فناوری RFID چیست، چه کاربردی دارد و چگونه کار می‌کند؟

بازشناسی با امواج رادیویی یا RFID چیست؟

بازشناسی با امواج رادیویی یا RFID (مخفف: Radio-Frequency Identification)، فناوری ردیابی اشیاء، انسان‌ها یا جانورن با استفاده از برچسبی است که به امواج رادیویی واکنش نشان می‌دهد. برچسب یا تگ RFID، مدار مجتمع بسیار کوچکی با آنتن بسیار ریز است. این برچسب‌ها چون کوچک هستند، به‌راحتی روی لباس افراد یا اشیای گوناگون نصب می‌شوند. هر برچسب RFID می‌تواند همچون شناسنامه‌ای داده‌های ضروری برای احراز هویت‌ شخص یا شیء را در حافظه خود ذخیره کند.

ظرفیت حافظه برچسب RFID

برچسب RFID تراشه یا حافظه غیرفراری (non-volatile) دارد که داده‌ها در آن ذخیره می‌شود. تراشه یا حافظه برچسب‌ RFID معمولا کمتر از 2000 کیلوبایت داده ذخیره می‌کند. برخی از برچسب‌های RFID فقط خواندنی هستند، یعنی نمی‌توان داده‌های‌شان را تغییر داد. اما برخی دیگر خواندنی و نوشتنی هستند و می‌توان داده‌های‌شان را نونویسی کرد. هرچند برچسب‌های RFID ظرفیت ذخیره‌سازی محدودی دارند، همین مقدار برای ذخیره داده‌های ضروری کافی است.

شکل 1. ساختار برچسب RFID

سامانه RFID از چه قسمت‌هایی تشکیل شده است و چگونه کار می‌کند؟

سامانه RFID از دو قسمت اصلی تشکیل شده است: 1. برچسب RFID؛ 2 کدخوان (RFID-reader).

برچسب RFID دو جزء مهم دارد که یکی از آن‌ها آنتن پیمایش یا اسکن (scanning antenna) و دیگری فرستنده ‌و پاسخ‌دهنده  یا ترانسپوندر (transponder) است و هر دو درون برچسب RFID جاسازی شده‌اند.

کدخوان RFID، دستگاهی جداگانه‌ و در واقع فرستنده و گیرنده‌ای (transceiver)‌ است که به رایانه یا شبکه متصل می‌شود و می‌تواند ثابت یا سیار باشد. دستگاه کدخوان RFID و برچسب RFID با بسامد رادیویی خاصی کار می‌کنند و نسبت به بسامدهای رادیویی دیگر واکنش نشان نمی‌دهند. وقتی برچسب RFID وارد محدوده میدان مغناطیسی دستگاه کدخوان می‌شود، کدخوان، سیگنال‌هایی به آن می‌فرستد و برچسب را فعال می‌کند. برچسب وقتی فعال شد، در پاسخ به سیگنال دریافتی، داده‌های خود را از طریق موج رادیویی به آنتن کدخوان بازمی‌فرستد. دستگاه کدخوان RFID، داده‌ها را می‌خواند و آن‌ها را به رایانه منتقل می‌کند تا در پایگاه‌داده مربوطه ثبت شود. برد دستگاه کدخوان RFID به عوامل مختلفی از جمله نوع برچسب RFID، نوع کدخوان، فرکانس RFID و میزان تداخل امواج در محیط بستگی دارد. معمولا برچسب‌هایی که منبع برق قوی‌تری دارند، بردشان هم بیشتر است.

 شکل 2. الف) دستگاه کدخوان به برچسب RFID انرژی می‌فرستد تا توان مورد نیاز آن را تامین کند. ب) برچسب RFID شناسه یا داده‌های خود را به کدخوان بازمی‌فرستد. پ) دستگاه کدخوان RFID داده‌ها را می‌خواند و آن را به رایانه می‌فرستد.

انواع برچسب‌ RFID

برچسب‌های RFID به دو نوع اصلی تقسیم می‌شوند: برچسب RFID فعال یا اکتیو (active RFID) و برچسب RFID منفعل یا پسیو (passive RFID).

برچسب RFID فعال، منبع برق مستقلی دارد که اغلب باتری است. اما برچسب RFID منفعل به باتری نیاز ندارد، زیرا برق خود را از آنتن دستگاه کدخوان RFID دریافت می‌کند؛ بدین ترتیب که موج الکترومغناطیسی کدخوان، در آنتن برچسب RFID جریان الکتریکی پدید می‌آورد و برچسب RFID با همین برق کار می‌کند. برچسب‌های RFID گونه دیگری نیز دارند که به آن برچسب RFID نیمه‌منفعل (semi-passive RFID) می‌گویند. برچسب RFID نیمه‌منفعل دارای باتری اما فاقد فرستنده و گیرنده سرخود است.  

شکل 3. هم دستگاه کدخوان و هم برچسب RFID، آنتن دارند. دستگاه کدخوان، داده‌های برچسب RFID را می‌خواند و آن را در نرم‌افزار مربوطه در رایانه ثبت می‌کند.

کاربردهای فناوری RFID

فناوری RFID کاربردهای متعددی دارد. مثلا کارکنان یک سازمان با الصاق برچسب RFID روی لباس، حضورشان در محل کار را اعلام می‌کنند و سازمان نیز می‌داند که هر یک از کارکنانش ‌اکنون در کدام بخش هستند.

فروشگاه‌ها نیز با نصب برچسب RFID روی کالاهای خود می‌توانند رمزینه یا کد الکترونیکی منحصر به فرد هر کالا (EPC: Electronic Product Code) را در آن ذخیره کنند. در این‌صورت هر کالایی که فروخته شد، صندوق‌دار با استفاده از دستگاه کدخوان (RFID reader)، اطلاعات کالا را ساده و سریع در پایگاه‌داده فروشگاه ثبت می‌کند. گاهی نیز فروشگاه‌ها برای پیش‌گیری از سرقت کالاهای‌شان روی آن‌ها برچسب RFID نصب می‌کنند تا اگر کالا از محدوده خارج شد، سامانه هشداردهنده آژیر بکشد.

یکی دیگر از کاربردهای برچسب RFID تسریع و تسهیل پرداخت عوارض در جاده‌ها و اماکن مشابه است. برای این منظور به مالک خودرو برچسب RFID با شناسه منحصربه‌فرد تعلق می‌گیرد که اطلاعات کارت بانکی وی نیز در آن ذخیره شده است. برچسب RFID روی شیشه جلوی خودرو نصب می‌شود تا هر گاه خودرو از جایگاه عوارضی عبور کرد، حسگرهای فروسرخ حضور آن خودرو را شناسایی ‌کنند و سپس مدار RFID فعال ‌شود و دستگاه کدخوان، داده‌های برچسب RFID را بخواند. مبلغ عوارض می‌تواند همان لحظه از حساب بانکی شخص کسر ‌شود. نرم‌افزار مربوطه جزییات این تراکنش را در سرور پایگاه‌داده مرکزی به‌روزرسانی می‌کند و می‌تواند پیامکی نیز به شماره همراه راننده بفرستد تا کسر عوارض از حسابش را به وی اطلاع دهد. بدین ترتیب دیگر نیازی نیست وسایل نقلیه برای پرداخت عوارض، توقف کنند. مزیت دیگر این شیوه، شناسایی سریع‌تر خودروهای سرقتی است. یعنی اگر راننده به مراجع مربوطه گزارش دهد که خودرویش مفقود شده و یا به سرقت رفته است، همین‌که خودرویی با شناسه خودروی وی از یکی از جایگاه‌‌های اخذ عوارض عبور کند، تراشه RFID نصب شده روی آن، هویتش را اعلام می‌کند و پلیس از محل تردد آن خودرو مطلع می‌شود.

فناوری RFID علاوه بر این‌ها کاربردهای متعدد دیگری نیز دارند، از جمله:

• با چسباندن برچسب RFID روی کالاهایی که در انبارها نگهداری می‌شوند، انباردار راحت‌تر آن‌ها را پیدا می‌کند و می‌داند هر کالا چه زمانی وارد انبار و چه زمانی از انبار خارج شده است.
• گاهی محققان و محیط‌بانان برای ردیابی و محافظت از جانوران و پرندگان به آن‌ها برچسب RFID متصل می‌کنند.
• شرکت‌های هواپیمایی برای ردیابی بارها و چمدان‌های مسافران در فرودگاه روی آن‌ها برچسب RFID نصب می‌کنند.
• برخی از کارت‌های اعتباری برچسب‌ داخلی RFID دارند. کارت‌های اعتباری مجهز به برچسب RFID را لازم نیست روی دستگاه کارت‌خوان بکشید، زیرا تنها با تکان دادن کارت، کارت‌خوان می‌تواند آن را بخواند.

شکل 4. یک نمونه دستگاه کدخوان RFID سیار

برخی از مزایای برچسب RFID

• داده‌های ذخیره شده در حافظه برچسب RFID را می‌توان بی‌درنگ به‌روزرسانی کرد. اما مثلا بارکد فقط خواندنی است و نمی‌توان داده‌های آن را تغییر داد.
• برای خواندن بارکد باید آن را نزدیک اسکنر لیزری نگاه داشت، و ضمنا اجزای نوری اسکنر و نیز خود بارکد باید تمیز و خوانا باشند تا داده‌ها خوانده شوند، اما برچسب RFID چنین محدودیتی ندارد و همین‌که در برد کدخوان باشد، داده‌هایش خوانده می‌شود.
• برچسب‌های RFID کلا باصرفه هستند.
• فناوری RFID با سامانه‌های رایج از جمله بارکد و وای‌فای سازگار است.

برخی از معایب برچسب RFID

• فناوری RFID درمقایسه با بارکد گران‌تر است.
• برچسب‌های RFID فعال چون باتری مستقل دارند نسبتا گران‌ترند.
• استفاده از برچسب RFID در برخی مواقع ممکن است حریم خصوصی افراد را نقض کند.
• فناوری RFID در حوزه‌هایی همچون انبارداری ممکن است به بیکاری کارگران ناماهر منجر شود.
• امواج الکترومغناطیسی محیط ممکن است موجب کاهش برد دستگاه کدخوان RFID شود.

گفتنی است، دستگاه کدخوان‌ RFID می‌تواند چندین برچسب RFID را هم‌زمان بخواند. این قابلیت در برخی حوزه‌ها مزیت و در برخی حوزه‌های دیگر شاید مشکل محسوب شود.