بخشی از مقاله
معرفی نسل دوم تگ های شناسایی از طریق امواج رادیویی
چکیده
گسترش روز افزون فناوری شناسایی از طریق امواج رادیویی، این فناوری را به یکی از مباحث کلیدی در زمینه فناوری اطلاعات مبدل ساخته است. در این مقاله ابتدا به معرفی تکنولوژی RFID، تاریخچه، روند تکامل، دستهبندیهای رایج و استانداردهای مختلف مرتبط با آن پرداخته شده؛ سپس جدیدترین استاندارد معرفی شده در این زمینه با عنوان RFID GEN 2، ویژگیها و مشخصات، مزایا و برتریهای آن نسبت به نسل اول مورد بررسی قرار گرفته است. الگوریتم Q Protocol و نحوه بهینهسازی آن برای استفاده در نسل دوم، الگوریتم شمارش موازی برای قرائت دقیقتر و سریعتر برچسبها و معرفی روش پیشنهادی در نسل دوم برای قرائت برچسبها در یک محیط متراکم و پر از نویز، از مطالبی است که در این مقاله به آنها پرداخته شده است.
واژه های کلیدی: شناسایی از طریق امواج رادیویی ، RFID GEN 2 ، مدیریت زنجیره توزیع ، Q Protocol
مقدمه
شناسایی از طریق امواج رادیویی یا (Radio Frequency Identification ) RFID، فناوری نوپایی است که برای ردیابی افراد و اشیا از طریق تبادل اطلاعات بین یک حامل یا برچسب (Tag) و یک قرائتگر((Reader به کار می رود.
امروزه از این تکنولوژی در موارد بسیاری از جمله : شناسایی حیوانات، ردیابی کالا در یک زنجیره تامین، ردیابی داراییها مثل پانلهای کالا، کانتینرها ، کنترل دسترسی در ساختمانها و پرداخت عوارض به صورت بیسیم استفاده می شود. اساس کار به این صورت است که یک تراشه بسیار کوچک کامپیوتری به نام برچسب که یک شماره ثابت (شناسه) را در خود ذخیره کرده، اطلاعات خود را از طریق یک آنتن برای به یک دستگاه دریافت کننده اطلاعات به نام قرائتگر ارسال میکند. به صورت معمول برچسبها تنها یک شناسه را در خود ذخیره میکنند و اطلاعات آنها قابل تغییر نمیباشد اما دستهای از برچسبها دارای حافظه با قابلیت خواندن و نوشتن برای ذخیره اطلاعات میباشند و اطلاعات آنها قابل ویرایش و بروز رسانی میباشد. هنگامی که یک برچسب در محدوده عمل مناسب امواج رادیویی یک آنتن قرار میگیرد، انتقال اطلاعات بین برچسب و آنتن انجام میپذیرد و سپس نرم افزارهای مرتبط با این سیستم اطلاعات را پردازش میکنند.
با گسترش روز افزون کاربرد RFID در صنعت و تجارت، به تدریج بهبودهایی در این تکنولوژی حاصل شد و نسلهای مختلف با کلاسبندیهای خاص جهت کاربردهای گوناگون ارائه شدهاند. در این مقاله ما به بررسی جدیدترین استاندارد ارائه شده در این زمینه یعنی EPC Generation 2 میپردازیم.
-2 تاریخچه
تاریخچه RFID به سال 1920 به هنگام جنگ جهانی دوم و توسعه سیستمهای راداری بر میگردد. در آن زمان تکنولوژی مشابهی به نام (Identification Friend or Foe) IFF برای شناسایی هواپیماهای دوست از دشمن ایجاد شد. با استفاده از این ایده سالها بعد تکنولوژی دیگری به نام (Electronic Article Surveillance) EAS به عنوان سیستمی ضد سرقت و به منظور جلوگیری از خروج ناخواسته محصولات از فروشگاهها ایجاد شد که تنها یک بیت اطلاعات را حمل میکرد و فقط میتوانست حضور یا عدم حضور یک برچسب را تشخیص دهد. [1] در سال 1969 فردی به نام Mario Cardullo بر اساس دو تکنولوژی فوق RFID را ابداع نمود که به صورت تجاری ارائه شد و به سرعت مورد استقبال قرار گرفت.
در این سیستم تلاش بر این بود که با قراردادن برچسبهای حاوی اطلاعات شناسایی بر روی یک محصول و خواندن این اطلاعات از طریق قرائتگرها، بتوان وضعیت محصولات را در هر زمان دلخواه به صورت دستی یا خودکار مورد بررسی قرار داد. با توجه به افزایش سرعت فرآیندها، در کاربردهایی همچون انبارداری، کنترل داراییها و همچنین افزایش نظارت و قدرت مدیریتی، این تکنولوژی به سرعت مورد پذیرش و استقبال قرار گرفت.
-1-2 نسلهای مختلف RFID
از زمان تجاری سازی RFID در دهه 1970 میلادی تا کنون تغییراتی در این تکنولوژی روی داده است. هر فاز در توسعه بازار این فناوری به عنوان یک نسل نامیده میشود که در ادامه معرفی میشوند.
1-1-2 نسل اول
در این نسل تولیدکنندگان سخت افزارها را بر اساس پروتکلهای خاص خود پدید میآوردند بنابراین برچسبهـای تولیـد شـده توسـط یک تولیدکننده را فقط توسط قرائتگرهای تولیدی همان تولیدکننده میتوان خواند. به همین دلیل این سیستم به هنگام پیادهسازی در مقیاسهای گسترده با محدودیتهای بسیار زیادی مواجه میشد زیرا کاربران به یک تولید کننده RFID خاص وابسته میشوند
به منظور غلبه بر این مشکل، EPC Global با همکاری برجستهترین منطبقکنندگان فناوری، استانداردهایی را برای نسل جدید RFID ایجاد کرد.
-2-1-2 نسل دوم
در این نسل یک زبان جهانی برای ارتباط تمامی سختافزار های RFID در نظر گرفته شده اسـت، از ایـن رو نسـل دوم RFID یـک جهش شگفتانگیز در توسعه، ارائه و منطبق سازی RFID در یک گستره وسیع از پلتفرمهایهای مختلـف اسـت. Wallmart [2] و DoD این استاندارها را پیادهسازی کرده و از این رهگذر منافع بسیاری عاید خود نمودهاند
-2-2 انواع برچسبهای RFID
برچسبهای RFID را به سه دسته کلی میتوان تقسیم کرد:
-1-2-2 برچسب های غیرفعال
برچسبهایی هستند که هیچ منبع انرژی ندارند و انرژی خود را از طریق میدان فرکانسی قرائتگر برچسب تامین میکنند. این بدین معناست که این برچسبها تنها در حضور یک قرائتگر میتوانند عمل کنند و میدان عمل آنها محدود به فاصلهای است که قرائتگر میتواند یک میدان رادیویی قوی برای تامین انرژی آن فراهم کند. این برچسبها میدان عمل محدودی دارند (در حدود 5 تا 10 متر در حالت (UHF، اما طول عمر بیشتری دارند و در مقایسه با برچسبهای فعال ارزانتر هستند.
-2-2-2 برچسب های نیمه فعال
برچسبهای نیمهفعال از انرژی باتری برای فعالسازی مدار داخلی خود استفاده میکنند اما از انرژی قرائتگر برای ارتباط بهرهبردای میکنند. [2] این برچسبها از قابلیت اطمینان و میدان عمل بیشتری نسبت به برچسبهای غیرفعال برخوردارند اما (به دلیل وابستگی به طول عمر باتری) عمر کوتاهتری دارند،آسیبپذیرترند و به میزان قابل توجهی گرانتر هستند.
-3-2-2 برچسب های فعال
برچسبهایی هستند که منبع انرژی مختص خود را دارند. میدان عمل (تا حدود چند کیلومتر) و قابلیت اطمینان آنها بهبود بسیاری یافته است. [2] همچنین این برچسبها قابلیت خوانده شدن به هنگام حرکت در سرعتهای بالا را نیز دارند. قیمت این برچسبها در مقایسه با سایر انواع گرانتر است اما با توجه به ویژگیهای آن قابل پذیرش می باشد.
طبقه بندی RFID
برچسب های RFID برحسب عملکردشان به چند دسته تقسـیم مـی شـوند کـه توسـط مرکـز AUTO-ID و بعـدها توسـط EPC Global در ساختاری کلاس بندی شده معرفی شدند. ساختار اصلی کلاسها در جدول 1 تعریف شده است.
-1-3-2 ملاحظات مربوط به فرکانس های رادیویی
اساس یک سیستم RFID بر مبنای ارسال اطلاعات از طریق امواج رادیویی میباشد. بسته به کاربردهای مختلف محدوده فرکانس کاری برچسبها مختلف متفاوت است. در جدول 2 اطلاعات مربوط به فرکانس مورد استفاده RFID آمده است.
RFID GEN 2 -2-3-2
این استاندارد که در دسامبر 2005 به تصویب EPC global رسیده است، در برگیرنده مجموعه بهبود هایی است که بـه یکپـارچگی و انطباق RFID در باند فرکانسی UHF کمک خواهند کرد. [3] این بهبودها عبارتند از :
· ارائه شرح مشخصات یکسان مربوط به UHF، در حالیکه این مشخصات قبلاً به صورت چندگانه وجود داشت.
· این استاندارد برای کاربرد جهانی و با درنظر گرفتن محدودیتهای UHF در مناطق مختلف طراحی شده است.
·
