RFID

RFID

Giới thiệu lần đầu	23 tháng 1 năm 1973; 51 năm trước (1973-01-23)
Phương tiện kết nối	Sóng vô tuyến
Phần cứng	thẻ RFID, nhãn RFID, móc khóa RFID, bộ đọc thẻ RFID
Tầm hoạt động	Vài cm với Passive tag Vài trăm mét với Active tag

RFID (viết tắt thuật ngữ tiếng Anh: Radio Frequency Identification, tiếng Việt:^[1] Nhận dạng qua tần số vô tuyến) là một công nghệ sử dụng trường điện từ để tự động nhận dạng và theo dõi các thẻ^[a] hỗ trợ công nghệ này được gắn vào đối tượng. Một hệ thống RFID bao gồm một bộ phát đáp nhỏ,^[b] một bộ thu và một bộ phát sóng vô tuyến. Khi được kích hoạt bởi một xung điện từ để truy vấn^[c] dữ liệu từ một đầu đọc RFID^[2] ở gần đó, thẻ RFID sẽ phản hồi dữ liệu số, thường là một giá trị định dạng của riêng thẻ đó, cho đầu đọc RFID.^[3] Giá trị trả về từ thẻ RFID này có thể được dùng để theo dõi vật thể, như hàng hóa, thiết bị,... Là một phương pháp nhận dạng tự động dựa trên việc lưu trữ dữ liệu của thiết bị từ xa, RFID vì thế là một phương pháp của Tự động Nhận dạng và Thu thập Dữ liệu (Automatic Identification and Data Capture, viết tắt: AIDC).^[3]

Có hai loại thẻ RFID:^[4]

• Passive tags (tạm dịch: thẻ thụ động): là loại thẻ được cấp năng lượng từ sóng vô tuyến phát từ đầu đọc RFID cho việc truy vấn dữ liệu. Tầm hoạt động hiệu quả của loại thể này cỡ vài cm.
• Active tags (tạm dịch: thẻ chủ động): là loại thể được cấp năng lượng từ pin, do đó có thể được đọc từ khoảng cách khá xa với đầu đọc RFID, có thể lên đến hàng trăm mét.

Không giống mã vạch, thẻ RFID không cần phải nằm trong phạm vi đọc được của đầu đọc thẻ RFID, vì vậy nó có thể được gắn hoặc nhúng trên các đối tượng cần theo dõi.^[3]

Thẻ RFID được sử dụng nhiều trong công nghiệp. Ví dụ, trong quá trình sản xuất ô tô, một thẻ RFID gắn trên một ô tô đang được lắp ráp có thể được dùng để theo dõi toàn bộ quá trình trên dây chuyền sản xuất, các thẻ RFID gắn trên dược phẩm sẽ hỗ trợ việc theo dõi chúng trong kho hàng,^[5] và cấy chip RFID trên gia súc và vật nuôi hỗ trợ việc định danh động vật. Các thẻ RFID còn có thể được sử dụng trong quá trình thanh toán ở cửa hàng và ngăn chặn hành vi trộm cắp hàng hóa trong cửa tiệm.

Do thẻ RFID có thể được gắn trên các thiết bị vật lý nói chung như tài sản, quần áo, tiền giấy, hoặc cấy trên cơ thể người hoặc động vật, khả năng bị đọc trộm thông tin liên quan đến chủ sở hữu vật thể được gắn các thẻ RFID đó đã làm dấy lên các mối lo ngại về quyền riêng tư.^[6] Các mối lo ngại này dẫn đến việc phát triển các tiêu chuẩn kĩ thuật cho công nghệ RFID liên quan đến quyền riêng tư và bảo mật. ISO/IEC 18000 và ISO/IEC 29167 sử dụng các phương pháp mã hóa trên chip^[d] để chống truy vết, đồng thời xác thực thẻ và đầu đọc, và over-the-air privacy (tạm dịch: quyền riêng tư trong không gian). ISO/IEC 20248 quy định một chữ kí điện tử với cấu trúc dữ liệu cho việc cung cấp dữ liệu, xác thực nguồn và phương pháp đọc của RFID và mã vạch. Công việc quy định này được thực hiện bởi ISO/IEC JTC 1/SC 31 (ISO/IEC JTC 1/SC 31 Automatic identification and data capture techniques), một phân ban của ISO, và Ủy ban kỹ thuật điện quốc tế (IEC) Joint Technical Committee (JTC).

Năm 2014, thị trường RFID trên toàn thế giới đạt $8.89 tỷ dollar Mỹ, cao hơn năm 2013 v$7.77 tỷ dollar Mỹ và năm 2012 với $6.96 tỷ dollar Mỹ. Các con số thống kê trên bao gồm thẻ, đầu đọc, và phần mềm/dịch vụ cho các thẻ, nhãn,^[e] móc khóa RFID, cùng nhiều yếu tố khác có liên quan. Thị trường này cũng được ước tính sẽ tăng từ $12.08 tỷ dollar vào năm 2020 đến $16.23 tỷ dollar vào năm 2029.^[7]

Đặc điểm

• Sử dụng hệ thống không dây thu phát sóng radio. Không sử dụng tia sáng như mã vạch.
• Thông tin có thể được truyền qua những khoảng cách nhỏ mà không cần một tiếp xúc vật lý nào.
• Có thể đọc được thông tin xuyên qua các môi trường, vật liệu như: bê tông, tuyết, sương mù, băng đá, sơn và các điều kiện môi trường thách thức khác mà mã vạch và các công nghệ khác không thể phát huy hiệu quả.

Thiết kế

Một hệ thống RFID sử dụng thẻ hoặc nhãn (hỗ trợ RFID) để gắn vào thiết bị cần nhận dạng. Bộ thu-phát sóng vô tuyến 2 chiều được gọi là interrogators (tạm dịch: thiết bị truy vấn) hoặc readers (đầu đọc), làm nhiệm vụ gởi tín hiệu đến thẻ RFID và đọc dữ liệu trả về từ nó.^[8]

Thẻ RFID

Một thẻ RFID bao gồm 3 thành phần: một chip để lưu và xử lí thông tin, điều chế và giải điều chế tín hiệu tần số sóng vô tuyến; một antenna để nhận và gởi tín hiệu; và một substrate (tạm dịch: chất nền).^[9] Thông tin của thẻ RFID được lưu trong bộ nhớ EEPROM.^[4]

Thẻ RFID có thể là passive, active hoặc thẻ passive có pin. Thẻ active sẽ gởi dữ liệu và có một pin để cấp nguồn cho nó.^[10] Với thẻ passive, antenna của nó sẽ thu năng lượng từ sóng vô tuyến để cấp cho IC, do đó thẻ passive sẽ rẻ hơn vì nó không cần pin để cấp năng lượng.^[10]

Các thẻ RFID có thể là loại thẻ chỉ đọc, với số serial từ nhà sản xuất phục vụ cho việc quản lí dữ liệu, hoặc là loại thẻ hỗ trợ đọc/ghi, với các dữ liệu đặc biệt để ghi vào thẻ bởi người dùng hệ thống. Các thẻ lập trình được có thể được ghi một lần và đọc nhiều lần, thẻ trống có thể được ghi với một mã code điện tử của sản phẩm bởi người dùng.^[11]

Các thẻ RFID nhận yêu cầu truy vấn và phản hồi với thông tin định danh (ID) của nó và nhiều thông tin khác. Đây có thể là số series duy nhất của thẻ, hoặc các thông tin liên quan đến sản phẩm, như số kho hàng hoặc lô hàng, ngày sản xuất hoặc các thông tin đặc thù khác. Do mỗi thẻ RFID có số series riêng, hệ thống RFID có thể được thiết kế để đọc được nhiều thẻ cùng lúc, miễn là chúng nằm trong tầm hoạt động của đầu đọc RFID.

Đầu đọc

Hệ thống RFID có thể được phân chia theo loại thẻ và đầu đọc. Có 3 loại:^[12]

• Hệ thống Passive Reader Active Tag (PRAT) (tạm dịch: Đầu đọc thụ động cho thẻ chủ động) có một đầu đọc thụ động có thể nhận tín hiệu sóng vô tuyến từ các thẻ active (loại thẻ cấp nguồn từ pin, chỉ truyền dữ liệu). Tầm hoạt động của hệ thống đầu đọc PRAT có thể điều chỉnh trong khoảng 1–2,000 feet (0–600 m), cho phép tùy biến với các ứng dụng như bảo vệ hoặc giám sát tài sản.
• Hệ thống Active Reader Passive Tag (ARPT) (tạm dịch: Đầu đọc chủ động cho thẻ bị động) có một đầu đọc chủ động có thể truyền tín hiệu truy vấn và cũng nhận phản hồi xác thực từ các thẻ passive.
• Hệ thống Active Reader Active Tag (ARAT) (tạm dịch: Đầu đọc thẻ chủ động cho thẻ chủ động) sử dụng thẻ active với tín hiệu truy vấn từ đầu dọc chủ động. Một biến thể từ hệ thống là sử dụng thẻ passive với pin hỗ trợ (Battery-Assisted Passive (BAP) tag), thẻ này sẽ hoạt động như thẻ passive nhưng có pin để cấp nguồn khi thẻ phản hồi tín hiệu thông báo.

Đầu đọc cố định được thiết lập để tạo ra một không gian cho việc truy vấn thẻ RFID, nơi các thẻ RFID đưa vào đều có thể thực hiện quá trình truy vấn. Các đầu đọc có thể được cầm tay hoặc bố trí trên các xe đẩy hàng hoặc phương tiện giao thông.

Tần số

Bằng tần cho RFID^[13][14]

Băng tần	Quy định	Phạm vi	Tốc độ	Nội dung trong ISO/IEC 18000	Mục đích sử dụng	Giá thành xấp xỉ của thẻ theo thể tích (đơn giá năm 2006)
LF: 120–150 kHz	Không phổ thông	10 cm	Thấp	Part 2	Định danh động vật, thu thập dữ liệu nhà máy	US$1
HF: 13.56 MHz	Băng tần ISM	10 cm–1 m	Từ thấp đến trung bình	Part 3	Thẻ thông minh (ISO/IEC 15693, ISO/IEC 14443 A, B), Các thẻ nhớ không theo chuẩn ISO (Mifare Classic, iCLASS, Legic, Felica...), Thẻ vi xử lý tương thích chuẩn ISO (Desfire EV1, Seos)	US$0.50 đến US$5
UHF: 433 MHz	Thiết bị tầm ngắn	1–100 m	Trung bình	Part 7	Ứng dụng quốc phòng, với thẻ active	US$5
UHF: 865–868 MHz (châu Âu) 902–928 MHz (Bắc Mỹ)	Băng tần ISM	1–12 m	Trung bình đến cao	Part 6	EAN, nhiều chuẩn; sử dụng trong ngành đường sắt[15]	US$0.15 (thẻ passive)
Vi ba: 2450–5800 MHz	Băng tần ISM	1–2 m	Cao	Part 4	802.11 WLAN, chuẩn Bluetooth	US$25 (thẻ active)
Vi ba: 3.1–10 GHz	Ultra wide band	Đến 200 m	Cao	Không được định nghĩa	Yêu cầu thẻ semi-active hoặc active	US$5 projected

Tài liệu tham khảo

• RFID4u (2020). Dig Deep – Construction of RFID Tags.
• Cục Công nghệ thông tin - Bộ Y tế (2020). Kanban RFID - Cải tiến hoạt động cung ứng hàng hóa trong bệnh viện.

Chú giải

1. Tiếng Anh: tag. Tên tiếng Anh chính thức của thẻ RFID là RFID tag
2. Tiếng Anh: radio transponder
3. Tiếng Anh: interrogate. Nguyên văn từ tài liệu của MHI: An RFID reader (or interrogator) is a fixed or mobile data capture device that generates an electromagnetic field to trigger and capture a data response from an encoded tag present in a defined interrogation zone.
4. Tiếng Anh: on-chip cryptography methods
5. Tiếng Anh: label

Tham khảo

1. Cục Công nghệ thông tin - Bộ Y tế 2020, Phần Giới thiệu, "Sự phát triển nhanh chóng của công nghệ nhận dạng qua tần số (Radio Frequency Identification – RFID)... "
2. Cục Công nghệ thông tin - Bộ Y tế 2020, Chăm sóc y tế, " nhân viên y tế chỉ cần sử dụng đầu đọc cầm tay RFID"
3. ^ “Automatic Identification and Data Collection (AIDC),”. mhi.org. Truy cập ngày 24 tháng 3 năm 2021, "What is AIDC ? Radio frequency identification (RFID)"
4. ^ RFID4u 2020, RFID CHIP (IC).
5. “The Pharmaceutical logistics optimized with RFID tags”. trace ID. Truy cập ngày 8 tháng 4 năm 2021.
6. Angell, I., Kietzmann, J. (2006). “RFID and the end of cash?” (PDF). Communications of the ACM. 49 (12): 90–96. doi:10.1145/1183236.1183237. Bản gốc (PDF) lưu trữ ngày 24 tháng 2 năm 2014. Truy cập ngày 8 tháng 4 năm 2021.
7. “RFID Forecasts, Players and Opportunities 2019-2029”. IDTechEx. Truy cập ngày 8 tháng 4 năm 2021.
8. “RFID Tag (Radio Frequency Identification Tag)”. Behance. Truy cập ngày 8 tháng 4 năm 2021.
9. RFID4u 2020, TAG COMPONENTS AND CONSTRUCTION.
10. ^ RFID4u 2020, TAG ANTENNA.
11. Roy Want. “An Introduction to RFID Technology” (PDF). cs.colorado.edu. Truy cập ngày 9 tháng 4 năm 2021, "This tag can label over 50 quadrillion items, making it possible to uniquely label every manufactured item for the foreseeable future—not just using generic product codes."
12. “How Does RFID Technology Work?”. Make use of. 31 tháng 5 năm 2017. Truy cập ngày 11 tháng 4 năm 2021, "Types of RFID System"
13. Sen, Dipankar; Sen, Prosenjit; Das, Anand M. (2009), RFID For Energy and Utility Industries, PennWell, ISBN 978-1-59370-105-5, pp. 1-48
14. Weis, Stephen A. (2007), RFID (Radio Frequency Identification): Principles and Applications, MIT CSAIL, CiteSeerX 10.1.1.182.5224
15. “RFID and Rail: Advanced Tracking Technology – Railway Technology”. ngày 16 tháng 3 năm 2008. Truy cập ngày 14 tháng 3 năm 2018.

Xem thêm

• Tự động Nhận dạng và Thu thập Dữ liệu (AIDC)
• Kết nối trường gần
• Pin thể rắn

Liên kết ngoài

• UHF regulations overview by GS1 Lưu trữ 2017-11-21 tại Wayback Machine
• What is RFID? Educational video by The RFID Network Lưu trữ 2010-05-30 tại Wayback Machine
• How RFID Works at HowStuffWorks
• Privacy concerns and proposed privacy legislation Lưu trữ 2016-08-19 tại Wayback Machine
• RFID trên DMOZ
• What is RFID? - Animated Explanation
• Hardgrave, Bill C.; Aloysius, John; Goyal, Sandeep (2009). “Does RFID improve inventory accuracy? A preliminary analysis”. International Journal of RF Technologies: Research and Applications. 1 (1): 45–56. doi:10.1080/17545730802338333.
• IEEE Council on RFID