فناوری RFID چیست؟ با فرکانس رادیویی آشنا شویم.

فناوری RFID چیست ؟ اولین سوالی که افراد هنگام مواجه با کلمه RFID با آن مواجهه می شوند این سوال می باشد و اینکه این تکنولوژی چه کاربردی دارد؟

RFID به طور مختصر فناوری شناسایی از طریق امواج رادیویی می باشد. اگر دقت کنیم؛ مدت بسیار زیادی است که RFID در اطراف ما وجود دارد. بسیاری از محصولاتی که به دست ما می رسد حاوی یک برچسب هستند ساده ترین شکل کاربرد این فناوری به این صورت است که تگ بر روی کالای مدنظر قرار می گیرد سپس با استفاده از دستگاه خواننده RFID تگ ها را اسکن و اطلاعات خوانش می شود. یا هنگام عبور از گیت های نصب شده در محل خروجی فروشگاه ها. بنابراین هرکجا و در هر زمان که نیاز بشود یک کالا و یا یک شی یا هرچیز دیگری با این تگ ها شناسایی شده و اطلاعاتی از آن بدست می آید. در این مقاله تصمیم داریم به شرح مفصل تری از این تکنولوژی بپردازیم. و جوانب فناوری RFID را مانند کاربرد های دیگر آن و مزایای استفاده را شرح دهیم. اگر شما علاقه مند به مطالعه در رابطه با این عنوان هستید؛ پس تا انتهای مقاله با نیودانش همراه باشید.

تاریخچه  فناوری RFID

قبل از تعریف این فناوری بد نیست تاریخچه مختصری بدانیم؛ در قرن بیستم فناوری استفاده از فرکانس های رادیویی به اوج پیشرفت خود رسید. این فناوری را به لئون ترمین، فیزیکدان روسی نسبت می دهند. که در سال ۱۹۴۶ برای اولین بار از آن استفاده کرد. RFID تاریخچه وسیع تری دارد. و ترکیبی از فناوری رادار و رادیو می باشد. رادار در دهه ۱۹۲۰ در ایالات متحده آمریکا ساخته شد. و پس از آن دانشمندان کشف کردند بین برق و مغناطیس رابطه ای وجود دارد که بستری برای فناوری فرکانس رادیویی است. از این فناوری در سیستم های نظارتی حمل و نقل، تجارت، سرقت به وفور استفاده شد. و امروزه در کتابخانه ها با تکامل بیشتر فناوری RFID روبرو هستیم.

سیستم RFID چیست؟

RFID ( آر اف دی ) مخفف عبارت Radio Frequency Identification می باشند؛ همانگونه که از اسم آن مشخص است این تکنولوژی شناسایی از طریق امواج رادیویی را برای ما فراهم کرده است. امکان تشخیص خواندن، ثبت و تعامل اطلاعات ذخیره شده را با استفاده از امواج رادیویی ممکن می سازد. RFID در دنیای تکنولوژی کمک شایانی که کرده است بدون دخالت انسان داده ها را شناسایی و به صورت خودکار جمع آوری می کند. در صنایع گوناکون از این فناوری جهت افزایش سرعت عملکرد و هوشمند سازی و کاهش میزان خطا هنگام جمع آوری داده بهره می برند.

یک سیستم RFID از قسمت های مختلفی تشکیل شده است ولی جالب است بدانیم که چهار مولفه اصلی در این سیستم مهم تر و قابل توجه تر می باشد. که شامل: خواننده ( برچسب خوان)، آنتن، تگ ( برچسب)، نرم افزار می باشد. در ادامه مقاله در رابطه با هر یک از این مولفه ها توضیحات بیشتری می دهیم.

اجزای سیستم RFID

سیستم RFID همانگونه که گفتیم از چند مولفه اساسی تشکیل شده است که دو مولفه تگ و تگ خوان مهم ترین قسمت های ساده ترین فناوری های RFID می باشد. هر مولفه در این سیستم برای دستیابی به داده ها و انتقال آن ها در هماهنگ به یکدیگر کاربرد دارند. در ادامه به شرح هرکدام می پردازیم.

تگ یا برچسب RFID

برچسبی که بر روی اجناس و محصولات و دیگر موارد نصب می شوند را برچسب RRID می گویند. تگ ها حاوی بستری هستند که اطلاعات منحصر به فردی بر روی آن برنامه ریزی می شوند این بستر در تگ ها هنگامی فعال می شوند که از یک میدان فرکانس رادیویی تولید شده توسط آنتن خواننده عبور کنند..

تگ های RFID انرژی خود را از طریق امواج رادیویی تولید شده توسط دستگاه برچسب خوان بدست می آورند. و بدون باتری کار می کنند. زمانی که تگ یا برچسب؛ اطلاعات را از اسکنر دریافت می کند انرژی از طریق آنتن داخلی به تراشه آن انتقال می یابد. در هر تراشه چهار بانک حافظه وجود دارد که اسامی آن شامل: EPC ،TID ،User و Reservation می باشد. هر کدام از این حافظه ها حاوی اطلاعاتی هستند که برچسب گذاری شده می باشند. تگ ها در اندازه های مختلف و اشکال گوناگون، با ویژگی ها وگزینه های خاص وجود دارند. که بر اساس نوع کاربرد در انواع مختلفی دسته بندی می شوند.

انواع تگ های RFID

تگ ها بر اساس کاربرد متنوعی که دارند با توجه به فاکتور های زیر دسته بندی می شوند:

شکل تگ: به اشکال خاتم، کارت، نشان، برچسب سخت دسته بندی می شوند.

نوع فرکانس: LF ،NFC ،HF ،UHF منفعل، BAP، فعال

عوامل محیطی: مقاوم در برابر آب، مقاوم در برابر دما، مقاوم در برابر مواد شیمیایی

شخصی سازی: شکل، اندازه، متن برچسب، انکودینگ

موارد استفاده خاص: تگ های لباسشویی، تگ های سنسوری، تگ های قابل جاسازی، تگ های خودرو، تگ هایی که حافظه بالایی دارند.

موارد سازنده خاص: تگ های فلزی، تگ های شیشه ای، تگ هایی که برای دستگاه های سرشاز از مایع استفاده می شوند.

تگ خوان یا اسکنر

تگ خواند یا اسکنر به عنوان مغز این سیستم تلقی می شود. که به دو نوع وجود دارد. اسکنر ثابت و اسکنر متحرک. تگ خوان های ثابت را اصولا بر روی یک مکان به صورت ثابت قرار می دهند؛ مثل میز یا بر روی دیوار ها و درگاه ها و تگ خوان های متحرک به صورت دستی استفاده می شوند و قابلیت جابه جایی به هر مکانی را دارند. تگ خوان ها ارتباطات رادیویی را از طریق آنتن ها اداره می کنند. کار هایی از قبیل ارسال سیگنال به یک تگ خاص، هماهنگ کردن تگ با خواننده و یکپارچه کردن تگ یا بخشی از محتوای تگ از اهداف اصلی تگ خوان می باشد. به طور کلی انتقال و جمع آوری اطلاعات از وظیفه اصلی تگ خوان است.

انواع خواننده های  RFID

یک روش رایج برای دسته بندی انواع تگ خوان ها همان متحرک یا ثابت بودن آن ها می باشد. اما روش های دیگری وجود دارد که بر اساس اتصال، موارد استفاده، قابلیت پردازش، پورت های آنتن ها، و گزینه های دیگر آن ها را دسته بندی می کنند. در ادامه چند نمونه مثال می زنیم:

دامنه فرکانس: ۹۰۲ تا ۹۲۸ مگاهرتز ایالات متحده آمریکا،

گزینه های اتصال: وای فای، بلوتوث، شبکه محلی، USB، درگاه کمکی

برنامه های موجود: HDMI ،GPS ،USB، دوربین، GPS ،GPIO، بارکد ۱D / 2D، قابلیت‌ های تلفن همراه

قابلیت پردازش: پردازش آنبورد، بدون پردازش آنبورد

گزینه های برق: آداپتور برق، باتری، استفاده در اتومبیل USB

پورت های آنتن موجود: بدون پورت خارجی، یک درگاه، دو درگاه، سه درگاه، چهار درگاه، هشت درگاه، شانزده درگاه.

آنتن

بدون حضور آنتن ها خواننده RFID نمی تواند به درستی سیگنال ها را به تگ ها ارسال و دریافت کند. آنتن ها از سیم پیچی با یک شبکه همسان تشکیل می شوند. هدف اصلی آنتن، تاباندن امواج الکترومغناطیسی تولید شده توسط خواننده می باشد. و همچنین سیگنال های فرکانس رادیویی را از فرستنده دریافت می کند.

انواع آنتن ها

آنتن ها نیز مانند دیگر تجهیزات RFID؛ انواع مختلفی دارند. اغلب آنتن ها از طریق دو عامل قطبیت ( مدور در مقابل خطی ) و ناهمواری ( داخلی و خارجی ) دسته بندی می شوند. فاکتورهایی که با توجه با آن آنتن ها دسته  بندی می شوند شامل موارد زیر هستند:

دامنه فرکانس: ۹۰۲ تا ۹۲۸ مگاهرتز، ۸۶۵ تا ۸۶۸ مگاهرتز

قطبیت: مدور، خطی

ناهمواری: دارای رتبه بندی IP داخلی، دارای رتبه بندی IP خارجی

نوع نصب: آنتن قفسه ای، آنتن زمینی، آنتن صفحه ای، آنتن پورتال.

نرم افزار برای RFID

در زمینه تجارت خوانش تگ های RFID با وجود نرم افزار امکان پذیر است. نرم افزار کمک می کند تا امکان دسترسی و استفاده از داده های جمع آوری شده امکان پذیر شود. نرم افزار اطلاعات به دست آمده را معنی دار می کند. سه نوع مختلف نرم افزار برای کار با RFID درگیر می شوند. در گام اول سفت افزار که بر روی خود  سخت افزار RFID وجود دارد دستگاه را راه اندازی می کند. در گام دوم نرم افزاری کاربردی وجود دارد که برای رفع نیاز های خاص تجاری داده های جمع آوری شده RFID را مدیریت می کند. مثل اپلیکیشن های نرم افزار های مدیریتی یا اپ های حضور و غیاب کارمندان. و نرم افزار سوم که نرم افزار میانه ای است ما بین سفت افزار و اپلیکیشن وجود دارد که داده های خام RFID را جمع می کند و این داده ها را با نرم افزار کاربردی به اشتراک می گذارد. در واقعه وظیفه اشتراک گذاری داده های جمع آوری شده را برعهده دارد. می توان گفت میان افزار در پشت صحنه فعالیت می کند. همچنین توانایی کنترل و نظارت بر سخت افزار RFID و سلامت سیستم را به ما ارئه می دهد. میان افزار بین برنامه های ما و سیستم یک پیوند برقرار می کند.

لایه رابط خوانش

این قسمت جز بخش اصلی سیستم شناخته نمی شود ولی کاربرد مهمی دارد. لایه  رابط خوانش (reader interface layer) به عنوان مجرای بین اسکنر ها و عناصر سخت افزاری مانند رایانه ها استفاده می شود. و نباید از حضور آن غافل شد.

کیت RFID چیست؟

کیت RFID که به آن کیت توسعه نیز می گویند؛ مولفه ای است که همه موارد لازم برای خوانش و نوشتن اطلاعات بر روی تگ های RFID را در خود دارد. عموما کیت، توسط سازنده اسکنر ساخته می شود. کیت توسعه شامل یک نمونه برنامه برای خواندن و نوشتن تگ های RFID می باشد.

RFID چگونه کار می کند؟

شاید فناوری ( AIDC ) را شنیده باشیم. این فناوری شناسایی و ضبط خودکار داده ها را انجام می دهد. بنابراین فناوری RFID به این مجموعه تعلق دارد. در روش های AIDC بدون مداخله انسانی، به طور خودکار هویت اشیا شناسایی، داده های مربوط به آن ها جمع آوری و مستقیم وارد سیستم های رایانه ای می شود. که فناوری فرکانس رادیویی از امواج رادیویی برای این کار استفاده می کند. سیستم های RFID به طور کلی سه جز اصلی دارند که شامل: تگ، خواننده و آنتن می باشد که در رابطه با هرکدام توضیح دادیم. تگ ها شامل یک مدار یکپارچه و آنتن می باشند که برای انتقال داده ها به دستگاه خواننده RFID کاربرد دارند. خواننده امواج رادیویی را به شکل قابل استفاده ای از داده ها تبدیل می کنند و در نهایت اطلاعات جمع آوری شده از تگ ها توسط یک رابط به سیستم رایانه ای منتقل می شوند. سیستم رایانه ای داده ها را در یک پایگاه ذخیره می کند تا بعدا به تجزیه و تحلیل آن پرداخته شود.

انواع فرکانس های RFID

سه دامنه فرکانس اصلی برای فرآیند انتقال RFID وجود دارد: فرکانس پایین، فرکانس بالا و فرکانس فوق بالا. در ادامه مقاله به بررسی جزئیاتی از هرکدام از این فرکانس می پردازیم.

فرکانس پایین:

دامنه فرکانس عمومی ۳۰ تا ۳۰۰ کیلوهرتز. دامنه فرکانس اولیه ۱۲۵ تا ۱۳۴ کیلوهرتز. محدوده خوانش ۱۰ سانتی متر و هزینه متوسط هر تگ: ۰٫۷۵ دلار تا ۵ دلار

موارد استفاده: ردیابی حیوانات، کنترل دسترسی، کلید اتومبیل، مواردی دارای حجم زیاد مایعات و فلزات

مزیت ها: کارایی مناسب در نزدیکی مایعات و فلزی، استاندارد جهانی دارد

معایب: محدود خوانش کوتاهی دارد. حافظه محدودی دارد. سرعت انتقال داده کم است هزینه تولید بالایی دارد.

فرکانس بالا:

دامنه فرکانس اولیه: ۱۳٫۵۶ مگاهرتز. محدوده خوانش تا ۳۰ سانتی متر، هزینه متوسط هر تگ: ۰٫۲ تا ۱۰ دلار. موارد استفاده: در کیوسک های فیلم، کتاب های کتابخانه، کارت های شناسایی شخصی، تراشه های مخصوص بازی، اپ های  NFC

جنبه های مثبت: پروتکل های جهانی NFC، گزینه های حافظه بیشتر، استاندارد های جهانی

معایب: دامنه کوتاه خوانش، سرعت انتقال داده کم

فرکانس بسیار بالا:

دامنه فرکانس عمومی: ۳۰۰ تا ۷۰۰۰ مگاهرتز. ۴۳۳ مگاهرتز.

دو نوع RFID در دامنه فرکانس بالا وجود دارد:

• RFID فعال
• RFID غیرفعال

 هرکدام موارد استفاده مختص به خود را دارند. در ادامه مقاله به شرح هر یک می پردازیم.

RFID فعال:

دامنه فرکانس اولیه: ۴۳۳ مگاهرتز. محدوده خوانش: ۳۰ تا بیش از۱۰۰ متر. هزینه متوسط هر تگ : ۲۵ دلار تا ۵۰ دلار. موارد استفاده: ردیابی خودرو، تولید خودکار، معدن، ساخت و ساز. ردیابی کالا.

جنبه های مثبت: محدوده خوانش بسیار گسترده ای دارد. هزینه ساخت کمتری دارد. ظرفیت حافظه زیاد است. نرخ انتقال داده بالا می باشد.

جنبه های منفی: هزینه بالای تگ، به علت نیاز به باتری در حمل و نقل محدودیت دارد. تداخل زیاد فلز و مایعات در فرآیند کار.

RFID غیرفعال:

دامنه فرکانس اولیه: ۸۶۰ تا۹۶۰ مگاهرتز، محدوده خوانش :۲۵ متر. هزینه متوسط هر تگ: ۰٫۰۹ تا ۲۰ دلار. موارد استفاده: ردیابی زنجیره تامین، تولید، داروسازی، عوارض الکترونیکی، بررسی موجودی، زمان بندی مسابقه، ردیابی کالا.

جنبه های منفی: محدوده گسترده خوانش، هزینه کم برای هرتگ، تنوع بالا در اندازه و اشکال برچسب ها. استاندارد های جهانی. سرعت انتقال اطلاعات بالا

کاربردهای دیگر RFID

موجودی های فیزیکی:

یکی از موارد استفاده از فناوری RFID، کنترل دارایی های مورد نظر و ثبت آن می باشد. برای این کارایی ابتدا باید تگ RFID به محصولات متصل شود. سپس شماره تگ به شناسه اصلی کالا تبدیل می شود. سپس هر تگ کالا اسکن می شود تا اطلاعات آن در پایگاه داده ثبت شود.

کنترل دارایی های منسوخ  شده:

در یک سیستم کنترل شده خوب، کلیه دارایی های شرکت ها به ویژه آن هایی که ممکن است دزدیده شده یا از بین رفته باشند باید مدیریت بشوند. شرکت ها از این فناوری برای برچسب گذاری کالا های کوچک تر خود نیز استفاده می کنند چرا که اقلام منسوخ شده نیز باید یک فایل جداگانه داشته باشند.

جلوگیری از سرقت:

شرکت ها و یا کسب وکار هایی که در معرض سرقت قرار می گیرند، می توانند برای مقابله با سرقت، از فناوری RFID استفاده کنند. برای این کار می توانند با نصب اسکنر های RFID دم در محل کار سیستم کنترل ورود و خروج افراد را بدست بگیرند. اگر فردی با کالای برچسب زده شده آنجا را ترک کند. اسکنر به مسئول پذیرش یا نگهبان امنیتی گزارش می دهد.

موارد دیگر استفاده از RFID:

فناوری استفاده از امواج رادیویی امروزه بسیار پرکاربرد شده است. موارد استفاده دیگر می توان استفاده در ردیابی زمان مسابقه، مدیریت زنجیره تامین، ردیابی کالا های دارویی، ردیابی لباس و پارچه، پیگیری فایل، کنترل دسترسی، ردیابی خودرو، ردیابی حیوانات، ردیابی ابزار ها، ردیابی جواهرات، ردیابی موجودی خرده فروشی، ردیابی کتاب های کتابخانه، کمپین های بازاریابی، سیستم موقعیت مکانی لحظه ای. و دیگر موارد.

موارد استفاده تکنولوژی RFID ایران

در ایران هم اکنون استفاده از این تکنولوژی در موارد بسیار زیادی استفاده شده است. در مواردی مانند چاپ کارت ملی، گذرنامه، کارت بهداشت، کارت حضور و غیاب، کنترل جاده ای خودرو، طرح ترافیک بدون پلیس، ردیابی قطعات یدکی، سیستم های امانت داری کتاب در کتابخانه ها، کاهش مصرف برق نمونه ای از پروژه هایی هستند که در ایران با استفاده از فناوری RFID انجام می شود. البته در ایران در حال پیشرفت بوده و در آینده شاهد موارد بیشتری خواهیم بود.

محدوده اسکن

شاید این سوال پیش بیاید که خواننده RFID تا چه فاصله ای می تواند برچسب را بخواند. برعکس روش های دیگر مانند اسکن بارکد که خواننده حتما باید در فاصله نزدیکی اسکن بارکد را انجام دهد. سیستم های  RFID از راه دور نیز می توانند برچسب را بخوانند. و در برخی مواقع حتی با وجود مانع موجود بین برچسب و خواننده شناسه های تگ را شناسایی کنند. همچنین می توانند چندین مورد را به صورت همزمان اسکن کنند. مثلا کالا های موجود در جعبه انبار را بدون اینکه تک تک آن ها را بررسی کنیم همر زمان کنترل کنیم. یک مزیت خوب دیگری که RFID دارند این می باشد که می توان برچسب آن ها را درون محصول با پوشش پلاستیکی جهت محافظت قرار دارد. کاملا برعکس بارکد که حتما باید برچسب بر روی محصول چسباند ه شود و امکان خرابی آن زیاد است؛ برچسب های RFID از درون محصول نیز پاسخگو هستند. اسکنرهای RFID می توانند برچسب ها را در عرض چند ثانیه اسکن کنند و به طور خودکار کارکنند.

مشکلات اسکن در فناوری RFID

اسکنر های RFID به راحتی می توانند از مواد غیر فلزی عبور کنند و تگ  RFID را  شناسایی کنند. ولی متاسفانه با مشکلاتی همراه است که با فلز و آب مشکل دارد. که ممکن است هنگام مواجه با فلز و آب در عملکرد آن اختلال ایجاد شود.

نکات امنیتی

مانند هر تکنولوژی دیگر، فناوری RFID نیز در معرض خطر موارد امنیتی می باشد. دستگاه های غیر مجاز ممکن است قادر به خواندن و یا حتی تغییر دادن داده های تگ ها و اطلاعات شخص صاحب شی بشوند. این امر به مهاجمان این امکان را می دهد که به رمز های عبور و اطلاعات دسترسی پیداکنند. برای همین بعضی از کشور ها دارای اساسنامه حریم خصوصی برای استفاده از فناوری RFID برای جمع آوری اطلاعات می باشند.

انتخاب بهترین RFID

محدوده فرکانس: این موردی است که باید توجه شود.برای برقراری ارتباط مناسب، تگ ها و اسکنر ها باید در یک  فرکانس کارکند. پهنای باند یک منبع محدود است و به دلیل محدودیت هر کشوری مقرراتی را تعین می کند که مشخص کننده دامنه فرکانس برای انتقال RFID می باشد. هنگام انتخاب آن باید متوجه شویم محدوده فرکانسی را که برای منطقه ما قابل استفاده است برای سیستم کارآمد باشد.

قطبش: اغلب آنتن های RFID به صورت مدور قطبی و یا خط قطبی می باشند. وقتی می گوییم خطی قطبی منظورمان این است که آنتن ها امواج فرکانس رادیویی را در یک صفحه واحد ارسال کنند یا اگر به صورت مدور قطبی باشند؛ امواج فرکانس رادیویی در جهت عقربه های ساعت و خلاف عقربه های ساعت می باشند. هنگامی که آنتن ها روبروی هم قرار می گیرند در همان راستا امواجی از خود ساطع می کنند. بنابراین مهم است که قطبش آنتن ها مشابه هم باشد تا عملکرد RFID به حداکثر برسد.

بهره آنتن: هرچه بهره آنتن (gain) بشتر باشد عرض پرتو باریک تر می شود ولی مسافت بیشتری را طی می کند.

پاسخ به سوالات متداول کاربران در رابطه با  

در این قسمت به تعدادی از سوالات کاربران در رابطه با  .....   پاسخ خواهیم داد. کارشناسان مجرب و متخصص رایانه کمک برای ارائه خدمات کامپیوتری خود از طریق تماس تلفنی و پاسخگویی آنلاین به صورت شبانه روزی آماده پاسخگویی به سوالات شما عزیزان هستند

شما می توانید برای دریافت پاسخ سوال های خود از طریق تلفن های ثابت با شماره 9099071540 و از طریق موبایل با شماره  0217129 با کارشناسان رایانه کمک در ارتباط باشید.

سخن آخر

فناوری RFID مانند هر فناوری دیگر، روز به روز درحال پیشرفت می باشد که خدمات بیشتری را ارائه دهد. در ایران نیز این فناوری به وفور استفاده می شود و در آینده شاهد پیشرفت و استفاده های بیشتری از این فناوری هستیم. در این مقاله به شرح مفصل تری از این فناوری پرداختیم. اکنون اگر به اطرافتان توجه کنید بیشتر موارد استفاده از این فناوری را می بینید که شاید تا کنون نمی دانستید از فناوری RFID استفاده شده است. اگر از کاربران این سیستم هستید به نکات و موارد گفته شده دقت کنید که انتخاب مناسب برای کسب و کار و فعالیت خود داشته باشید. RFID راهی سریع و آسان برای بررسی و ردیابی موارد مختلف می باشد. شما می توانید در صورت داشتن هرگونه سوال در رابطه با فرکانس رادیویی RFID و چگونگی استفاده و کاربرد آن با کارشناسان ما در رایانه کمک تماس حاصل فرمایید.