کپسول های شیشه ‌ای قرار دارند.

Tag -5 های کوچک که در داخل اشیاء عمومی مثل لباس، ساعت، دستبند و…. کار گذاشته می‌شود. اغلب ممکن است به شکل یک کلیه یا دسته کلید به‌ نظر برسند.

در صورتی که بخواهیم Tag ها را با در نظر گرفتن منبع انرژی تامین کننده شان دسته بندی کنیم به ۴ دسته اصلی تقسیم بندی می‌شوند:

 ۱ –  Tagهای غیر فعال Passive Tags

که انرژی و برق مورد نیاز خود را از Reader ها به وسیله یکسری از روش‌ های تراگسیل بدست می‌آورند.

۲ –  Tagهای فعال Active Tags

که انرژی مورد نیازشان توسط یک باتری داخلی و جهت برقراری ارتباط دارای یک پردازنده، یک حافظه و حسگر می‌باشند.

۳ –  Tagهای نیمه غیر فعال Semi-Passive Tags

که علاوه بر استفاده از باتری داخلی شان، می‌توانند از انرژی منتقل شده توسط بازخوان بر چسب Reader ها نیزبهره مند شوند.

۴ –   Tagهای دو طرفه Two way Tags

که علاوه براستفاده از باتری داخلی شان می‌توانند بدون کمک گرفتن از Reader ها دیگر اقسام هم شکل خود را نیز شناسایی کرده و با آن‌ها به گفتگو بپردازند.

بازخوان Reader ( کدخوان ) بر چسب RFID

قبلا هم توضیح دادم که بازخوان بر چسب Reader ها  هستند که حضور Tag ها را در محیط تشخیص داده و اطلاعات ذخیره شده در آنها را بازیابی می‌کنند.

سه دسته عمده بازخوان بر چسب Reader ها به صورت زیر است:

۱-    مدل ثابت Fixed Type

2-    مدل دستی Handheld Type

3 –   مدل کارتی PC Card Type

مزایای استفاده از تکنولوژی RFID

مزایا استفاده از این تکنولوژی به شرح ذیل است:

۱-    کاهش هزینه‌ها (کاهش فعالیت‌های دستی و افزایش سرعت)

۲-    اتوماسیون (بدون توقف)

۳-    کاهش خطا

۴-    کنترل فرآیندهای غیر قابل رویت

۵-    امکان به روز رسانی بر چسب‌ها بدون دخالت دست

۶-    امنیت

۷-    یکپارچگی

معایب استفاده از تکنولوژی RFID

1-    نبود استاندارد معتبر که موجب عدم توسعه آن شده ولی تدوین استاندارد در امریکا شروع شده‌ است.

۲-    هزینه راه اندازی این سیستم در مقایسه با سیستم‌های دیگر بیشتر است.

۳-    ممکن است با سایر فرکانس‌ها و فلزات تداخل ایجاد کند.

۴-    عدم شناسایی در محیط‌های مایع و حائل‌های فلزی در بعضی از برچسب‌ها.

۵-    تجاوز به حریم خصوصی افراد (می توان به طور غیرمحسوس حریم خصوصی افراد را کنترل کرد).

اهداف به کارگیری تکنولوژی RFID در صنعت

۱-    افزایش کارآمدی

۲-    کاهش خطای ناشی از ورود اطلاعات

۳-    نبود نیاز به نیروی انسانی برای انجام کارهای ساده و پرحجم