CÔNG NGHỆ RFID và ỨNG DỤNG TRONG GIAO THÔNG

i

Cao Văn Đức – KTVT –K 52

LỜI NÓI ĐẦU

I. Tính cấp thiết của đề tài:
Cuộc sống càng hiện đại thì nhu cầu đi lại của con ngƣời càng đƣợc quan
tâm. Việc áp dụng các công nghệ tiên tiến trong quản lý, giám sát mạng lƣới
giao thông tại các nƣớc phát triển nhƣ Mỹ, châu Âu và Nhật Bản đã rất phổ
biến để tránh ùn tắc, rút ngắn thời gian di chuyển, cảnh báo va chạm, giảm tai
nạn giao thông và ô nhiễm môi trƣờng. Một trong những công nghệ đƣợc
đánh giá cao và ngày càng phổ biến đó là RFID.
RFID là phƣơng pháp nhận dạng tự động dựa trên khả năng lƣu trữ và
nhận dữ liệu từ xa thông qua phƣơng thức vô tuyến, sử dụng thiết bị thẻ RFID
và một đầu đọc RFID. Thẻ RFID có kích thƣớc nhỏ và có thể gắn vào sản
phẩm, gắn trên ngƣời, động vật. Thẻ RFID chứa các chip silicon và các anten
cho phép nhận lệnh và đáp ứng lại bằng tần số vô tuyến RF từ một RFID phát
đáp.
Việt Nam là một nƣớc đang phát triển, việc xây dựng cơ sở hạ tầng giao
thông là một chiến lƣợc quan trọng. Do đó, nghiên cứu đề tài “Công nghệ
định danh sóng vô tuyến RFID và ứng dụng trong giám sát giao thông” là rất
cần thiết.
II. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu:
 Công nghệ RFID
 Ứng dụng RFID trong hệ thống quản lý, giám sát giao thông.
III. Phƣơng pháp nghiên cứu:
 Tập hợp lý thuyết:
- Từ các tài liệu đã đƣợc công bố của các nƣớc đã triển khai công nghệ
RFID
ii

Cao Văn Đức – KTVT –K 52

- Từ các tài liệu của các hãng sản xuất
- Từ các tài liệu của các tổ chức tiêu chuẩn
 Đánh giá khả năng ứng dụng và đề xuất áp dụng
IV. Mục tiêu nghiên cứu của đề tài
 Hiểu đƣợc hệ thống
 Đánh giá khả năng ứng dụng trong quản lý, giám sát giao thông
 Kiến nghị ứng dụng trong quản lý giao thông tại Việt Nam
V. Kết cấu của đề tài
Gồm 3 chƣơng:
Chƣơng 1. “Tổng quan về công nghệ RFID” sẽ giới thiệu tổng quan về
lịch sử phát triển, cấu trúc hệ thống, các đặc điểm cơ bản của hệ thống RFID
so với những công nghệ nhận dạng đã có và những dụng thực tế của RFID.
Chƣơng 2. “Công nghệ RFID” sẽ trình bày cụ thể về các thành phần cơ
bản của hệ thống RFID, các phƣơng pháp mã hóa để bảo vệ quyền sở hữu,
các kỹ thuật chống xung đột thẻ và đầu đọc. Chƣơng này cũng giới thiệu về
một số tiêu chuẩn đƣợc áp dụng cho hệ thống RFID.
Chƣơng 3. “Ứng dụng trong hệ thống quản lý, giám sát giao thông”.
Chƣơng này giới thiệu về một số ứng dụng cụ thể của công nghệ RFID trong
quản lý và giám sát giao thông ở các nƣớc trên thế giới, đồng thời đánh giá
khả năng áp dụng của RFID ở Việt Nam.





Hà Nội, Ngày 27 tháng 04 năm 2015

iii

Cao Văn Đức – KTVT –K 52

MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU i
MỤC LỤC iii
DANH MỤC KÝ HIỆU, THUẬT NGỮ VIẾT TẮT viii
DANH MỤC HÌNH VẼ x
DANH MỤC BẢNG BIỂU xii
CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ RFID 1
1.1. Khái niệm RFID 1
1.2. Lịch sử phát triển của RFID 2
Hình 1.1. Những mốc quan trọng trong giai đoạn đầu của RFID 3
Hình 1.2. Những mốc quan trọng trong giai đoạn 1960 – 1990. 5
Hình 1.3. Những mốc quan trọng từ năm 1990 đến nay. 7
1.3. Các hệ thống nhận dạng 7
1.3.1. Hệ thống mã vạch 7
Hình 1.4. Mã vạch. 8
1.3.2. Hệ thống nhận dạng bằng ký tự quang học OCR 8
1.3.3. Hệ thống nhận dạng bằng tiếng nói 8
1.3.4. Hệ thống nhận dạng bằng đặc điểm sinh học 9
1.3.5. Hệ thống thẻ thông minh 10
1.3.6. Hệ thống nhận dạng RFID 10
Bảng 1.1. So sánh các công nghệ nhận dạng theo các tham số hệ thống. 11
1.4. Các thành phần cơ bản của hệ thống RFID 12
Hình 1.5. Hệ thống RFID 12

Hình 1.6. Nguyên lý làm việc của thẻ và reader. 13
1.5. Tần số hoạt động 14
Bảng 1.2. Khoảng tần số RFID. 14
Bảng 1.3. Khoảng cách đọc của tần số. 14
iv

Cao Văn Đức – KTVT –K 52

1.6. Ứng dụng của RFID 15
1.6.3. RFID trong hệ thống bƣu chính viễn thông 16
1.6.4. RFID trong quản lý thƣ viện 17
1.6.5. RFID trong quản lý bán hàng 18
1.6.6. RFID trong nhận dạng động vật 18
1.6.7. RFID cấy ghép vào cơ thể ngƣời 18
1.6.8. RFID trong giao thông 19
1.7. Ƣu, nhƣợc điểm của hệ thống RFID 20
1.7.1. Ƣu điểm 20
1.7.2. Nhƣợc điểm 21
1.8. Kết luận chƣơng 22
CHƢƠNG 2. CÔNG NGHỆ RFID 23
2.1. Thẻ RFID 23
Hình 2.1. Các kiểu hình dạng và kích thƣớc của thẻ RFID. 24
2.1.1. Thẻ thụ động 25
Hình 2.2. Các thành phần của thẻ thụ động. 26
Hình 2.3. Các thành phần cơ bản của một vi mạch. 26
Hình 2.4. Thẻ thụ động 2.45 GHz của hãng Alien Technology. 29
2.1.2. Thẻ tích cực 29
Hình 2.5. Thẻ tích cực UHF 303.8 MHz với máy dò chuyển động đƣợc cài
đặt sẵn của hãng RFCode, Inc. 31
2.1.3. Thẻ bán tích cực 31

Hình 2.6. Các thẻ bán tích cực 925 MHz/2.45 GHz của 32
hãng TransCore. 32
2.1.4. Thẻ RO 33
2.1.5. Thẻ WORM 33
2.1.6. Thẻ RW 33
2.2. Reader (đầu đọc) 34
v

Cao Văn Đức – KTVT –K 52

2.2.1. Các thành phần vật lý của một reader RFID 34
Hình 2.7. Các thành phần của một reader. 35
2.2.2. Các thành phần logic của reader RFID 38
Hình 2.8. Các thành phần logic của một reader. 38
2.2.3. Phân loại reader 39
Hình 2.9. Reader cố định UHF của hãng Alien Technology. 42
Hình 2.10. Reader mạng có dây/không dây (802.11b) UHF thấp 42
của RFCode, Inc. 42
Hình 2.11. RFID smart label của Inotec. 43
Hình 2.12. Máy in RFID của Zebra Technologies. 43
Hình 2.13. Reader cầm tay UHF của Intermec Corporation. 44
2.3. Middleware 44
2.4. Kỹ thuật mã hóa/giải mã RFID để bảo vệ quyền sở hữu trí tuệ 45
Hình 2.14. Khung làm việc giải mã và mã hóa RFID để bảo vệ 45
quyền sở hữu trí tuệ. 45
Hình 2.15. Các cách có thể để bảo vệ nội dung số. 48
2.5. Kỹ thuật chống xung đột trong hệ thống RFID 51
Hình 2.16 . Quan hệ giữa vùng truy vấn và vùng phủ của đầu đọc. 52
Bảng 2.1. Các giao thức chống xung đột trong hệ thống RFID. 53
2.5.1. Các giao thức chống xung đột đầu đọc 54

Hình 2.17. Cấu trúc điều khiển phân lớp của giao thức. 56
2.5.2. Các giao thức chống xung đột thẻ 59
Bảng 2.2. Ví dụ về giao thức Frame Slotted ALOHA. 61
Bảng 2.3. Các bƣớc trong quy trình xác nhận của giao thức RFID. 65
Bảng 2.4. Quy trình xác nhận của giao thức EPCglobal Class 0. 67
Bảng 2.5. Quy trình nhận dạng của giao thức ISO/IEC 18000-6B. 72
2.6. Tiêu chuẩn hóa 76
2.7. Kết luận chƣơng 77
vi

Cao Văn Đức – KTVT –K 52

CHƢƠNG 3. ỨNG DỤNG TRONG HỆ THỐNG QUẢN LÝ, GIÁM SÁT
GIAO THÔNG 78
3.1. Hệ thống thu phí điện tử ETC 78
3.1.1. Hệ thống ETC ở Canada 79
Hình 3.1. Tuyến đƣờng ETR 407 ở Canada. 80
3.1.2. Hệ thống ETC ở Ba Lan 80
Hình 3.2. Hệ thống ETC ở Ba Lan. 81
3.1.3. Hệ thống ETC ở Philippines 81
3.2. Hệ thống quản lý phƣơng tiện giao thông 82
3.2.1. Thử nghiệm RFID trong hệ thống ITS ở Mashhad 82
Hình 3.3. Thẻ Mashhad “My Card”. 83
Hình 3.4. Kiến trúc ứng dụng cho hệ thống Mashhad “My Card”. 84
Hình 3.5. Kiến trúc hệ thống quản lý Mashhad Bus. 84
Hình 3.6. Kiến trúc hệ thống quản lý xe taxi thanh toán bằng 86
“My Card”. 86
Hình 3.7. Thẻ, đầu đọc và các điểm truy cập đƣợc sử dụng trong 87
hệ thống quản lý xe taxi ở Mashhad. 87
3.2.1. RFID trong vận tải đƣờng sắt 88

Hình 3.8. Thiết bị đọc RFID đặt gần đƣờng ray ở Mỹ. 89
Hình 3.9. Đầu đọc đƣợc lắp đặt trên tà vẹt của đƣờng ray. 93
Hình 3.10 . Công nhân của VR Group đang xử lý với đầu đọc cầm tay. 94
3.3. Đánh giá khả năng ứng dụng ở Việt Nam 95
3.4. Kết luận chƣơng 96
KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI 97
TÀI LIỆU THAM KHẢO 98



vii

Cao Văn Đức – KTVT –K 52


viii

Cao Văn Đức – KTVT –K 52

DANH MỤC KÝ HIỆU, THUẬT NGỮ VIẾT TẮT

Từ viết tắt
Từ đầy đủ
Tiếng Việt
AAR
Association of America Railroads
Hiệp hội đƣờng sắt Mỹ
ABS
Adaptive Binary Splitting
Tách nhị phân thích ứng

API
Application Program Interface
Giao diện chƣơng trình
ứng dụng
ASIC
Application-Specific Integrated
Circuit
Mạch tích hợp chuyên
dụng
AVI
Automatic Vehicle Identification
Nhận dạng phƣơng tiện
tự động
CSMA
Carrier Sense Multiple Access
Đa truy nhập cảm ứng
sóng mang
DCS
Distributed Color Selection
Lựa chọn màu sắc đƣợc
phân bổ
DoD
United States Department of
Defense
Bộ Quốc phòng Mỹ
E/DonRFID
Encryption/Decryption on RFID
Mã hóa/Giải mã trên
RFID
EAS

Electronic Article Surveillance
Giám sát vật phẩm điện
tử
EPC
Electronic Product Code
Mã sản phẩm điện tử
ERP
Effective Radiation Power
Công suất bức xạ tƣơng
đƣơng
ETC
Electronic Toll Collection
Thu phí điện tử
HiQ
Hierarchical Q-learning algorithm
Thuật toán
IFF
Identification Friend or Foe
Xác định địch - ta
ITS
Intelligent Transportation
Hệ thống giao thông
ix

Cao Văn Đức – KTVT –K 52

Systems
thông minh
LBT
Listen Before Talk

Nghe trƣớc khi nói
NATCS
National Automatic Tolls
Collecttion System
Hệ thống thu phí tự động
quốc gia
OCR
Optical Character Recognition
Nhận dạng ký tự quang
học
PnP
Plug-and-Play

PSC
Progressed Slot Counter
Bộ đếm tăng khe thời
gian
QT
Query Tree protocol
Giao thức cây truy vấn
RF
Radio Frequency
Sóng vô tuyến
RFID
Radio Frequancy Identification
Định danh bằng sóng vô
tuyến
RO
Read Only
Chỉ đọc

RTLS
Real Time Location System
Hệ thống định vị thời
gian thực
RW
Read Write
Đọc, ghi
SAW
Surface Acoustic Wave
Sóng âm bề mặt
TSA
Tree Slotted Aloha

UHF
Ultra High Frequency
Tần số cực cao
UID
Unique Identification
Số định danh duy nhất
VDCS
Variable-Maximum Distributed
Color Selection
Lựa chọn màu sắc đƣợc
phân bổ khác nhau tối đa
WORM
Write Once, Read Many
Ghi một lần, đọc nhiều
lần

x

Cao Văn Đức – KTVT –K 52

DANH MỤC HÌNH VẼ

Hình 1.1. Những mốc quan trọng trong giai đoạn đầu của RFID. [10] 3
Hình 1.2. Những mốc quan trọng trong giai đoạn 1960 – 1990. [10] 5
Hình 1.3. Những mốc quan trọng từ năm 1990 đến nay. [10] 7
Hình 1.4. Mã vạch. 8
Hình 1.5. Hệ thống RFID. [7] 12
Hình 1.6. Nguyên lý làm việc của thẻ và reader. [7] 13

Hình 2.1. Các kiểu hình dạng và kích thƣớc của thẻ RFID. 24
Hình 2.2. Các thành phần của thẻ thụ động. 26
Hình 2.3. Các thành phần cơ bản của một vi mạch. 26
Hình 2.4. Thẻ thụ động 2.45 GHz của hãng Alien Technology. 29
Hình 2.5. Thẻ tích cực UHF 303.8 MHz với máy dò chuyển động đƣợc cài
đặt sẵn của hãng RFCode, Inc. 31
Hình 2.6. Các thẻ bán tích cực 925 MHz/2.45 GHz của 32
hãng TransCore. 32
Hình 2.7. Các thành phần của một reader. 35
Hình 2.8. Các thành phần logic của một reader. 38
Hình 2.9. Reader cố định UHF của hãng Alien Technology. 42
Hình 2.10. Reader mạng có dây/không dây (802.11b) UHF thấp 42
của RFCode, Inc. 42
Hình 2.11. RFID smart label của Inotec. 43
Hình 2.12. Máy in RFID của Zebra Technologies. 43
Hình 2.13. Reader cầm tay UHF của Intermec Corporation. 44
Hình 2.14. Khung làm việc giải mã và mã hóa RFID để bảo vệ 45

quyền sở hữu trí tuệ. [6] 45
Hình 2.15. Các cách có thể để bảo vệ nội dung số. [6] 48
xi

Cao Văn Đức – KTVT –K 52

Hình 2.16 . Quan hệ giữa vùng truy vấn và vùng phủ của đầu đọc. [3] 52
Hình 2.17. Cấu trúc điều khiển phân lớp của giao thức HiQ. 56

Hình 3.1. Tuyến đƣờng ETR 407 ở Canada. 80
Hình 3.2. Hệ thống ETC ở Ba Lan. 81
Hình 3.3. Thẻ Mashhad “My Card”. [8] 83
Hình 3.4. Kiến trúc ứng dụng cho hệ thống Mashhad “My Card”. 84
Hình 3.5. Kiến trúc hệ thống quản lý Mashhad Bus. 84
Hình 3.6. Kiến trúc hệ thống quản lý xe taxi thanh toán bằng 86
“My Card”. 86
Hình 3.7. Thẻ, đầu đọc và các điểm truy cập đƣợc sử dụng trong 87
hệ thống quản lý xe taxi ở Mashhad. 87
Hình 3.8. Thiết bị đọc RFID đặt gần đƣờng ray ở Mỹ. 89
Hình 3.9. Đầu đọc đƣợc lắp đặt trên tà vẹt của đƣờng ray. 93
Hình 3.10 . Công nhân của VR Group đang xử lý với đầu đọc cầm tay. 94


xii

Cao Văn Đức – KTVT –K 52

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 1.1. So sánh các công nghệ nhận dạng theo các tham số hệ thống. 11
Bảng 1.2. Khoảng tần số RFID. 14
Bảng 1.3. Khoảng cách đọc của tần số. 14
Bảng 2.1. Các giao thức chống xung đột trong hệ thống RFID. [3] 53
Bảng 2.2. Ví dụ về giao thức Frame Slotted ALOHA. 61
Bảng 2.3. Các bƣớc trong quy trình xác nhận của giao thức RFID. 65
Bảng 2.4. Quy trình xác nhận của giao thức EPCglobal Class 0. 67
Bảng 2.5. Quy trình nhận dạng của giao thức ISO/IEC 18000-6B. 72



1

Cao Văn Đức – KTVT –K 52

CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ RFID

Công nghệ RFID có nguồn gốc từ năm 1897 khi Guglielmo Marconi
phát hiện ra sóng radio. Từ đó đến này, công nghệ này đã đƣợc nghiên cứu
phát triển và ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực của quân đội cũng nhƣ
trong đời sống. Chƣơng này sẽ đƣa ra khái niệm tổng quát nhất về công nghệ
RFID, cấu trúc hệ thống RFID và so sánh những ƣu điểm vƣợt trội của công
nghệ này với một số công nghệ nhận dạng khác.

1.1. Khái niệm RFID
RFID là phƣơng pháp nhận dạng tự động dựa trên khả năng lƣu trữ và
nhận dữ liệu từ xa thông qua phƣơng thức vô tuyến, sử dụng thẻ RFID và một
đầu đọc RFID. Thẻ RFID có kích thƣớc nhỏ và có thể gắn vào sản phẩm, gắn
trên ngƣời, động vật. Thẻ RFID chứa các chip silicon và các anten cho phép
nhận lệnh và phát đáp lại bằng tần số vô tuyến RF từ một RFID phát đáp. [12]

Các thiết bị RFID sử dụng năng lƣợng điện từ để bắt đầu quá trình
truyền dữ liệu giữa các hệ thống. Một đầu đọc RFID có thể xác nhận tín hiệu
từ nhiều bộ phát đáp ở cùng một thời điểm. Ƣu điểm của các thẻ RFID là
chúng không dựa trên khái niệm truyền thẳng và có thể sử dụng trong các
điều kiện thời tiết xấu nhƣ tuyết, sƣơng mù và băng.
Một hệ thống RFID bao gồm ít nhất một thiết bị đọc và một đơn vị lƣu trữ
dữ liệu di động đƣợc sử dụng để đọc đối tƣợng mà không cần phải tiếp xúc
vật lý bằng cách dùng một thiết bị đọc sử dụng quy trình truyền dữ liệu ở tần
số cao.
RFID là công nghệ hiện đại và đƣợc ứng dụng rất rộng rãi hiện nay trong
nhiều lĩnh vực thƣơng mại, vận tải, quản lý kho hàng và đặc biệt trong ngành
2

Cao Văn Đức – KTVT –K 52

giao thông vận tải ở các nƣớc phát triển. Công nghệ này giúp con ngƣời có
thể quản lý, giám sát các đối tƣợng dễ dàng hơn, ít mắc lỗi, tốn ít thời gian và
giảm nhân lực quản lý.

1.2. Lịch sử phát triển của RFID
 Năm 1897: Guglielmo Marconi phát hiện sóng vô tuyến làm nền tảng
cho sự phát triển của RFID. [10]
Lịch sử RFID đánh dấu từ những năm 1930 nhƣng công nghệ RFID có
nguồn gốc từ năm 1897 khi Guglielmo Marconi phát hiện ra sóng radio. RFID
áp dụng các nguyên tắc vật lý cơ bản nhƣ truyền phát radio một dạng năng
lƣợng điện từ truyền và nhận dạng dữ liệu khác nhau.

 Năm 1937: phòng thử nghiệm nghiên cứu Naval U.S phát triển hệ
thống IFF ứng dụng trong Chiến tranh thế giới lần 2. [10]
Vào những năm 1930, cả quân đội và hải quân đều gặp phải những thử

thách khi xác định những mục tiêu trên mặt đất, trên biển và trên trời. Vào
năm 1937, phòng thử nghiệm nghiên cứu Naval U.S phát triển hệ thống xác
định địch – ta (IFF) cho phép xác định những đối tƣợng thuộc về quân ta, ví
dụ máy bay Allied có thể phân biệt với máy bay địch. Kỹ thuật này trở nên
phổ biến trong hệ thống điều khiển không lƣu bắt đầu vào cuối thập niên 50.

 Những năm 50:
Những ứng dụng của sóng RF vào việc xác định vật thể trong suốt thập
niên 50 giới hạn chủ yếu trong quân đội, phòng lab nghiên cứu và trong các
doanh nghiệp lớn, vì những thiết bị này có giá rất cao và kích thƣớc lớn.

3

Cao Văn Đức – KTVT –K 52

 Cuối những năm 60 đầu những năm 70: nhiều công ty đƣa ra nhiều
sản phẩm tốt hơn nhờ những công nghệ tiên tiến.
Những công nghệ mới giúp những sản phẩm này gọn hơn và rẻ hơn,
nhƣ: công nghệ tích hợp trong IC, chip nhớ lập trình đƣợc, vi xử lý, những
phần mềm ứng dụng hiện đại ngày nay và những ngôn ngữ lập trình làm cho
công nghệ RFID đang có xu hƣớng chuyển sang lĩnh vực thƣơng mại rộng
lớn.

Hình 1.1. Những mốc quan trọng trong giai đoạn đầu của RFID. [10]

Nhiều công ty nhƣ Sensormatic and Checkpoint Systems giới thiệu
những sản phẩm mới ít phức tạp hơn và ứng dụng rộng rãi hơn. Những công
ty này bắt đầu phát triển thiết bị giám sát điện tử để bảo vệ và kiểm kê sản
phẩm nhƣ quần áo trong cửa hàng, sách trong thƣ viện. Hệ thống RFID
thƣơng mại ban đầu này chỉ là hệ thống RFID thẻ một bit giá rẻ để xây dựng,

thực hiện và bảo hành. Thẻ không đòi hỏi nguồn pin (loại thụ động) dễ dàng
đặt vào sản phẩm và thiết kế để khởi động chuông cảnh báo khi thẻ đến gần
bộ đọc, thƣờng đặt tại lối ra vào, phát hiện sự có mặt của thẻ.
1880s: Những hiểu biết cơ
bản về năng lƣợng điện từ
1897:
Guglielmo
Marconi phát hiện
ra sóng điện từ
1922: Xuất
hiện những ý
tƣởng giám sát
tiến bộ bằng
hệ thống Radar
xung quanh
công nghệ
RFID
1937: NRF phát triển hệ
thống IFF
Đầu1950s: Công nghệ
RFID đƣợc sử dụng trong các
phòng lab nghiên cứu
Cuối 1950s: IFF trở
thành cơ sở cho những
hệ thống điều khiển
không lƣu của thế giới
1958: Jack Kilby
phát minh mạch
tích ở Texas
Instrument

4

Cao Văn Đức – KTVT –K 52


 Suốt thập kỷ 70: ngành công nghiệp sản xuất, vận chuyển bắt đầu
nghiên cứu và phát triển những dự án để tìm cách dùng IC dựa trên hệ thống
RFID.
Có nhiều ứng dụng trong công nghiệp tự động, xác định động vật, theo
dõi lƣu thông. Trong giai đoạn này, thẻ có IC tiếp tục phát triển và có các đặc
tính: bộ nhớ ghi đƣợc, tốc độ đọc nhanh hơn và khoảng cách đọc xa hơn.

 Đầu thập niên 80: công nghệ RFID phức tạp đƣợc áp dụng trong
nhiều ứng dụng.
Hệ thống RFID đặt tại đƣờng ray ở Mỹ, đánh dấu động vật trên nông trại
ở châu Âu và còn dùng trong nghiên cứu động vật hoang dã, đánh dấu các
loài thú quý và nguy hiểm,…

 Những năm 90: RFID đƣợc ứng dụng ở nhiều nƣớc, đặc biệt là trong
hệ thống thu phí điện tử ETC.
Hệ thống thu phí điện tử trở nên phổ biến ở Thái Bình Dƣơng: Ý, Tây
Ban Nha, Bồ Đào Nha,… và ở Mỹ: Dallas, New York và New Jersey. Những
hệ thống này cung cấp những dạng truy cập điều khiển phức tạp hơn bởi vì nó
còn bao gồm cả máy trả tiền.
Đầu năm 1990, nhiều hệ thống thu phí ở Bắc Mỹ tham gia một nhóm
mang tên E-ZPass Interagency Group (IAG) cùng nhau phát triển những vùng
có hệ thống thu phí điện tử tƣơng thích với nhau. Đây là cột mốc quan trọng
để tạo ra những ứng dụng tiêu chuẩn. Hầu hết những tiêu chuẩn tập trung các
đặc tính kỹ thuật nhƣ tần số hoạt động và giao thức giao tiếp phần cứng.
E-ZPass còn là một thẻ đơn tƣơng ứng với một tài khoản trên một

phƣơng tiện. Thẻ của xe sẽ truy cập vào đƣờng cao tốc của hệ thống thu phí
5

Cao Văn Đức – KTVT –K 52

mà không phải dừng lại. E-ZPass giúp lƣu thông dễ dàng hơn và giảm lực
lƣợng lao động để kiểm soát vé và thu tiền.
Cùng vào thời điểm này, thẻ khóa (card RFID) sử dụng phổ biến thay thế
cho các thiết bị máy móc điều khiển truy nhập truyền thống nhƣ khóa kim
loại và khóa số. Những sản phẩm này còn gọi là thẻ thông minh không tiếp
xúc cung cấp thông tin về ngƣời dùng, trong khi giá thành thấp để sản xuất và
lập trình.
Điều khiển truy nhập RFID tiếp tục có những bƣớc tiến mới. Các nhà
sản xuất xe hơi đã dùng thẻ RFID trong gần một thập kỷ qua cho hệ thống
khởi động xe hơi và nó đã làm giảm khả năng trộm cắp xe.



Hình 1.2. Những mốc quan trọng trong giai đoạn 1960 – 1990. [10]

 Cuối thế kỷ 20: RFID đƣợc phát triển trên phạm vi toàn cầu
Dƣới đây là một vài bƣớc tiến quan trọng góp phần đẩy mạnh sự phát
triển này:
- Texas Instrument đi tiên phong ở Mỹ
Vào những năm 1991, Texas Instrument đã đi tiên phong trong hệ thống
RFID ở Mỹ, công ty đã tạo ra một hệ thống xác nhận và đăng ký Texas
1960s: công ty
Sensormatic and
Checkpoint
Systems đưa ra

sản phẩm thiết bị
giám sát điện tử
EAS
1970s: nổi lên nhiều
sáng chế về RFID
1970s: Giants
RCA, Fairchild
and Raytheon
tích cực theo
đuổi công nghệ
RFID
1970s và 1980s: những ứng dụng thưong mại của RFID
dưới dạng phát triển của việc đánh dấu động vật và tự
động hóa trong nhà máy
1989: hệ
thống thu phí
điện tử qua
Dallas North
Turnpike
1987: Ứng dụng thương mại đầu tiên của hệ
thống thu phí điện tử ở Norway
6

Cao Văn Đức – KTVT –K 52

Instrument (TIRIS). Hệ thống TI-RFID đã trở thành nền tảng cho phát triển
và thực hiện những lớp mới của ứng dụng RFID.
- Châu Âu đã bắt đầu công nghệ RFID từ rất sớm
Ngay cả trƣớc khi Texas Instrument giới thiệu sản phẩm RFID, vào năm
1970 EM Microelectronic – Marin một công ty của The Swatch Group Ltd đã

thiết kế mạch tích hợp năng lƣợng thấp cho những đồng hồ của Thụy Sỹ.
Năm 1982, Mikron Integrated Microelectronics phát minh ra công nghệ ASIC
và năm 1987 phát triển công nghệ đặc biệt liên quan đến việc xác định thẻ
thông minh. Ngày nay, EM Microelectronics và Philips Semiconductors là hai
nhà sản xuất lớn ở châu Âu về lĩnh vực RFID.
- Phát triển thẻ thụ động trong thập niên 90
Cách đây vài năm, các ứng dụng chủ yếu của thẻ RFID thụ động (nhƣ
điều khiển truy nhập, giám sát điện tử, thanh toán tiền, đánh dấu tài liệu, xác
định hàng hóa trên máy bay, chống trộm cho xe hơi, xác định động vật, định
thời cho thể thao,…) mới đƣợc ứng dụng ở tần số thấp LF và tần số cao HF
của phổ RF. Cả LF và HF đều giới hạn khoảng cách và tốc độ truyền dữ liệu.
Việc giới hạn tốc độ ngăn cản việc đọc thẻ của ứng dụng khi hàng trăm hoặc
thậm chí hàng nghìn thẻ cùng có mặt trong vùng truy vấn của bộ đọc tại một
thời điểm. Cuối thập niên 90, thẻ thụ động cho tần số siêu cao UHF làm cho
khoảng cách xa hơn, tốc độ cao hơn, giá cả rẻ hơn, thẻ thụ động này đã vƣợt
qua những giới hạn của nó. Với những thuộc tính thêm vào hệ thống RFID
dựa trên tần số UHF đƣợc lựa chọn cho những ứng dụng dây chuyền cung cấp
nhƣ quản lý nhà kho, kiểm kê sản phẩm.

 Cuối những năm 1990 đầu năm 2000:
Các nhà phân phối nhƣ Wal – Mart, Target, Metro Group và các cơ quan
chính phủ nhƣ Bộ Quốc phòng Mỹ bắt đầu phát triển và yêu cầu việc sử dụng
7

Cao Văn Đức – KTVT –K 52

RFID bởi nhà cung cấp. Vào thời điểm này, EPCglobal đƣợc thành lập,
EPCglobal đã hỗ trợ hệ thống mã sản phẩm điện tử EPC, hệ thống này đã trở
thành tiêu chuẩn cho xác nhận sản phẩm tự động.

Hình 1.3. Những mốc quan trọng từ năm 1990 đến nay. [10]

1.3. Các hệ thống nhận dạng
1.3.1. Hệ thống mã vạch
Mã vạch là một chuỗi mã nhị phân gồm có các vạch và các khoảng trống
đƣợc sắp xếp song song. Chúng đƣợc sắp xếp theo mẫu định trƣớc và tƣơng
ứng với dữ liệu cơ sở.
Dãy các chữ số tạo nên các mã vạch và các khoảng trống lớn nhỏ khác
nhau. Mã vạch đƣợc đọc bởi các thiết bị quang học dựa trên phản xạ của tia
laze từ các vạch đen và các khoảng trắng. Các mã vạch là tƣơng tự nhau
nhƣng chúng lại khác nhau về cách sắp xếp và định nghĩa sẵn của ngƣời chế
tạo.
1990: E-Z Pass mở
đường cho việc tạo
nên các chuẩn mức
độ ứng dụng cho
1990s: các ứng dụng
RFID rất phát triển
1990s: đường sắt, xe hơi
được trang bị RFID
1991: Texas Instruments thành
lập TIRIS (tên goi sau này của TI-
Rfid)
Cuối 1990s: các
thẻ UHF mở ra
những khả năng
mới trong việc
giải quyết quản

lý dây chuyền
cung cấp
2000s: Wal-
Mart, Target
và nhiều nhà
bán lẻ khác
yêu cầu sử
dụng RFID cho
các nhà cung
cấp của họ
2003: công nghệ RFID
được bộ quốc phòng
Mỹ sủ dụng trong
việc … quyền tự do
của Irac
2003: EPCglobal được
thành lập từ MIT Auto-
ID labs
8

Cao Văn Đức – KTVT –K 52

Nội dung mã vạch là các thông tin về sản phẩm đƣợc mặc định sẵn nhƣ:
tên nhà sản xuất, nƣớc sản xuất, vị trí để, tiêu chuẩn, thông tin về kích thƣớc
sản phẩm, nơi kiểm tra…



Hình 1.4. Mã vạch.

1.3.2. Hệ thống nhận dạng bằng ký tự quang học OCR
Nhận dạng bằng ký tự quang học OCR là một phần mềm máy tính đƣợc
tạo ra để chuyển các hình ảnh của chữ viết tay hoặc chữ đánh máy (thƣờng
đƣợc quét bằng máy scanner) thành các văn bản tài liệu.
Hệ thống nhận dạng cần đƣợc thực hành với các mẫu của các ký tự cụ
thể trƣớc khi đƣa vào sử dụng. Các hệ thống thông minh với độ chính xác cao
đối với hầu hết các phông chữ hiện nay đã trở nên phổ biến, một số hệ thống
có khả năng tái tạo lại các định dạng của tài liệu nhƣ hình ảnh, các cột, bảng
biểu…

1.3.3. Hệ thống nhận dạng bằng tiếng nói
Nhận dạng tiếng nói là một quá trình nhận dạng mẫu, với mục đích là
phân lớp thông tin đầu vào là tín hiệu tiếng nói thành một dãy tuần tự các mẫu
đã đƣợc học trƣớc đó và lƣu trữ trong bộ nhớ. Các mẫu là các đơn vị nhận
9

Cao Văn Đức – KTVT –K 52

dạng, chúng có thể là các từ hoặc các âm vị. Nếu các mẫu này là bất biến và
không thay đổi thì công việc nhận dạng tiếng nói trở nên đơn giản bằng cách
so sánh dữ liệu tiếng nói cần nhận dạng với các mẫu đã đƣợc học và lƣu trữ
trong bộ nhớ.
Khó khăn cơ bản của hệ thống này đó là tiếng nói luôn biến thiên theo
thời gian và có sự khác biệt lớn giữa tiếng nói của những ngƣời khác nhau,
tốc độ nói, ngữ cảnh và môi trƣờng học âm khác nhau. Xác định những thông
tin biến thiên nào của tiếng nói là có ích và những thông tin nào là không có
ích đối với hệ thống nhận dạng tiếng nói là rất quan trọng, đây là một nhiệm
vụ rất khó khăn.

1.3.4. Hệ thống nhận dạng bằng đặc điểm sinh học

Hệ thống nhận dạng sinh học để nhận dạng con ngƣời bằng cách so sánh
các đặc điểm đặc trƣng nhất của mỗi ngƣời, thƣờng là dấu vân tay, giọng nói,
khuôn mặt, hình dáng, võng mạc mắt,…
Ví dụ nhận dạng dấu vân tay:
Dấu vân tay là một dạng nhận dạng phổ biến nhất đƣợc sử dụng và áp
dụng trong khoa học hình sự để tìm ra tội phạm thông qua dấu vân tay để lại
hiện trƣờng.
Về mặt đời sống thì dấu vân tay đƣợc sử dụng để nhận dạng con ngƣời
trong việc quản lý vào ra. Nguyên lý của hệ thống là dùng các photodiode
truyền các tia hồng ngoại tới các ngón tay đặt trên đầu đọc và chúng đƣợc hấp
thụ bởi hồng cầu trong máu. Vùng bị hấp thụ trở thành vùng tối trong ảnh và
đƣợc chụp lại bằng camera, sau đó đƣợc quét lên máy tính và truy xuất dữ
liệu trong bộ nhớ để tìm đƣợc đối tƣợng cần tìm.


10

Cao Văn Đức – KTVT –K 52

1.3.5. Hệ thống thẻ thông minh
Thẻ thông minh là loại thẻ bỏ túi thƣờng có kích thƣớc của thẻ tín dụng,
bên trong có chứa một mạch tích hợp có khả năng lƣu trữ và xử lý thông tin.
Loại thẻ thông minh có tiếp xúc có một diện tích tiếp xúc, bao gồm một
số tiếp điểm mạ vàng và có diện tích tiếp xúc khoảng 1cm
2
. Khi đƣợc đƣa vào
máy đọc, con chíp trên thẻ sẽ giao tiếp với các tiếp điểm điện tử và cho phép
máy đọc thông tin từ chíp và viết thông tin lên nó.
Máy đọc thẻ đóng vai trò trung gian liên kết giữa thẻ thông minh với một
máy chủ, chẳng hạn là một máy tính, một đầu cuối ở một điểm bán hàng hay

một điện thoại di động.

1.3.6. Hệ thống nhận dạng RFID
Thẻ RFID là những tấm thẻ plastic có gắn các microchip rất nhỏ. Chúng
bắt đƣợc các tín hiệu sóng vô tuyến và đáp ứng bằng cách phát ra mã số nhận
dạng tƣơng ứng.
Đây là loại phƣơng tiện để nhận dạng ngƣời hoặc vật qua việc truyền
sóng vô tuyến. Hệ thống thu dữ liệu nhận dạng tự động không dây này rất chú
trọng đến việc đọc, ghi thông tin mà không cần tiếp xúc và là một loại công
nghệ rất hiệu quả trong môi trƣờng sản xuất và những môi trƣờng mà mã vạch
không phát huy đƣợc hiệu quả.
Dƣới đây là bảng 1.1 so sánh các công nghệ nhận dạng theo các tham số
hệ thống.





11

Cao Văn Đức – KTVT –K 52

Bảng 1.1. So sánh các công nghệ nhận dạng theo các tham số hệ thống.
Tham số hệ
thống
Mã
vạch
Nhận
dạng
ORC

Nhận
dạng
tiếng
nói
Nhận
dạng bằng
đặc điểm
sinh học
Thẻ
thông
minh
Hệ
thống
RFID
Số lƣợng dữ
liệu (byte)
1-100
1-100


16-64K
16-64K
Mật độ dữ
liệu
Thấp
Thấp
Cao
Cao
Rất cao
Rất cao

Khả năng đọc
của thiết bị
Tốt
Tốt
Khó
khăn
Khó khăn
Tốt
Tốt
Khả năng đọc
của con ngƣời
Hạn
chế
Đơn
giản
Đơn
giản
Khó khăn
Không
thể
Không
thể
Ảnh hƣởng
của môi
trƣờng
Cao
Cao


Có thể

Không
ảnh
hƣởng
Ảnh hƣởng
của lớp vỏ bọc
Sai
hoàn
toàn
Sai
hoàn
toàn

Có thể

Không
ảnh
hƣởng
Ảnh hƣởng
của hƣớng và
vị trí
Bị giới
hạn
Bị
giới
hạn


Một
hƣớng
Không

ảnh
hƣởng
Giảm chất
lƣợng, hao
mòn
Bị giới
hạn
Bị
giới
hạn


Mòn lớp
tiếp xúc
Không
ảnh
hƣởng
Chi phí mua
sắm thiết bị
Rất
thấp
Trung
bình
Rất cao
Rất cao
Thấp
Trung
bình
Chi phí vận
hành

Thấp
Thấp
Không
Không
Trung
bình
Trung
bình
Xâm phạm
tính duy nhất
Không
đƣợc
coi
trọng
Không
đƣợc
coi
trọng
Có thể
Không thể
Không
thể
Không
thể
Tốc độ đọc
≈4s
≈3s
>5s
5-10s
≈4s

≈10ms
Khoảng cách
đọc tối đa
0-50cm
<1cm
0-50
cm
Tiếp xúc
trực tiếp
Tiếp xúc
trực tiếp
0-5m
12

Cao Văn Đức – KTVT –K 52

1.4. Các thành phần cơ bản của hệ thống RFID
Hệ thống RFID gồm các thành phần chính là:
- Thẻ RFID đƣợc lập trình điện tử với mã nhận dạng duy nhất
- Reader hoặc sensor để truy vấn thông tin từ các thẻ
- Antenna thu, phát sóng vô tuyến
- Middleware



Hình 1.5. Hệ thống RFID. [7]

Các thẻ có thể đƣợc cấp nguồn bởi một bộ pin thu nhỏ trong thẻ (đối với
thẻ tích cực) hoặc bởi các reader gửi các tín hiệu để yêu cầu thẻ trả lời khi
đang trong phạm vi đọc (đối với thẻ thụ động).

13

Cao Văn Đức – KTVT –K 52

Thẻ tích cực đọc xa 100 feet (≈ 30m) và có thể là thẻ thông minh (với bộ
nhớ đƣợc viết lên và xóa nhƣ một ổ cứng máy tính) hoặc là thẻ RO. Thẻ thụ
động có thể đƣợc đọc ở khoảng cách 20 feet (≈ 6m) và có bộ nhớ RO. Kích
thƣớc thẻ và giá cả, dải đọc, độ chính xác đọc/ghi, tốc độ dữ liệu và chức
năng hệ thống thay đổi theo đặc điểm nêu ra trong thiết kế và dải tần của hệ
thống RFID sử dụng. Dữ liệu đƣợc chứa trong thẻ, dữ liệu này đƣợc truyền
giữa máy tính và bộ điều khiển logic thông qua các modul bao gồm: reader và
bộ chuyển đổi. [7]



Hình 1.6. Nguyên lý làm việc của thẻ và reader. [7]

Trong đó, reader cho phép trao đổi với chíp nhớ thông qua việc thu phát
nhờ anten đƣợc tích hợp sẵn bên trong hoặc liên lạc với anten rời qua cáp. Nó
cũng thực thi các chức năng bảo mật nhƣ mã hóa/giải mã và xác thực ngƣời
dùng. Bộ chuyển đổi là modul trung gian có chức năng chuyển đổi, cho phép
trao đổi thông tin giữa reader và PC.
Reader có thể phát hiện thẻ ngay cả khi không nhìn thấy chúng. Hầu hết
các mạng RFID gồm nhiều thẻ và nhiều đầu đọc đƣợc nối mạng với nhau bởi
một máy tính trung tâm thƣờng là một trạm làm việc gọn để bàn. Máy chủ xử
lý dữ liệu mà các reader thu thập từ các thẻ và dịch nó giữa mạng RFID và
các hệ thống công nghệ thông tin lớn hơn, mà ở đó việc quản lý cơ sở dữ liệu