T Ổ NG QUAN CÔNG N GHỆ RFID
Lịch sử công nghệ RFID
RFID không phải là một khái niệm mới, mà có lịch sử bắt đầu từ Thế chiến thứ II Trong thời kỳ này, các quốc gia như Mỹ, Anh, Đức và Nhật Bản đã sử dụng radar để xác định máy bay xâm nhập vào không phận của họ, khiến việc nhận dạng máy bay đối phương trở thành nhiệm vụ quan trọng Người Đức đã phát hiện ra rằng khi phi công lộn vòng máy bay khi quay về căn cứ, tín hiệu phản xạ sẽ thay đổi, tạo ra hệ thống RFID thụ động đầu tiên Đồng thời, Watson-Watt đã phát triển hệ thống nhận dạng tích cực bạn/kẻ thù đầu tiên, hay còn gọi là IFF, cho Anh trong cùng thời gian đó.
Năm 1973, Mario W Cardullo đã nhận bằng sáng chế cho thẻ RFID tích cực với bộ nhớ ghi được, trong khi Charles Walton phát minh ra transponder thụ động mở cửa không cần chìa khóa tại California Thời kỳ này chứng kiến sự phát triển của các hệ thống tần số thấp với transponder nhỏ, vẫn được ứng dụng trong ngành chăn nuôi gia súc ngày nay Các hệ thống 125 kHz đã được thương mại hóa, mở đường cho việc nghiên cứu và phát triển các tần số cao hơn trên toàn cầu.
Vào những năm 1990, các công ty lớn, đặc biệt là IBM, đã nhận thức được tầm quan trọng của công nghệ RFID và bắt đầu phát triển cũng như sáng chế các hệ thống liên quan.
UHF RFID đã trải qua một quá trình học tập công nghệ trong nửa đầu những năm chín mươi, khi các sản phẩm được sản xuất có giá thành cao và thiếu các tiêu chuẩn cụ thể.
Năm 1999 đánh dấu một bước ngoặt quan trọng trong công nghệ RFID khi các tổ chức quốc tế như EAN, Gillette, Uniform Code Council và P&G đã thành lập quỹ để tạo ra trung tâm Auto-ID tại MIT Hai giáo sư Sanjay Sharma và David Brock của MIT đã tiên phong trong việc gán mã số lên các thẻ RFID, mở ra khả năng ứng dụng mới cho công nghệ này trong chuỗi cung ứng.
Từ năm 1999 đến 2003, trung tâm Auto-ID đã nhận được sự hỗ trợ từ hơn một ngàn công ty, bao gồm các nhà cung cấp RFID hàng đầu và Bộ.
Quốc Phòng Hoa Kỳ đã mở nhiều phòng nghiên cứu tại nhiều quốc gia, dẫn đến việc cấp phép công nghệ cho Uniform Code Council vào năm 2003 nhằm thương mại hóa Các công ty lớn như Wal-Mart và Metro là những đơn vị tiên phong trong việc ứng dụng công nghệ này Hiện nay, công nghệ đã được áp dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực, từ chấm công tại các công ty đến việc theo dõi nguồn gốc thủy sản đông lạnh xuất khẩu Theo các chuyên gia, công nghệ này sẽ tiếp tục là một lựa chọn tối ưu trong tương lai gần.
Các khái niệm cơ bản
Sóng là một dao động vận chuyển năng lượng từ một điểm này tới điểm khác
Sóng điện từ được hình thành từ sự chuyển động và dao động của electron trong trường điện từ, cho phép chúng xuyên qua nhiều loại chất liệu khác nhau Đỉnh sóng là điểm cao nhất, trong khi lõm sóng là điểm thấp nhất trên sóng Khoảng cách giữa hai đỉnh hoặc hai lõm liên tiếp được gọi là bước sóng, và một bước sóng hoàn chỉnh được gọi là chu kỳ Thời gian để hoàn thành một chu kỳ được gọi là chu kỳ dao động, trong khi tần số, đo bằng hertz (Hz), biểu thị số chu kỳ trong một giây Ví dụ, tần số 1 Hz tương ứng với một chu kỳ mỗi giây, trong khi các đơn vị khác như KHz, MHz và GHz được sử dụng để biểu thị tần số cao hơn.
Hình dưới đây chỉ ra một vài bộ phận củamột sóng
Sóng vô tuyến, hay sóng có tần số vô tuyến (RF), là sóng điện từ có bước sóng từ 0.1 cm đến 1,000 km, tương ứng với tần số từ 30 Hz đến 300 GHz Ngoài sóng vô tuyến, còn có nhiều loại sóng điện từ khác như tia hồng ngoại, tia tử ngoại, tia gamma, tia X và tia vũ trụ Quá trình điều chế là việc thay đổi các đặc tính của sóng vô tuyến để mã hóa thông tin mang theo.
Công nghệ RFID sử dụng ba loại tần số chính: tần số thấp (LF), tần số cao (HF) và tần số siêu cao (UHF) Hiện tại, chưa có hệ thống RFID nào áp dụng tần số rất cao (VHF), vì vậy loại tần số này sẽ không được đề cập trong bài viết.
Tần số thấp (LF) nằm trong khoảng từ 30 KHz đến 300 KHz, trong đó hệ thống RFID thông thường sử dụng tần số từ 125 KHz đến 134 KHz Một hệ thống LF RFID điển hình thường hoạt động tại tần số này.
Hệ thống RFID hoạt động ở tần số thấp 125 KHz hoặc 134.2 KHz thường sử dụng các thẻ thụ động, dẫn đến tốc độ truyền dữ liệu từ thẻ tới thiết bị đọc rất thấp Tuy nhiên, các thẻ tích cực LF cũng có thể được nhà cung cấp sử dụng Hiện nay, tần số LF đã được chấp nhận và sử dụng rộng rãi trên toàn thế giới.
Tần số cao HF: Là các tần số nằm trong phạm vi từ 3 MHz tới 30 MHz, trong đó
13.56 MHz là tần số điển hình thường được sử dụng cho các hệ thống RFID Hệ thống HF RFID thường sử dụng các thẻ thụ động,nên có tốc độ truyền dữ liệu khá thấp từ thẻ tới thiết bị đọc thẻ Ngày nay các hệ thống HF được sử dụng rộng rãi, đặc biệt là trong các bệnh viện (vì ở đó nó không gây nhiễu cho các thiết bị y tế đang hoạt động khác) Và có lẽ do vậy mà phạm vi tần số HF đã đượcchấpnhận sử dụnghầunhưkhắp thếgiới
Tần số siêu cao UHF: là các tần số nằm trong khoảng từ 300 MHz tới 1
GHz Hệthống UHF RFID thụ động thường hoạt động tại tần số 915 MHz tại Hoa
Hệ thống UHF RFID hoạt động tại tần số 868 MHz ở Châu Âu và 315 MHz, 433 MHz cho các thiết bị RFID tích cực Điều này cho phép hệ thống sử dụng cả thẻ tích cực và thụ động, đạt tốc độ truyền dữ liệu nhanh giữa thẻ và thiết bị đọc Hiện nay, các hệ thống UHF RFID đang được triển khai rộng rãi trong các tổ chức chính phủ, đặc biệt là trong bộ quốc phòng của nhiều quốc gia.
Mỹ và các tổ chức quốc tế đã thảo luận về việc sử dụng tần số UHF, tuy nhiên, phạm vi này vẫn chưa được chấp nhận sử dụng toàn cầu Dưới đây là hình ảnh minh họa cho các tần số đã đề cập.
Sóng điện từ thường bị nhiễu từ nhiều nguồn khác nhau, nhưng chủ yếu đến từ một số nguyên nhân chính Những nguồn nhiễu này có thể ảnh hưởng đến chất lượng và hiệu suất của sóng điện từ trong các ứng dụng truyền thông và công nghệ.
Các điều kiện thời tiết như mưa và tuyết có thể tạo ra nguồn nhiễu, nhưng ảnh hưởng của chúng đối với các phạm vi tần số LF và HF là rất hạn chế.
• Sự có mặt của một vài nguồn sóng vô tuyến khác chẳng hạn như cell phone, mobile radio,
Dòng tĩnh điện (ESD) là hiện tượng dòng điện bất ngờ xuất hiện khi có sự truyền tải qua một chất liệu, trong trường hợp chất liệu đó không đạt tiêu chuẩn cách điện.
Khi có sự chênh lệch lớn về điện áp giữa hai điểm trên một chất liệu, các nguyên tử giữa hai điểm đó có khả năng trở thành điện tích, từ đó hình thành dòng điện.
Ngoài ra chúng ta cũng cần biết thêm các khái niệm khác dưới đây có liên quan đến hệthống RFID
Sự xung đột thẻ xảy ra khi nhiều thẻ cố gắng liên lạc với một reader cùng một lúc, khiến reader không thể nhận diện thẻ nào Để xử lý tình huống này, các thẻ sẽ phản hồi tín hiệu đồng thời, buộc reader phải áp dụng một giao thức với thuật toán đặc biệt để giao tiếp Thuật toán này, được gọi là "các thuật toán chống xung đột", giúp hòa giải các tín hiệu và đảm bảo rằng chỉ một thẻ được liên lạc tại một thời điểm Hiện nay, có hai kiểu thuật toán chống xung đột phổ biến đang được sử dụng rộng rãi.
• ALOHA cho các kiểu tần số HF
• Tree Walking cho các kiểutần số UHF
Sử dụng các thuật toán chống xung đột, một reader có thể nhanh chóng nhận diện nhiều thẻ trong vùng đọc của nó, tạo cảm giác như reader đang giao tiếp với các thẻ gần như đồng thời.
Sự xung đột giữa các thiết bị đọc xảy ra khi vùng đọc của hai hoặc nhiều reader chồng lên nhau, dẫn đến tín hiệu từ một reader có thể giao thoa với tín hiệu từ các reader khác Hiện tượng này gây ra nhiễu tín hiệu, ảnh hưởng đến hiệu suất hoạt động của các thiết bị.
Các đặc điểm c ủ a m ột h ệ th ố ng RFID
Các hệ thống RFID có thểđược phân biệt với nhau theo ba cách khác nhau dựa trên các thuộc tính đặc trưng dướiđây:
• Phương pháp ghép nối vật lý
Tần số hoạt động là yếu tố quan trọng nhất của hệ thống RFID, xác định tần số mà reader phát tín hiệu Nó liên quan chặt chẽ đến khả năng đọc từ khoảng cách xa Thông thường, tần số của hệ thống RFID được xác định dựa trên khoảng cách cần thiết để thực hiện việc đọc một cách thành công.
Phạm vi đọc của hệ thống RFID được xác định bởi khoảng cách giữa thẻ và đầu đọc (reader) Dựa vào yếu tố này, hệ thống RFID có thể được phân loại thành ba kiểu khác nhau.
• Trực tiếp : Đó là các hệ thống có phạm vi đọc thấp hơn 1 cm Một vài hệ thống LF và HF RFID thuộc về nhóm này
Hệ thống RFID tầm gần có phạm vi đọc từ 1 cm đến 100 cm, chủ yếu hoạt động ở các dải tần LF và HF.
Hệ thống RFID tầm xa có khả năng đọc thông tin trong phạm vi lớn hơn 100 cm, thường hoạt động trong dải tần UHF và tần số vi ba.
Ghép nối vật lý trong bài viết này đề cập đến phương pháp kết nối giữa thẻ RFID và anten, cho phép năng lượng được chuyển giao từ thẻ đến anten Dựa trên tiêu chí này, có ba loại hệ thống RFID khác nhau được phân loại.
Từ trường là một trong những kiểu hệ thống RFID, thường được kết nối theo kiểu điện kháng Các hệ thống RFID tần số thấp (LF) và tần số cao (HF) thuộc nhóm này.
Điện trường là một loại hệ thống RFID được thiết kế theo kiểu ghép nối điện dung, chủ yếu bao gồm các hệ thống RFID LF và HF.
Điện từ trường là một phần quan trọng trong các hệ thống RFID, thường được gọi là hệ thống backscatter Những hệ thống này hoạt động chủ yếu trong dải tần số UHF và vi ba, thuộc nhóm điện từ trường.
Các thành ph ần h ệ th ố ng RFID
Một hệ thống RFID là một tập hợp các thành phần nhằm thực hiện một giải pháp RFID
Nói chung mộthệthống RFID bao gồm các thành phần dưới đây:
• Thẻ: Đây là một thành phần bắt buộc của bất cứ hệthống RFID nào
• Thiếtbịđọcthẻ:Đây cũng làmột thành phần bắt buộc
Anten của thiết bị đọc thẻ là một thành phần thiết yếu, và hiện nay nhiều thiết bị đã tích hợp anten trực tiếp, giúp giảm kích thước của chúng đáng kể.
• Khối điều khiển : Đây là một thành phần quan trọng Tuy nhiên hầu hết các reader thếhệ mớiđều đã tích hợp thành phần này lên trên chúng
• Các cảm biến, bộ truyền động ,bộ báo hiệu : Đây là các thành phần tùy chọn, được sửdụngởđầu vào và đầu ra hệthống RFID
Máy chủ và hệ thống phần mềm là những thành phần thiết yếu cho hoạt động hiệu quả của hệ thống RFID Mặc dù về lý thuyết, hệ thống RFID có thể hoạt động độc lập, nhưng thực tế cho thấy nếu thiếu máy chủ và phần mềm, hệ thống này sẽ trở nên gần như vô giá trị.
Cơ sở hạ tầng truyền thông là yếu tố thiết yếu, bao gồm cả mạng có dây và không dây, cùng với các hệ thống kết nối nối tiếp, nhằm kết nối hiệu quả các thành phần đã đề cập trước đó.
Dưới đây là biểuđồ mộthệ thống RFID :
Hình 1.3 Biểu đồ hệthống RFID Còn dưới đây là mô hình mộtmẫu củabiểuđồ trên với các thành phần cụ thể trong thực tế:
Hình 1.4 Một ví dụ về hệthống RFID trong thực tế Bây giờ ta sẽđi chi tiết vào từng thành phần của hệthống RFID
Thẻ RFID là thiết bị lưu trữ và truyền dữ liệu đến reader qua sóng vô tuyến mà không cần tiếp xúc trực tiếp Có hai cách phân loại thẻ RFID: thứ nhất, dựa trên việc thẻ có nguồn năng lượng tích hợp hay không; thứ hai, dựa trên các chức năng đặc biệt mà thẻ cung cấp.
• Thẻ bán tích cực (hoặc bán thụđộng)
Thẻ RFID thụ động không có nguồn nuôi tích hợp trên bảng mạch, mà sử dụng năng lượng từ reader để hoạt động và truyền dữ liệu Với cấu tạo đơn giản và không có bộ phận rời, thẻ thụ động có khả năng tồn tại lâu trong điều kiện môi trường khắc nghiệt Để thực hiện truyền thông tin, reader phải liên lạc trước, sau đó thẻ mới có thể gửi dữ liệu, do đó sự hiện diện của reader là cần thiết cho quá trình truyền thông tin.
Thẻ thụ động thường nhỏ hơn thẻ tích cực và thẻ bán tích cực, với phạm vi đọc đa dạng từ 1 inch (2.54cm) đến khoảng 30 feet (9 mét) Chính vì lý do này, thẻ thụ động thường có giá thành rẻ hơn so với thẻ tích cực và thẻ bán tích cực.
Mộtthẻthụđộng bao gồm các thành phần chính dưới đây:
Dưới đây là hình ảnh minh họa các thành phần thẻthụđộng trong thực tế:
Hình 1.5 Các thành phần củathẻthụđộng
Còn tiếp theo đây là một số hình ảnh thực tế về các thẻthụđộng của một vài hãng sản xuất lớn khác nhau:
Hình1.6 Các thẻ LF của hãng Texas Instruments
Hình1.7 Các thẻ 2.45 GHz của hãng Alien Technology
Hình1.8 Các thẻ 915 MHz của hãng Intermec Corporation
Một vi chip của thẻthụđộng bao gồm các khốinhư chỉ ra ở hình vẽ dưới đây:
Khối Power control/rectifier trong vi chip chuyển đổi nguồn điện xoay chiều từ anten reader thành nguồn điện một chiều, cung cấp năng lượng cho các thành phần khác Xung từ khối Clock Extractor tách xung tín hiệu từ anten, sau đó khối Modulator điều chế tín hiệu nhận được Thông tin trả về từ thẻ được nhúng trong tín hiệu đã được điều chế Bộ nhớ của vi chip lưu trữ dữ liệu, thường được chia thành các phần, với khả năng đánh địa chỉ (addressability) cho phép đọc hoặc ghi các vị trí bộ nhớ riêng lẻ Một khối bộ nhớ có thể lưu trữ nhiều kiểu dữ liệu khác nhau, bao gồm thông tin nhận dạng thẻ và các bit kiểm tra tổng như cyclic redundancy check (CRC) để đảm bảo độ chính xác của dữ liệu truyền.
Anten của thẻ có vai trò quan trọng trong việc chuyển đổi tín hiệu từ reader thành năng lượng cho thẻ, giúp gửi và nhận dữ liệu Anten này được kết nối vật lý với vi chip của thẻ, và chiều dài của anten tỷ lệ trực tiếp với bước sóng hoạt động của thẻ Một khái niệm quan trọng là "lưỡng cực" (dipole), trong đó anten lưỡng cực có thể là một dây điện thẳng bị đứt quãng giữa, với chiều dài tổng cộng bằng một bước sóng để tối ưu hóa năng lượng chuyển từ reader Anten lưỡng cực kép (dual dipole) gồm hai lưỡng cực, giúp giảm độ nhạy cảm thẳng hướng, cho phép reader đọc thẻ từ nhiều hướng khác nhau Lưỡng cực gấp (folded dipole) bao gồm hai hoặc nhiều dây điện thẳng kết nối song song, mỗi dây có chiều dài bằng nửa bước sóng; khi kết nối, chúng tạo ra lưỡng cực gấp-2 dây hoặc gấp-3 dây nếu có ba dây Hình minh họa dưới đây thể hiện các kiểu anten này.
Chiều dài anten của thẻ lưỡng cực thường lớn hơn nhiều so với kích thước của microchip, ảnh hưởng đến kích thước vật lý cuối cùng của thẻ Khi thiết kế thẻ, cần chú ý đến một số thông số quan trọng để đảm bảo hiệu suất và tính năng tối ưu.
• Khoảng cách đọc thẻđược tính từ reader
• Hướng nhận biết thẻ so với reader
• Hướng bất kỳ củathẻ so với reader
• Các kiểu riêng biệt củasản phẩm
• Tốcđộ di chuyển củađối tượng được gắn thẻ
• Các điều kiện hoạt độngđặc thù
• Sự phân cực của anten reader
Thẻ RFID tích cực được trang bị nguồn năng lượng riêng, như pin, cho phép chúng thực hiện các chức năng đặc biệt và truyền dữ liệu đến thiết bị đọc mà không cần năng lượng từ thiết bị đó Các bộ phận điện tử trên thẻ, bao gồm vi xử lý, cảm biến và cổng vào/ra, có khả năng đo đạc các thông số như nhiệt độ và tạo ra dữ liệu tương ứng Dữ liệu này sau đó được sử dụng để xác định các thông số khác, chẳng hạn như ngày kết thúc của mặt hàng được gắn thẻ.
Thẻ tích cực có khả năng truyền tải thông tin đến người đọc, tương tự như một chiếc máy tính không dây nhưng được trang bị thêm một số thuộc tính đặc biệt, chẳng hạn như cảm biến hoặc một tập hợp các cảm biến.
Trong quá trình giao tiếp giữa thẻ và reader, thẻ luôn phải thực hiện liên lạc trước Điều này có nghĩa là sự hiện diện của reader không cần thiết cho việc truyền dữ liệu Một thẻ tích cực có khả năng phát đi dữ liệu lưu trữ của nó đến các khu vực xung quanh ngay cả khi không có reader.
Thẻ tích cực, thường được gọi là bộ phát tín hiệu, có khả năng đọc ở khoảng cách lên tới 100 feet (khoảng 30.5 mét) hoặc hơn.
Mộtthẻ tích cực bao gồm các thành phần:
• Nguồn năng lượng nuôi thẻ
Dưới đây là các hình ảnh minh họa các thành phần bên trong một thẻ tích cực:
Hình 1.11 Các thành phần bên trong mộtthẻ tích cực Còn tiếp theo là hình ảnh thực tế của thẻ tích cực của các hãng sản xuất lớn:
Hình 1.12 Các thẻ tích cực dải UHF tần sốthấp (303.8 MHz) của hãng RFCode,
Thẻ tích cực có cấu trúc tương tự thẻ thụ động với các thành phần vi chip và anten, vì vậy chúng ta sẽ không đề cập đến chúng ở đây Thay vào đó, chúng ta sẽ tập trung vào hai thành phần quan trọng còn lại là khối nguồn và các thành phần điện tử.
Tất cả các thẻ tích cực đều chứa một nguồn năng lượng, tương tự như một pin nhỏ, để cung cấp năng lượng cho các thành phần điện tử và thực hiện truyền dữ liệu Thẻ tích cực có thể hoạt động từ 2 đến 7 năm, tùy thuộc vào độ bền của pin Tốc độ truyền dữ liệu là yếu tố quyết định độ bền của pin; nếu thẻ được thiết lập truyền dữ liệu sau vài phút hoặc vài giờ thay vì vài giây, tuổi thọ pin sẽ được kéo dài Ngoài ra, các cảm biến và bộ xử lý tiêu thụ năng lượng thấp trên bảng mạch cũng ảnh hưởng đến tuổi thọ của pin.
1.4.1.2.2 Các thành phần điện tử
Các tiêu chuẩn công nghệ RFID
Nhiều tiêu chuẩn công nghệ RFID đã được đề xuất bởi các tổ chức khác nhau trên toàn cầu Để mô tả đầy đủ về các tiêu chuẩn này, có lẽ cần một cuốn sách riêng Tuy nhiên, bài viết này sẽ chỉ đề cập đến một số tiêu chuẩn hiện đang được sử dụng phổ biến và được các công ty sản xuất thiết bị RFID tuân thủ Dưới đây là danh sách các tiêu chuẩn chính cùng với tên các tổ chức định nghĩa chúng.
• ANSI (American National Standards Institute)
• AIAG (Automotive Industry Action Group)
• EAN.UCC (European Article Numbering Association International, Uniform Code Council)
• ISO (International Organization for Standardization)
• ETSI (European Telecommunications Standards Institute)
• ASTM (American Society for Testing and Materials)
• CEN (Comité Européen Normalisation (European Comite for Standardization )
Bây giờ ta sẽ tìm hiểu sơ qua về hai tiêu chuẩn ANSI và EPCglobal để có cái nhìn tổng quan về chúng
ANSI là tổ chức phi lợi nhuận tại Hoa Kỳ, chuyên đề ra tiêu chuẩn và hệ thống đánh giá nhằm nâng cao khả năng cạnh tranh toàn cầu và cải thiện chất lượng cuộc sống Nhiệm vụ của ANSI bao gồm thúc đẩy sự đồng thuận về các tiêu chuẩn và bảo vệ tính toàn vẹn của chúng.
Một vài tiêu chuẩn chính của ANSI về công nghệ RFID mà nó đã được sửdụng trong các ứng dụng thực tếđược đềcập dưới đây:
• ANS INCITS 371 Thông tin về vị trí của các hệ thống thời gian thực Cái này bao gồm ba phần như dưới đây:
Phần 1 Các giao thức giao tiếp trên không tại dải tần 2.4 GHz
Phần 2 Các giao thức giao tiếp trên không tại dải tần 433 MHz
Phần 3 Giao tiếp với các chương trình ứng dụng
• ANS MH10.8.4 Tiêu chuẩn ANSI cho các ứng dụng RFID với các container bằng nhựa có thể sửdụnglạiđược
EPCglobal, Inc là liên doanh giữa UCC và EAN, nhằm thiết lập tiêu chuẩn toàn cầu cho việc thiết kế và triển khai EPC (Electronic Product Code) cùng với mạng lưới EPCglobal Các đặc điểm kỹ thuật của EPCglobal tập trung vào việc cải thiện hoạt động của chuỗi cung ứng và được coi là tiêu chuẩn hứa hẹn nhất cho công nghệ RFID trên toàn thế giới, đồng thời có khả năng áp dụng cho nhiều ứng dụng khác.
Dưới đây ta sẽ tìm hiểu qua về EPCglobal Network, cái được xem là thành phần nền tảng của EPCglobal
EPCglobal Network là một hệ thống công nghệ tiên tiến, cho phép nhận dạng và chia sẻ dữ liệu thông minh theo thời gian thực cho một danh mục mặt hàng, cả trong và ngoài doanh nghiệp Hệ thống này rất phù hợp với các hoạt động của chuỗi cung ứng, nhưng cũng có thể được áp dụng cho nhiều ứng dụng khác.
Năm thành phần công nghệ chính tạo nên các tiêu chuẩn EPCglobal Network, bao gồm:
• Data-collection hardware bao gồm các loại thẻ và reader EPC Cái này cũng được biết tới như là hệthống ID
• Discovery Services (DS), Ví dụ, ONS (Object Naming Service) là thuộc thành phần này
EPC (Electronic Product Code) là một hệ thống nhận dạng đã được cấp phép, cho phép xác định bất kỳ mặt hàng nào trong chuỗi cung ứng Với kích thước nhỏ gọn và tính đơn giản, EPC có khả năng tạo ra hàng triệu mã định danh duy nhất Hệ thống này cũng hỗ trợ tích hợp các mã kế thừa và tiêu chuẩn tùy chỉnh cho từng ngữ cảnh cụ thể.
The Global Trade Identity Number (GTIN) provides a unique EAN-UCC number globally, facilitating the identification of products and services.
• Unique Identification (UID) Cái này được sử dụng để đánh số theo dõi tài sản của Bộ Quốc Phòng Mỹ.
• Global Location Number (GLN) Cái này được sử dụngđể biểu thị các vị trí, các đối tác thương mại, và các thực thể pháp lý
• Serial Shipping Container Code (SSCC) Cái này được sử dụng để nhận dạng đơn vị vận chuyển chẳng hạn như một khay để hàng,một thùng các tông,
Ngày nay, các công ty áp dụng mã vạch trong hoạt động của mình có thể dễ dàng chuyển sang công nghệ RFID Việc chuyển đổi này giúp tối ưu hóa quy trình quản lý và nâng cao hiệu quả trong việc theo dõi sản phẩm.
EPC Một mã EPC có thể được sử dụng để xác định các thuộc tính khác nhau của một danh mục mặt hàng, chẳng hạn như:
• Phiên bản EPC được sửdụng
• Thông tin nhận dạng nhà sản xuất
• Chuỗi số duy nhất của danh mụcmặt hàng
ISO là tổ chức phi chính phủ, bao gồm các viện tiêu chuẩn quốc gia từ 146 quốc gia, với trung tâm đặt tại Geneva, Thụy Sĩ Mỗi quốc gia là một thành viên trong mạng lưới này.
ISO thành lập các ủy ban kỹ thuật (Technical Committee - TC) và hội đồng kỹ thuật chung (Joint Technical Councils - JTC) nhằm phát triển và xây dựng các tiêu chuẩn liên quan đến công nghệ RFID.
Dưới đây là một số tiêu chuẩn ISO có liên quan đến công nghệ RFID mà nó đã được sửdụng trong các ứng dụng thực tế:
• ISO 6346 Nhận dạng và đánh dấu mã cước vận chuyển container
ISO 11784 quy định tần số vô tuyến cho việc xác định cấu trúc mã số nhận dạng động vật thông qua công nghệ RFID Tuy nhiên, tiêu chuẩn này không đề cập đến các đặc tính của giao thức truyền thông giữa thẻ RFID và thiết bị đọc.
Quy ề n riêng t ư và tính b ảo m ật trong công ngh ệ RFID
Trong bài viết này, chúng ta sẽ khám phá vấn đề riêng tư và tính bảo mật liên quan đến việc sử dụng hệ thống RFID, cũng như những lo ngại của người tiêu dùng về công nghệ này Chúng ta sẽ xem xét các khía cạnh chính của hai vấn đề này trong hệ thống RFID, từ tầng vật lý cho đến tầng ứng dụng.
Việc kiểm tra các mối đe dọa đến sự riêng tư và an toàn của người dùng từ công nghệ RFID là rất cần thiết Mặc dù công nghệ này mang lại nhiều lợi ích, nhưng không thể đảm bảo an toàn tuyệt đối Chẳng hạn, việc gắn thẻ RFID lên thuốc điều trị cho bệnh nhân trầm cảm hoặc AIDS có thể khiến họ lo ngại về việc bị phát hiện Tuy nhiên, RFID cũng giúp ngăn chặn tình trạng giả mạo thuốc và cung cấp thông tin quan trọng cho dược sĩ và người tiêu dùng trong quá trình giao dịch Do đó, cần cân nhắc giữa những lo ngại về tính riêng tư và lợi ích mà công nghệ này mang lại cho người tiêu dùng.
1.6.1.1 Các biện pháp bảo vệ quyền riêng tư dựa trên luật pháp
Nhiều chính phủ đang thảo luận về luật bảo vệ người tiêu dùng liên quan đến việc sử dụng dữ liệu RFID trong cả lĩnh vực công cộng và cá nhân Mặc dù có thể có các bộ luật nhằm thúc đẩy quyền riêng tư và bảo mật cho RFID, nhưng vấn đề vẫn chưa rõ ràng Các chính phủ cần cân bằng giữa nhu cầu bảo vệ quyền riêng tư của người tiêu dùng và nhu cầu của doanh nghiệp trong việc thu thập dữ liệu tiếp thị, cùng với lợi ích xã hội từ việc áp dụng công nghệ RFID trong chuỗi cung ứng Trong phiên điều trần thứ 108 của quốc hội Hoa Kỳ, một số dự án luật bảo vệ quyền riêng tư đã được giới thiệu, trong đó có dự luật H.R.4673 do đại diện tiểu bang Wisconsin, Gerald D Kleczka, đề xuất, yêu cầu gắn nhãn cảnh báo trên các sản phẩm gia dụng có chứa thiết bị RFID, được gọi là "Opt Out of ID Chips Act".
Vào tháng 8 năm 2004, Thượng viện tiểu bang California đã thông qua biện pháp SB1834 nhằm thiết lập giới hạn sử dụng công nghệ RFID tại các thư viện, nhà bán lẻ và tổ chức tư nhân Luật này cấm các doanh nghiệp và thư viện ở California sử dụng thẻ RFID gắn lên sản phẩm tiêu dùng hoặc đầu đọc RFID để nhận diện cá nhân, ngoại trừ một số trường hợp cụ thể.
1.6.1.2 Các biện pháp bảovệ quyền riêng tư thông qua việc cải tiến công nghệ
Các cơ chế và công cụ nhằm hạn chế giám sát không an toàn hoặc trái phép của hệ thống RFID có thể cải thiện hiệu quả của luật pháp và nguyên tắc bảo vệ quyền riêng tư Một số công nghệ được đề xuất bao gồm tiêu chuẩn “kill tag” của EPCglobal và “blocker tag” của RSA Security.
Cách tiếp cận khái niệm "kill tag" là một phương pháp đơn giản nhằm nâng cao sự riêng tư của người tiêu dùng Phương pháp này cho phép người tiêu dùng liên hệ trực tiếp với nhà bán lẻ để yêu cầu hủy thẻ RFID được gắn trong sản phẩm sau khi mua Nhờ đó, tài sản của họ được bảo vệ khỏi việc bị quét bởi các tần số vô tuyến trái phép.
Hạn chế lớn nhất của phương pháp "kill tag" là nó làm giảm tính hữu ích của công nghệ RFID tại các điểm bán hàng Khi sản phẩm cần được trả lại cửa hàng vì lý do nào đó, việc nhận dạng thẻ RFID trên sản phẩm vẫn rất quan trọng, dẫn đến việc phải thực hiện lại quy trình tạo thẻ.
Việc áp dụng phương pháp "kill tag" sẽ khiến người tiêu dùng tốn nhiều thời gian hơn trong quá trình mua sắm, đồng thời họ sẽ phải chờ đợi lâu hơn để hủy thẻ RFID.
Cách tiếp cận “blocker tag” do tổ chức RSA Security đề xuất sử dụng thẻ chặn đặc biệt để gây nhiễu thụ động các reader, ngăn chúng đọc được thông tin từ các thẻ RFID thông thường khác Thẻ chặn hoạt động bằng cách làm nhiễu các thuật toán chống xung đột của reader trong phạm vi đọc của thẻ ID Hình ảnh minh họa dưới đây sẽ thể hiện nguyên tắc hoạt động của phương pháp này trong thực tế.
Hình 1.34 Nguyên tắc hoạt động của các thẻ blocker
Để xác định chiến lược bảo mật cho hệ thống RFID, chúng ta cần khảo sát tất cả các truy cập như thể chúng đến từ các tác nhân đe dọa tiềm tàng Hệ thống RFID điển hình có thể được chia thành các khu vực bảo mật khác nhau, như được minh họa trong sơ đồ dưới đây.
Hình 1.35 Các khu vực bảo mật của hệthống RFID
1.6.2.1 Vùng một : Các thẻ RF
Vùng một bao gồm bản thân các thẻ RF
Có hai khu vực chính dễbịtổn thương ,đó là::
Dữ liệu trên thẻ không được mã hóa, do đó cần tăng cường bảo mật bằng cách mở rộng không gian và các khối mạch trên chip RF Tuy nhiên, điều này sẽ dẫn đến việc gia tăng chi phí và thời gian xử lý của thẻ.
Thiếu cơ chế giám sát vật lý khiến bất kỳ ai có quyền truy cập vào các thẻ đều có khả năng loại bỏ hoặc chuyển đổi chúng với nhau.
Nhân tố đe dọa có thể bao gồm bất kỳ yếu tố nào có khả năng truy cập vật lý tới thẻ và làm thay đổi nội dung của nó.
Và đểgiải quyết các vấn đềđó , ta có một vài biện pháp đối phó dưới đây:
• Thực hiện giám sát các hàng hóa được gắn thẻ RFID
• Yêu cầu kiểm soát nghiêm ngặt các truy nhập tới thông tin có thểlấyđược từ một mã EPC
• Tách biệt mã EPC từ bất cứ thông tin nào mà nhạy cảm với các doanh nghiệp và người tiêu dùng
• Chỉ sử dụng các thẻ có khả năng ghi lại được ở tại những nơi thích hợp có kiểm soát truy nhập hợp lý
1.6.2.2 Vùng hai : Các thiết bị đọc thẻ RFID
Các reader RFID thườngđược kếtnốitớimột mạngnộibộ bằng cách sửdụng các kếtnối có dây hoặc là các kếtnối không dây
Các lỗhổngbảo mật có thểxuất hiện như:
• Dữliệuđược truyền từ thẻtới reader chưa được mã hóa
Các reader không có cơ chế xác nhận thẻ, dẫn đến tình trạng giả mạo và các cuộc tấn công như DoS hay tấn công giao thức.
Các nhân tố đe dọa trong mạng bao gồm tất cả các thiết bị được kết nối, như các nút mạng, và bất kỳ ai sử dụng thiết bị không dây với kiến thức về giao thức của reader có thể gây ra rủi ro Những yếu tố này có thể dẫn đến việc truy cập trái phép và lạm dụng thông tin trong mạng.
1.6.2.3 Vùng ba : Tuyến dịchvụ RFID
Kết luận
Trong chương này, chúng ta đã khám phá các loại thẻ RFID, các loại reader và hoạt động của hệ thống RFID trong thực tế Mặc dù chỉ dừng lại ở mức độ sơ lược, những kiến thức này là nền tảng quan trọng cho việc thiết kế hệ thống quản lý sách trong thư viện ở chương sau Bên cạnh đó, chúng ta cũng đã tìm hiểu về quyền riêng tư và tính bảo mật của công nghệ RFID, điều này rất hữu ích cho người tiêu dùng khi sử dụng các hệ thống RFID công cộng như siêu thị, cũng như giúp các nhà phát triển nhận thức được cách đối phó với các lỗ hổng bảo mật.