TÌm hiểu hệ thống RFID

LỜI NÓI ĐẦU
Ngày nay nghành công nghệ thông tin đã có những bước phát triển vượt
bậc.Chỉ từ việc phát minh ra con transistor đầu tiên năm 1947,cho đến nay các sản
phẩm công nghệ thông tin đã len lỏi đến tất cả các nghành nghề trong xã hội từ
nghành ngân hàng,tài chính đến các nghành bán lẻ...Không những vậy chúng cũng
đã len lỏi vào mọi gia đình từ các sản phẩm gia dụng như máy giặt,tủ lạnh...đến các
thiết bị giải trí truyền thông như ipod,...Trong tương lai, bên cạnh việc phát triển
công nghệ vi điện tử để chế tạo ra các thế hệ bộ vi xử lý với tốc độ xử lý ngày càng
nhanh,thì các hệ thống ứng dụng vẫn sẽ phát triển rất mạnh.
Chính vì lẽ đó,tôi đã chọn đề tài về, Thiết kế hệ thống quản lý bệnh nhân dùng
công nghệ RFID. Công nghệ này đã xuất hiện khá lâu nhưng cho đến nay các ứng
dụng của nó vẫn chưa được triển khai rộng rãi. Với việc chọn đề tài này ,tôi hi vọng
mình sẽ góp phần công sức bé nhỏ của mình vào công việc triển khai nó.Tuy
nhiên ,ở mức độ một đồ án tốt nghiệp và cũng do thời gian có hạn, nên ở đây tôi chỉ
thiết kế và thi công hệ thống ở mức kiểm thử. Còn để có thể triển khai áp dụng nó
vào thực tế thì sẽ phải đầu tư thêm nhiều thời gian và tiền bạc. Song với việc thiết
kế thành công hệ thống này, tôi đã thu được thêm khá nhiều kinh nghiệm làm bước
đệm cho tôi trở thành kỹ sư sau khi ra trường. Qua đây tôi xin chân thành cảm ơn
thầy hướng dẫn Trần Hải Lưu cùng các thầy cô khác đã giúp đỡ tận tình để tôi hoàn
thành đề tài này.
Hà Nội ngày 26/5/2010
Trần Phan Bình

MỤC LỤC
LỜI NÓI ĐẦU..........................................................................................................3
CHƯƠNG 1.TỔNG QUAN CÔNG NGHỆ RFID...................................................13
1.1 Lịch sử công nghệ RFID.................................................................................13
1.2 Các khái niệm cơ bản......................................................................................14
1.3 Các đặc điểm của một hệ thống RFID............................................................17
1.3.1 Tần số hoạt động....................................................................................17

1.3.2 Phạm vi đọc............................................................................................17
1.3.3 Phương pháp ghép nối vật lý..................................................................18
1.4 Các thành phần hệ thống RFID.......................................................................18
1.4.1 Thành phần thẻ.......................................................................................20
1.4.1.1 Thẻ thụ động.................................................................................20
1.4.1.1.1 Thành phần vi chip.........................................................21
1.4.1.1.2 Thành phần anten...........................................................22
1.4.1.2 Thẻ tích cực..................................................................................24
1.4.1.2.1 Khối nguồn.....................................................................25
1.4.1.2.2 Các thành phần điện tử...................................................26
1.4.1.3 Thẻ bán tích cực ..........................................................................26
1.4.1.4 Thẻ chỉ đọc...................................................................................27
1.4.1.5 Thẻ ghi một lần-đọc nhiều lần......................................................28
1.4.1.6 Thẻ đọc-ghi..................................................................................28
1.4.2 Thiết bị đọc thẻ......................................................................................28
1.4.2.1 Khối truyền tín hiệu....................................................................29
1.4.2.2 Khối nhận tín hiệu.......................................................................29
1.4.2.3 Khối vi xử lý...............................................................................29
1.4.2.4 Khối bộ nhớ................................................................................29
1.4.2.5 Các kênh vào/ra cho cảm biến,bộ truyền động,bộ báo hiệu.....29
1.4.2.6 Khối điều khiển..........................................................................30
1.4.2.7 Khối giao tiếp truyền thông........................................................30
1.4.2.8 Khối nguồn.................................................................................30
1.4.2.9 Phân loại thiết bị đọc thẻ............................................................30
1.4.2.9.1 Thiết bị đọc thẻ nối tiếp...........................................................31
1.4.2.9.2 Thiết bị đọc thẻ mạng..............................................................31
1.4.2.9.3 Thiết bị đọc thẻ cố định...........................................................32
1.4.2.9.4 Thiết bị đọc thẻ cầm tay..........................................................34
1.4.3 Giao tiếp giữa thiết bị đọc thẻ và thẻ.....................................................34
1.4.3.1 Kiểu điều chế backscatter...........................................................35

1.4.3.2 Kiểu transmitter..........................................................................36
1.4.3.3 Kiểu transponder.........................................................................36
1.4.4 Anten của thiết bị đọc thẻ......................................................................37
1.4.4.1 Vùng phủ sóng của anten............................................................38
1.4.4.2 Sự phân cực của anten................................................................39
1.4.4.3 Năng lượng của anten.................................................................41
2

1.4.5 Máy chủ và hệ thống phần mềm.............................................................41
1.4.6 Cơ sở hạ tầng truyền thông...................................................................44
1.4.7 Các thành phần phụ khác......................................................................44
1.5 Các tiêu chuẩn công nghệ RFID.....................................................................45
1.5.1 Tiêu chuẩn ANSI...................................................................................46
1.5.2 Tiêu chuẩn EPCglobal...........................................................................46
1.5.3 Tiêu chuẩn ISO......................................................................................47
1.6 Quyền riêng tư và tính bảo mật trong công nghệ RFID.................................48
1.6.1 Quyền riêng tư.......................................................................................48
1.6.1.1 Các biện pháp bảo vệ quyền riêng tư dựa trên luật pháp...........48
1.6.1.2 Các biện pháp bảo vệ quyền riêng tư dựa trên việc cải
tiến công nghệ.............................................................................49
1.6.2 Tính bảo mật..........................................................................................49
1.6.2.1 Vùng một : Các thẻ RF................................................................50
1.6.2.2 Vùng hai : Thiết bị đọc thẻ RFID................................................51
1.6.2.3 Vùng ba : Kênh dịch vụ RFID.....................................................51
1.6.2.4 Vùng bốn : Các hệ thống thông tin doanh nghiệp.......................51
1.7 So sánh giữa công nghệ RFID và công nghệ mã vạch..................................52
1.8 Kết luận.........................................................................................................56
CHƯƠNG 2.THIẾT KẾ HỆ THỐNG QUẢN LÝ BỆNH NHÂN..........................57
2.1 Giao tiếp giữa thẻ thụ động EM4100 và chip EM4095.................................57
2.1.1 Hoạt động của chip EM4095.................................................................57

2.1.2 Hoạt động của thẻ thụ động EM4100....................................................62
2.1.2.1 Sơ đồ các khối của chip EM4100................................................63
2.1.2.2 Tổ chức bộ nhớ của chip EM4100...............................................64
2.1.2.3 Mã hóa dữ liệu trên thẻ................................................................64
2.1.2.3.1 Mã hóa Manchester..........................................................65
2.1.2.3.2 Mã hóa hai pha.................................................................65
2.1.2.3.3 Mã hóa PSK.....................................................................65
2.1.3 Sơ đồ khối mạch RF và tính toán các thông số......................................66
2.1.4 Thiết kế anten cho reader.......................................................................68
2.1.5 Phương pháp điều chế sóng mang OOK...............................................74
2.2 Giao tiếp chuẩn USB giữa reader và máy vi tính..........................................77
2.2.1 Chuẩn giao tiếp USB............................................................................77
2.2.1.1 Quy trình làm việc trong giao tiếp USB.....................................78
2.2.1.2 Các đặc trưng của giao tiếp USB................................................78
2.2.1.3 Chuẩn giao tiếp USB 2.0............................................................79
2.2.1.4 Chuẩn giao tiếp USB 3.0............................................................79
2.2.2 Lớp định nghĩa HID..............................................................................80
2.2.2.1 Tổng quan về quản lý chung của lớp HID..................................81
2.2.2.2 Mô hình hoạt động......................................................................82
2.2.3 Vi điều khiển PIC18F2550 và sơ đồ khối mạch điều khiển.................83
2.3 Thiết kế phần mềm quản lý............................................................................86
2.3.1 Xây dựng giao diện...............................................................................86
2.3.2 Xây dựng cơ sở dữ liệu.........................................................................91
2.3.3 Giao tiếp với cơ sở dữ liệu....................................................................93
3

2.3.4 Quản lý kết nối USB giữa reader và máy tính......................................95
2.4 Kết luận..........................................................................................................96
TÀI LIỆU THAM KHẢO.........................................................................................98
BẢNG ĐỐI CHIẾU THUẬT NGỮ VIỆT – ANH...................................................99

PHỤ LỤC A............................................................................................................102
PHỤ LỤC B............................................................................................................110
PHỤ LỤC C............................................................................................................112
4

CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN CÔNG NGHỆ RFID
Khoảng chục năm trở lại đây chúng ta đã bắt đầu bắt gặp nhiều ứng dụng công
nghệ RFID trong thực tiễn cuộc sống hàng ngày. Đơn giản nhất có thể thấy, mỗi khi
chúng ta vào chuỗi siêu thị của Walmart để mua hàng,khi ra ta chỉ cần đưa từng sản
phẩm lại gần một thiết bị đọc và sau đó thực hiện trả tiền.Đó chính là một hệ thống
RFID điển hình mà đã được Walmart triển khai cho chuỗi siêu thị của họ trên khắp
thế giới.Từ đây chúng ta có thể thấy một điều rằng, công nghệ RFID đã giúp chúng
ta tiện lợi hơn rất nhiều trong cuộc sống hằng ngày. Bây giờ chúng ta hãy cùng đi
tìm hiểu một hệ thống RFID nói chung để hiểu rõ hơn hoạt động của nó.
1.1Lịch sử công nghệ RFID
RFID không phải là một khái niệm mới ,mà lịch sử của nó đã bắt đầu từ thế
chiến thứ II. Thời đó các nước như Mỹ, Anh, Đức và Nhật Bản đã sử dụng radar để
xác định máy bay đi vào lãnh thổ của họ bởi vậy việc nhận dạng máy bay đối
phương đã trở thành một nhiệm vụ tối quan trọng. Nhận thức được vấn đề này,
người Đức đã tìm ra được rằng nếu như các phi công lộn vòng máy bay của họ
trong khi quay trở lại căn cứ thì nó sẽ thay đổi tín hiệu phản xạ trở lại và cái này có
thể coi như là hệ thống RFID thụ động đầu tiên. Bên cạnh đó ,Watson-Watt đã phát
triển được việc nhận dạng tích cực đối tượng bạn/kẻ thù đầu tiên hay còn được gọi
là hệ thống IFF cho nước Anh trong cùng thời gian đó.
Năm 1973 Mario W. Cardullo đã được nhận bằng sáng chế cho việc chế tạo
thành công thẻ tích cực RFID với bộ nhớ có thể ghi được. Và cũng trong năm đặc
biệt đó ở California, một doanh nhân có tên là Charles Walton đã được nhận giải
thưởng nhờ việc sáng chế ra các transponder thụ động để mở cửa mà không cần sử
dụng tới chìa khóa. Thời kỳ này chứng kiến các công ty phát triển các hệ thống tần

số thấp với các transponder nhỏ và nó vẫn còn được sử dụng trong ngành chăn
nuôi gia súc cho tới ngày nay. Các hệ thống 125 kHz đã được thương mại hóa trong
khoảng thời gian đó và từ đó các công ty bắt đầu tiến tới các tần số cao hơn để có
thể sử dụng được tại một vài vùng trên thế giới.
Các công ty lớn bắt đầu nhận thấy tầm quan trọng của RFID là vào những năm
chín mươi của thế kỷ trước,cụ thể là IBM đã phát triển và sáng chế ra các hệ thống
UHF RFID. Tuy nhiên nửa đầu những năm chín mươi có thể được coi là quá trình
học tập công nghệ bởi các sản phẩm sản xuất ra có giá thành rất cao và không có
các tiêu chuẩn cụ thể nào.
Năm 1999 có thể coi là năm vàng của công nghệ này khi mà các tổ chức như :
tổ chức quốc tế EAN, Gillette, Uniform Code Council và P&G đã tạo ra một quỹ
cho việc thành lập trung tâm Auto-ID tại học viện công nghệ MIT. Hai giáo sư của
MIT là Sanjay Sharma và David Brock, là những người đầu tiên nghĩ ra việc đưa
các mã số lên trên các thẻ RFID để cho biết giá trị của chúng và điều này có thể
làm thay đổi cách thức ứng dụng công nghệ này trong một chuỗi cung ứng.
Trong khoảng giữa những năm từ 1999 tới 2003 trung tâm Auto-ID đã nhận
được sự trợ giúp từ hơn một ngàn công ty , các nhà cung cấp RFID chính và Bộ
5

Quốc Phòng Hoa Kỳ. Các phòng nghiên cứu được mở ra ở nhiều nước và sau đó
không lâu công nghệ đã được cấp phép cho Uniform Code Council vào năm 2003
để thực hiện thương mại hóa . Đi đầu trong việc ứng dụng công nghệ này trong thực
tế có thể kể đến các tên tuổi lớn như Wal-Mart,Metro. Ngày nay công nghệ này đã
được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực như ứng dụng vào việc chấm công tại
các công ty, hay ứng dụng vào việc ghi nhớ nguồn gốc thủy sản đông lạnh xuất
khẩu,...Và theo nhận định của nhiều chuyên gia thì trong tương lai gần công nghệ
này vẫn luôn là một lựa chọn tối ưu.
1.2Các khái niệm cơ bản
Sóng là một dao động vận chuyển năng lượng từ một điểm này tới điểm khác.
Sóng điện từ là sóng được tạo ra bởi các electron chuyển động và dao động điện từ

trường. Các sóng này có thể đi xuyên qua một số kiểu chất liệu khác nhau.
Điểm có vị trí cao nhất trên một sóng được gọi là một đỉnh sóng, và điểm thấp nhất
được gọi là một lõm sóng. Khoảng cách giữa hai đỉnh sóng liên tiếp hoặc hai lõm
sóng liên tiếp thì được gọi là một bước sóng. Một bước sóng hoàn chỉnh của một
dao động sóng được gọi là chu kỳ. Và thời gian cần thiết để một sóng hoàn thành
một chu kỳ,được gọi là chu kỳ dao động . Số các chu kỳ trong một giây được gọi là
tần số của sóng. Tần số có đơn vị là hertz (ký hiệu Hz). Và nếu như tần số của một
sóng là 1 Hz,thì có nghĩa là sóng đang dao động với tốc độ một chu kỳ trên giây.
Các đơn vị khác thường được dùng là KHz (= 1,000 Hz), MHz (= 1,000,000 Hz),
hoặc GHz (= 1,000,000,000 Hz).
Hình dưới đây chỉ ra một vài bộ phận của một sóng.
Hình 1.1 Các thành phần của sóng
Các sóng vô tuyến hay các sóng có tần số vô tuyến (RF) là các sóng điện từ với
chiều dài bước sóng ở giữa khoảng 0.1 cm và 1,000 km hoặc là có tần số nằm trong
khoảng giữa 30 Hz và 300 GHz.Ngoài ra còn có nhiều kiểu sóng điện từ khác như :
tia hồng ngoại, tia tử ngoại, tia gamma, tia x, và các tia vũ trụ.
Điều chế là quá trình thay đổi các đặc tính của một sóng vô tuyến để mã hóa
một vài tín hiệu thông tin mang theo .
6

Công nghệ RFID chủ yếu dùng ba loại tần số là : tần số thấp LF, tần số cao HF,
tần số siêu cao UHF .Còn loại tần số rất cao VHF thì chưa thấy có hệ thống RFID
sử dụng, do vậy tôi không đề cập đến ở đây.
Tần số thấp LF: là các tần số nằm trong khoảng giữa 30 KHz đến 300 KHz ,hệ
thống RFID thông thường chỉ sử dụng các tần số trong phạm vi từ 125 KHz tới 134
KHz.Còn với một hệ thống LF RFID điển hình thì thường hoạt động tại tần số là
125 KHz hoặc là 134.2 KHz. Hệ thống RFID hoạt động tại tần số thấp thường sử
dụng các thẻ thụ động, nên tốc độ truyền dữ liệu từ thẻ tới thiết bị đọc thẻ là rất
thấp. Song tuy nhiên, các thẻ tích cực LF cũng có thể được sử dụng bởi các nhà
cung cấp. Ngày nay phạm vi tần số LF được chấp nhận sử dụng ở khắp mọi nơi trên

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 được chấp nhận sử
dụng hầu như khắp thế giới.
Tần số siêu cao UHF: là các tần số nằm trong khoảng từ 300 MHz tới 1
GHz .Hệ thống UHF RFID thụ động thường hoạt động tại tần số 915 MHz tại Hoa
Kỳ và tại 868 MHz ở các nước Châu Âu. Còn hệ thống UHF RFID tích cực hoạt
động tại tần số 315 MHz và 433 MHz.Và vì vậy hệ thống UHF có thể sử dụng được
cả hai loại thẻ tích cực và thụ động và có thể đạt được một tốc độ truyền dữ liệu khá
nhanh giữa thẻ và thiết bị đọc thẻ. Các hệ thống UHF RFID hiện tại đã bắt đầu
được triển khai rộng rãi trong các tổ chức chính phủ các nước như bộ quốc phòng
Mỹ và các tổ chức quốc tế, ... Tuy nhiên phạm vi tần số UHF vẫn không được chấp
nhận sử dụng trên toàn thế giới. Dưới đây hình ảnh minh họa phạm vi các tần số mà
ta đã nói ở trên
Hình 1.2 Phổ tần số vô tuyến
Bây giờ ta sẽ nói thêm về các nguyên nhân gây nhiễu cho sóng điện từ.Nói
chung, sóng điện từ thường bị nhiễu từ nhiều nguồn khác nhau, song chủ yếu là các
nguồn dưới đây:
7

• Các điều kiện thời tiết như mưa ,tuyết, ... Tuy nhiên, như đã nói trước
đó,nguồn nhiễu này ít ảnh hưởng với các phạm vi tần số LF và HF.
• Sự có mặt của một vài nguồn sóng vô tuyến khác chẳng hạn như cell phone,
mobile radio,...
• Các dòng tĩnh điện (ESD). ESD là một luồng dòng điện bất ngờ đi qua một
chất liệu trong tình huống chất liệu đó có sự cách điện ở dưới mức chuẩn.

Nếu như có một sự khác nhau lớn về điện áp tồn tại giữa hai điểm trên chất
liệu, thì các nguyên tử ở giữa hai điểm này có thể trở thành các điện tích và
tạo thành dòng điện.
Ngoài ra chúng ta cũng cần biết thêm các khái niệm khác dưới đây có liên quan
đến hệ thống RFID.
Sự xung đột thẻ : Một reader chỉ có thể liên lạc được với một thẻ tại một thời
điểm. Khi có nhiều hơn một thẻ cố gắng liên lạc với reader, thì lúc đó xuất
hiện hiện tượng có tên gọi là “sự xung đột thẻ”. Trong trường hợp này, để
đáp lại truy vấn từ reader, nhiều thẻ sẽ phản hồi các tín hiệu của chúng tới
reader tại cùng một thời điểm. Reader cần thiết phải liên lạc sau đó với
các thẻ bằng cách sử dụng một giao thức có ứng dụng một thuật toán đặc
biệt. Thuật toán mà được sử dụng để hòa giải các xung đột thẻ thì được
gọi với cái tên là “các thuật toán chống xung đột”. Hiện tại, hai kiểu thuật
toán chống xung đột dưới đây là được sử dụng rộng rãi nhất:
• ALOHA cho các kiểu tần số HF
• Tree Walking cho các kiểu tần số UHF
Bằng cách sử dụng một trong các thuật toán chống xung đột ở trên, một reader
có thể nhận dạng được vài thẻ trong vùng đọc của nó với một chu kỳ thời gian rất
ngắn. Chính vì vậy, mà nó khiến cho ta có cảm giác reader đó liên lạc với các thẻ
gần như là đồng thời.
Sự xung đột reader :Khi vùng đọc (hoặc là cửa sổ đọc) của hai hoặc nhiều
reader chồng lên nhau, thì tín hiệu từ một reader có thể giao thoa với tín
hiệu từ các reader khác, gây ra nhiễu tín hiệu. Hiện tượng này được gọi
“sự xung đột reader”. Tình trạng này có thể phát sinh nếu như các anten
hai reader này được cài đặt theo cách thức nào đó mà dẫn đến sự can thiệp
phá hoại lẫn nhau (ví dụ như, vùng phủ sóng của anten). Dẫn đến một hệ
quả là, năng lượng RF từ một trong các anten của một reader sẽ bị loại ra
ngoài vì năng lượng RF từ một trong các anten của reader khác. Để tránh
vấn đề này, ta phải điều chỉnh lại vị trí các anten của các reader để sao
cho anten của một reader không đối diện trực tiếp với anten của reader

khác. Nếu như không thể tránh khỏi việc có hai anten đối diện nhau, thì
giải pháp nên làm là phân chia khoảng cách hiệu quả cho chúng để vùng
đọc của chúng không chồng lên nhau. Ngoài ra, hai anten của cùng một
reader cũng có thể tạo ra sự chồng lấp lên nhau nhưng nó không tạo sự
xung đột reader, bởi vì năng lượng đi tới các anten là các chuyển dịch vật
8

lý được thực hiện bởi reader theo cách mà chỉ có một anten hoạt động tại
một thời điểm. Điều đó dẫn đến, sẽ không có cơ hội để hai hay nhiều
anten của reader này phát ra các tín hiệu cùng lúc. Chúng ta cũng có thể
sử dụng kỹ thuật khác, có tên gọi là TDMA ,để tránh sự xung đột reader.
Trong kỹ thuật này, các reader sẽ được hướng dẫn để đọc tại các thời điểm
khác nhau chứ không phải tất cả cùng đọc một lúc. Và như vậy, chỉ có
anten của một reader là được hoạt động tại một thời điểm. Nhưng có một
vấn đề phát sinh với phương pháp này là, một thẻ có thể được đọc nhiều
hơn một lần bởi các reader khác nhau trong vùng đọc chồng chéo lên
nhau. Do đó, cần phải áp dụng một vài cơ chế lọc thông minh bởi khối
điều khiển để lọc ra các thẻ đã được đọc.
Khả năng đọc thẻ: của một hệ thống RFID trong một môi trường hoạt động
phổ biến có thể được định nghĩa là khả năng của hệ thống để đọc thành công dữ liệu
từ một thẻ cụ thể. Khả năng đọc thẻ phụ thuộc vào một số các yếu tố. Để cung cấp
khả năng đọc thẻ tốt thì hệ thống RFID cần phải đọc thành công một thẻ ít nhất một
lần. Để đảm bảo điều này, thì hệ thống nên được thiết kế sao cho số lần đọc một thẻ
vừa đủ để ngay cả khi thẻ đọc lỗi vài lần thì vẫn có cơ hội tốt để một trong số lần
đọc đó thành công. Tức là xác suất thành công sẽ cao hơn.
1.3Các đặc điểm của một hệ thống RFID
Các hệ thống RFID có thể được phân biệt với nhau theo ba cách khác nhau dựa
trên các thuộc tính đặc trưng dưới đây:
• Tần số hoạt động
• Phạm vi đọc

• Phương pháp ghép nối vật lý
1.3.1 Tần số hoạt động
Tần số hoạt động là thuộc tính quan trọng nhất của một hệ thống RFID. Đó là
tần số mà tại đó , reader sẽ truyền đi các tín hiệu của nó. Nó gắn kết chặt chẽ với
một thuộc tính điển hình, đó là đọc từ một khoảng cách xa. Trong hầu hết các
trường hợp,tần số của một hệ thống RFID được quyết định bởi khoảng cách cần
thiết để việc thực hiện đọc thành công .
1.3.2 Phạm vi đọc
Phạm vi đọc của một hệ thống RFID được xác định là khoảng cách giữa thẻ và
reader. Từ đây ta thấy một hệ thống RFID có thể được phân chia thành ba kiểu dưới
đây:
• 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.
• Tầm gần : Đó là các hệ thống có phạm vi đọc từ 1 cm tới 100 cm. Đa phần
các hệ thống RFID hoạt động tại các dải tần LF và HF thuộc về nhóm này.
9

• Tầm xa : Đó là các hệ thống có phạm vi đọc lớn hơn 100 cm. Các hệ thống
RFID đang hoạt động trong dải tần UHF và phạm vi tần số vi ba thuộc về
nhóm này.
1.3.3 Phương pháp ghép nối
Việc ghép nối vật lý mà ta đề cập tới ở đây là nói tới phương pháp sử dụng để
ghép nối giữa thẻ và anten (tức là, đó là một cơ chế mà theo đó năng lượng được
dịch chuyển từ thẻ tới anten). Dựa trên tiêu chí này, có ba kiểu hệ thống RFID khác
nhau dưới đây:
• Từ trường : Đó là các kiểu hệ thống RFID được biết tới như là các hệ thống
được ghép nối theo kiểu điện kháng. Một vài hệ thống RFID LF và HF là
thuộc về nhóm này.
• Điện trường : Đó là các kiểu hệ thống RFID được biết tới như là các hệ
thống được ghép nối theo kiểu điện dung. Nhóm này cũng chủ yếu bao gồm

các hệ thống RFID LF và HF.
• Điện từ trường : Phần lớn các hệ thống RFID thuộc lớp này cũng được gọi là
các hệ thống backscatter. Các hệ thống RFID hoạt động trong phạm vi dải
tần số UHF và vi ba thuộc về nhóm này.
1.4 Các thành phần hệ thống RFID
Một hệ thống RFID là một tập hợp các thành phần nhằm thực hiện một giải
pháp RFID.
Nói chung một hệ thống RFID bao gồm các thành phần dưới đây:
• Thẻ : Đây là một thành phần bắt buộc của bất cứ hệ thống RFID nào
• Thiết bị đọc thẻ: Đây cũng là một thành phần bắt buộc
• Anten của thiết bị đọc thẻ : Đây là cũng là một thành phần bắt buộc phải
có.Ngày nay một số reader đã được tích hợp anten lên trên nó,vì vậy kích
thước của nó đã giảm đi rất nhiều.
• Khối điều khiển : Đây là một thành phần quan trọng. Tuy nhiên hầu hết các
reader thế hệ mới đều 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 sử dụng ở đầu vào và đầu ra hệ thống RFID.
• Máy chủ và hệ thống phần mềm :Về mặt lý thuyết ,một hệ thống RFID có
thể hoạt động một cách độc lập mà không cần tới thành phần này.Tuy nhiên
trong thực tế, nếu không có thành phần này thì hệ thống RFID gần như vô
giá trị.
• Cơ sở hạ tầng truyền thông: Thành phần quan trọng này là một tập hợp bao
gồm cả mạng có dây và không dây và cơ sở hạ tầng kết nối nối tiếp, để có
thể kết nối các thành phần đã liệt kê phía trên với nhau.
Dưới đây là biểu đồ một hệ thống RFID :
10

Hình 1.3 Biểu đồ hệ thống RFID
Còn dưới đây là mô hình một mẫu của biểu đồ trên với các thành phần cụ thể
trong thực tế:

Hình 1.4 Một ví dụ về hệ thống RFID trong thực tế
Bây giờ ta sẽ đi chi tiết vào từng thành phần của hệ thống RFID.
11

1.4.1 Thành phần thẻ
Một thẻ RFID là một thiết bị có thể lưu trữ và truyền được được dữ liệu tới
reader không phải theo cách tiếp xúc trực tiếp mà bằng cách sử dụng các sóng vô
tuyến. Các thẻ RFID có thể được phân loại theo hai cách khác nhau. Dưới đây là
cách phân loại thứ nhất, dựa trên cơ sở thẻ đó có chứa nguồn năng lượng ngay trên
bảng mạch thẻ hay không hoặc dựa trên cơ sở các chức năng đặc biệt mà nó cung
cấp:
• Thẻ thụ động
• Thẻ tích cực
• Thẻ bán tích cực (hoặc bán thụ động)
1.4.1.1 Thẻ thụ động
Kiểu thẻ RFID này không có nguồn nuôi tích hợp cùng trên bảng mạch thẻ (ví
dụ,pin),thay vì vậy nó sử dụng năng lượng được phát ra từ reader để làm nguồn
năng lượng cho bản thân nó hoạt động và thực hiện truyền dữ liệu mà nó lưu trữ tới
reader. Thẻ thụ động khá đơn giản về cấu tạo và không có các bộ phận rời rạc.Và có
lẽ chính vì vậy các thẻ thụ động tồn tại khá lâu trong điều kiện môi trường khắc
nghiệt.
Đối với loại thẻ này,để thực hiện truyền thông tin giữa thẻ và reader thì reader
luôn luôn phải liên lạc trước tiên,tiếp sau đó mới tới lượt thẻ. Vì vậy sự hiện diện
của reader là bắt buộc để thẻ có thể truyền được dữ liệu của nó.
Thẻ thụ động thông thường nhỏ hơn so với thẻ tích cực và thẻ bán tích cực. Nó
có một phạm vi đọc khá đa dạng từ 1 inch (=2.54cm) tới khoảng 30 feet (xấp xỉ 9
mét). Có lẽ bởi vậy mà thẻ thụ động bao giờ cũng rẻ hơn thẻ tích cực hay thẻ bán
tích cực.
Một thẻ thụ động bao gồm các thành phần chính dưới đây:

• Thành phần vi chip
• Thành phần anten
Dưới đây là hình ảnh minh họa các thành phần thẻ thụ động trong thực tế:
Hình 1.5 Các thành phần của thẻ thụ động
Còn tiếp theo đây là một số hình ảnh thực tế về các thẻ thụ động của một vài
hãng sản xuất lớn khác nhau:
12

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
1.4.1.1.1 Thành phần vi chip
Một vi chip của thẻ thụ động bao gồm các khối như chỉ ra ở hình vẽ dưới đây:
13

Hình 1.9 Sơ đồ các khối của vi chip
Khối Power control/rectifier thực hiện chuyển đổi nguồn điện xoay chiều thu
được từ tín hiệu phát ra ở anten của reader thành nguồn điện một chiều.Chính
nguồn điện một chiều này sẽ cung cấp năng lượng tới các thành phần khác của vi
chip. Xung từ khối Clock Extractor thực hiện tách xung tín hiệu từ tín hiệu thu được
do anten của reader phát ra. Sau đó khối Modulator sẽ điều chế tín hiệu nhận
được.Thông tin mà thẻ trả lại để truyền tới reader được nhúng vào bên trong tín
hiệu đã được điều chế.Bộ nhớ của vi chip được sử dụng để lưu trữ dữ liệu. Bộ nhớ
này thường được chia thành các phần (bao gồm các khối hoặc là các trường). Ở đây
ta cần chú ý đến thuật ngữ addressability ,nghĩa là khả năng đánh địa chỉ (đọc hoặc
ghi) các vị trí bộ nhớ riêng lẻ của một vi chip. Một khối bộ nhớ của thẻ có thể lưu
trữ được nhiều kiểu dữ liệu khác nhau,chẳng hạn như một phần của đối tượng dữ
liệu được sử dụng để nhận dạng thẻ, các bit kiểm tra tổng (ví dụ, cyclic redundancy
check [CRC]) để kiểm tra độ chính xác của dữ liệu đã được truyền,...
1.4.1.1.2 Thành phần anten

Anten của thẻ được sử dụng để đưa tín hiệu thu được từ reader thành năng
lượng cho thẻ ,phục vụ cho việc gửi hoặc nhận dữ liệu tới reader.Anten này được
gắn tiếp xúc vật lý với vi chip của thẻ. Trong thực tế có rất nhiều cách thiết kế
anten,tuy nhiên chúng ta cần phải chú ý rằng chiều dài của anten tỷ lệ trực tiếp với
chiều dài bước sóng hoạt động của thẻ.Ngoài ra còn có một khái niệm nữa cũng rất
quan trọng ,đó là “lưỡng cực” (dipole). Một anten lưỡng cực có thể là một dây điện
thẳng (ví dụ,với chất liệu là đồng) bị đứt quãng tại điểm giữa. Chiều dài tổng cộng
của một anten lưỡng cực bằng một bước sóng của tần số được sử dụng để tối ưu hóa
năng lượng chuyển từ tín hiệu của anten reader tới thẻ. Với một anten lưỡng cực
kép (dual dipole) thì nó bao gồm hai lưỡng cực, nên có thể giảm đi rất nhiều tính
nhạy cảm thẳng hướng của thẻ .Chính vì vậy mà, reader có thể đọc thẻ tại nhiều
hướng khác nhau.Còn một lưỡng cực gấp (folded dipole) là bao gồm hai hoặc
nhiều dây điện thẳng kết nối song song và mỗi cái có chiều dài bằng nửa chiều dài
14

bước sóng (của tần số được sử dụng). Khi hai dây được nối lại, thì kết quả tạo ra
“một lưỡng cực gấp-2 dây”.Tương tự như vậy ba dây kết nối song song sẽ tạo ra
“một lưỡng cực gấp-3 dây”. Hình dưới chỉ ra hình dạng minh họa một vài kiểu
anten này.
Hình 1.10 Các kiểu anten lưỡng cực
Chiều dài anten của thẻ thường lớn hơn rất nhiều so với microchip của thẻ, và
do đó nó quyết định đến kích thước vật lý sau cùng của thẻ. Ngoài ra có một vài
thông số ta cần chú ý khi thiết kế thẻ:
• Khoảng cách đọc thẻ được tính từ reader
• Hướng nhận biết thẻ so với reader
15

• Hướng bất kỳ của thẻ so với reader
• Các kiểu riêng biệt của sản phẩm
• Tốc độ di chuyển của đối tượng được gắn thẻ

• Các điều kiện hoạt động đặc thù
• Sự phân cực của anten reader
1.4.1.2 Thẻ tích cực
Các thẻ RFID tích cực có sẵn một nguồn năng lượng ở trên bảng mạch thẻ (ví
dụ như ,có pin kèm theo;hoặc là dạng nguồn năng lượng khác) và các bộ phận điện
tử để thực hiện các chức năng đặc biệt. Một thẻ tích cực sử dụng nguồn năng lượng
ở trên bảng mạch thẻ của chính nó để truyền dữ liệu của nó tới reader. Nó không
phải cần đến năng lượng phát ra từ reader để truyền dữ liệu. Các bộ phận điện tử ở
trên bảng mạch thẻ có thể bao gồm bộ vi xử lý, cảm biến, và các cổng vào/ra. Ví dụ,
các thành phần điện tử này thực hiện đo một khoảng nhiệt độ nào đó và sinh ra dữ
liệu về giá trị nhiệt độ trung bình.Sau đó chúng sẽ sử dụng dữ liệu này để quyết
định các tham số khác chẳng hạn như ngày kết thúc của mặt hàng được gắn thẻ .
Rồi tiếp đó thẻ có thể truyền thông tin này tới reader. Chúng ta có thể hình dung
thẻ tích cực giống như một chiếc máy tính không dây cộng thêm với vài thuộc tính
khác (ví dụ, có thể bao gồm thêm một cảm biến hoặc một tập hợp các cảm biến).
Trong giao tiếp truyền thông tin giữa thẻ và reader, thì thẻ luôn luôn phải thực
hiện liên lạc trước tiên, tiếp sau đó mới tới phiên reader. Bởi vậy sự hiện diện của
reader không cần thiết cho sự truyền đi của dữ liệu, một thẻ tích cực có thể phát đi
dữ liệu lưu trữ trong nó tới các khu vực xung quanh ngay cả khi không có reader.
Có lẽ vì vậy mà kiểu thẻ này cũng được gọi là một bộ phát tín hiệu. Khoảng cách
đọc thẻ của một thẻ tích cực có thể là 100 feet (xấp xỉ 30.5 mét) hoặc lớn hơn.
Một thẻ tích cực bao gồm các thành phần:
• Vi chip
• Anten
• Nguồn năng lượng nuôi thẻ
• Các thành phần điện tử
Dưới đây là các hình ảnh minh họa các thành phần bên trong một thẻ tích cực:
16

Hình 1.11 Các thành phần bên trong một thẻ 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 số thấp (303.8 MHz) của hãng RFCode,
Inc
Do các thành phần vi chip và anten của thẻ tích cực cũng giống với thẻ thụ động
nên ta sẽ không nói tới ở đây.Bây giờ ta chỉ nói qua về hai thành phần còn lại là
khối nguồn và các thành phần điện tử.
1.4.1.2.1 Khối nguồn
Tất cả các thẻ tích cực đều có mang một nguồn năng lượng trên nó (ví dụ, có
một pin nhỏ kèm theo) để cung cấp năng lượng tới các thành phần điện tử và để nó
thực hiện truyền dữ liệu đi. Nếu như sử dụng một pin làm nguồn năng lượng , thì
17

một thẻ tích cực có thể sử dụng được ít nhất khoảng từ 2 tới 7 năm phụ thuộc vào
độ bền của pin. Một trong những nhân tố quyết định độ bền của pin là tốc độ truyền
dữ liệu của thẻ. Ví dụ, giả thiết rằng một thẻ tích cực được chế tạo mặc định là cứ
thực hiện truyền một lần sau vài giây. Nếu như bạn tăng nó lên,tức là thiết lập cứ
truyền một lần sau một vài phút thậm chí là một vài giờ,thì bạn đã làm cho tuổi thọ
sử dụng pin lâu hơn. Ngoài ra, các cảm biến nằm trên bảng mạch thẻ và các bộ xử
lý tiêu thụ năng lượng ít cũng có thể góp phần làm cho tuổi thọ của pin ngắn đi.
1.4.1.2.2 Các thành phần điện tử
Các thành phần điện tử nằm trên bảng mạch thẻ cho phép thẻ hoạt động như
một bộ phát tín hiệu (transmiter), và tùy theo lựa chọn cụ thể mà nó có thể thực hiện
được các chức năng đặc biệt chẳng hạn như việc tính toán, hoặc hoạt động như một
cảm biến,...Thành phần này cũng có thể cung cấp thông tin cho việc kết nối với các
cảm biến ở bên ngoài. Cho nên, tùy theo kiểu cảm biến gắn vào, mà thẻ có thể thực
hiện được rất nhiều các chức năng cảm biến. Nói chung, phạm vi các chức năng của
thành phần này là không giới hạn. Ta cần chú ý rằng khi số các chức năng tăng nên
thì kích thước vật lý của phần này tăng nên ,và vì vậy kích thước thẻ cũng tăng lên.
Tuy nhiên điều này hoàn toàn có thể chấp nhận được với các thẻ tích cực . Vì vậy
mà, các thẻ tích cực có thể triển khai tới một phạm vi rộng các ứng dụng hiện nay.

1.4.1.3 Thẻ bán tích cực (hoặc thẻ bán thụ động)
Các thẻ bán tích cực cũng có một nguồn năng lượng nằm trên nó và có kèm
thêm các thành phần điện tử để thực hiện các chức năng đặc biệt. Nguồn năng
lượng nằm trên bảng mạch thẻ cung cấp năng lượng cho các hoạt động của thẻ. Tuy
nhiên,để truyền dữ liệu đi, thẻ bán tích cực phải sử dụng năng lượng phát ra từ
reader.Đây là một đặc điểm giống với thẻ thụ động. Vì vây kiểu thẻ này cũng được
gọi dưới cái tên khác là “thẻ được trợ giúp bởi pin”. Trong việc giao tiếp truyền
thông tin giữa thẻ và reader, thì reader luôn luôn phải thực hiện liên lạc trước tiên,
tiếp sau đó mới tới phiên thẻ. Cũng có các đặc điểm tương tự như trên là các thẻ bán
thụ động.
Vậy tại sao lại dùng thẻ bán thụ động mà không dùng thẻ thụ động ? Là bởi vì
thẻ bán tích cực không sử dụng các tín hiệu của reader để kích thích bản thân nó
như các thẻ thụ động, và nó có thể đọc được từ một khoảng cách xa hơn so với thẻ
thụ động. Và cũng bởi lý do các thẻ bán thụ động có thể tự kích thích chính bản
thân nó . Do vậy, ngay cả khi đối tượng được gắn thẻ đang di chuyển với một tốc độ
lớn,thì dữ liệu trên thẻ vẫn có thể đọc được khi ta sử dụng thẻ bán thụ động (hoặc
bán tích cực).
Dưới đây là hình ảnh thực tế của thẻ bán tích cực từ các hãng sản xuất lớn trên
thế giới:
18

Hình 1.13 Các thẻ bán tích cực 2.45 GHz của hãng Alien Technology
Hình 1.14 Các thẻ bán tích cực 915 MHz/2.45 GHz của hãng TransCore
Ngoài cách phân loại trên còn có cách phân loại dựa trên cơ sở về việc hỗ trợ
khả năng ghi lại dữ liệu như dưới đây :
• Chỉ đọc (RO)
• Ghi một lần ,đọc nhiều lần (RW)
• Đọc, ghi (WORM)
Ta cần chú ý rằng cả hai loại thẻ thụ động và tích cực đều có thể là RO,
WORM, và RW.Dưới đây ta sẽ đi qua chi tiết hơn một chút về cách phân loại này.

1.4.1.4 Thẻ chỉ đọc
Một thẻ RO chỉ có thể lập trình một lần trong suốt thời gian nó tồn tại. Dữ liệu
có thể được “burn” vào bên trong thẻ tại nhà máy trong suốt giai đoạn chế tạo. Để
hoàn thành cái này,các cầu chì riêng lẻ trên vi chip của thẻ được “burn” vĩnh cửu
bằng cách dùng một chùm laser có đầu nhọn. Sau khi xong công đoạn đó ,thì dữ
liệu sẽ không thể ghi lần nữa lên thẻ trong suốt thời gian tồn tại của nó. Có lẽ do
vậy mà loại thẻ này còn có tên gọi khác là “factory programmed” (có nghĩa là ,
được lập trình bởi nhà sản xuất). Nhà sản xuất thẻ thực hiện đưa dữ liệu lên trên
thẻ,còn người dùng thẻ thông thường sẽ không có bất cứ điều khiển nào trên nó.
19

Kiểu thẻ này khá thích hợp cho các ứng dụng nhỏ, nhưng không thực tế khi chế tạo
số lượng lớn hoặc khi dữ liệu trên thẻ cần được tùy chỉnh dựa trên cơ sở ứng dụng
triển khai.
1.4.1.5 Thẻ ghi một lần – đọc nhiều lần
Một thẻ WORM có thể được lập trình hay ghi lại một lần, thông thường việc
này sẽ không phải được thực hiện bởi nhà sản xuất mà bởi người dùng thẻ tại thời
điểm họ thực hiện công đoạn tạo thẻ. Trong thực tế ,các thẻ loại này thường chỉ
được ghi đè với một số lần cố định (khoảng 100 lần) ! Nếu như dữ liệu ghi đè lên
thẻ vượt quá số lần quy định đó, thì thẻ có thể bị hư hỏng vĩnh viễn.
Đây là kiểu thẻ có giá cả phải chăng để có thể thực hiện với số lượng lớn và có
tính bảo mật dữ liệu cao,có lẽ vậy mà nó là kiểu thẻ được sử dụng thịnh hành nhất
trong các nghiệp vụ kinh doanh ngày nay.
1.4.1.6 Thẻ ghi – đọc
Một thẻ RW có thể được lập trình lại hay là ghi lại nhiều lần. Thông thường,
con số này nằm trong khoảng giữa 10,000 và 100,000 lần và có thể hơn nữa! Khả
năng ghi đè này đưa ra một đặc trưng to lớn ,đó là dữ liệu có thể được ghi hoặc bởi
reader hoặc bởi chính bản thân thẻ (trong trường hợp là các thẻ tích cực). Thẻ RW
thường có chứa một bộ nhớ Flash hoặc FRAM để lưu trữ dữ liệu của nó. Bảo mật
dữ liệu là một thử thách khá lớn cho loại thẻ này. Ngoài ra, chi phí thực hiện chế tạo

chúng cũng khá đắt đỏ. Có lẽ vì vậy nên các thẻ RW không được sử dụng rộng rãi
trong các ứng dụng ngày nay.
1.4.2 Thiết bị đọc thẻ (Reader)
Một RFID reader là một thiết bị cho phép đọc hoặc ghi tới các thẻ RFID thích
hợp. Hành động ghi dữ liệu lên thẻ bởi một reader được gọi là công đoạn tạo thẻ.
Công đoạn tạo thẻ cùng với việc gắn thẻ đó lên một đối tượng nào đó được gọi là
quy trình đưa thẻ đi vào hoạt động. Quãng thời gian một reader có thể phát xạ năng
lượng RF để đọc các thẻ được gọi là chu trình hoạt động của reader.
Reader là hệ thống thần kinh trung tâm của toàn bộ phần cứng hệ thống
RFID .Một reader có các thành phần chính dưới đây:
• Bộ truyền tín hiệu
• Bộ nhận tín hiệu
• Bộ vi xử lý
• Bộ nhớ
• Các kênh vào/ra cho các cảm biến, bộ truyền động, và bộ báo hiệu ở bên
ngoài.
• Khối điều khiển
• Khối giao tiếp truyền thông
• Khối nguồn
Dưới đây là hình minh họa cụ thể các thành phần đó trong một reader:
20

Hình 1.15 Các thành phần bên trong reader
1.4.2.1 Khối truyền tín hiệu
Bộ truyền tín hiệu của reader được sử dụng để truyền năng lượng điện xoay
chiều và chu kỳ xung thông qua anten của chính nó tới các thẻ nằm trong phạm vi
đọc của nó. Đây là một phần của bộ thu phát tín hiệu, là thành phần mà chịu trách
nhiệm gửi tín hiệu của reader tới môi trường xung quanh và nhận thông tin trả lại từ
thẻ thông qua anten của reader. Các cổng anten của reader sẽ được kết nối tới thành
phần thu phát của chính nó. Hiện nay, một vài reader có thể hỗ trợ nên tới bốn cổng

anten. Điều đó có nghĩa là reader có thể nhận dạng được nhiều thẻ tại cùng một thời
điểm.
1.4.2.2 Khối nhận tín hiệu
Thành phần này cũng là một phần của khối thu phát. Nó nhận các tín hiệu tương
tự từ thẻ thông qua anten của reader. Sau đó nó gửi các tín hiệu này tới bộ vi xử lý
của reader, ở đó nó sẽ thực hiện chuyển đổi sang định dạng số.
1.4.2.3 Khối vi xử lý
Thành phần này chịu trách nhiệm thực hiện các giao thức của reader để liên lạc
với từng loại thẻ phù hợp. Nó sẽ thực hiện giải mã và kiểm tra lỗi của các tín hiệu
tương tự từ bộ nhận tín hiệu. Ngoài ra, nó còn bao gồm thêm logic tùy chỉnh để lọc
mức thấp và xử lý dữ liệu đọc được từ thẻ.
1.4.2.4 Khối bộ nhớ
Bộ nhớ được sử dụng để lưu trữ dữ liệu chẳng hạn như các thông số cấu hình
của reader và danh sách các thẻ có thể đọc được. Nếu như kết nối giữa reader và
thành phần điều khiển hoặc hệ thống phần mềm bị ngắt,thì tất cả dữ liệu đọc được
từ thẻ sẽ bị mất.
1.4.2.5 Các kênh vào/ra cho cảm biến, bộ truyền động, và bộ báo hiệu ở bên
ngoài
21

Các reader không phải luôn hoạt động để đọc thẻ tại tất cả các thời điểm. Xét
cho cùng, thì các thẻ chỉ phải xuất hiện tại các thời điểm chính trong vùng đọc của
nó, và cũng để cho reader được rảnh rỗi để tiết kiệm năng lượng. Chính vì mục đích
đó mà ta phải sử dụng thành phần này. Nó cung cấp một kết cấu cơ học để bật hay
tắt reader phụ thuộc vào các sự kiện ở bên ngoài. Thông thường ta hay gặp các loại
cảm biến, chẳng hạn như một cảm biến chuyển động hay một cảm biến ánh sáng, để
phát hiện sự hiện diện của các đối tượng được gắn thẻ trong vùng đọc của reader.
Sau đó cảm biến có thể thiết lập reader để đọc thẻ này. Tương tự, thành phần này
cũng cho phép reader cung cấp một vài đầu ra nội bộ phụ thuộc vào một vài điều
kiện nào đó qua một bộ báo hiệu (ví dụ như, phát ra một âm thanh cảnh báo).

1.4.2.6 Khối điều khiển
Khối điều khiển là một thực thể mà cho phép một thực thể ở bên ngoài, hoặc là
con người hoặc là một chương trình máy tính, thực hiện liên lạc với reader và điều
khiển các chức năng của nó cũng như điều khiển bộ báo hiệu và bộ truyền động
được kết hợp với reader đó. Thông thường,các nhà sản xuất sẽ tích hợp thành phần
này vào bên trong bản thân reader (ví dụ như firmware). Tuy nhiên, nó cũng có thể
được đóng gói lại như một thành phần phần cứng hoặc phần mềm riêng biệt mà
người sử dụng sẽ phải mua nó đi kèm cùng với reader.
1.4.2.7 Khối giao tiếp truyền thông
Thành phần giao tiếp truyền thông cung cấp cách thức truyền thông tin tới
reader ,cho phép nó tương tác với các thực thể ở bên ngoài, thông qua một thành
phần điều khiển , để chuyển dữ liệu lưu trữ trong nó và để nhận lệnh và gửi trở lại
các phản hồi tương ứng. Thực thể này có các đặc tính quan trọng khiến nó cần phải
được chế tạo ra như một thành phần độc lập. Một reader cũng có thể có kiểu truyền
thông nối tiếp giống như giao tiếp mạng máy tính ta thường thấy. Đó là kiểu giao
tiếp có khả năng phổ biến thịnh hành nhất trong các kiểu giao tiếp có thể của
reader , tuy nhiên các phiên bản reader sắp tới đây lại đang phát triển các giao diện
mạng như là các chuẩn đặc trưng tiến tiến của tương lai.
1.4.2.8 Khối nguồn
Thành phần này thực hiện việc cung cấp năng lượng để nuôi các thành phần
khác trên reader.
1.4.2.9 Phân loại thiết bị đọc thẻ
Cũng giống như các thẻ, các reader cũng có thể được phân loại bằng cách sử
dụng hai tiêu chí khác nhau. Tiêu chí đầu tiên là dựa trên cách cung cấp giao tiếp
liên lạc cho reader. Dựa trên cái này, các reader có thể được phân loại như dưới đây:
• Reader nối tiếp
• Reader mạng
Tiếp sau đây ta sẽ mô tả qua về các kiểu reader này.
22

1.4.2.9.1 Thiết bị đọc thẻ nối tiếp
Các reader nối tiếp sử dụng một liên kết truyền thông nối tiếp để liên lạc với
một ứng dụng. Reader được liên kết vật lý tới một cổng nối tiếp trên máy tính sử
dụng một kết nối nối tiếp RS-232 hoặc RS-485. Chú ý rằng cả hai kiểu kết nối này
đều có một giới hạn về chiều dài cáp có thể được sử dụng để nối từ reader tới máy
tính. Với kiểu RS-485 cho phép chiều dài cáp sử dụng dài hơn so với kiểu RS-232.
Ưu điểm của các reader nối tiếp là có các liên kết truyền thông đáng tin cậy hơn
so với các reader mạng, bởi vì nó không ra các hiện tượng mất gói tin như trong
reader mạng . Do đó, việc sử dụng các reader loại này được khuyến khích để giảm
thiểu sự phụ thuộc vào một kênh truyền thông.
Tuy nhiên, nhược điểm của các reader nối tiếp là phụ thuộc vào chiều dài lớn
nhất của cáp được sử dụng để nối từ reader tới máy tính. Ngoài ra, bởi vì số lượng
cổng nối tiếp thường được giới hạn trên một máy chủ, nên phải cần tới một lượng
lớn máy chủ để có thể kết nối được với tất cả các reader nối tiếp.Và để cập nhật
firmware cho reader thì người bảo dưỡng phải thực hiện tiến hành vói từng reader.
Vì vậy đội ngũ bảo dưỡng cũng phải cần tới với số lượng nhiều. Ngoài ra, tốc độ
truyền dữ liệu nối tiếp thường thấp hơn nhiều so với tốc độ truyền dữ liệu mạng. Tất
cả các yếu tố này có thể dẫn đến một kết quả là , chi phí bảo dưỡng sẽ cao hơn và
thời gian ngừng hoạt động là đáng kể.
1.4.2.9.2 Thiết bị đọc thẻ mạng
Các reader mạng có thể được kết nối tới một máy tính bằng cách sử dụng cả
mạng có dây và mạng không dây. Trong thực tế, loại reader này có thể được cài đặt
vận hành giống như một thiết bị mạng thông thường mà không cần yêu cầu kiến
thức chuyên môn về phần cứng. Tuy nhiên cần phải chú ý rằng, tính năng giám sát
SNMP hiện đang có sử dụng trên một vài kiểu reader mạng. Do đó, phần lớn các
reader này không thể được giám sát như với các thiết bị mạng chuẩn được.
Ưu điểm của các reader mạng là nó không phụ thuộc vào chiều dài lớn nhất của
dây cáp được nối từ reader tới máy tính. Và nó cũng cần số lượng máy chủ ít hơn so
với các reader nối tiếp. Ngoài ra, firmware của reader có thể được cập nhật từ xa
thông qua mạng mà không cần tới bất cứ tiếp xúc vật lý nào với reader. Cái này

khiến cho hệ thống dễ dàng bảo dưỡng hơn và cho thấy nỗ lực hạ thấp chi phí của
một hệ thống RFID.
Nhược điểm của các reader mạng là các liên kết truyền thông kém tin cậy hơn
so với các reader nối tiếp. Ví dụ, có thể do lý do nào đó liên kết mạng bị trục trặc
trong khoảng thời gian ngắn, khiến cho mất gói dữ liệu trong quá trình chuyển dữ
liệu từ reader về máy chủ. Và có thể dẫn đến sai kết quả về dữ liệu trên thẻ . Để giải
quyết vấn đề này, nói chung các reader đã có thêm bộ nhớ trong để lưu trữ dữ liệu
đọc được từ thẻ. Tính năng này dù không tối ưu nhưng đã phần nào giảm bớt được
hậu quả gây ra do mất liên kết mạng.
23

Tiêu chí phân loại thứ hai được tạo ra dựa trên cơ sở tính di động của nó, như
chỉ ra dưới đây:
• Reader cố định
• Reader cầm tay
Dưới đây ta sẽ mô tả về các kiểu reader này.
1.4.2.9.3 Thiết bị đọc thẻ cố định
Các reader loại này được gắn vào tường, cổng, hoặc một vài cấu trúc phù hợp
trong vùng đọc. Các cấu trúc mà trên đó reader được gắn vào có thể không cần phải
là tĩnh! Ví dụ , một vài reader loại này có thể được gắn lên các xe nâng hàng. Tương
tự, ta cũng có thể gắn các reader này ở bên trong các xe tải giao nhận hàng. Trái
ngược với các thẻ, các reader không chịu được với các điều kiện môi trường khắc
nghiệt. Do đó, nếu như chúng ta cài đặt một reader ở ngoài trời hoặc trên các đối
tượng đang chuyển động, thì chúng ta phải chú ý tới các điều kiện xung quanh nó.
Các reader cố định nói chung thường phải cần tới anten ở bên ngoài để có thể đọc
được thẻ. Một reader có thể cung cấp lên tới bốn cổng anten ở bên ngoài.
Giá cả của các reader cố định thường thấp hơn nhiều so với các reader cầm
tay.Chính vì vậy các reader loại này là kiểu reader được sử dụng thông dụng nhất
hiện nay.
Một kiểu reader có tên gọi là reader agile có thể hoạt động trong các tần số khác

nhau hoặc có thể sử dụng các giao thức liên lạc từ thẻ tới reader khác nhau. Ngày
nay các reader agile là loại reader cố định thường được sử dụng nhất.
Hình 1.16 Reader mạng dải UHF tần số thấp (303.8 MHz) hỗ trợ giao tiếp mạng có
dây và không dây của hãng RFCode, Inc
24

Một kiểu reader cố định có tên gọi là máy in RFID, có thể in ra một mã vạch và
đồng thời tạo ra một thẻ RFID trên một nhãn thông minh. Một nhãn thông minh bao
gồm một nhãn mã vạch và có một thẻ RFID được nhúng trong nó. Các kiểu thông
tin khác nhau, chẳng hạn như người gửi và địa chỉ người nhận, thông tin sản phẩm,
cũng có thể được in trên nhãn đó. Sau đó, máy in RFID sẽ đọc các thẻ nhãn thông
minh mà nó vừa mới ghi lên để xác thực thông tin. Nếu như thông tin này có lỗi, thì
tức là máy in đã từ chối nhãn thông minh và nó chỉ thực hiện việc duy nhất là in ra.
Một nghiệp vụ nào đó mà hiện đang sử dụng mã vạch cho các thao tác của nó thì ta
có thể sử dụng RFID printer như là bước đầu tiên tiếp cận làm quen với công nghệ
RFID. Dưới đây là một vài hình ảnh trong thực tế về các nhãn thông minh và máy
in RFID:
Hình 1.17 Nhãn RFID thông minh của hãng Zebra Technologies
Hình 1.18 Máy in RFID của hãng Zebra Technologies
25