RFID là gì? Khái niệm cơ bản về công nghệ RFID.

1. RFID là gì ?

RFID viết tắt của từ  “Radio-Frequency IDentification” (Nhận dạng tần số sóng vô tuyến). Công nghệ này là một kỹ thuật nhận dạng sóng vô tuyến từ xa, cho phép dữ liệu kỹ thuật số được mã hóa trên một con chíp và được đọc một cách “không tiếp xúc” qua đường dẫn sóng vô tuyến ở khoảng cách từ 1 cm tới hơn 20 mét, tùy theo kiểu của thẻ RFID.

Mục tiêu của RFID là theo dõi và định danh các đối tượng hoặc sản phẩm thông qua các thẻ RFID. Các thẻ RFID được gắn vào bởi một chip nhỏ có thể nhận và truyền thông tin qua các thiết bị khác. Công nghệ RFID thường được sử dụng cho tất cả các loại sản phẩm, từ dược phẩm đến kho hàng, quần áo và phụ kiện cho đến vận chuyển và hậu cần. Mặc dù chức năng của RFID tương tự như mã vạch, được dùng để định danh và thu thập dữ liệu sản phẩm, sự khác biệt giữa hai loại là :  thẻ RFID cho phép đọc thông tin các thẻ mà không cần căn chỉnh máy quét trực tiếp vào bề mặt thẻ. Phạm vi đọc có thể từ vài cm đến hơn 20 mét.

2. Lịch sử của RFID

Một trong những ứng dụng ban đầu của RFID có thể được bắt nguồn từ Thế chiến II. Đức và các quốc gia khác sẽ sử dụng công nghệ này để xác định xem các máy bay là bạn hay là đối thủ. Sau đó, vào ngày 23 tháng 1 năm 1973, Mario Cardullo, một nhà phát minh người Mỹ, đã cấp bằng sáng chế cho thẻ RFID đầu tiên, được biết đến là sự khởi đầu của RFID hiện đại.

Trước khi được cấp bằng sáng chế cho công nghệ RFID, thiết bị này đã được giới thiệu với Cơ quan Cảng vụ New York và nhiều người dùng tiềm năng khác vào năm 1971. Họ muốn cho thấy thiết bị RFID có thể hữu ích như thế nào trong nhiều ngành như vận tải, an ninh, ngân hàng và y tế.

Kể từ đó, công nghệ đã được cải thiện hàng năm trong và chi phí triển khai cho hệ thống RFID tiếp tục giảm và giá cả phải chăng.

3. RFID hoạt động như thế nào và Thẻ RFID là gì?

Hệ thống nhận dạng số vô tuyến (RFID) hoạt động bằng cách gắn nhãn (Labels) hoặc thẻ (Tags) vào sản phẩm hoặc tài sản, vật dụng cần quản lý. Khi các thẻ được gắn vào, một máy phát vô tuyến hai chiều, còn được gọi là READER hoặc INTERROGATORS, gửi tín hiệu đến Thẻ RFID và đọc thông tin thông qua nó.

Như vậy, Thẻ RFID bao gồm ba phần quan trọng:

• Chip (Microchip) – Đây là một mạch tích hợp, và nó lưu trữ tất cả các thông tin cần thiết.
• Ăng-ten (Antenna) – Cần có ăng ten để đọc và truyền dữ liệu cho thiết bị đọc (READER).
• Lớp nền (Substrate) –  Nó thường là một màng nhựa giữ chắc chắn cả chip và ăng-ten.

4. Cấu tạo các loại thẻ RFID thông dụng.

 Thẻ RFID chủ yếu có ba loại thẻ RFID khác nhau:

4.1 Thẻ thụ động (passive tag)

Thẻ thụ động (passive tag) có kích thước nhỏ, không có pin riêng và thay vào đó sử dụng nguồn “năng lượng” của thiết bị đọc (Reader). Chính vì nó không có nguồn nuôi bên trong thẻ nên những thẻ thụ động (passive tag) có kích thước khá nhỏ và vì thế nó chỉ đọc được ở khoảng cách gần.

4.2 Thẻ bán chủ động (semi-active tag):

Thẻ bán chủ động (semi-active tag) RFID là tương đối giống với thẻ thụ động trừ phần thêm một pin nhỏ. Pin này cho phép IC của thẻ được cấp nguồn liên tục, giảm bớt sự cần thiết trong thiết kế anten thu năng lượng từ tín hiệu quay lại.

4.3 Thẻ chủ động (active tag):

Thẻ chủ động (active tag) chạy bằng pin của riêng nó và truyền tín hiệu đầu đọc chính.

5. Các loại RFID

Như đã trình bày ở trên, Thẻ RFID và RFID là hai thực thể riêng biệt. Vậy chúng khác biệt như thế nào ?

RFID là một chip nhỏ chứa dữ liệu hoặc thông tin và sử dụng tần số vô tuyến để truyền thông tin.

Thẻ RFID là các thẻ hoặc nhãn có chip RFID được cài đặt trong đó. Đó là những thẻ RFID được gắn vào các sản phẩm để theo dõi và định danh.

RFIDs chủ yếu được chia thành ba loại trong Quang phổ điện từ :

• Tần số thấp (LF)
• Tần số cao (HF)
• Tần số siêu cao (UHF)

5.1. Tần số thấp

Các thẻ RFID tần số thấp thường phù hợp với các đặc điểm sau đây

• Dải tần số chính thay đổi từ 125 – 134 kHz
• Dải tần số chung thay đổi từ 30 – 300 kHz
• Phạm vi đọc : Tiếp xúc – 10 cm
• Chi phí trung bình cho mỗi thẻ rơi vào khoảng $ 0,70 – $ 5,00
• Thường được sử dụng để theo dõi động vật, thu thập dữ liệu nhà máy, Kiểm soát truy cập hoặc Chìa khóa xe hơi.
• Ưu điểm: Hoạt động tốt gần Chất lỏng & Kim loại, Tiêu chuẩn Toàn cầu
• Nhược điểm:  Phạm vi đọc cực ngắn, bộ nhớ hạn chế và tốc độ truyền thông tin thấp. Chi phí sản xuất cao

5.2. Tần số cao (HF – High Frequency)

Các thẻ RFID tần số cao thường phù hợp với các đặc điểm sau đây

• Dải tần số chính thay đổi từ 13,56 MHz
• Phạm vi đọc:Gần tiếp xúc – 30 cm
• Chi phí trung bình cho mỗi thẻ rơi vào khoảng $ 0,20 – $ 10,00
• Thường được sử dụng cho các ngành công nghiệp trò chơi và chip chơi game, thẻ nhận dạng cá nhân (ID), ki-ốt DVD và cửa hàng sách.
• Ưu điểm: Giao thức toàn cầu NFC, Tùy chọn bộ nhớ lớn hơn, Tiêu chuẩn toàn cầu
• Nhược điểm: Phạm vi đọc ngắn và tốc độ truyền dữ liệu thấp

5.3. Tần số siêu cao (UHF – Ultra-High Frequency)

Các thẻ RFID tần số siêu cao thường đáp ứng danh sách kiểm tra sau đây

• Dải tần số chung thay đổi từ 300 – 3000 MHz
• Dải tần số chính thay đổi từ 433 MHz, 860 – 960 MHz

Có hai loại RFID nằm trong dải tần số siêu cao: RFID chủ động và RFID thụ động.

RFID chủ động (Active RFID)

• Dải tần số chính: 433 MHz, (Có thể sử dụng 2,45 GHz – thuộc Dải tần số cực cao)
• Phạm vi đọc: 30 – 100 + Mét
• Chi phí trung bình cho mỗi thẻ: $ 25,00 – $ 50,00
• Ứng dụng: Theo dõi xe, Sản xuất ô tô, Khai thác mỏ, Xây dựng, Theo dõi tài sản
• Ưu điểm: Phạm vi đọc rất dài, chi phí cơ sở hạ tầng thấp hơn (so với RFID thụ động), Dung lượng bộ nhớ lớn, tốc độ truyền dữ liệu cao
• Nhược điểm: Chi phí cho mỗi thẻ cao, Hạn chế vận chuyển (do pin), Phần mềm phức tạp có thể được yêu cầu, Nhiễu cao từ kim loại và chất lỏng;

RFID thụ động (Passive RFID)

• Dải tần số chính: 860 – 960 MHz
• Phạm vi đọc: Tiếp xúc gần – 25 mét
• Chi phí trung bình cho mỗi thẻ: $ 0,09 – $ 20,00
• Ứng dụng: Theo dõi chuỗi cung ứng, Sản xuất, Dược phẩm, Thu phí điện tử, Theo dõi hàng tồn kho, Thời gian đua, Theo dõi tài sản
• Ưu điểm: Phạm vi đọc dài, Chi phí thấp cho mỗi thẻ, Nhiều kích cỡ và hình dạng thẻ, Tiêu chuẩn toàn cầu, Tốc độ truyền dữ liệu cao
• Nhược điểm: Chi phí thiết bị cao, dung lượng bộ nhớ vừa phải, nhiễu cao từ kim loại và chất lỏng

6. Các ứng dụng RFID điển hình

Các giải pháp về các ứng dụng từ RFID là vô tận. Các ứng dụng mở rộng từ các lĩnh vực rộng lớn như theo dõi hàng tồn kho đến quản lý chuỗi cung ứng và có thể trở nên chuyên biệt hơn tùy thuộc vào các công ty hoặc ngành. Các loại ứng dụng RFID có thể trải dài từ theo dõi tài sản CNTT đến theo dõi hàng dệt may và thậm chí đến các chi tiết cụ thể như theo dõi mặt hàng cho thuê mượn.

Dưới đây là một vài ứng dụng đang sử dụng thành công công nghệ RFID :

• Theo dõi giặt ủi & dệt may
• Theo dõi thời gian đua
• Quản lý chuỗi cung ứng
• Theo dõi dược phẩm
• Theo dõi hàng tồn kho
• Theo dõi tài sản CNTT
• Theo dõi File
• Sự kiện & Theo dõi người tham dự
• Kiểm soát Truy nhập
• Theo dõi xe
• Thu phí
• Theo dõi trẻ sơ sinh tại bệnh viện
• Theo dõi động vật
• Theo dõi công cụ
• Theo dõi đồ trang sức
• Theo dõi hàng tồn kho bán lẻ
• Theo dõi đường ống và ống dẫn
• Theo dõi hậu cần (Quản lý vật liệu)
• Ki-ốt DVD
• Theo dõi Tài liệu Thư viện
• Chiến dịch tiếp thị
• Hệ thống định vị thời gian thực

7. Hệ thống RFID là gì?

Mặc dù mỗi hệ thống sẽ khác nhau về loại thiết bị và độ phức tạp hoặc khoảng cách đọc tuy nhiên về cơ bản mỗi hệ thống RFID đều chứa ít nhất bốn thành phần sau:

• Đầu đọc (Readers)
• Ăng ten (Antennas)
• Thẻ (Tags)
• Cáp (Cables)

Hệ thống RFID đơn giản nhất có thể bao gồm đầu đọc RFID cầm tay di động (với ăng-ten tích hợp) và thẻ RFID, trong khi các hệ thống phức tạp hơn được thiết kế bằng cách sử dụng đầu đọc đa cổng, hộp GPIO, các thiết bị chức năng bổ sung (ví dụ: stack lights), nhiều ăng-ten và cáp, thẻ RFID và hệ thống phần mềm.

8. ĐẦU ĐỌC RFID

Đầu đọc RFID là bộ não của hệ thống RFID và cần thiết cho bất kỳ hệ thống nào hoạt động. Đầu đọc là thiết bị truyền và nhận sóng vô tuyến để giao tiếp với thẻ RFID. Đầu đọc RFID thường được chia thành hai loại riêng biệt

• Đầu đọc RFID cố định
• Đầu đọc RFID di động

Các đầu đọc cố định ở một vị trí và thường được gắn trên tường, trên bàn làm việc, vào cổng hoặc các vị trí cố định khác.

Một tập hợp con phổ biến của bộ đọc cố định là bộ đọc tích hợp. Đầu đọc RFID tích hợp là đầu đọc có ăng-ten tích hợp sẵn ở bên trong, thường bao gồm một cổng ăng-ten bổ sung để kết nối với ăng-ten bên ngoài tùy chọn. Đầu đọc tích hợp thường có tính thẩm mỹ cao và được thiết kế để sử dụng cho các ứng dụng trong nhà mà không có lưu lượng lớn các tài sản được gắn thẻ.

Đầu đọc di động là thiết bị cầm tay cho phép linh hoạt khi đọc thẻ RFID trong khi vẫn có thể giao tiếp với máy tính chủ hoặc thiết bị thông minh. Có hai danh mục chính của đầu đọc Mobile RFID – đầu đọc có máy tính tích hợp, được gọi là Thiết bị tính toán di động và đầu đọc sử dụng kết nối Bluetooth hoặc Kết nối phụ với thiết bị thông minh hoặc máy tính bảng, được gọi là Sleds.

Đầu đọc RFID cố định thường có các cổng ăng-ten bên ngoài có thể kết nối ở mọi nơi từ một ăng-ten bổ sung đến tối đa tám ăng-ten khác nhau. Với việc bổ sung bộ ghép kênh, một số đầu đọc có thể kết nối với tối đa 32 ăng-ten RFID. Số lượng ăng-ten được kết nối với một đầu đọc phụ thuộc vào vùng phủ sóng cần thiết cho ứng dụng RFID. Một số ứng dụng dành cho máy tính để bàn, như kiểm tra tệp vào và ra, chỉ cần một vùng phủ sóng nhỏ để một ăng-ten hoạt động tốt. Các ứng dụng khác có vùng phủ sóng lớn hơn, chẳng hạn như về đích trong ứng dụng tính thời gian đua thường yêu cầu nhiều ăng-ten để tạo vùng phủ sóng cần thiết.

9. Ăng ten RFID (ANTENNA RFID)

Ăng ten RFID là gì?

Ăng-ten RFID là yếu tố cần thiết trong hệ thống RFID vì chúng chuyển đổi tín hiệu của đầu đọc RFID thành sóng RF có thể được thu thập bởi các thẻ RFID. Nếu không có một số loại ăng-ten RFID, cho dù tích hợp hay độc lập, đầu đọc RFID không thể gửi và nhận tín hiệu đúng cách đến thẻ RFID.

Không giống như đầu đọc RFID, ăng-ten RFID là thiết bị câm (dumb devices) nhận được năng lượng trực tiếp từ đầu đọc. Khi năng lượng của đầu đọc được truyền đến ăng-ten, ăng-ten tạo ra một trường RF và sau đó, tín hiệu RF được truyền đến các thẻ trong vùng lân cận. Hiệu quả của ăng-ten trong việc tạo ra sóng theo một hướng cụ thể được gọi là tác dụng của ăng-ten.

Ăng-ten RFID phát ra sóng RFID dọc theo một mặt phẳng ngang hoặc dọc, được mô tả là cực của ăng-ten. Nếu trường RF là một mặt phẳng nằm ngang, nó được mô tả là tuyến tính theo chiều ngang và nguyên tắc tương tự áp dụng cho một ăng ten RFID tạo ra một mặt phẳng thẳng đứng.

Sự phân cực của ăng-ten có thể có tác động đáng kể đến phạm vi đọc của hệ thống. Chìa khóa để tối đa hóa phạm vi đọc là đảm bảo sự phân cực của ăng-ten phù hợp với sự phân cực của thẻ RFID. Ví dụ, nếu chúng không khớp với nhau, một ăng-ten phân cực tuyến tính thẳng đứng và một thẻ với một ăng-ten phân cực tuyến tính ngang, phạm vi đọc sẽ bị giảm nghiêm trọng.

Một ăng-ten phân cực tròn truyền sóng liên tục xoay giữa các mặt phẳng ngang và dọc để cung cấp cho một ứng dụng tăng cường tính linh hoạt bằng cách cho phép các thẻ RFID được đọc theo nhiều hướng. Tuy nhiên, vì năng lượng được phân chia giữa hai mặt phẳng, phạm vi đọc của ăng-ten phân cực tròn ngắn hơn so với ăng-ten tuyến tính tăng tương tự..

10. RFID Cables

Cáp ăng ten RFID tạo điều kiện giao tiếp giữa đầu đọc RFID và ăng ten RFID. Nếu không có cáp, đầu đọc không thể cấp nguồn và gửi tín hiệu đến các thẻ qua ăng-ten. Chọn một cáp RFID có vẻ là một nhiệm vụ dễ dàng hơn so với việc chọn các thành phần khác; tuy nhiên, cáp có thể khác nhau rất nhiều theo ba cách cụ thể – loại đầu nối, chiều dài và độ dày / xếp hạng cách điện – vì vậy, điều quan trọng là phải cân nhắc cả ba cách trước khi mua.

Khi xác định các đầu nối phù hợp cho một trong hai đầu cáp, trước tiên hãy xem các đầu nối trên đầu đọc RFID và ăng-ten. Ví dụ: nếu đầu đọc RFID có đầu nối RP-TNC Female, thì một bên của cáp phải có đầu nối RP-TNC Male và ngược lại. Để biết thêm thông tin về các loại đầu nối cáp khác nhau, hãy xem Hướng dẫn Cáp RFID của chúng tôi.

Chiều dài và độ dày của cáp (còn được gọi là xếp hạng cách điện) sẽ khác nhau tùy thuộc vào giải pháp cụ thể của bạn. Chiều dài của cáp thường được xác định bởi khoảng cách giữa đầu đọc RFID và ăng-ten, nhưng điều quan trọng cần lưu ý là, cáp càng dài thì càng mất nhiều điện khi truyền tải.

11. Kết luận

Công nghệ RFID được sử dụng trong tất cả các ngành công nghiệp và có rất nhiều tiềm năng để ứng dụng. Chúng có thể được sử dụng từ ngành công nghiệp sản xuất để theo dõi, kiểm đếm hàng hóa thực tế theo thời gian thực hoặc từ theo dõi hàng tồn kho đến hoạt động thư viện. Chúng rất dễ hiểu và đơn giản hơn. RFID dựa trên các nguyên tắc đơn giản, do đó, nó rất thích hợp cho nhiều công ty.

AZZA là nhà cung cấp giải pháp công nghệ RFID hàng đầu Việt Nam. Qúy khách hàng cần tư vấn lên giải pháp và triển khai xin vui lòng liên hệ:

• Email: quyetdv@dgtgroup.vn
• Hotline: 094.775.8886
• Website: https://azza.vn