دسته بندی ها
همه دسته ها مقالات علمی
محبوب ترین ها
دیپ وب
10 نکته برای بالا بردن امنیت کامپیوتر
RFID چیست و چه کاربردی دارد؟

سامانه بازشناسی با امواج رادیویی (RFID) یا Radio Frequency Identification برای تشخیص و ردیابی خودکار برچسب هایی (تگ ها) که به اشیا مختلف چسبانده می شوند از میدان های مغناطیسی استفاده می کند.


این برچسب ها حاوی اطلاعاتی هستند که به صورت الکترونیکی ذخیره شده اند. برچسب های منفعل، انرژی لازم را از امواج رادیویی که توسط بازخوان (Reader) RFID منتشر می شوند به دست می آورند در حالی که برچسب های فعال، خودشان یک منبع تغذیه محلی ( مثلا یک باتری) دارند و می توانند صد ها متر دورتر از بازخوان RFID نیز عمل کنند. بر خلاف یک بارکد، برچسب نیازی ندارد در معرض دید مستقیم باز خوان قرار بگیرد، پس می توان آن را در داخل جسم ردیابی شده، جاسازی کرد. RFID یکی از روش های تشخیص و دریافت داده ها به صورت خودکار (AIDC) است.

برچسب های RFID در صنایع مختلفی مورد استفاده قرار می گیرند. برای مثال، می توان یک برچسب RFID را به یک خودرو در حال ساخت متصل کرد تا بتوان مراحل پیشرفت ساخت آن را در خط تولید ردیابی کرد. دارو های با برچسب RFID را می توان در انبار های مختلف ردیابی کرد و استفاده از میکروچیپ های RFID در داخل بدن دام ها و حیوانات خانگی، می‌تواند در پیدا کردن آن ها به ما کمک کند.

با توجه به این که برچسب های RFID را می توان پول نقد، پوشاک و سایر اموال متصل کرد و یا آن ها در داخل بدن حیوانات و انسان ها جاسازی کرد، احتمال خوانده شدن اطلاعات شخصی بدون رضایت شخص، باعث افزایش نگرانی های جدی در زمینه حریم خصوصی شده است. این نگرانی ها باعث شده تا استاندارد های مشخصی برای رفع مسائل امنیتی و حریم خصوصی ایجاد شوند. استاندارد های ISO/IEC 18000 و ISO/IEC 29167 از روش های رمزنگاری روی چیپ به منظور غیرقابل ردیابی بودن، اصالت سنجی برچسب و بازخوان و رعایت حریم شخصی در جریان انتقال اطلاعات استفاده می کنند. استاندارد ISO/IEC 20248 ساختار امضای دیجیتالی را برای بارکد ها و RFID ها تعریف کرده که موجب تایید اعتبار داده، منبع داده و روش بازخوانی می شود. این کار در استاندارد ISO/IEC JTC 1/SC 31 و در زیرگروه روش های تشخیص و دریافت خودکار داده ها انجام گرفته است. از برچسب ها می توان در فروشگاه ها نیز به منظور تسریع حساب کردن اجناس و همچنین جلوگیری از سرقت توسط مشتریان یا کارمندان استفاده کرد.

در سال 2014، بازار RFID جهانی ارزشی معادل 89/8 میلیارد دلار داشت که نسبت به 77/7 میلیارد دلار در سال 2013 و 96/6 میلیارد دلار در سال 2012 افزایش یافته بود. این ارقام شامل برچسب ها، بازخوان ها و نرم افزار ها و خدمات ارائه شده برای کارت های RFID، لیبل ها و اشکال دیگر این تکنولوژی است. انتظار می رود تا ارزش این بازار تا سال 2026 به 68/18 میلیارد دلار برسد.

تاریخچه RFID

در سال 1945، لئون ترمین دستگاه شنودی را برای اتحاد جماهیر شوروی اختراع کرد که امواج رادیویی بازتابیده شده را با اضافه کردن اطلاعات صوتی، به طور مجدد مخابره می کرد. امواج صوتی دیافراگمی را به لرزه در می آوردندکه باعث تغییر شکلی اندک در تشدیدگر می شد و این فرآیند موجب کنترل فرکانس موج رادیویی برگشتی می شد. اگرچه این دستگاه، یک دستگاه شنود مخفی و نه یک برچسب بازشناسی به شمار می رفت، اما به عنوان نمونه اولیه یک RFID شناخته می شود زیرا مکانیزمی انفعالی داشت و دریافت انرژی و فعال سازی آن از طریق موج های ناشی از یک منبع خارجی اتفاق می افتاد.

تکنولوژی های مشابه، مانند فرستنده شناسایی دوست یا دشمن، در جریان جنگ جهانی دوم به طور متداول توسط متفقین و آلمان ها برای شناسایی هواپیما های خودی یا غیرخودی مورد استفاده قرار می گرفت. از فرستنده ها هنوز هم در بیشتر در بیشتر هواپیما های فعال استفاده می شود. یکی دیگر از کار های اولیه مربوط به تکنولوژی RFID، مقاله شاخص Harry Stockman در سال 1948 است که پیش بینی کرد:” قبل از این که مشکلات اساسی باقی مانده در ارتباطات بازتابی حل شوند و بتوان وارد حیطه کشف کاربرد های مفید آن شد باید کار های تحقیق و توسعه قابل توجهی انجام بگیرند.”

دستگاه ساخته شده توسط Mario Cardullo، که گواهی ثبت اختراع آن به تاریخ 23 ژانویه 1973 ثبت شده است، اولین نمونه اولیه واقعی از دستگاه های RFID جدید بود زیرا این دستگاه، یک فرستنده رادیویی انفعالی با حافظه داخلی بود. دستگاه اولیه، انفعالی بود و توان آن توسط سیگنال های محیطی موجود تامین می شد. این دستگاه در سال 1971 برای اولین بار برای مسئولان New York Port Authority و سایر کاربران احتمالی به نمایش گذاشته شد. این دستگاه از یک فرستنده با حافظه 16 بیتی تشکیل می شد که می توانست به عنوان دستگاه برای دریافت عوارض مورد استفاده قرار بگیرد. گواهی ثبت اختراع Cardullo استفاده از امواج رادیویی، صدا و نور را به عنوان واسطه های انتقال را پوشش می دهد. طرح کسب و کار اولیه که در سال 1969 برای سرمایه گذاران ارائه شد کاربرد های مختلفی را در حمل و نقل( تشخیص خودکار وسایل نقلیه، سیستم های دریافت خودکار عوارض، پلاک های الکترونیکی، گواهی های الکترونیکی، مسیردهی اتومبیل ها، کنترل عملکرد اتومبیل ها)، بانکداری( دسته چک الکترونیکی، کارت های اعتباری الکترونیکی)، امنیتی( تشخیص هویت اشخاص، گیت های امنیتی خودکار، نظارت) و پزشکی( تشخیص بیماران، پرونده بیماران) در برمی‌گرفت.

نمایش اولیه قابلیت های برچسب های RFID با توان بازتابی (modulated backscatter)، چه از نوع انفعالی و چه از نوع نیمه انفعالی، توسط Steven Depp، Alfred Koelle، Robert Frayman در سال 1973 و در آزمایشگاه ملی لس آلاموس انجام گرفت. این سیستم قابل حمل در فرکانس 915 مگاهرتز عمل می کرد و از برچسب های 12 بیتی استفاده می کرد. این روش امروزه در اغلب برچسب های UHFID و RFID های ریزموج مورد استفاده قرار می گیرد.

اولین گواهی اختراعی که به واژه مخفف سازی شده RFID اشاره می کرد در سال 1983 و به نام Charles Walton صادر شد.

طراحی

برچسب ها (Tags)

یک سامانه بازشناسی با استفاده از امواج رادیویی، از تگ ها یا برچسب هایی استفاده می کند که به اشیایی که قرار است تشخیص داده شوند متصل می شوند. فرستنده-گیرنده های رفت و برگشتی رادیویی که به آن ها بازپرس ها یا بازخوان ها گفته می شود سیگنالی را به برچسب می فرستند و پاسخ آن را بازخوانی می کنند.

برچسب های RFID می توانند انفعالی(Passive)، فعال(Active) یا انفعالی با کمک باتری باشند. یک برچسب فعال، یک باتری بر روی برد خود دارد و سیگنال ID خود را به صورت متناوب ارسال می کند. برچسب انفعالی با کمک باتری(BAP) یک باتری کوچک بر روی برد خود دارد و تنها در مجاورت یک بازخوان RFID فعال می شود. یک برچسب انفعالی از دو مورد قبلی کوچک تر و ارزان تر است زیرا هیچ باتری بر روی آن نصب نمی شود؛ بلکه برچسب از انرژی امواج رادیویی که توسط بازخوان ارسال شده است استفاده می کند. با این وجود، برای این که برچسب های انفعالی فعال شوند باید سطح توانی تقریبا معادل 1000 برابر بیشتر از توان لازم برای انتقال سیگنال در اختیار آن ها قرار بگیرد. این امر باعث به وجود آمدن تفاوت هایی در تداخل و در معرض تابش قرار گرفتن می شود.

برچسب ها ممکن است تنها قابل بازخوانی بوده و شماره سریالی داشته باشند که توسط کارخانه سازنده تعریف شده باشد. این شماره سریال به عنوان کلیدی برای دسترسی به بانک اطلاعاتی استفاده می شود. برچسب ها همچنین ممکن است قابلیت خوانده شدن و نوشتن اطلاعات بر روی آن ها را داشته باشند و در آن ها، اطلاعات مخصوص به شی، توسط کاربر سیستم بر روی برچسب نوشته شود. برچسب هایی که در محل استفاده برنامه نویسی می شوند تنها یک بار قابل برنامه نویسی هستند اما می توانند چندین بار بازخوانی شوند؛ کاربر می‌تواند کد الکترونیکی یک محصول را بر روی برچسب های خالی بنویسد.

برچسب های RFID حداقل سه جز دارند: یک IC برای ذخیره سازی و پردازش اطلاعاتی که برای مدولاسیون و دمودولاسیون سیگنال های فرکانس رادیویی RF به کار می رود؛ وسیله ای برای دریافت توان DC از سیگنال برخوردی ارسال شده توسط بازخوان و یک آنتن برای دریافت و ارسال سیگنال. اطلاعات برچسب در یک حافظه غیر فرار ذخیره می شوند. برچسب RFID شامل منطق ثابت یا برنامه پذیر برای پردازش اطلاعات دریافتی و ارسالی و همچنین اطلاعات سنسور می باشد.

یک بازخوان RFID، یک سیگنال رادیویی رمزنگاری شده را برای بررسی وجود برچسب ارسال می کند. برچسب RFID این پیام را دریافت کرده و سپس با کمک اطلاعات مشخصه خود و یا سایر اطلاعات، به آن پاسخ می دهد. این پاسخ می‌تواند تنها شماره سریال منحصر به فرد برچسب باشد یا حاوی اطلاعات مرتبط با محصول، مثلا شماره سریال، تاریخ تولید یا سایر اطلاعات مشخص دیگر باشد. با توجه به این که برچسب ها هر کدام شماره سریال منحصر به فرد خود را دارند، سیستم RFID می‌تواند بین چند برچسب که ممکن است در محدوده بُرد بازخوان قرار بگیرند تفاوت قائل شود و آن ها را به صورت هم‌زمان بازخوانی کند.

بازخوان ها (Readers)

سیستم های RFID را می توان بر اساس نوع برچسب و بازخوان طبقه بندی کرد. یک سیستم بازخوان انفعالی-برچسب فعال(PRAT) دارای یک بازخوان انفعالی است که تنها سیگنال های رادیویی را از برچسب های فعال( که با باتری کار می کنند) دریافت می کند. برد دریافت یک سیستم PRAT را می توان از صفر تا 600 متر تغییر داد که باعث انعطاف پذیری این سیستم در کاربرد هایی مانند حفاظت از اموال و نظارت بر روی آن ها می شود.

یک سیستم بازخوان فعال- برچسب انفعالی(ARPT) دارای یک بازخوان فعال است که سیگنال های جستجو را ارسال می کند و همچنین پاسخ احراز هویت را از برچسب های انفعالی دریافت می کند.

یک سیستم بازخوان فعال-برچسب فعال (ARAT) از برچسب های فعالی استفاده می کند که از طریق سیگنال جستجوی ارسالی توسط بازخوان، فعال می شوند. حالت دیگری از این سیستم می‌تواند از یک برچسب انفعالی با کمک باتری(BAP) استفاده کند که مانند یک برچسب انفعالی عمل می کند اما باتری کوچکی دارد که توان لازم برای ارسال پاسخ برچسب را فراهم می کند.

بازخوان های ثابت معمولا به گونه ای نصب می شوند که بتوانند یک محدوده مشخص بازپرسی را ایجاد کند که بتوان آن را به دقت کنترل کرد. این کار باعث می شود تا محدوده کاملا تعریف شده ای مشخص شود که در آن با ورود یا خروج برچسب ها، بازخوانی آن ها انجام شود. بازخوان های قابل حمل ممکن است دستی بوده و یا قابل نصب بر روی سبد های خرید یا وسایل نقلیه باشند.