Các chỉ số hiệu suất của hệ thống RFID là gì?

Các chỉ số hiệu suất của hệ thống RFID là gì?

 

Các chỉ số hiệu suất của hệ thống RFID

 

Các chỉ số hiệu suất của hệ thống RFID có thể đọc và ghi bao gồm dung lượng lưu trữ của thẻ tần số vô tuyến, chế độ làm việc, tốc độ truyền dữ liệu, khoảng cách đọc/ghi, khả năng nhận dạng nhiều thẻ,{0}}khả năng nhận dạng nhiều thẻ, tần số sóng mang tần số vô tuyến giữa thẻ tần số vô tuyến và ăng-ten, khả năng kết nối của hệ thống RFID, sóng mang dữ liệu, chế độ trạng thái và nguồn cung cấp năng lượng. Đối với các doanh nghiệp đang tìm kiếm giải pháp theo dõi tài sản và kiểm soát truy cập đáng tin cậy-,Nhà cung cấp fob chìa khóa RFIDVànhà sản xuất móc khóa RFID tùy chỉnhcung cấp các thẻ có độ bền cao,-hiệu suất cao, đáp ứng các yêu cầu cấp-công nghiệp.

 

 

Dung lượng lưu trữ của thẻ tần số vô tuyến

 

Có một nguyên tắc cơ bản đối với các hệ thống dựa trên bộ nhớ: dung lượng lưu trữ luôn không đủ. Việc mở rộng dung lượng lưu trữ của hệ thống đương nhiên sẽ mở rộng lĩnh vực ứng dụng, điều này cũng đòi hỏi nhiều dung lượng lưu trữ hơn. Dung lượng lưu trữ của thẻ tần số vô tuyến chỉ đọc{2}}là 20B và thẻ hoạt động có dung lượng lưu trữ từ 8B đến 64KB, nghĩa là trong thẻ tần số vô tuyến có thể đọc và ghi, chỉ cần lưu trữ vài trang văn bản là đủ để chứa danh sách mục và dữ liệu kiểm tra, đồng thời cho phép mở rộng hệ thống. Dung lượng lưu trữ của thẻ tần số vô tuyến đọc/ghi thụ động là 48 đến 736B, sở hữu nhiều đặc tính mà nhiều hệ thống đọc/ghi chủ động không có. Trong các ứng dụng doanh nghiệp như tòa nhà văn phòng và bãi đỗ xe,Nhà cung cấp bán buôn chìa khóa fob RFID LF/HFcung cấp các tùy chọn-hiệu quả về mặt chi phí với đủ dung lượng cho ID nhân viên, chấm công và dữ liệu truy cập phương tiện.

 

Dung lượng dữ liệu của thẻ tần số vô tuyến thường từ vài byte đến vài nghìn byte, nhưng có một ngoại lệ: thẻ tần số vô tuyến 1-bit, chỉ yêu cầu lưu trữ dữ liệu 1 bit. Loại thẻ này cho phép người đọc đưa ra hai phán đoán trạng thái sau: có thẻ tần số vô tuyến trong trường điện từ hoặc không có thẻ tần số vô tuyến trong trường điện từ. Yêu cầu này là hoàn toàn đủ để đạt được các chức năng giám sát hoặc truyền tín hiệu đơn giản. Vì thẻ tần số vô tuyến 1 bit không yêu cầu chip điện tử nên giá thành của thẻ tần số vô tuyến có thể rất thấp. Vì lý do này, một số lượng lớn thẻ tần số vô tuyến 1 bit được sử dụng trong các cửa hàng bách hóa và cửa hàng cho hệ thống chống trộm hàng hóa. Khi rời khỏi cửa hàng bách hóa với hàng hóa chưa thanh toán, đầu đọc được lắp ở lối ra có thể xác định trạng thái của thẻ tần số vô tuyến trong trường điện từ và kích hoạt cảnh báo tương ứng. Đối với hàng hóa đã được thanh toán hợp lệ, thẻ tần số vô tuyến 1 bit sẽ bị xóa hoặc vô hiệu hóa khi thanh toán.

 

Trong hệ thống RFID, có hai tình huống lưu trữ dữ liệu khác nhau. Trong trường hợp đầu tiên, thẻ có thể lưu trữ rất ít dữ liệu và thiết bị điện tử được truy cập chỉ nhắc một số thông tin cơ bản về mục được xác định. Loại dữ liệu này được gọi là chữ ký duy nhất (thẻ điện tử có loại dữ liệu này rất rẻ và có số lượng sử dụng hạn chế). Trong trường hợp khác, thẻ có thể lưu trữ nhiều thông tin dữ liệu hơn và người đọc có thể lấy thông tin trực tiếp từ thẻ mà không cần tham khảo cơ sở dữ liệu trung tâm. Loại thẻ này đắt hơn nhưng có phạm vi ứng dụng rộng hơn. Loại thẻ này không yêu cầu khả năng xử lý trung tâm mạnh mẽ như chữ ký duy nhất và mất ít thời gian hơn để làm việc. Hiện nay nhiều doanh nghiệp lựa chọnGiải pháp trực tiếp tại nhà máy sản xuất chìa khóa RFID 125kHz/13,56 MHzđể cân bằng chi phí và chức năng cho việc triển khai trên quy mô-lớn.

 

Chế độ làm việc

 

Các chế độ làm việc cơ bản của hệ thống nhận dạng tần số vô tuyến được chia thành hệ thống-song công hoàn toàn và hệ thống bán song công-và hệ thống sắp xếp thứ tự thời gian{2}}. Trong hệ thống song công hoàn toàn và bán song công, phản hồi của thẻ tần số vô tuyến được gửi trong điều kiện đầu đọc phát ra trường điện từ hoặc sóng điện từ. So với tín hiệu của chính đầu đọc, tín hiệu của thẻ tần số vô tuyến trên ăng-ten thu rất yếu, do đó phải áp dụng các phương pháp truyền thích hợp để phân biệt tín hiệu của thẻ tần số vô tuyến với tín hiệu của đầu đọc. Trong các ứng dụng thực tế, công nghệ điều chế tải hoặc điều chế tán xạ ngược thường được sử dụng để truyền tải từ thẻ tần số vô tuyến đến đầu đọc, tải dữ liệu thẻ tần số vô tuyến lên tiếng vang phản xạ (đặc biệt đối với hệ thống thẻ tần số vô tuyến thụ động). Những phương pháp điều chế đáng tin cậy này được áp dụng rộng rãi bởinhà sản xuất chìa khóa RFID cấp doanh nghiệp-để đảm bảo hiệu suất ổn định trong-môi trường kiểm soát truy cập lưu lượng truy cập cao.

Hệ thống sắp xếp theo trình tự thời gian thì ngược lại. Đầu đọc ngắt định kỳ trường điện từ do tần số vô tuyến tạo ra trong một thời gian ngắn. Các khoảng thời gian này được thẻ tần số vô tuyến nhận dạng và được sử dụng để truyền tải từ thẻ tần số vô tuyến đến đầu đọc. Trên thực tế, đây là chế độ làm việc điển hình của radar. Nhược điểm của hệ thống sắp xếp-thời gian là khi đầu đọc gửi không liên tục, nguồn cung cấp năng lượng của thẻ tần số vô tuyến bị gián đoạn và phải được bù đắp bằng cách lắp một tụ điện phụ hoặc pin phụ đủ lớn.

 

 

Tốc độ truyền dữ liệu

 

Đối với hầu hết các hệ thống thu thập dữ liệu, tốc độ là một yếu tố rất quan trọng. Khi chu kỳ sản xuất của các sản phẩm ngày nay tiếp tục được rút ngắn, thời gian cần thiết để đọc và cập nhật thẻ tần số vô tuyến ngày càng ngắn hơn. Hệ thống vi sóng có thể hoạt động ở tốc độ cao, nhưng bản thân sự phức tạp của công nghệ vi sóng làm tăng đáng kể chi phí xây dựng hệ thống vi sóng. Tốc độ truyền dữ liệu được chia thành ba loại: tốc độ-chỉ đọc, tốc độ đọc/ghi thụ động và tốc độ đọc/ghi chủ động. Đối với các tòa nhà thương mại yêu cầu xác minh nhân viên nhanh chóng,nhà cung cấp số lượng lớn chìa khóa RFID tốc độ cao-cung cấp các giải pháp 13,56 MHz được tối ưu hóa để đạt được khả năng nhận dạng-giây ngay cả trong giờ cao điểm.

 

1) Tốc độ-chỉ đọc

Tốc độ truyền cơ sở dữ liệu của hệ thống chỉ đọc RFID{0}}phụ thuộc vào các yếu tố như độ dài mã, tốc độ truyền dữ liệu thẻ tần số vô tuyến, khoảng cách đọc/ghi, tần số sóng mang giữa thẻ tần số vô tuyến và ăng-ten cũng như công nghệ điều chế truyền dữ liệu. Tốc độ truyền tải thay đổi tùy theo loại sản phẩm trong ứng dụng thực tế.

2) Tốc độ đọc/ghi thụ động

Các yếu tố quyết định tốc độ truyền dữ liệu của hệ thống RFID đọc/ghi thụ động cũng giống như các yếu tố của hệ thống chỉ đọc,{0}}ngoại trừ việc ngoài việc xem xét việc đọc dữ liệu từ thẻ tần số vô tuyến, việc ghi dữ liệu vào thẻ tần số vô tuyến cũng phải được xem xét. Tốc độ truyền tải thay đổi tùy theo loại sản phẩm trong ứng dụng.

3) Tốc độ đọc/ghi chủ động

Các yếu tố quyết định tốc độ truyền dữ liệu của hệ thống RFID đọc/ghi chủ động cũng giống như các yếu tố của hệ thống RFID đọc/ghi thụ động. Sự khác biệt là các hệ thống thụ động yêu cầu sạc tụ điện trên thẻ tần số vô tuyến để liên lạc. Điều quan trọng là tốc độ làm việc của hệ thống đọc/ghi tần số thấp-thông thường chỉ là 100B/s hoặc 200B/s. Bằng cách này, vì có thể cần truyền hàng trăm byte dữ liệu tại một địa điểm nên thời gian truyền dữ liệu có thể mất vài giây, có thể dài hơn thời gian vận hành toàn bộ máy.

Liệu dữ liệu có thể được ghi vào thẻ tần số vô tuyến hay không là một yếu tố khác giúp phân biệt các hệ thống nhận dạng tần số vô tuyến. Đối với các hệ thống tần số vô tuyến đơn giản, dữ liệu của thẻ tần số vô tuyến chủ yếu là một số đơn giản, có thể được tích hợp trong quá trình xử lý chip và không ai có thể sửa đổi được. Ngược lại, thẻ tần số vô tuyến có thể ghi được yêu cầu đầu đọc hoặc thiết bị lập trình đặc biệt để ghi dữ liệu.

Việc ghi dữ liệu của thẻ tần số vô tuyến thường được chia thành hai dạng: ghi không đánh số và ghi số. Trong các ví dụ ứng dụng hiện tại trong hệ thống đường sắt, thẻ tần số vô tuyến trên ô tô chở hàng đều áp dụng chế độ làm việc ghi số.

 

Khoảng cách đọc/ghi

 

Phạm vi đọc/ghi của các hệ thống đọc/ghi hiện có là 2,54 đến 73,66 cm và khoảng cách đọc/ghi của các hệ thống đọc/ghi sử dụng tần số 13,56 MHz có thể đạt tới 243,84 cm. Nói chung, trong các ứng dụng RFID, việc chọn ăng-ten thích hợp có thể đáp ứng nhu cầu đọc và ghi ở khoảng cách xa.

Khoảng cách đọc/ghi của thẻ tần số vô tuyến rất khác nhau. Đối với tất cả các loại thẻ, khoảng cách yêu cầu càng lớn thì thẻ càng đắt tiền. RFID với khoảng cách vài mm có thể được nhúng vào vé giấy và chứng chỉ để phân loại và xác thực tốc độ cao; nhưng đối với ngành logistics thường yêu cầu khoảng cách từ 3 m trở lên cùng với khả năng nhận diện nhanh chóng nhiều thẻ. Các ứng dụng khác thậm chí còn yêu cầu nhận dạng ở khoảng cách vài trăm mét.

 

 

Khả năng nhận dạng nhiều thẻ-

 

Do khoảng cách nhận dạng ngày càng tăng, trong các ứng dụng thực tế, nhiều thẻ tần số vô tuyến có thể xuất hiện cùng lúc trong một khu vực, do đó đặt ra yêu cầu đọc đồng thời nhiều thẻ, từ đó đã phát triển thành một xu hướng. Hiện tại, các hệ thống nhận dạng tần số vô tuyến tiên tiến coi vấn đề nhận dạng nhiều{1}}thẻ này là một tính năng quan trọng của hệ thống.

Bằng cách định cấu hình đúng các thẻ tần số vô tuyến và ăng-ten, đầu đọc có thể được sử dụng để đọc và ghi nhiều thẻ tần số vô tuyến. Ví dụ, trong các ứng dụng hệ thống bưu chính, thẻ tần số vô tuyến được đặt bên trong phong bì và sau đó hàng nghìn túi thư có thẻ được xếp chồng lên nhau. Khi túi thư đi qua ăng-ten đường hầm, dữ liệu có thể được đọc hoặc ghi vào tất cả các thẻ tần số vô tuyến cùng một lúc.

 

Tần số sóng mang tần số vô tuyến giữa thẻ tần số vô tuyến và ăng-ten

 

Một tính năng quan trọng khác của hệ thống nhận dạng tần số vô tuyến là tần số hoạt động của hệ thống và khoảng cách đọc. Tần số hoạt động liên quan chặt chẽ đến khoảng cách đọc và được xác định bởi đặc tính lan truyền của sóng điện từ. Nói chung, tần số hoạt động của hệ thống nhận dạng tần số vô tuyến được định nghĩa là tần số của tín hiệu tần số vô tuyến được đầu đọc gửi khi nhận dạng thẻ. Trong hầu hết các trường hợp, nó được gọi là tần số truyền của đầu đọc (điều chế tải, tán xạ ngược). Trong mọi trường hợp, công suất truyền của thẻ tần số vô tuyến thấp hơn nhiều so với công suất của đầu đọc.

 

Khi chọn hệ thống RFID, điều quan trọng cần cân nhắc là tần số sóng mang được sử dụng để truyền dữ liệu giữa thẻ tần số vô tuyến và ăng-ten. Tần số do đầu đọc hệ thống nhận dạng tần số vô tuyến gửi về cơ bản được chia thành bốn dải: tần số thấp (30 đến 300 kHz), tần số cao (3 đến 30 MHz), tần số siêu cao (300 MHz) và vi sóng (trên 2,5 GHz). Theo phạm vi hoạt động, tần số hoạt động của hệ thống nhận dạng tần số vô tuyến được chọn trong phạm vi khá rộng, với hệ thống ghép cảm ứng (0 đến 1 m) và hệ thống khoảng cách dài (1 đến 10 m).

 

Khả năng kết nối của hệ thống RFID

 

Là một nhánh của hệ thống tri thức, RFID phải có khả năng tích hợp các công nghệ tự động hóa hiện có và đang phát triển. Điều quan trọng là hệ thống RFID có thể kết nối trực tiếp với máy tính cá nhân (Personal Computer, PC), bộ điều khiển logic lập trình (Programmable Logic Controller, PLC) hoặc module giao diện mạng công nghiệp, từ đó giảm chi phí lắp đặt.

RFID sử dụng tần số vô tuyến để thực hiện trao đổi dữ liệu giữa thiết bị lưu trữ di động và máy tính hoặc PLC. Một hệ thống RFID điển hình bao gồm thẻ tần số vô tuyến (tức là lưu trữ dữ liệu), ăng-ten giao tiếp với thẻ tần số vô tuyến và bộ điều khiển xử lý giao tiếp giữa ăng-ten và PC (hoặc PLC) (khi ăng-ten và bộ điều khiển được tích hợp, nó được gọi là đầu đọc).

 

Nhà cung cấp dữ liệu

 

Để lưu trữ dữ liệu, ba phương pháp chủ yếu được sử dụng: bộ nhớ chỉ đọc có thể lập trình có thể xóa bằng điện (EEPROM), bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên sắt điện (FRAM) và bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên tĩnh (SRAM). Các hệ thống nhận dạng tần số vô tuyến thông thường chủ yếu sử dụng bộ nhớ chỉ đọc có thể lập trình có thể xóa được bằng điện (EEPROM). Tuy nhiên, nhược điểm của việc sử dụng EEPROM là mức tiêu thụ điện năng trong quá trình ghi rất cao và tuổi thọ sử dụng thường là 100.000 lần ghi. Gần đây, một số nhà sản xuất cũng đã sử dụng bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên sắt điện (FRAM). So với bộ nhớ chỉ đọc có thể lập trình xóa được bằng điện-, mức tiêu thụ năng lượng ghi của bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên sắt điện là 1/100 và thời gian ghi là 1/1000. Tuy nhiên, bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên sắt điện chưa được sử dụng rộng rãi do quy trình sản xuất còn non nớt.

Đối với hệ thống vi sóng, bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên tĩnh (SRAM) cũng có thể được sử dụng và bộ nhớ ghi dữ liệu rất nhanh. Để lưu dữ liệu vĩnh viễn, cần có pin phụ để cung cấp điện liên tục.

 

Chế độ trạng thái

 

Đối với các thẻ tần số vô tuyến có thể lập trình, logic bên trong của vật mang dữ liệu phải điều khiển hoạt động đọc và ghi của đầu đọc cũng như yêu cầu ủy quyền đọc và ghi. Trong trường hợp đơn giản nhất, nó có thể được hoàn thành bằng máy trạng thái. Sử dụng máy trạng thái, nhiều quy trình phức tạp có thể được hoàn thành. Tuy nhiên, nhược điểm của máy trạng thái là thiếu tính linh hoạt trong các chức năng lập trình cuối cùng, điều đó có nghĩa là cần phải thiết kế một con chip mới. Vì những thay đổi này đòi hỏi phải sửa đổi mạch trên chip nên chi phí thực hiện thay đổi thiết kế rất cao.

Việc sử dụng bộ vi xử lý đã cải thiện đáng kể tình trạng này. Trong quá trình sản xuất chip, cơ sở dữ liệu để quản lý ứng dụng được tích hợp vào bộ vi xử lý dưới dạng mặt nạ thống nhất và chi phí sửa đổi này thấp. Ngoài ra, còn có các thẻ tần số vô tuyến lưu trữ dữ liệu bằng nhiều hiệu ứng vật lý khác nhau, bao gồm thẻ tần số vô tuyến sóng âm bề mặt chỉ đọc và thẻ tần số vô tuyến 1 bit thường có thể bị vô hiệu hóa và hiếm khi được kích hoạt lại.

 

 

Cung cấp năng lượng

 

Một tính năng quan trọng của hệ thống nhận dạng tần số vô tuyến là nguồn điện của thẻ tần số vô tuyến. Thẻ tần số vô tuyến thụ động không có nguồn điện riêng nên năng lượng cần thiết cho hoạt động của thẻ tần số vô tuyến thụ động phải được lấy từ trường điện từ do đầu đọc phát ra. Ngược lại, thẻ tần số vô tuyến hoạt động chứa pin cung cấp toàn bộ hoặc một phần năng lượng cho hoạt động của vi mạch.