1. RFID là gì?

Nhận dạng qua tần số vô tuyến - RFID là một hình thức liên lạc không dây kết hợp việc sử dụng khớp nối điện từ hoặc tĩnh điện trong phần tần số vô tuyến của phổ điện từ, cho phép tìm kiếm, nhận dạng, theo dõi và liên lạc với vật thể và con người.

Phương pháp này được sử dụng để theo dõi hoặc xác định một đối tượng bằng cách sử dụng đường truyền vô tuyến trên web. Một hệ thống RFID thông thường sẽ bao gồm 2 thành phần chính: Thẻ RFID (chip RFID chứa thông tin) và đầu đọc (reader) để đọc các thông tin trên chip.

Dữ liệu được mã hóa kỹ thuật số trong thẻ RFID và được đọc thông qua đầu đọc lưu trữ trong cơ sở dữ liệu.

2. RFID hoạt động như thế nào?

Mỗi hệ thống RFID bao gồm 3 thành phần: Ăng-ten (antenna) quét, bộ thu phát (transceiver) và bộ phát đáp (transponder). Khi kết hợp ăng-ten quét và bộ thu phát, chúng được gọi là đầu đọc hoặc bộ dò tín hiệu RFID.

Có hai loại đầu đọc RFID: Đầu đọc cố định và đầu đọc di động. Theo đó, đầu đọc RFID là một thiết bị kết nối mạng có thể di động hoặc gắn cố định. Đầu đọc sử dụng sóng vô tuyến để truyền tín hiệu kích hoạt thẻ. Sau khi được kích hoạt, thẻ sẽ gửi sóng trở lại ăng-ten, nơi nó được dịch thành dữ liệu.

Bộ phát đáp nằm trong chính thẻ RFID. Phạm vi đọc của thẻ RFID thay đổi dựa trên các yếu tố bao gồm loại thẻ, loại đầu đọc, tần số RFID và sự can thiệp vào môi trường xung quanh hoặc từ các thẻ, đầu đọc RFID khác. Thẻ có nguồn điện mạnh hơn cũng có phạm vi đọc xa hơn.

3. Nhãn thông minh và thẻ RFID là gì?

Thẻ RFID được tạo thành từ một mạch tích hợp (IC - Integrated circuit), ăng-ten và chất nền. Phần của thẻ RFID mà mã hóa thông tin nhận dạng được gọi là lớp phủ RFID.

Đặc điểm của thẻ RFID:

• Thẻ RFID bao gồm hai phần là vi mạch và ăng-ten.

• Thẻ này được bao phủ bởi vật liệu bảo vệ có tác dụng như một tấm chắn chống lại tác động của môi trường bên ngoài.

• Thẻ RFID có 2 loại: Chủ động và bị động. Thẻ RFID chủ động có nguồn năng lượng và bộ phát giúp nó có thể tự truyền tín hiệu. Trong khi đó, thẻ RFID bị động không có nguồn năng lượng riêng mà phải chờ được kích hoạt bởi sóng tương tác từ đầu đọc.

Bên cạnh đó còn có các thẻ RFID bán chủ động. Loại thẻ này tương đối giống với thẻ thụ động, tuy nhiên có thêm một pin nhỏ cho phép IC của thẻ được cấp nguồn liên tục, giảm bớt sự cần thiết trong thiết kế anten thu năng lượng từ tín hiệu quay lại.

Bộ nhớ tĩnh điện năng lượng thấp được nhúng đóng một vai trò quan trọng trong mọi hệ thống RFID. Thẻ RFID thường chứa ít hơn 2.000KB dữ liệu, bao gồm số nhận dạng/số sê-ri duy nhất. Thẻ có thể ở dạng chỉ đọc hoặc đọc-ghi.

Phạm vi đọc của thẻ RFID thay đổi dựa trên một số yếu tố bao gồm loại thẻ, loại đầu đọc, tần số RFID, sự can thiệp vào môi trường xung quanh hoặc từ các thẻ và đầu đọc RFID khác. Thẻ RFID chủ động có phạm vi đọc dài hơn thẻ RFID thụ động do nguồn điện mạnh hơn.

Nhãn thông minh (Smart label) là các thẻ RFID đơn giản - Ảnh: Internet

Nhãn thông minh có thẻ RFID được nhúng vào nhãn dính và có mã vạch. Chúng được sử dụng bởi cả đầu đọc RFID và mã vạch. Loại nhãn này có thể được in bằng máy in để bàn, trong khi thẻ RFID yêu c thiết bị tiên tiến hơn rất nhiều.

Điểm khác biệt của thẻ RFID và mã vạch thông minh

4. Phân loại hệ thống RFID

Có ba loại hệ thống RFID chính: Tần số thấp (LF - Low frequency), tần số cao (HF - High frequency) và tần số siêu cao (UHF - Ultra-high frequency).

• Hệ thống RFID tần số thấp: Các dải tần này nằm trong khoảng từ 30KHz đến 500KHz, thường hoạt động ở mức sóng 125KHz. LF RFID có phạm vi đọc ngắn, khoảng 10cm.

• Hệ thống RFID tần số cao: Các dải tần này nằm trong khoảng từ 3MHz đến 30MHz, thường hoạt động ở mức sóng 13.56MHz. Phạm vi đọc của hệ thống HF trong khoảng 10cm đến 1m.

• Hệ thống RFID tần số siêu cao: Các dải tần này nằm trong khoảng từ 300MHz đến 960MHz, thường hoạt động ở mức sóng 433MHz. Phạm vi đọc của UHF RFID lên đến 12m.

Lựa chọn hệ thống RFID có tần số như thế nào sẽ phụ thuộc vào trường hợp sử dụng. Khoảng cách thu được thực tế đôi khi khác với dự kiến.

Ví dụ, khi thông báo sẽ cấp hộ chiếu điện tử có gắn chip RFID, Bộ Ngoại giao Hoa Kỳ cho biết các chip này chỉ đọc được từ khoảng cách xấp xỉ 10.16cm. Tuy nhiên, họ đã nhận ra rằng đầu đọc RFID có thể đọc lướt thông tin từ thẻ RFID từ khoảng cách xa hơn nhiều, đôi khi lên tới hơn 10m.

5. Ứng dụng công nghệ RFID

RFID đã xuất hiện từ những năm 1940. Tuy nhiên, nó được sử dụng thường xuyên hơn vào những năm 1970. Trong một thời gian dài, chi phí cao của thẻ và đầu đọc đã ngăn cản việc sử dụng rộng rãi công nghệ này cho mục đích thương mại. Khi chi phí phần cứng giảm, việc áp dụng RFID cũng tăng lên.

Một số trường hợp sử dụng phổ biến của công nghệ RFID bao gồm:

• Theo dõi gia súc và vật nuôi

• Quản lý, kiểm soát hàng tồn kho

• Theo dõi tài sản, trang thiết bị

• Hậu cần hàng hóa và chuỗi cung ứng

• Theo dõi, quản lý đội xe

• Cải thiện dịch vụ khách hàng và kiểm soát tổn thất

• Cải thiện khả năng hiển thị và phân phối trong chuỗi cung ứng

• Kiểm soát truy cập trong các tình huống bảo mật

• Theo dõi, quản lý chuyển phát hàng hóa

• Theo dõi chăm sóc sức khỏe

• Chế tạo

• Bán lẻ

• Quản lý giao thông thông minh

• Thanh toán không tiếp xúc bằng thẻ tín dụng

6. RFID ứng dụng trong giao thông thông minh

Một trong những lĩnh vực ứng dụng công nghệ RFID mang lại nhiều hiệu quả nhất hiện nay có thể kể tới giao thông thông minh.

Thu phí và bán vé

Trước đây, hình thức thu phí và bán vé giấy (thu phí một dừng) gây ảnh hưởng đến luồng giao thông, mất nhiều thời gian, chi phí. Với số lượng ô tô gia tăng không ngừng, tình trạng ùn tắc, phương tiện xếp hàng chờ di chuyển qua trạm thu phí trên đường cao tốc đã trở thành một trong những vấn đề nhức nhối.

Hệ thống thu phí không dừng (ETC - Electronic Toll Collection) ứng dụng công nghệ RFID khắc phục những nhược điểm của thu phí truyền thống. Trên cao tốc, đầu đọc được gắn ở giá long môn sẽ nhận biết xe thông qua thẻ định danh. Thông tin và hình ảnh xe được gửi về trung tâm dữ liệu để kiểm tra. Sau đó, hệ thống sẽ tự động trừ số tiền tương ứng trong tài khoản giao thông.

Xem thêm bài viết: "Tất tần tật" từ A-Z về làn thu phí ETC (Thu phí không dừng)

Xe ô tô bắt buộc phải dán thẻ định danh mới được di chuyển qua làn thu phí tự động không dừng. Nếu xe đủ điều kiện thông qua, hệ thống sẽ phát tín hiệu cho ăng-ten nâng barrier, đồng thời gửi tin nhắn thông báo giao dịch thành công cho chủ phương tiện.

Hệ thống thu phí điện tử không dừng tại Việt Nam ứng dụng công nghệ RFID - Ảnh: Internet

Hệ thống theo dõi xe thông minh

Các cảm biến Internet vạn vật (IoT - Internet of Things) như RFID hoặc hệ thống thu thập dữ liệu tự động (AIDC - Automatic Identification and Data Collection) là phương pháp tuyệt vời để theo dõi và quản lý phương tiện.

RFID sử dụng sóng vô tuyến để xác định vị trí chính xác dựa trên vi mạch nhúng. Các thẻ này có thể truyền tải thông tin về chủng loại, vị trí phương tiện và tốc độ xe đang di chuyển. Ưu điểm của hệ thống quản lý, theo dõi xe thông minh là:

• Dễ dàng theo dõi xe bị mất cắp

• Giám sát lưu lượng phương tiện theo thời gian thực

• Truyền tín hiệu hiệu quả, nhanh chóng

Có thể nói, công nghệ RFID đã thay đổi hoàn toàn hoạt động theo dõi và kiểm soát xe. Khi được ứng dụng trong các bãi đỗ xe thông minh, ban quản lý chỉ cần cần thực hiện một số công việc đơn giản như phát hành thẻ, thu tiền dựa trên thông tin đã được hệ thống tổng hợp.

7. Bảo mật và quyền riêng tư RFID

Mối lo ngại chung về bảo mật hoặc quyền riêng tư RFID là dữ liệu thẻ dễ bị đọc bởi bất kỳ ai có đầu đọc tương thích. Chúng cũng có thể được đọc thông qua trình đọc thẻ trái phép. Mặc dù mối lo ngại về quyền riêng tư này thuộc về các cá nhân, nhưng đối với cơ sở quân sự hoặc y tế, đây là mối lo ngại về an ninh quốc gia hoặc vấn đề sinh tử.

Bởi vì thẻ RFID không có nhiều sức mạnh tính toán nên chúng không thể đáp ứng được việc mã hóa, chẳng hạn như mã hóa sử dụng trong hệ thống xác thực Thử thách - Trả lời (challenge-response authentication system).

Tuy nhiên, có một ngoại lệ dành riêng cho thẻ RFID sử dụng trong hộ chiếu. Đó là kiểm soát truy cập cơ bản (BAC - Basic access control). Ở đây, con chip có đủ sức mạnh tính toán để giải mã thông báo được mã hóa từ đầu đọc, từ đó chứng minh tính hợp lệ của đầu đọc.

Tại đầu đọc, thông tin in trên hộ chiếu được quét bằng máy để lấy chìa khóa hộ chiếu. Có 3 thông tin trên hộ chiếu được quét: Số hộ chiếu, ngày sinh của người giữ hộ chiếu và ngày hết hạn hộ chiếu, cùng với một ký số tổng kiểm tra (checksum digit) cho mỗi thông tin.

Các nhà nghiên cứu cho biết điều này có nghĩa là hộ chiếu được bảo vệ một cách ít hỗn loạn hơn đáng kể so với mật khẩu thường được sử dụng trong thương mại điện tử.

Khóa của hộ chiếu không thay đổi trong suốt vòng đời của chúng. Vì vậy, khi đã có quyền truy cập một lần vào thông tin khóa được in, hộ chiếu sẽ được đọc (dù có hoặc không có sự đồng ý của người mang hộ chiếu) cho đến khi hộ chiếu hết hạn.

Các hệ thống RFID ngày càng được sử dụng phổ biến để hỗ trợ triển khai công nghệ IoT, mang lại lợi ích cho nhiều lĩnh vực hơn nữa, phục vụ đời sống con người. Tuy nhiên, những vấn đề về bảo mật và quyền riêng tư cần được khắc phục để tránh rủi ro không mong muốn.

Nguồn tham khảo:

https://www.techtarget.com/iotagenda/definition/RFID-radio-frequency-identification