به هر سیستمی که قادر به خواندن و تشخیص اطلاعات افراد یا کالاها باشد سیستم شناسایی یا Identification System گفته می‌شود. شناسایی خودکار و نگهداری داده‌ها (AIDC)، روشی است که طی آن تجهیزات سخت افزاری یا نرم ‌افزاری قادر به خواندن و تشخیص داده‌ ها بدون کمک گرفتن از یک فرد هستند. بارکدها، کدهای دو بعدی، سیستم‌های انگشت نگاری، سامانه شناسایی با استفاده از فرکانس رادیویی، سیستم شناسایی با استفاده از قرنیه چشم و صدا و … از جمله این راهکارها می ‌باشند. یکی از جدیدترین مباحث مورد توجه دانشمندان جهت شناسایی افراد یا کالاها استفاده از سیستم شناسایی با استفاده از فرکانس رادیویی یا RFID هست . 

سامانه شناسایی توسط امواج رادیویی  (RFID) قادر به تبادل داده‌ها به ‌وسیله برقراری ارتباط بین یک Tag که به یک کالا، کارت و… متّصل شده‌ و یک کد خوان (Reader) است. سیستم RFID از سیگنال‌های الکترونیکی و الکترومغناطیسی برای خواندن و نوشتن داده‌ها به صورت بدون تماس بهره‌ می گیرد .

تصور کنید که وارد یک فروشگاه زنجیره‌ای شده‌اید و اقلام مورد نیاز خود را داخل چرخ دستی قرار داده‌ اید. صندوق دار با استفاده از بار کد باید تک تک اقلام داخل سبد را برداشته و اطلاعات آن را توسط بارکد خوان (Barcode Reader) یکی یکی به داخل کامپیوتر وارد کند تا فاکتور اقلام انتخابی شما صادر گردد. بسیاری از اوقات به دلیل آنکه تعداد کالاهای خریداری شده بسیار زیاد می‌باشند، صف‌های طولانی در فروشگاه‌ های زنجیره‌ ای مشاهده می‌شود. گاهی اوقات نیز مخدوش شدن علائم بار کد، از خواندن اطلاعات جلوگیری می‌کند، که این خود موجب مشکلات بیشتری می‌شود. اما با این فناوری جدید یعنی RFID شما سبد کالای خود را برمی دارید و بدون اینکه مجبور به ایستادن در صف های طولانی شوید و یا حتی بدون اینکه مجبور باشید اقلام خریداری شده را به صندوقدار یا نگهبان نشان دهید، از در خارج می‌شوید.

حتما می پرسید چرا؟ چون شناسه روی کالا دیگر بارکد نیست بلکه از نوع RFID می‌باشد و خودش با فرستان علائم رادیویی کلیه اطلاعات جاری خود از قبیل تعداد، قیمت، وزن، … را به کامپیوترهای موجود در درب های خروجی مخابره و منتقل می‌کند.

این شناسه ها دارای دو بخش تراشه و آنتن هستند و دارای عملکرد بسیار ساده‌ای می‌باشند؛ تراشه اطلاعات را از طریق آنتن منتشر می‌کند و حسگرهایی که در اطراف قرار دارند، این اطلاعات را دریافت می‌کنند.

از مهمترین ویژگی و محاسن تکنولوژی RFID‏‏‎، کاهش سرقت یا دزدی و محاسبه سریعتر تعداد کالاهای موجود در انبار بدون نیاز و کمک به نیروهای انسانی است که در زمان هم صرفه جویی خواهد شد.

شناسه‌ها (Tag) وسیله شناسایی متصل شده به کالایی است که ما می‌خواهیم آن را رد یابی کنیم و کدخوان ها (Readers) وسایلی هستند که حضور شناسه‌ ها را در محیط تشخیص داده و اطلاعات ذخیره شده در آن ها را بازیابی می‌کنند.

با توجه به اینکه این سیستم‌ها بر مبنای تغییرات امواج مغناطیسی و یا فرکانس‌های رادیویی کار می‌کنند، جهت تقویت سیگنال‌های موجود در محیط گاهی اوقات از آنتن (تقویت کننده سیگنال) نیز استفاده می‌شود.

 اجزای سیستم RFID:

دستگاه RFID سه جزء اصلی دارد: یک چیپ ، آنتن و یک خواننده . چهارمین جزء مهم سیستم RFID پایگاه داده ای است که اطلاعاتی در مورد کالاهای بر چسب خورده را در خود ذخیره می کند. این سیستم همچنین شامل میان افزاری است که اطلاعات را به محل ذخیره سازی داده منتقل و ثبت می کند.

چیپ:

 معمولاً از سیلیکون ساخته می‌شود و اطلاعاتی در مورد کالایی که به آن بر چسب زده شده را در بر دارد . چیپ هایی که سازندگان و فروشندگان برای شناسایی کالاهای مصرفی به کار می برند ممکن است شامل (Electronic Product Code) EPC باشند.

EPC معادل با UPC (Universal Product Code) یا بارکد است. که در حال حاضر روی بسیاری از محصولات برچسب خورده است. بارکدها برای هر نوع محصول منحصر به فردند و باید اسکن نوری شوند و فقط اطلاعات کلی محصول را شامل می‌شوند. در عوض چیپ ها ی EPC برای هر محصول منحصر به فردند و با امواج رادیویی خوانده می‌شوند. این کدها حاوی دادهای هستند که سازندگان و فروشندگان محصولات از آنها برای ردیابی صحت و موقعیت کالا در زنجیره  ی تأمین استفاده می‌کنند.

یک چیپ RFID می تواند علاوه بر EPC اطلاعات دیگری را نیز در بر داشته باشد، مانند داده های بیومتریک (برای مثال تصویر دیجیتالی از اثر انگشت ). به علاوه برخی از چیپ ها برای لود کردن اطلاعات منحصر به فرد برای شناسایی کالا بکار نمی‌رود ، این سیستم ها  EAS نام دارند(Electronic Article Surveillance) که هدف از به کارگیری آن ها جلوگیری از سرقت در فروشگاه ها با استفاده از امواج رادیویی است نه برای شناسایی کالا.

 برای ذخیره اطلاعات در چیپ از دستگاهی به نام Printer استفاده می شود. برخی از چیپ ها قابلیت بازنویسی مجدد را دارند یعنی اطلاعات تگ می تواند پاک شود ، دوباره نوشته شود یا تغییر کند بنابراین امکان بروز رسانی داده ذخیره شده در چیپ وجود دارد.

آنتن:

آنتن مربوط به چیپ وظیفه انتقال اطلاعات بین تگ و خواننده را با استفاده از امواج رادیویی بر عهده دارد. معمولاً آنتن های بلندتر ، برد خواندن بیشتری را فراهم می سازند. چیپ و آنتن با هم «فرستنده – گیرنده مخابراتی» یا به طور رایج تر تگ نامیده می شوند.

دو نوع تگ RFID وجود دارد ، تگ های اکتیو و پسیو.

تگ های پسیو فاقد منبع برق داخلی اند و از طریق میدان الکترومغناطیسی تولید شده توسط خواننده تغذیه می‌شوند. تگ های اکتیو با یک باطری داخلی تغذیه می شوند و وقتی پرس و جوی اطلاعات را از سوی خواننده حس می‌کنند، داده را به دستگاه خواننده ارسال می کنند . در بخش های بعد به تفصیل به شرح این دو نوع تگ پرداخته خواهد شد.

خواننده RFID:

خواننده یا دستگاه اسکنر نیز آنتن مخصوص به خود را دارد که برای ارتباط با تگ به کار می‌رود.

مجموعه آنتن و خواننده را ایستگاه یا دستگاه خواننده می نامند. دستگاه خواننده معمولا به یک سیستم کامپیوتری متصل است که مانند اسکنر بارکد عمل می کند. دستگاه  های خواننده در اندازه ، وزن ، برق و متحرک بودن یا ثابت بودن بسیار متنوع اند . در بعضی از انواع آن باطری تعبیه شده است که بتوان از آن به صورت موبایل برای عملیات خواندن تگ ها استفاده نمود.

 سه دسته عمده دستگاه خواننده به شرح زیر است:

مدل ثابت Fixed Type
مدل دستی Hand held Type
مدل کارتPC Card Type

سیستم های RFID برای احراز هویت و جلوگیری از خواندن غیر مجاز داده بکار برده می شوند. اگرچه هر کسی با دسترسی به خواننده می تواند تگ RFID را اسکن کند.

خواندن تگ ها با ارتباط بین تگ و دستگاه خواننده از طریق امواج رادیویی  که در فرکانس خاصی کار می کنند میسر می شود. در مقایسه با بارکد، ویژگی متمایز RFID این است که تگ و دستگاه خواننده بدون نیاز به خط دید مستقیم با هم ارتباط برقرار می کنند. بنابراین دستگاه خواننده بدون اینکه به طور فیزیکی نیاز به دیدن تگ داشته باشد، می تواند تگ را اسکن کند . علاوه برآن خواننده های RFID می توانند چند تگ رادر یک زمان بخوانند بنابراین نسبت به بارکد از سرعت بالاتری برخوردارند.

خواننده های RFID در فرکانس های متفاوتی کار می کنند و عملیات متعددی را اجرا می کنند: فعال کردن تگ ها توسط سیگنال پرس وجو ، تأمین برق برای تگ های پسیو ، انکد کردن سیگنال داده ارسالی به تگ و سرانجام دیکد کردن داده دریافت شده از تگ .

سیستم های RFID معمولاً در فرکانس KHZ 30 تا KHZ 500 (LF )، MHZ  ۸۵۰ تا  MHZ950و  GHZ 204 تا   GHZ205  (UHF) کار می کنند . باندهای فرکانسی دیگر نیز برای کاربردهای RFID استفاده می‌شوند ولی مربوط به کاربردهای خاص می شوند.

به علاوه محدوده فرکانس کاری نیز با توجه به قوانین هر کشور ممکن است متفاوت باشد. سیستم هایی که در فرکانس های پایین کار می کنند  هزینه کمتر و برد کوتاهتری دارند، در عرض سیستم فرکانس بالا گران تر هستند و سرعت و برد بیشتری دارند.

تفاوت تگ های پسیو و اکتیو:

همانطور که پیش تر ذکر شد، دو نوع تگ RFID وجوددارد ، تگ های اکتیو و پسیو که در این قسمت به شرح هر یک می پردازیم.

RFID اکتیو و پسیو اساساً تکنولوژی‌های متفاوتی هستند . با وجود اینکه هر دو از انرژی فرکانس رادیویی برای برقراری ارتباط بین تگ و دستگاه خواننده استفاده می کنند، روش تغذیه تگ ها متفاوت است.

RFID اکتیو از یک منبع درونی (باطری ) که در تگ تعبیه شده است استفاده می کند، در حالیکه RFID  پیسو باطری داخلی ندارد و برق مورد نیاز خود را از فرکانس های رادیویی دریافتی از آنتن دستگاه خواننده تأمین می‌کند.  تگ اکتیو همیشه فعال و مدام در حال ارسال اطلاعات به دستگاه خواننده است.  وظیفه یک تگ پیسو مختصر است معمولاً فقط یک شماره شناسایی (GUID) دارد.

 ممکن است این تفاوت ناچیز به نظر برسد، اما تأثیر آن در عملکرد سیستم چشمگیر است. در حال حاضر بیشتر کاربرد ها در فروشگاه ها، با تگ های پیسو طراحی شده اند . تگ های اکتیو بیشتر در عملیات دفاعی و نظامی استفاده می شوند. از این تگ ها همچنین در بزرگراه ها برای پرداخت خودکار مالیات استفاده می شود.

RFID پسیو نیاز به دریافت سیگنال های قوی از دستگاه خواننده دارد و شدت سیگنال برگشتی از تگ بسیار پایین است. اما در  RFID اکتیو امکان دریافت سیگنال‌های ضعیف نیز توسط تگ وجود دارد، زیرا دستگاه خواننده موظف به تأمین برق تگ نیست و تگ می تواند سیگنال های قوی را به دستگاه خواننده برگشت دهد که از منبع برق داخلی آن تامین می‌گردد. علاوه بر آن تگ RFID اکتیو پیوسته تغذیه می شود چه در برد دستگاه خواننده باشد و چه نباشد.

 فقدان باطری درونی در تگ های پسیو باعث می شود که این تگ ها کوچک باشند به طوریکه می توانند زیر پوست کار گذاشته شوند. درسال ۲۰۰۴ کوچک ترین این تگ ها ابعادی حدود ۴/. * ۴/. میلی متر با ضخامتی در حد یک صفحه کاغذ داشت، که عملاً غیر قابل مشاهده اند.

 البته نوع دیگری از تگ نیز به نام Semi Active وجود دارد، که دارای باتری است و زمانی که نیروی فعال کننده را از دستگاه خواننده می‏گیرد، باتری را به کار می‏اندازد و اطلاعات تراشه را ارسال می‏کند. در این تگ در مصرف باتری صرفه‏جویی می‏شود و عمر مفید باتری افزایش می‏یابد.

	تگ اکتیو	تگ پسیو
منبع برق تگ	درون تگ	انرژیی که از طریق امواج رادیویی خواننده دریافت می شود
باطری	دارد	ندارد
برق	مداوم	فقط وقتی که در برد خواننده است
توان سیگنال لازم از خواننده به تگ	کم	زیاد
توان سیگنال از تگ به خواننده	زیاد	کم

تگ های RFID  را براساس فرکانس رادیویی نیز می توان در چهار گروه دسته بندی کرد:

– تگ های با فرکانس پائین

– تگ های با فرکانس بالا

– تگ های با فرکانس بسیار بالا

– تگ های میکرو ویو

از آنجایی که نظارت جهانی در استفاده از UHF وجود ندارد ، این تگ ها نمی توانند به صورت جهانی استفاده شوند. تگ های RFID فرکانس پایین KHZ) 148 – KHZ 125) و فرکانس بالا MHZ) 56/13) می توانند به صورت جهانی و بدون لایسنس استفاده شوند. استفاده از فرکانس های مختلف وابسته به نوع کاربرد سیستم RFID و قوانین هر کشور می باشد.

ردیف	گروه	محدوده باند	برد موثر (متر)
۱	فرکانس پایین	۱۲۵ KHzحدود	۳/۰
۲	فرکانس بالا	۵۶/۱۳ MHzحدود	۱
۳	UHFباند	۴۵/۲ GH  ۴۳۳ تا MHz	۳-۱
۴	ماکروویو	۳۰۰ GHz 45/2 تا GHz	از ۲ متر به بالا

 

پیشرفت های چند ساله اخیر در توسعه تکنولوژی و استاندارد شدن صنایع بر روی فرکانس های بالا (۱۳.۵۶ مگا هرتز) و فرکانس ماورا(۹۱۵-۸۶۸ مگا هرتز) تمرکز یافته است.فرکانس های مختلف ویژگی های متفاوت از نظر دامنه کاربرد و تأثیر پذیری تگ ها در محیط را به دنبال خواهد داشت.

فرکانس های پایین(LF):        

فرکانس های ۱۲۵ کیلو هرتز و ۱۴۸ کیلو هرتز  در بیست ساله اخیر مورد استفاده قرار گرفته است. تگ های مورد استفاده در این فرکانس از کویل مس سخت و چیپ اپرام که در یک قلاف تعبیه شده ساخته شده اند. قیمت تگ ها بسته به میزان مورد سفارش بوده و محدوده عملکرد آنها از یک اینچ تا چند فوت می باشد. این محدوده فرکانسی با محیط فلزی خود را تطبیق می دهد.

فرکانس بالا (HF):

فرکانس (۱۳.۵۶ مگا هرتز) به منظور کاهش هزینه  تگ ها و کاربرد در تیراژ بالا بوجود آمد. در این فرکانس نیازی نیست که تگ از مس سخت ساخته شود. کویل می تواند یک جوهر پرینت شده روی یک برگه کاغذ باشد که به آن یک اپرام اضافه می گردد.

در حال حاضر این فرکانس جهت اشیاء موجود در کتابخانه ها، رختشویی های اتوماتیک ، خطوط انتقال تحویل کالا، مدیریت ضایعات، سیلندر های گاز مایع و پلاک اتومبیل استفاده می شود.

محدوده عملکرد آن تا یک متر می باشد. این فرکانس دارای مزیت جهانی بوده و قابل استفاده برای همه مناطق می باشد . فلزات بر آن تأثیر دارند و کارایی آن را پایین می آورد.

فرکانس بسیار بالا:(UHF)

فرکانس ۸۶۸ مگاهرتز در اروپا و ۹۱۵ مگاهرتز در آمریکا قابل استفاده است. کاربرد این فرکانس در ردیابی با برد بالا می باشد . مانند ردیابی پالت ها روی کامیون یا کارخانه، اخذ عوارض در بزرگراهها، ردیابی کامیون در جاده ها.

این فرکانس در قرن بیستم برتری خود را در کاربرد، نسبت به فرکانس های دیگر نشان داده است. با این فرکانس سیستم RFID با کارایی بالاتر وارد دنیای تکنولوژی مدرن گردید.

تگ ها در این سیستم فرکانسی از جنس کویل سخت نبوده و تولید آن ها نسبت به دیگر تگ ها ساده تر است.

از مزایای بالای این فرکانس شناسایی هزاران تگ به صورت همزمان می باشد. این توانایی به صنایع این فرصت را می دهد که کالای خود را از کارخانه تولیدی تا انبار محصول و پس از خروج از انبار و رسیدن به دست مشتری کنترل نماید. با استفاده از این سیستم  در هزینه های انبار داری با جلوگیری از ضایعات به دلیل نقش در مدیریت انبارها و کاهش نیروی انسانی و سرعت در کار، صرفه جویی خواهد شد.

این تگ ها ضد تصادم بوده و محدوده تا ده فوت برای یک دستگاه خواننده و بیست فوت برای دو دستگاه خواننده را می پوشاند. تنها عدم مزیت این فرکانس ناکارایی در محیط مایع است که محدوده کاری آن را از ده فوت کمتر می کند.

کاربرد RFID  در هتل‌ها:

در هتل ها و مجموعه‌های تفریحی می‌توان با دادن تگ یا کارت RFID  به مهمان یا مشتری، کلیه خدمات هتل را بدون نگرانی از احراز هویت فرد ارائه داد. به طور مثال توسط کارت‌های RFID  و قفل کارتی هتل که روی درب اتاق نصب شده، می‌توان شماره اتاق و مدت زمان مجاز را روی کارت تعریف نموده و به جای کلید به مهمان تحویل داد. مهمان با نزدیک کردن این کارت به قفل کارتی اتاق مورد نظر، قادر به گشودن در خواهد بود. همچنین با استفاده از پاور سوئیچ یا کلید کارتی می‌توان روشن شدن تجهیزات برقی اتاق مذکور را منوط به قرار گرفتن کارت داخل پاورسوئیچ یا کلید کارتی نمود و بدین وسیله در ساعاتی که مهمان در اتاق حضور ندارد، تجهیزات برقی خاموش شده و سبب صرفه جویی در مصرف برق می‌گردد. همچنین جهت استفاده از سایر امکانات هتل نظیر رستوران، کافی شاپ،استخر و مجوعه آبی و سایر امکانات تفریحی، می‌توان توسط کارت ارائه شده از جانب مهمان، احراز هویت وی را به درستی انجام داد و هزینه های مربوطه را به حساب وی منظور نمود.