درآمدي بر فناوري RFID، مزايا و کاربردها

از طريق زير ساخت اينترنت مي توان به منابع بسيار متنوع و گسترده اي از اطلاعات دسترسي داشت. اما اينکه چگونه اطلاعات را جمع آوري و ثبت نماييم، همچنان يک معضل بزرگ است. در بسياري از موارد، اطلاعات به صورت مجازي، در ذهن افراد و يا در رايانه ها موجود است. در مواردي ديگر، اطلاعات مربوط به اشياء فيزيکي و حالت و رخدادهاي مربوط به آنهاست، ولي تبديل آنها به شکلي که ذهن انسان يا رايانه ها بتوانند به آنها دسترسي داشته باشند يک کار مشکل است. راه حل معمولي براي چنين مساله اي، ورود دستي اطلاعات است: افراد بايد مشاهده کنند و اطلاعات را وارد سيستم نمايند. اين راه نه تنها مي تواند ناکارآمد باشد، ممکن است باعث بروز خطا در اطلاعات هم بشود. در برخي روش ها، دستگاه هايي با سيستم هاي ماشين بينايي و سنسورهاي پيچيده و پيشرفته، ورود اطلاعات را انجام مي دهند. اين سيستم ها اغلب حتي براي جمع آوري ابتدايي ترين داده ها، بسيار گران قيمت و پيچيده مي باشند و تحت شرايط خاص و محدوديت هاي زياد کار مي کنند. باركدها، كدهاي دو بعدي، سيستم هاي انگشت نگاري، سيستم هاي شناسايي با استفاده از قرنيه چشم و صدا و ... از راه هاي ورود خودکار اطلاعات به رايانه مي باشند. يک راه حل ديگر براي چنين مساله اي، شناسايي با امواج راديويي (Radio Frequency Identification يا RFID) مي باشد. با الصاق تگ ها يا فرستنده هايي با اشياء ثابت يا متحرک، و ايجاد يک زيرساخت از دستگاه هاي تگ خوان به هم متصل، اطلاعات مربوط به اشياء فيزيکي را مي توان به صورت خودکار و بدون دخالت دست، جمع آوري و ثبت نمود.

براي درک بهتر اين مساله، مي توان يک زنجيره تامين را در نظر گرفت. در اغلب موارد، حلقه هاي مختلف زنجيره تامين مانند توليد کننده، توزيع کننده، فروشنده و اجزاي ديگر، از موجودي انبارهاي خود اطلاع دقيقي ندارند؛ حال آنکه در اختيار داشتن اين اطلاعات مي تواند منجر به صرفه جويي زياد و بهره وري بالاتر شود. راه حل هاي فعلي براي اين مساله، مبتني بر ورود دستي داده ها يا استفاده از بارکد ها مي باشد. راه حل هاي پيشرفته تر مانند اسکن کردن خودکار بارکدها يا استفاده از سيستم هاي ماشين بينايي، اغلب گران، پيچيده و شامل وضع محدوديت هايي متعدد بر روي اشياء و محيط آنها مي باشد. ورود دستي اطلاعات نيز زمانبر، نادقيق و هزينه بر است. سيستم هاي RFID يک راه حل بالقوه هستند.

شايد بارکد شناخته شده ترين روش ورود اطلاعات به کامپيوتر باشد؛ اما روش کار آن، محدوديت هايي را اعمال مي کند. مهمترين مساله آن است که به يک خط ديد مستقيم نياز دارد و بايد هر قلم را دقيقا در جلوي آن و در جهت مناسب قرار داد تا آن را شناسايي نمايد، و چيزي هم نبايد مابين اشعه و برچسب بارکد باشد. روش هاي شناسايي ديگر مانند کارت هاي مغناطيسي هم مشکل مشابهي دارند: بايد آنها را در جهت مناسب و در مکان مناسب قرار داد. اما تگ هاي RFID به ما اين امکان را مي دهد که کد شناسايي اشياء را با فاصله و با حساسيت کمتري نسبت به جهت شئ و قثشيثق قرائت نماييم. بارکد ها محدوديت هاي ديگري هم دارند: پس از چاپ آنها به سختي مي توان اطلاعات ديگري را به آنها اضافه نمود يا اطلاعات آنها را تغيير داد، حال آنکه تگ هاي RFID اکثرا قابليت بارها نوشتن اطلاعات را دارند. همچنين عدم نياز به ديد خط مستقيم، مزيت بسيار بزرگي براي RFID است: مي توان بدون دخالت اپراتور، تعداد زيادي تگ را به صورت خودکار شناسايي نمود.

سيستم هاي مبتني بر RFID، دريافت کد شناسايي مربوط به يک شئ را بدون ديد مستقيم (بر خلاف سيستم هاي بارکد) ممکن مي سازند. کد شناسايي در يک برچسب يا تگ شامل يک ميکروچيپ متصل به يک آنتن ذخيره مي شود. يک دستگاه فرستنده/گيرنده که اغلب تگ خوان يا reader نيز ناميده مي شود با تگ ارتباط برقرار مي کند و شماره شناسايي آن را مي خواند. اين نکته مهم است که سيستم هاي RFID به تنهايي هيچ ارزشي ندارند! گرچه اين سيستمها مي توانند کدهاي شناسايي را جمع آوري نمايند، اين کدها بايد به اشيائي اختصاص يابند و به يک پايگاه داده در دسترس متصل باشند. يک سيستم RFID بايد بتواند حجم بسيار بزرگي از اطلاعات را جمع آوري، ذخيره و بازيابي نمايد، آن هم به شکلي کاملا پايدار و کارآمد.

تگ هاي RFID داراي انواع مختلفي هستند. مهمترين عامل اختلاف بين تگ ها، فرکانس کار آنها مي باشد که از فرکانس پايين (حدود صد کيلوهرتز) تا فرمانس هاي بسيار بالا يا UHF (چند گيگا هرتز) را شامل مي شود. بر اساس فرکانس مورد استفاده، برد ارتباطي تگ با reader نيز تعيين مي شود: فرکانس هاي پايين تر، بردهاي کمتري را پشتيباني مي کنند. عملکرد تگ ها در مجاورت اشياء فلزي يا آب با توجه به فرکانس تغيير مي کند، و تگ هاي فرکانس پايين، عملکرد و برد بهتري در مجاورت آب و اشياء فلزي دارند. معمولا هر تگ RFID داراي مقداري حافظه (چند ده بيت تا چند کيلو بيت) براي ذخيره سازي اطلاعات است که قابليت نوشتن و خواندن را دارا هستند.

تگ هاي RFID را مي توان به دو دسته عمده تگ هاي پسيو يا غير فعال و اکتيو يا فعال دسته بندي نمود. تگ هاي پسيو باتري ندارند و انرژي لازم براي فعال سازي پردازنده و ارسال اطلاعات خود را از سيگنالي که از  reader دريافت مي دارند، تامين مي کنند؛ بدين ترتيب که ابتدا reader امواجي را به سمت تگ ارسال مي دارد، سپس پردازنده تگ با استفاده از انرژي اين امواج، بيدار شده و دستور دريافتي از سوي reader را پردازش مي کند و توسط امواجي که انرژي آنها هم از امواج دريافتي تامين شده است، نتيجه را به reader مخابره مي کند. بدين ترتيب واضح است که برد اين تگ ها بسيار محدود است؛ چرا که فاصله تگ از reader بايد به اندازه اي باشد که انرژيي که تگ دريافت مي کند، توان بيدار کردن پردازنده و تامين انرژي موج برگشتي را داشته باشد. معمولا برد تگ هاي پسيو از چند سانتي متر تا چند متر است.

از طرف ديگر تگ هاي فعال، انرژي لازم براي پردازنده و ارسال امواج به سمت reader را از باتري همراه خود تامين مي کنند. بدين ترتيب برد اين تگ ها در برخي موارد تا چند صد متر هم مي رسد. قيمت اين تگ ها در حدود چند ده دلار است که به مراتب از تگ هاي پسيو (با قيمتي در حدود چند ده سنت) گران قيمت تر هستند.

استفاده از تکنولوژي RFID، با اتوماسيون فرآيند هاي کاري، هزينه فعاليت هاي دستي را کاهش مي دهد و باعث افزايش سرعت انجام فرآيندها مي گردد. با حذف دخالت انسان در ورود اطلاعات، خطا را کاهش و دقت اطلاعات جمع آوري شده را افزايش مي دهد. فناوري RFID، امکان کنترل فرآيند هاي غير قابل رؤيت و نيز ويرايش اطلاعات برچسب ها را در اختيار ما مي گذارد. استفاده از تکنولوژي RFID، همچنين به افزايش امنيت اطلاعات و يکپارچگي سيستم مي انجامد.

کاربردهاي RFID مانند تگ هاي آن، از تنوع زيادي برخوردار است. چنانچه بخواهيم تنها فهرستي از کاربردهاي RFID را برشماريم، بايد به مديريت انبار، لجستيک، سيستم هاي امنيتي و کنترل تردد، زنجيره تامين، رديابي و شناسايي اقلام و افراد، سيستم هاي پرداخت خودکار، رديابي حيوانات، مديريت کتابخانه ها و رديابي اسناد و نيز سنسورهاي هوشمند اشاره کنيم. البته بايد اين نکته را نيز يادآور شويم که براي هر کاربردي، بايد از تگ ها و فرکانس مناسب براي همان کاربرد استفاده نمود. در واقع در تکنولوژي RFID، سيستمي که در تمام کاربردها قابل استفاده باشد و به عبارتي ديگر "لباس تک سايز" معني ندارد!

يکي از مهمترين کاربردهاي RFID مي تواند در فروشگاه هاي زنجيره اي باشد. شرکت Wal-Mart که از بزرگترين فروشگاه هاي زنجيره اي در آمريکاي شمالي مي باشد، تمام توليد کنندگان خود را موظف کرده است که تا پايان سال 2006 ميلادي، تمامي محصولات خود را به برچسب هاي RFID  مجهز نمايند. شايد بد نباشد فرآيند کار در يک فروشگاه مجهز به تکنولوژي RFID را شرح دهيم: تصور كنيد كه وارد يك فروشگاه زنجيره اي شده ايد و اقلام مورد نياز خود را داخل چرخ دستي قرارداده ايد. صندوق دار بايد تك تك اقلام داخل سبد را برداشته و اطلاعات آن ها را يک به يک توسط باركد خوان به داخل رايانه وارد كند تا فاكتور اقلام انتخابي شما صادر گردد. اغلب اوقات به دليل آنكه تعداد كالاهاي خريداري شده بسيار زياد مي باشند، صفهایي طولاني در فروشگاه هاي زنجيره اي تشكيل مي شود. گاه مخدوش شدن علائم باركد، موجب مي شود که متصدي فروشگاه، مجبور شود کد شناسايي را به صورت دستي وارد نمايد. اما با استفاده از فناوري RFID، شما بدون اينكه مجبور به ايستادن در صفهاي طولاني شويد و يا حتي بدون اينكه مجبور باشيد اقلام خريداري شده را به صندوقدار يا نگهبان نشان دهيد، از درب خارج مي شويد: اطلاعات تک تک کالا ها از قبيل تعداد، قيمت، وزن و غيره توسط reader شناسايي شده و به كامپيوترهاي موجود در درهاي خروجي مخابره مي شود. از جمله مهمترين مزاياي اين روش، كاهش سرقت و محاسبه سريعتر تعداد كالاهاي موجود در انبار بدون نياز و كمك به نيروهاي انساني است. اين سيستم را به روش مشابهي مي توان براي کنترل کتابها، نوارها و سي دي ها در کتابخانه ها، کنترل تردد افراد در شرکت ها و سازمان ها، کنترل تردد خودرو ها در پارکينگ ها و محوطه ها، کنترل موجودي انبار ها و موارد ديگر تعميم داد.