دانلود رایگان مقاله سامانه بازشناسی با امواج رادیویی

چکیده

      امروزه RFID (سامانه بازشناسی با امواج رادیویی) جزو پیشرفته ترین تکنولوژی های موجود می باشد. این تکنولوژی تحت عنوان "اینترنت اشیا" نیز شناخته می شود. اینترنت اشیا به عنوان یکی از پایه های اصلی برای نسل بعدی از اینترنت در نظر گرفته شده است. دو فناوری حامی این پیشرفت تکنولوژیکی، سامانه بازشناسی با امواج رادیویی و شبکه های سنسور بی سیم، می باشند. از این دو فناوری به صورت خودکار برای شناسایی افراد، اشیا و حیوانات و همچنین نظارت بر پارامترهای زیست محیطی و نظارت منطقه ای، استفاده می گردد. اما در سال های اخیر، فناوری RFID به دلیل کمبود استانداردسازی ها و هزینه های بالا چندان مورد استفاده قرار نگرفته است. فناوری های جدید منجر به کاهش هزینه ها و پیشرفت استانداردها، شده اند. امروزه، RFID تحت عنوان واسطی برای انجام وظایف متعدد از جمله مدیریت زنجیره تامین، ردیابی موجودی انبار، جلوگیری از جعل و تقلب، کنترل دسترسی به ساختمان و پشتیبانی از بازرسی خودکار، مورد استفاده قرار گرفته است. استفاده از RFID به دلیل مسائل امنیتی و تاخیر در استانداردسازی ها، محدود شده است. مطالعه حاضر فناوری RFID از منظر نحوه کارکرد، ساختار، کاربرد آن در دنیای امروزی و همچنین قیاس با سایر فناوری های شناسایی، مورد بررسی قرار داده است. این فناوری کاهش میزان نیروکار، افزایش دید و بهبود مدیریت موجودی را به همراه دارد. انواع متفاوتی از برچسب ها و قرائت گرها در بازار برای کاربردهای مختلف و متنوع وجود دارند. چرا که هر یک از برچسب ها دارای نقاط قوت و ضعف خاص خویش می باشد. مطالعه حاضر، گونه های مختلف از برچسب های RFID را مورد توصیف و بررسی قرار داده است. RFID دارای کاربردهای مختلف در حوزه های متعدد نظیر صنایع خرده فروشی، کشاورزی، مدیریت وسایط نقلیه، کاربردهای زیرآبی، مراقبت های بهداشتی، خانه های هوشمند، اهداف امنیتی و ایمنی و غیره، می باشد.

1. مقدمه

      اصطلاح RFID یعنی سامانه بازشناسی با امواج رادیویی، تحت عنوان فناوری ارتباطات بی سیم، تعریف شده است. موج های رادیویی با بهره گیری از فناوری RFID به صورتی خودکار برای شناسایی، ردیابی و تایید هویت اشیا یا افراد به کار گرفته می شوند. RFID فناوری جدید نمی باشد. RFID ابتدا در جنگ جهانی دوم به منظور شناسایی هوانوردهای غیرنظامی مورد استفاده قرار گرفته است. این تکنولوژی در جنگ جهانی دوم تحت عنوان IFF (شناسایی دوست یا دشمن) [2] به کار گرفته شده است. اما  امروزه فناوری RFID در پیشرفت بسیاری از حوزه های بخش عمومی یا خصوصی مورد استفاده قرار گرفته است. RFID گونه ای از شناسایی خودکار همانند کارت های هوشمند، بارکدها و سیستم های شناسایی صوت و غیره، می باشد که در دستگاه ها به منظور شناسایی اجسام و اشیا مورد استفاده قرار می گیرد. اما برخلاف بارکدها که نیازمند خط دید می باشند، RFID برای فعالیت نیازمند چنین پیش نیازی نیست. از این رو، RFID به دلیل محدوده انتقالی وسیع تر، ظرفیت ذخیره سازی بیشتر و توانایی برنامه ریزی مجدد و عدم نیاز به خط دید [1] بهتر از بارکد، می باشد. بنابراین، RFID فن آوری است که از موج های رادیویی برای انتقال هویت هرگونه جسم یا شی، استفاده می نماید. این فناوری به صورتی خودکار، اشیا، اجسام یا افراد را شناسایی و اطلاعات مربوط به آنها را بدون نیاز به داده های ورودی در کامپیوتر ذخیره می نماید. سابقه بهره گیری از فناوری RFID به بیش از 60 سال رسیده است اما از سال 2003 در صنعت و بخش عمومی مورد استفاده قرار گرفته است. امروزه، RFID دارای کاربردهای متعدد در صنعت خرده فروشی، مدیریت وسایط نقلیه، دفاع، کشاورزی و غیره می باشد. RFID فناوری سریع می باشد. فناوری RFID به خوبی توسعه و تبلیغ شده است. از منظر عملکرد RFID، عوامل اصلی نظیر شناسایی سریع، مقیاس پذیری، قابلیت اطمینان و غیره، جزو نقاط قوت این فناوری می باشند. از آنجاییکه در سیستم های زمان واقعی، زمان، هزینه، حافظه و تحرک از اهمیت بالایی برخوردار می باشند، فناوری RFID عمدتا در سیستم های زمان واقعی مورد استفاده قرار گرفته است. از این رو، نادیده گرفتن این عوامل در سیستم های زمان واقعی، غیرممکن می باشد. در RFID از اصطلاح EPC (کد الکترونیک محصول) بهره گرفته شده است که تمایز یک جسم با سایر اجسام را مشخص می نماید. EPC شماره ای منحصر بفرد بوده و حاوی اطلاعات مربوط به جسم (شی) را در خود ذخیره می نماید.

3. اجزای اصلی RFID

RFID دارای سه جزء اصلی می باشد. این اجزا عبارتند از:

3.1) برچسب های RFID

      برچسب های RFID بلوک های ساختار فناوری RFID می باشند. مولفه برچسب منجر به انتشار سیگنال های رادیویی می گردد. برچسب های RFID ترکیبی از تراشه (میکروچیپ) و آنتن، می باشند. هریک از برچسب های RFID دارای شماره شناسایی منحصر بفرد می باشد که در تراشه مربوط به برچسب، ذخیره شده است. این تراشه با بهره گیری از مدار یکپارچه، سنسورها، پورت های I/O و رابط جاگذاری شده برروی سیلیکون تراشه، ساختار یافته است. از آنتن برچسب ها برای انتقال موج های رادیویی استفاده می گردد. گاهی اوقات، برچسب های RFID تحت عنوان فرستنده نیز شناخته می شوند. برچسب های RFID با توجه به محیط و کاربردهای مد نظر، در اشکال و اندازه های مختلف ارائه شده اند.

3.2) مصحح (قرائت گر) RFID

      قرائت گرهای RFID در مرکز فناوری RFID قرار گرفته اند. قرائت گر مولفه اصلی می باشد که مسئولیت کارکرد و کنترل سیستم RFID در فرکانس خاص را بر عهده دارد. قرائت گرها شامل آنتن، رمزگشا و فرستنده-گیرنده می باشند. از فرستنده-گیرنده برای دریافت سیگنال رادیویی استفاده شده و سپس از رمزگشا برای تبدیل سیگنال آنالوگ به دیجیتال بهره گرفته شده و در نهایت نیز از آنتن برای حذف/ دریافت سیگنال های رادیویی استفاده می گردد. محدوده قرائت گر وابسته به نحوه استفاده از فرکانس می باشد، معمولا، بازه قرائت گر بین چند اینچ تا 200 یا بیشتر فوت است. پس از رمزنگاری موج های رادیویی به جریان بیتی، اطلاعات مربوطه در اختیار کامپیوتر میزبان یا دستگاه کنترل کننده، قرار می گیرند.

3.3) کنترل کننده میزبان

      از کامپیوتر میزبان برای پردازش یا کاربرد اطلاعات به دست آمده با توجه به نوع کاربرد، استفاده می گردد. میزبان تحت عنوان سیستم نرم افزاری که ترکیبی از چهار جز می باشد نیز شناخته می شود. این اجزا شامل: رابط مرزی: برقراری ارتباطات و بازیابی اطلاعات دریافتی از قرائت گر جزو مسئولیت های رابط مرزی، می باشند؛ میان افزار: فیلتر نمودن، شمارش برچسب ها، کنترل ها و مدیریت قرائت گر، برعهده میان افزار هستند؛ رابط عقبه ساختار و ساختار عقبه ، می باشند. (معنی عقبه در IT : بخشی از یک سیستم کامپیوتری که مستقیما" با کاربر سروکار ندارد)

4. کارکرد فناوری RFID

      RFID فناوری بی سیم می باشد که تایید هرگونه جسمی را با بهره گیری از امواج رادیویی منتقل می نماید. بنابراین، برچسب های RFID دستگاه هایی هستند که سیگنال های رادیویی را منتشر نموده و قرائت گر RFID نیز این سیگنال ها را دریافت کرده، تبدیل به جریان بیتی نموده و به منظور پردازش های بعدی به کامپیوتر میزبان، ارسال می نماید. بازه دریافت قرائت گر وابسته به میزان فرکانس مورد استفاده برای برقراری ارتباطات می باشد.

5. انواع برچسب

به طور کلی سه گونه برچسب وجود دارد. این موارد عبارتند از:

 برچسب های فعال

 برچسب های منفعل

 برچسب های نیمه منفعل

5.1) برچسب های فعال

      برچسب فعال دارای منبع تغذیه منحصر بفرد خویش می باشد. از برچسب فعال به منظور نیرودهی به مدارهای یکپارچه و انتقال داده به قرائت گر، استفاده می گردد. برچسب فعال حاوی الکترونیک و آنتن درون قطعه ای می باشد. برچسب های فعال در مقایسه با برچسب های منفعل، گران قیمت تر می باشند. محدوده آن نیز بین 10 تا 100 متر است.

5.2) برچسب های منفعل

      برچسب های منفعل فاقد هرگونه منبع تغذیه داخلی می باشد. تراشه برچسب منفعل تا زمانیکه برچسب در محدوده قرائت گر قرار بگیرد، در حالت غیرفعال قرار دارد. قرائت گر، از امواج الکترومغناطیسی به منظور فعالسازی تراشه استفاده می نماید. بنابراین، برچسب منفعل در حالت غیرفعال بوده و تنها زمانیکه در محدوده قرائت گر قرار می گیرد، فعال می گردد. برچسب منفعل در مقایسه با برچسب های فعال، ارزان قیمت تر می باشند. محدوده این برچسب های منفعل تنها چندین متر می باشد.

5.3) برچسب های نیمه منفعل

     برچسب های نیمه منفعل از منظر قیمت و توانایی ها مابین برچسب های فعال و منفعل، قرار گرفته است. این برچسب تحت عنوان نیمه منفعل یا نیمه فعال، شناخته می شود. برچسب های نیمه منفعل از باتری برای قدرت دهی به سیگنال استفاده می نمایند  تنها هنگامیکه در محدوده قرائت گر قرار می گیرند، واکنش نشان می دهند. بدین ترتیب، انرژی بهره وری مورد نیاز برای سیستم RFID تامین می گردد. در نهایت، برچسب های نیمه منفعلی که در بازه قرائت گر قرار می گیرند، تا زمان خالی شدن باطری، دائما فعال نمی ماند.

Abstract

      RFID (Radio Frequency Identification) is highly developing technology in new days. It is also known as “internet of things”. Internet of Things is identified as one of the main pillars to nextgeneration Internet. Two technologies supporting this technological advancement are Radio Frequency Identification and Wireless Sensor Networks. They are used to automatically identify people, objects, and animals, as well as monitoring environmental parameters, and area monitoring. But in past years, RFID technology was not used that much because of lack of standardization and high costs. Latest technologies have brought costs down and standards are being developed. Today RFID is mostly used as a medium for numerous tasks including managing supply chains, tracking livestock, preventing counterfeiting, controlling building access, and supporting automated checkout. The use of RFID is limited by security concerns and delays in standardization. This paper describes RFID technology like how it works, its architecture, its applications in today’s world and also comparison with the other identification technologies. It offers the promise of reduced labor levels, enhanced visibility, and improved inventory management. There are many types of tags and reader available in market for different types of applications. Because each tag has some strength and weakness. This paper describes the different types of RFID tags. RFID has many application in many fields like in retail industry, agriculture, vehicle management, underwater applications, healthcare, smart homes and for security and safety purpose etc.

1. Introduction

       RFID terms as Radio frequency identification, It is wireless communication technology. Radio waves are used to automatically identify, track, and authenticate items or people by the RFID technology. RFID not a new technology. RFID firstly used in world war 2nd to identify the friendly aircrafts. The name of the application used in World war 2nd was IFF (Identification Friend or Foe) [2]. But in the present days RFID technology used in new advancement with in many public or private sector. RFID is an automatic identification like smart cards, bar codes, and voice recognition etc. used in machines to identify objects. But unlike barcodes line of sight is not required for operation of RFID. So RFID is better than barcodes due to it has greater read range, large storage capacity, and capability to reprogrammable and without line of sight [1]. So RFID is a technology that using radio waves to transmits the identity of any object or item. This is the technology that automatically identify item, object or people and the capture information without data entry is store into computer. RFID technology is used over 60 year but its uses in industry and public sector from year 2003. Now these days RFID is used for many application like in retail industry, vehicle management, defence and agriculture etc. RFID is faster technology. RFID is well established and versatile technology. If the performance of RFID is considered then the main factor are fast identification, scalability, reliability etc. Because the RFID technology is used mainly in real time system and in real time system time, cost, memory and mobility is most important. So in real time system we can’t ignore these factors. RFID used the term EPC (Electronic Product Code) that differentiate the one object from others. The EPC is the unique number and it stores the information about the object.

3. Basic Components of RFID RFID

basically has three main components. That is:

3.1) RFID Tags:

       RFID Tags are the building block of RFID technology. Tag component is emits the radio signals. RFID tags is combination of microchip and antenna. Each RFID tag is contains a unique identification number which is stored in the microchip of tag. This microchip is built with the integrated circuit, sensors, I/O ports and embedded logic on a silicon chip. Tags antenna is used to transmission of radio waves. Sometimes RFID tags is also known as transponder. RFID tags available in different shapes and sizes according to which environments and applications they will be used.

      3.2) RFID Readers: RFID Readers act like the heart of the RFID technology. Reader is main component that is responsible for functioning and controlling the RFID system with particular frequency. Reader consists of an antenna, decoder and a transceiver. The transceiver used to receive the radio signal, then decoder is used to decode the analog signal to digital form and antenna is used emit/picks radio signals. The reader range is depends upon the how much frequency is used, basically reader range is some inch to 200+ feet .After decodes the radio waves into bit stream, it gives the information to the host computer or device controller.

      3.3) Host controller: Host computer is used to use the information for further processing or application depends upon which type for application it is used. Host also called system software that are combination of four components. That are: Edge interface: Establish communication and retrieve data from reader is the responsibility of the edge interface. Middleware: Filtering, counting of tags, controls and manage the reader is responsibility of the middleware. Enterprise back end interface. Enterprise back-end.

4. Functioning of RFID Technology

      RFID is wireless technology that transmits the identification of any object using radio waves. So RFID tags is the device that emits the radio signals and the RFID reader picks these signals, convert into the bit stream and send to the host computer for further processing. The reading range of the reader is depends upon how much frequency are used for communication.

5. TYPES OF TAGS

Mainly three types of tags.

That are:

 Active tags

 Passive tags

 Semi-passive tags

      5.1) Active tags: Active tag has own power supply. Active tag used this power to integrated circuits and to transmit the data to the reader. Active tag has onboard electronics and antenna. Active tags are more expensive compared than passive tags. Its range is 10 to 100 meters.

       5.2) Passive tags: Passive tags has no internal battery power. The microchip of passive tag is sleep mode, until the tag is in the reader range. Reader sends the electromagnetic waves to wake up the microchip. So passive tag is sleep mode and active only when it comes into the reader range. Passive tag is less expensive compare then active tags. The range of the passive tag is just a meter.

       5.3) Semi-passive tags: Semi-passive tags are lay between active and passive tags compared to both price and capabilities. It is term both as semi-passive or semi active tag. Semi-passive tags use a battery to power the signal, but only respond when they range of the reader. Thus provide the energy efficiency of the RFID system. In the end, semi-passive tags in the reader zone will not be continuously activated until their battery are exhausted.

چکیده

1. مقدمه

2. مختصری از تاریخچه

3. اجزای اصلی RFID

3.1) برچسب های RFID

3.2) مصحح (قرائت گر) RFID

3.3) کنترل کننده میزبان

4. کارکرد فناوری RFID

5. انواع برچسب

) برچسب های فعال: 5.1

5.2) برچسب های منفعل

5.3) برچسب های نیمه منفعل

6. حالت های عملیاتی برروی برچسب های RFID

6.1) برچسب هایی که تنها قابل قرائت هستند

6.2) برچسب های قابل قرائت/ تالیف

6.3) برچسب های WORM

7. برخی از اصطلاحات فناوری RFID

7.1) محدوده های فرکانس های مختلف

7.2) محدوده قرائت

7.3) انتخاب خواننده

8.  کاربرد فناوری RFID

8.1) سیستم RFID در خانه های هوشمند: 

8.2) سیستم RFID در کشاورزی

8.4) سیستم RFID در بخش خرده فروشی

8.5  سیستم RFID برای اهداف امنیتی و ایمنی:

8.6) سیستم RFID در مدیریت خودرو:

8.7) سیستم RFID در راه آهن

8.8) سیستم RFID در زیر آب

9. مقایسه RFID با بارکد

10.  چالش ها و محدودیت ها

نتیجه گیری

Abstract

1. Introduction

2. Brief History [3, 4, 5]

3. Basic Components of RFID

3.1) RFID Tags

3.2) RFID Readers

3.3) Host controller

4. Functioning of RFID Technology

5. TYPES OF TAGS

5.1) Active tags

5.2) Passive tags

5.3) Semi-passive tags

6. Modes of Operation On RFID Tags

6.1) Read only tags

6.2) Read/write tags

6.3) WORM tags

7. Some Terminology of RFID Technology

7.1) Different frequency ranges

7.2) Reading Range

7.3) Selection of reader

8. Application of RFID Technology

8.1) RFID System in Smart homes

8.2) RFID system in Agriculture

8.3) RFID system in Healthcare

8.4) RFID System in Retail Industry

8.5) RFID System for Security and safety purpose:

8.6) RFID System in Vehicle management

8.7) RFID System in Railway

8.8) RFID system in underwater

9. Comparison of RFID with Barcode

10. Challenges and Limitations

CONCLUSION

REFERENCES