شناسايي توسط امواج راديويي ( RFID ) :

• مقدمه :

شناسايي توسط امواج راديويي استفاده از ميدان الكترومغناطيسي جهت ارسال داده ها مي باشد .
غالباً اين كار براي شناسايي كالاها بكار مي رود . در اين روش به كالاها قطعه یا برچسبي كه حاوي اطلاعات الكترونيكي باشد الصاق مي گردد . به این قطعات یا برچسبها اصطلاحاً " تگ ( Tag ) " گفته می شود . بعضي تگ ها انرژي خود را از القاي الكترومغناطيسي ميدان هاي مغناطيسي كه توسط آنتن قرائتگرها توليد مي شود مي گيرند.
بعضي ديگر داراي منبع انرژي مستقل مانند باطري داخلي مي باشند كه مي تواند در فاصله زيادي از قرائتگر نيز بصورت مستقل عمل نمايد .
خلاف سيستم باركد ،‌ در سيستم شناسايي توسط امواج راديويي (RFID ) نيازي نيست كه تگ ها در ديد مستقيم قرائتگرها باشند و اين امكان وجود دارد كه در داخل کارتن ، داخل فضاهای بسته و یا داخل كالاها جاسازي شوند .
سيستم RFID در بسياري صنايع كاربرد دارد . بعنوان مثال يك تگ RFID مي تواند به يك اتومبيل الصاق شود تا در طول خط توليد و مونتاژ ، شناسايي شده و ثبت عمليات روی اتومیبل توسط تگ RFID رديابي گردد .
تگ هاي RFID مي توانند در انبارهاي طبقاتي براي شناسايي و يافتن كالاها مورد استفاده قرار گيرند .
همچنين انواعی از تگ هاي RFID وجود دارند كه بصورت ميكروچيپ مي باشند و زير پوست دام ها تزريق مي شوند و مي توانند براي شناسايي دقيق دام ها در طول عمر آنها مورد استفاده قرار گيرند.
يك سيستم RFID اوليه از دو قسمت اصلي ذيل تشكيل مي شود :

تگ :

كه شامل چيپ الكترونيكي يا مدار مجتمع تگ و همچنين آنتن تگ مي باشد .

قرائتگر :

كه شامل آنتن قرائتگر و قسمت كنترولر و نرم افزار داخلي قرائتگر مي باشد .
در يك سيستم ساده RFID تگ ها به كليه كالاها يا آيتم هايي كه نياز به رديابي آنها مي باشد الصاق مي شوند . اين تگ ها غالباً از يك چيپ الكترونيكي كوچك كه مدار مجتمع تگ ناميده مي شود و متصل به يك آنتن مي باشد تشكيل مي گردند .
چيپ الكترونيكي تگ داراي حافظه مي باشد كه در آن كد الكترونيكي محصولات و كالاها و ديگر اطلاعات متغير ذخيره شده است و اين امكان را مي دهد كه با استفاده از اين اطلاعات بتوانيم كالاها را رديابي كنيم .
قرائتگر راديويي ، يك دستگاه متصل به شبكه کامپیوتری مي باشد كه انرژي لازم براي فعال شدن تگ را به سمت تگ ها فرستاده و همچنين اطلاعات روي تگ ها را قرائت نموده و به شبكه منتقل مي نمايد. اين قرائتگر ها مي توانند بصورت ثابت يا متحرك باشند .
قرائتگر هاي RFID و آنتن هاي قرائتگر با يكديگر كار مي كنند. آنتن قرائتگر ،‌ جريان الكتريكي را به امواج الكترومغناطيسي تبديل مي كند و سپس اين امواج را در محيط پخش مي نمايد. با رسيدن اين امواج به آنتن تگ ها ، ‌اين كار به صورت بالعكس اتفاق مي افتد و امواج الكترومغناطيسي توسط آنتن تگ به جريان الكتريكي تبديل مي گردد.
برحسب نوع استفاده و محيط پياده سازي‌ ،‌ رنج وسيعي از انواع قرائتگر ها و تگ ها وجود دارند كه بايد بر حسب شرايط پياده سازي سيستم ، بصورت بهينه انتخاب شوند.
سيستم هاي RFID برحسب فركانسي كه با آن كار مي كنند به سه دسته كلي تقسيم مي شوند :
الف) فركانس پايين (LF) Low frequency
ب) فركانس بالا (HF) High frequency
ج) فركانس خيلي بالا (UHF) Ultra–high frequency
همچنين سيستم هاي RFID برحسب نوع عملكرد به دو دسته فعال ( Active ) و غير فعال (Passive) تقسيم مي شوند .

الف) سيستم هاي RFID فركانس پايين :

اين سيستم ها در رنج فركانس 30KHZ تا 300KHZ كار مي كنند . اما عموماً‌ سيستم هاي فركانس پايين روي فرکانس 125KHZ يا 134 KHZ مي باشند. اين فركانس مي تواند فاصله قرائت حدود 10 سانتي متر را فراهم نمايد و سرعت قرائت آن نسبت به ديگر فركانس ها پايين تر مي باشد . كاربرد سيستم هاي فركانس پايين بيشتر جهت حضور و غياب و كنترل تردد و شناسايي دام و حيوانات مي باشد.

ب) سيستم هاي RFID فركانس بالا :

اين سيستم ها در رنج فركانسي 3 MHZ تا 30 MHZ كار مي كنند ، ‌اما عموماً اينگونه سيستم ها را روي فركانس 13.56MHZ تنظيم مي كنند و فاصله قرائت 10cm تا 1m را پوشش مي دهند . سيستم هاي RFID فركانس بالا عموماً براي بليط هاي الكترونيكي ،‌پرداخت هاي توسط كارت و همچنين انتقال داده ، مورد استفاده قرار مي گيرند .

ج) سيستم هاي RFID فركانس خيلي بالا :

باند فركانس UHF از 300MHZ تا 3GHZ را شامل مي شود. سيستم هايي كه برحسب استاندارد نسل UHF 2 (UHF GEN2) براي RFID مي باشند. در باند فركانس 860MHZ تا 960MHZ هستند . با در نظر گرفتن بعضي تفاوت ها در مناطق مختلف در اغلب كشورها فركانس نسل مورد استفاده براي UHF 2 جهت RFID بين 900MHZ تا 915MHZ مي باشد.
فاصله قرائت تگ هاي غيرفعال ( Passive ) در سيستم UHF RFID مي تواند تا 12 متر هم باشد و سرعت قرائت و نرخ انتقال اطلاعات نسبت به سيستم هاي فركانس پايين (LF ) و فركانس بالا ( HF ) بيشتر مي باشد.

انواع سيستم هاي RFID از نظر نحوه عملكرد :

سيستم هاي RFID از نظر نحوه عملكرد به سه دسته :

فعال (Active) – غير فعال (Passive) و غير فعال باطري دار (Battery-Assisted-BAP) تقسيم مي گردند .

الف) سيستم هاي RFID نوع فعال (Active RFID Systems) :

در سيستم هاي RFID فعال ،‌تگ ها داراي منبع انرژي و قدرت ارسال اطلاعات مختص به خود مي باشند كه اغلب به صورت باطري تعبيه شده در تگ مي باشد. تگ هاي فعال اطلاعات ذخيره شده در ميكروچيپشان را در محيط انتشار مي دهند .
عموماً سيستم هاي RFID فعال در باند فركانسي خيلي بالا (UHF ) كار مي كنند و فاصله عملكردي آنها تا 100 متر نيز مي رسد.
تگ هاي فعال غالباً جهت شناسايي موارد بزرگ مورد استفاده قرار مي گيرند. مانند : اتومبیل های شخصی و کامیون های باری ، واگن هاي راه آهن ،‌كانتينرهاي گمركي و موارد مشابهي كه لازم است از فاصله دور مورد شناسايي قرار گيرند .
تگ هاي نوع فعال خود به دو دسته عمده تقسيم مي گردند :
تگ هاي فعال شونده ( اصطلاحاً Transponder )
تگ هاي هميشه فعال ( اصطلاحاٌ Beacons )

• تگ هاي فعال شونده ( اصطلاحاً Transponder ) : 

تگ هاي فعال شونده با دريافت سيگنال راديويي از قرائتگر ، اصطلاحاً بيدار شده و شروع به فعاليت و ارسال اطلاعات مي كنند. از آنجائيكه اين تگ ها مادامي كه تحريك نشده اند در حالت خاموش قرار دارند، در مصرف باطريشان صرفه جويي زيادي مي گردد و طول عمر باطري اين تگ ها طولاني مي باشد .

• تگ هاي هميشه فعال ( اصطلاحاٌ Beacons ) :

تگ هاي هميشه فعال كه از اصطلاح چراغ دريايي براي آنها استفاده مي شود بيشتر براي پياده سازي هايي كه در آنها سرعت انتقال اطلاعات بصورت به هنگام و مستمر مطرح مي باشد مورد استفاده قرار مي گيرند . بر اساس ميزان دقت مورد نياز براي سيستم، ‌تگ هاي نوع هميشه فعال طوري تنظيم مي شوند كه در فواصل زماني معين نسبت به ارسال اطلاعات اقدام نمايند. هر سيگنال ارسالي از سمت تگ ، توسط آنتن هاي قرائتگر كه در محيط نصب شده است دريافت و نسبت به انتقال اطلاعات اقدام مي شود.

ب) سيستم هاي RFID نوع غير فعال (Passive RFID System) :

در سيستم هاي RFID نوع غير فعال ، دستگاه قرائتگر از طريق آنتن سيگنال راديويي را به سمت تگ ارسال مي كند . تگ RFID با استفاده از سيگنال ارسالي امكان روشن شدن و انعكاس انرژي و به طبع آن داده ها را به سمت قرائتگر پيدا مي كند .
تگ هاي غير فعال مي توانند در باند فركانسي پايين (LF)، بالا (HF) يا خيلي بالا (UHF) كار كنند . فاصله عملكردي سيستم هاي RFID غير فعال محدود به قدرت انعكاس متقابل تگ مي باشند. عموماً در اين گونه سيستم ها فاصله قرائت كمتر از 10 متر مي باشد .
از‌آنجائيكه تگ هاي RFID نوع غير فعال، ‌نيازي به منبع انرژي براي انتقال داده ندارند و فقط به چيپ الكترونيكي و آنتن مجهز هستند قيمت پايين تري دارند و كوچكتر از انواع ديگر تگ ها هستند و توليدشان راحت تر از توليد تگ هاي فعال مي باشد .
تگ هاي غير فعال مي توانند بر اساس نيازهاي مختلف در پياده سازي سيستم با شكل هاي ظاهري متفاوتی توليد شوند .
مثلاً مي توانند بصورت برچسبي باشند يا اينكه درون قطعه مستقل جاسازي شوند كه امكان مقاومت در حرارت يا محيط هاي شيميايي سخت را داشته باشند .
سيستم RFID غير فعال موارد استفاده متعددی دارد و عموماً در رديابي كالاها و قطعات در زنجيره تامين ،‌ كارهاي انبارداري در صنايع مختلف و همچنين سيستم توزيع مورد استفاده قرار مي گيرد.

ج) سيستم هاي RFID غير فعال باطري دار (Battery Assisted Passive - BAP) :

يك تگ غير فعال باطري دار نوعي از تگ غير فعال است كه مجهز به باطري مي باشد كه اين باطري وظيفه تغذيه چيپ الكترونيكي داخل تگ را بعهده دارد . از اين رو تگ مي تواند تمام انرژي دريافتي از سمت قرائتگر را صرف انعكاس داده ها نمايد و چيپ الكترونيكي انرژي خود را از باطري تامين كند .
برخلاف تگ هاي فعال ،‌ تگ هاي غير فعال باطري دار ، داراي فرستنده نمي باشند و باطري جهت مصرف چيپ الكترونيكي تگ مي باشد .