تکنولوژی RFID یا فناوری آر اف آی دی چیست؟ 

اگر تا به حال به بسته بندی محصولات مختلف در اطراف خود نگاه کرده باشید، متوجه برچسبی شده اید که در زمینه های مختلفی مانند انبار داری، کنترل کیفیت کالاها و … مورد استفاده قرار می گیرند. این برچسب ها همان برچسب RFID هستند. در واقع فناوری ار اف ای دی، مدت طولانی است که در زندگی ما نقش دارد و کاربردهای بسیاری دارد. با ما همراه باشید تا در این مطلب با تاریخچه آر اف آی دی، انواع آن، کاربردها و سایر مشخصات آن آشنا شویم.

RFID چیست؟

RFID که مخفف radio frequency identification است، یک فناوری جمع‌آوری داده به صورت خودکار است که از امواج فرکانس رادیویی برای انتقال داده‌ها بین یک برچسب خوان و یک آیتم متحرک به منظور شناسایی، دسته‌بندی و ردیابی اشیا استفاده می‌کند. در مقایسه با بارکدهای معمولی، نیازی به خط دید فیزیکی یا تماس مستقیم بین برچسب خوان و برچسب‌ها نیست. اساساً دستگاه های RFID به دو دسته فعال یا غیر فعال طبقه بندی می شوند که در ادامه به طور کامل به معرفی آنها می پردازیم.

در تعریفی دیگر، RFID (شناسایی فرکانس رادیویی) شکلی از ارتباط بی سیم است که استفاده از جفت الکترومغناطیسی یا الکترواستاتیکی را در بخش فرکانس رادیویی طیف الکترومغناطیسی برای شناسایی منحصر به فرد یک شی، حیوان یا شخص ترکیب می کند.

تاریخچه RFID

به طور کلی گفته می شود که ریشه های فناوری ار اف ای دی را می توان به جنگ جهانی دوم نسبت داد. آلمانی‌ها، ژاپنی‌ها، آمریکایی‌ها و بریتانیایی‌ها همگی از رادار – که در سال 1935 توسط فیزیکدان اسکاتلندی سر رابرت الکساندر واتسون وات کشف شده بود – برای هشدار دادن به هواپیماها در حالی که هنوز کیلومترها دورتر بودند، استفاده می‌کردند. مشکل این بود که هیچ راهی برای تشخیص اینکه کدام هواپیماها متعلق به دشمن هستند و کدام خلبانان خود یک کشور هستند که از مأموریت باز می گشتند وجود نداشت. آلمانی‌ها دریافتند که اگر خلبانان هواپیماهای خود را هنگام بازگشت به پایگاه بچرخانند، سیگنال رادیویی منعکس شده را تغییر می‌دهد. این روش خام به خدمه رادار در زمین هشدار داد که این هواپیماهای آلمانی هستند و نه هواپیماهای متفقین (این اساساً اولین سیستم غیرفعال RFID است).

تحت رهبری واتسون وات، که رهبری یک پروژه مخفی را بر عهده داشت، بریتانیایی ها اولین سیستم فعال شناسایی دوست یا دشمن (IFF) را توسعه دادند. آنها روی هر هواپیمای انگلیسی یک فرستنده قرار دادند. هنگامی که سیگنال‌هایی را از ایستگاه‌های رادار روی زمین دریافت کرد، شروع به پخش سیگنالی کرد که هواپیما را دوستدار تشخیص می‌داد. آر اف ای دی بر روی همین مفهوم اساسی کار می کند. یک سیگنال به یک فرستنده ارسال می شود، که بیدار می شود و یا یک سیگنال را منعکس می کند (سیستم غیر فعال) یا یک سیگنال را پخش می کند (سیستم فعال).

نحوه عملکرد rfid

هر سیستم RFID از سه جزء اصلی شامل یک آنتن اسکن، یک ترانسیور و یک ترانسپوندر تشکیل شده است. هنگامی که آنتن اسکن و ترانسیور با هم ترکیب می شوند، به عنوان خواننده RFID یا برچسب خوان شناخته می شوند. دو نوع برچسب خوان RFID وجود دارد – برچسب خوان ثابت و برچسب خوان سیار. خواننده ار اف ای دی یک دستگاه متصل به شبکه است که می تواند قابل حمل یا به طور دائم متصل باشد. از امواج رادیویی برای ارسال سیگنال هایی استفاده می کند که برچسب را فعال می کند. پس از فعال شدن، تگ موجی را به آنتن می فرستد و در آنجا به داده تبدیل می شود.

ترانسپوندر یا فرستنده در خود برچسب RFID قرار دارد. محدوده خواندن برای برچسب های ار اف ای دی بر اساس عواملی از جمله نوع برچسب، نوع خواننده، فرکانس RFID و تداخل در محیط اطراف یا سایر تگ ها و خوانندگان RFID متفاوت است. برچسب هایی که منبع تغذیه قوی تری دارند، محدوده خواندن بیشتری نیز دارند.

برچسب گذاری اقلام با برچسب های RFID به کاربران این امکان را می دهد که به طور خودکار و منحصر به فرد موجودی و دارایی ها را شناسایی و ردیابی کنند. آر اف آی دی، فناوری شناسایی خودکار را با اجازه خواندن برچسب‌ها بدون خط دید و بسته به نوع آر اف آی دی، داشتن محدوده خواندن بین چند سانتی‌متر تا بیش از ۲۰ متر به سطح بعدی فناوری می‌برد. ار اف ای دی از اولین کاربرد خود در شناسایی هواپیماها به عنوان دوست یا دشمن در جنگ جهانی دوم فاصله زیادی گرفته است. نه تنها این فناوری سال به سال به پیشرفت خود ادامه می دهد، بلکه هزینه پیاده سازی و استفاده از یک سیستم ار اف ای دی همچنان کاهش می یابد و استفاده از آن را مقرون به صرفه تر و کارآمدتر می کند.

تگ های آر اف ای دی چیست؟

تگ های RFID از یک آی سی (IC)، یک آنتن و یک بستر (زیرلایه) تشکیل شده اند. بخشی از تگ RFID که اطلاعات شناسایی را رمز گذاری می کند، RFID inlay نامیده می شود.

دو نوع تگ RFID اصلی وجود دارد:

• RFID فعال

 یک تگ آر اف آی دی فعال منبع تغذیه خود را دارد که اغلب یک باتری است.

• RFID غیر فعال

 یک تگ آر اف آی دی غیر فعال توان خود را از آنتن دریافت می کند که موج الکترومغناطیسی آن جریانی را در آنتن تگ RFID القا می کند.

برچسب های RFID نیمه غیر فعال هم وجود دارد، به این معنی که یک باتری مدار را راه اندازی می کند در حالی که ارتباط توسط خواننده RFID تغذیه می شود.

حافظه غیر فرار امبدد کم مصرف نقش مهمی در هر سیستم آر اف آی دی ایفا می کند. تگ های RFID معمولا کمتر از 2000 کیلوبایت داده، از جمله شناسه/شماره سریال منحصر به فرد را در خود جای می دهند. برچسب‌ها می‌توانند فقط خواندنی یا خواندنی-نوشتنی باشند، جایی که داده‌ها می‌توانند توسط خواننده اضافه شوند یا داده‌های موجود بازنویسی شوند.

محدوده خواندن برای برچسب های ار اف ای دی بر اساس عواملی از جمله نوع برچسب، نوع خواننده، فرکانس RFID و تداخل در محیط اطراف یا سایر تگ ها و خوانندگان ار اف ای دی متفاوت است. برچسب‌های RFID فعال به دلیل منبع تغذیه قوی‌تر، دامنه خواندن بیشتری نسبت به برچسب‌های ار اف ای دی غیرفعال دارند.

انواع rfid

• RFID فعال

آر اف ای دی فعال از برچسب هایی استفاده می کند که برای کار به منبع تغذیه نیاز دارند. آنها یا به یک زیرساخت برق متصل هستند یا به یک باتری متصل هستند. وقتی منبع تغذیه تمام شود، تگ های فعال دیگر کار نخواهند کرد. این واقعیت که وجود باتری تعبیه شده روی بسته RFID باعث حجیم شدن محصول می شود، باعث شده تا استفاده از برچسب های فعال برای تجارت خرده فروشی غیر عملی شود.

• RFID غیرفعال

این نوع ار اف ای دی از تگ های غیرفعال استفاده می کند. برخلاف تگ های فعال، تگ های غیرفعال به منبع تغذیه نیاز ندارند. انرژی منتشر شده از میدان فرکانس رادیویی خواننده را جذب می کند تا تمام توان مورد نیاز برای کارکرد را تامین کند. برچسب‌های غیرفعال به دلیل عدم نیاز به باتری یا تعمیر و نگهداری مورد توجه هستند.

انواع سیستم های آر اف آی دی

سه نوع سیستم های RFID اصلی وجود دارد:

• فرکانس پایین (LF)
• فرکانس بالا (HF)
• فرکانس فوق العاده بالا (UHF)

نوع مایکروویو RFID نیز موجود است. فرکانس ها بسته به کشور و منطقه بسیار متفاوت است.

سیستم های RFID فرکانس پایین: این فرکانس ها از 30 کیلوهرتز تا 500 کیلوهرتز متغیر هستند، اگرچه فرکانس معمولی آن 125 کیلوهرتز است. ار اف ای دی LF محدوده انتقال کوتاهی دارد، معمولاً از چند اینچ تا کمتر از شش فوت.

سیستم RFID فرکانس بالا: اینها از 3 مگاهرتز تا 30 مگاهرتز متغیر هستند، با فرکانس معمولی HF 13.56 مگاهرتز. محدوده استاندارد از چند اینچ تا چند فوت است.

سیستم های RFID فرکانس فوق العاده بالا: این فرکانس‌ها از 300 مگاهرتز تا 960 مگاهرتز، با فرکانس معمولی 433 مگاهرتز هستند و معمولاً از فاصله 25 فوتی قابل خواندن هستند.

سیستم های مایکروویو RFID: اینها با فرکانس 2.45 گیگاهرتز کار می کنند و از فاصله 30 فوتی قابل خواندن هستند.

فرکانس استفاده شده به کاربرد ار اف ای دی بستگی دارد.

کاربردهای فناوری RFID

به لطف فرکانس ها و عناصر مختلفی که در یک سیستم ار اف ای دی وجود دارد، این فناوری کاربردهای زیادی دارد. فناوری RFID را می توان در حوزه های مختلف زندگی روزمره یافت؛ از پذیرش کالا در یک شرکت و شناسایی شرکت کنندگان در یک مسابقه ورزشی گرفته تا درگاه پرداخت یک فروشگاه.

در ادامه، برخی از کاربردهای RFID را مورد بحث قرار می دهیم:

• مدیریت موجودی

یکی از محبوب ترین کاربردهای فناوری RFID مدیریت موجودی در انبارهای بزرگ و کوچک است. امکانات متفاوتی که برای تگ‌های RFID و سخت‌افزار ار اف ای دی وجود دارد، خواندن داده‌ها را در انواع مختلف محصولات یا محیط‌ها ممکن می‌سازد.

• قابلیت ردیابی دارایی

RFID انتقال تمام داده های ذخیره شده در برچسب های RFID هر دارایی یا محصول را امکان پذیر می کند، که مکان را شناخته شده و قابلیت ردیابی و بهره وری شرکت را بهبود می بخشد.

• اطلاعات بیشتر

برچسب های آر اف ای دی بسته به حافظه ای که دارند می توانند حاوی اطلاعات مورد نیاز شما باشند، بنابراین از این طریق می توانید اطلاعات لازم برای کسب و کار خود مانند تاریخ انقضای محصولات یا داروها را کنترل کنید.

• نظارت بر کالا های ورودی و خروجی

به لطف عناصر مختلف RFID، مانند درگاه های RFID یا امکانات متعددی که توسط سخت افزار ار اف ای دی ارائه می‌شود، می‌توانیم کالا های ورودی و خروجی شرکت ها را به طور کامل نظارت کنیم.

• احراز هویت محصول

فناوری RFID قادر است محصولات را با دقت احراز هویت کند و در نتیجه فرآیند های تولید یا لجستیک شرکت ها را سرعت بخشد. آر اف ای دی کاربردهای بسیار زیدی دارند؛ در ادامه به چند کاربردی که با موفقیت از فناوری RFID استفاده می کنند، اشاره شده است:

• زمان بندی مسابقه
• مدیریت زنجیره تامین
• ردیابی دارویی
• ردیابی موجودی
• ردیابی دارایی های فناوری اطلاعات
• ردیابی لباسشویی و نساجی
• ردیابی فایل
• ردیابی کالاهای حمل و نقل قابل برگشت (RTI)
• ردیابی رویداد و شرکت کنندگان
• کنترل دسترسی
• ردیابی خودرو
• ردیابی نوزادان بیمارستانی
• ردیابی حیوانات
• ردیابی ابزار
• ردیابی جواهرات
• ردیابی موجودی خرده فروشی
• ردیابی لوله و قرقره
• ردیابی لجستیک (مدیریت مواد)
• کیوسک های دی وی دی
• کمپین های بازاریابی
• سیستم های مکان یابی بلادرنگ

اکثر این کاربردها در سال های اخیر ظاهر شده اند؛ این فناوری به ویژه با اینترنت اشیا (IoT) و صنعت 4.0 به سرعت در حال رشد است.

آیا می توانیم از برچسب rfid در زیر آب استفاده کنیم؟

در حالی که امروزه فناوری ار اف ای دی در بسیاری از بخش‌های تجاری و صنعتی، از ردیابی اقلام گرفته تا شناسایی شخصی، بسیار مورد استفاده قرار گرفته است، مطالعات کمی در مورد شانس استفاده از سیستم‌های RFID در محیط‌های دریایی یا رودخانه‌ای برای عملیات‌های نظارت زیر آب پرداخته‌اند. در حالی که محدودیت های فنی برای این سناریوها می تواند در برخی موارد غیرقابل حل باشد، برخی مطالعات ثابت کرده اند که در برخی موارد فناوری آر اف ای دی می تواند حتی در زیر آب نیز کار کند.

RFID مانند تمام فناوری های رادیویی برای کار در حضور آب نامناسب است. آب ساکن یک رسانای طبیعی نیست؛ اما وجود نمک های محلول یا مواد دیگر آن را به یک هادی جزئی تبدیل می کند. امواج الکترومغناطیسی نمی توانند از طریق رساناهای الکتریکی عبور کنند. این بدان معنی است که در بیشتر موارد نمی توان از امواج رادیویی برای برقراری ارتباط در زیر آب استفاده کرد. به هر حال، مطالعات ثابت کرده است که شانس انتقال سیگنال های رادیویی در زیر آب عمدتاً به دو عامل رسانایی آب و فرکانس موج رادیویی بستگی دارد. در حالی که رسانایی آب عاملی است که نمی توان آن را تغییر داد تا امکان استفاده از امواج رادیویی در زیر آب را افزایش دهد، تنها عاملی که می توان برای افزایش کارایی تغییر داد واضح است که فرکانس رادیویی می باشد.

میزان امنیت RFID

این روزها، تراشه‌های آر اف آی دی در انواع اقلام وجود دارند: کارت‌های اعتباری، کتاب‌های کتابخانه، اجناس مواد غذایی، برچسب‌های امنیتی، پاسپورت‌ها و موارد دیگر. در حالی که این می تواند بسیار راحت باشد، یک هکر می تواند چیزهای زیادی در مورد شما از برچسب های RFID شما یاد بگیرد. در ادامه مروری داشته ایم بر اصول اولیه نحوه هک RFID و نحوه ایمن ماندن:

هکرهای RFID نشان داده اند که دستیابی به اطلاعات در تراشه‌های RFID چقدر آسان است. از آنجایی که برخی از تراشه ها قابل بازنویسی هستند، هکرها حتی می توانند اطلاعات ار اف ای دی را با داده های خود حذف یا جایگزین کنند. اگر یک هکر بخواهد اسکنر ار اف ای دی خود را بسازد، این کار برای او چندان دشوار نیست. خرید قطعات اسکنر آسان است و پس از ساخت، از طرفی هم، هر کسی می تواند برچسب های RFID را اسکن کرده و اطلاعاتی را از آنها دریافت کند.

نگرانی عمومی بسیاری از مردم اسکن کارت اعتباری آنهاست.

یکی از بزرگترین ترس های عمومی در مورد هک ار اف ای دی مربوط به کارت های اعتباری است. در حالی که کارت RFID شما در کیف پول شما امن است، یک هکر بدون اینکه شما بدانید کارت را در جیب تان اسکن می کند و می تواند بدون اینکه شما از آن اطلاع داشته باشید، پول یا اطلاعات شما را سرقت کند.

چگونه از هک RFID جلوگیری کنیم؟

راز در امنیت باقی ماندن این است که بدانید چطور سیگنال های RFID را مسدود کنید. به طور کلی، فلز و آب بهترین راه برای مسدود کردن سیگنال های رادیویی به/از تراشه ار اف ای دی شما هستند. هنگامی که این سیگنال را مسدود می کنید، برچسب RFID دیگر قابل خواندن نیست.

مزایا و معایب rfid

مزایای RFID به شرح زیر است:

• برچسب RFID و برچسب خوان نباید در LOS (از دست دادن سیگنال یا loss of signal) باشد تا سیستم کار کند.
• برخلاف بارکدها، برچسب ها می توانند اطلاعات بیشتری را ذخیره کنند. علاوه بر این، دستورالعمل ها/دستورات برچسب خوان را دنبال می کند.
• موقعیت شناسه خود را در اختیار خواننده قرار می دهد.
• برچسب های ار اف ای دی برای ردیابی چمدان و همچنین برای نظارت بر سابقه سلامت بیماران در بیمارستان ها استفاده می شود.
• فناوری RFID ماهیت همه کاره است و از این رو دستگاه های آر اف آی دی کوچکتر و بزرگتر بر حسب کاربرد در دسترس هستند.
• برخلاف بارکدها، برچسب ها می توانند فقط خواندنی و یا خواندنی/نوشتنی باشند.
• این فناوری برای اهداف امنیتی و حضور و غیاب در مدارس، دانشگاه ­ها و همچنین موسسات اداری مورد استفاده قرار می گیرند.

از جمله معایب RFID می توان به موارد زیر اشاره کرد:

• RFID فعال به دلیل استفاده از باتری ها، پر هزینه است.
• حریم خصوصی از جمله نگرانی های مهم در مورد استفاده از RFID در محصولات است؛ زیرا می توان به راحتی آن را رهگیری کرده و یا از آن استفاده کرد.
• دستگاه های آر اف ای دی باید پروگرام شوند که این مورد به زمان کافی نیاز دارد.
• استفاده از فناوری RFID در کنترل موجودی و سایر کاربردهای این چنینی منجر به از دست دادن شغل برای کارگران غیر ماهر می شود.
• تداخل الکترومغناطیسی خارجی می تواند خواندن از راه دور ار اف ای دی را محدود کند.
• محدوده پوشش آر اف ای دی محدود است که این محدوده، تقریبا 3 متر است.

این فناوری یک راه حل نوآورانه برای فرآیند و مدیریت تجاری فعلی و ابزاری برای شرکت هاست تا در طراحی جریان های فرآیند کسب و کار تجدید نظر کنند. RFID دارای ویژگی‌هایی متفاوتی از برچسب‌های بارکد مورد استفاده کنونی است. در نتیجه، فناوری RFID از زمان جنگ جهانی دوم شاهد تغییرات و رشد زیادی بوده است. امروزه آنها به طور معمول در کاربردها، صنایع و اهداف مختلف مورد استفاده قرار می گیرند و در انواع، اندازه ها، رنگ ها و کاربردهای مختلفی در دسترس هستند.