Nghiên cứu bài toán chống xung đột tín hiệu trong hệ thống RFID

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
--------------------------------------ĐINH VĂN PHI

Đinh Văn Phi

KỸ THUẬT VIỄN THÔNG

NGHIÊN CỨU BÀI TOÁN CHỐNG XUNG ĐỘT TÍN HIỆU TRONG
HỆ THỐNG RFID

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
Kỹ thuật viễn thông

2014B
Hà Nội – 2017


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
--------------------------------------Đinh Văn Phi

NGHIÊN CỨU BÀI TOÁN CHỐNG XUNG ĐỘT TÍN HIỆU TRONG
HỆ THỐNG RFID

Chuyên ngành: Kỹ thuật viễn thông

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
Kỹ thuật viễn thông

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:

TS. Nguyễn Thành Chuyên

Hà Nội – 2017


MỤC LỤC
Contents
MỤC LỤC ...................................................................................................................... 1
DANH MỤC HÌNH VẼ ................................................................................................. 3
LỜI CÁM ƠN ................................................................................................................ 4
LỜI NÓI ĐẦU .............................................................................................................. 5
Chương I: GIỚI THIỆU VỀ CÔNG NGHỆ RFID VÀ ỨNG DỤNG ....................... 7
I.1: RFID là gì? ........................................................................................................... 7
I.1.1 Cấu trúc hệ thống RFID .................................................................................. 7
I.2 QUY TRÌNH HOẠT ĐỘNG RFID ...................................................................... 9
I.3 ỨNG DỤNG CỦA CÔNG NGHỆ RFID ............................................................. 9
I.3.1 Ứng dụng RFID trong xử phạt ...................................................................... 10
I.3.2 Ứng dụng RFID trong an ninh quốc gia ....................................................... 11
I.3.3 Ứng dụng RFID trong lĩnh vực thư viện....................................................... 11
I.3.4 Ứng dụng RFID trong quản lý kho hàng ...................................................... 12
I.3.5 Ứng dụng RFID trong chấm công ................................................................ 13
I.3.6 Ứng dụng của RFID trong y tế, giáo dục, vui chơi giải trí ........................... 13
I.3.7 Ứng dụng RFID tại Việt Nam:...................................................................... 14
I.4: THUẬN LỢI VÀ KHÓ KHĂN ......................................................................... 15
I.4.1 Thuận lợi: ...................................................................................................... 15
I.4.2 Khó khăn: ...................................................................................................... 16
Chương II: NHẬN DẠNG THẺ TAG VÀ VẤN ĐỀ XUNG ĐỘT TÍN HIỆU ......... 18
II.1 VẤN ĐỀ XUNG ĐỘT TRONG HỆ THỐNG RFID ....................................... 18
II.1.1 Xung đột reader: .......................................................................................... 19
II.1.2 Xung đột TAG ............................................................................................. 19

II.2 CÁC GIAO THỨC CHỐNG XUNG ĐỘT. ...................................................... 20
II.2.1 Các giao thức chông xung đột cho Reader .................................................. 20
II.2.2 Các giao thức chống xung đột cho Tag ....................................................... 21
II.3. KẾT LUẬN CHƯƠNG. ................................................................................... 33
Chương III: FADINH VÀ HIỆU ỨNG CAPTURE EFFECTS .................................. 34
III.1: ẢNH HƯỞNG CỦA FADING TRONG HỆ THỐNG ................................... 34
III.1.1. Fading phẳng ( Flat Fading ): .................................................................... 34
III.1.2.Fading lựa chọn tần số: (Frequence Fading ) ............................................. 36

1


III.1.3. Fading diện hẹp và đa đường: (Small-Scale Fading and Multipath) ........ 37
III.2 HIỆN TƯỢNG CAPTURE EFFECT ............................................................... 42
III.2.1 Hiện tượng CAPTURE EFFECT ............................................................... 42
III.2.2 Các công việc liên quan. ............................................................................ 43
III.3. KẾT LUẬN CHƯƠNG. ..................................................................................... 45
Chương IV: HIỆU QUẢ THUẬT TOÁN CHỐNG VA CHẠM SỬ DỤNG
CAPTURE EFFECT CHO GIAO THỨC RFID ISO 18000-6C. ................................ 47
IV.I GIỚI THIỆU ..................................................................................................... 47
IV.2 MÔ HÌNH HỆ THỐNG THEO TRƯỜNG CAPTURE EFFECT ................... 48
IV.3 THUẬT TOÁN CHỐNG VA CHẠM GHI BẮT CHO GIAO ISO 18000-6C 49
IV.4 CÁC KẾT QUẢ PHÂN TÍCH VÀ SỐ LIỆU .................................................. 52
IV.5. KẾT LUẬN CHƯƠNG ................................................................................... 54
CHƯƠNG V: KẾT LUẬN........................................................................................... 55
TÀI LIỆU THAM KHẢO: .......................................................................................... 56

2

DANH MỤC HÌNH VẼ

Hình 1.1: Cấu trúc Thẻ [19] ........................................................................................... 7
Hình 1.2: Đầu đọc [19].................................................................................................. 8
Hình 1.3: Quy trình hoạt động [21]................................................................................ 9
Hình 2.1: Tương quan giữa vùng chất vấn và vùng can nhiễu .................................... 19
Hình 2.2: Cấu trúc điều khiển phân cấp giao thức HiQ [22] ....................................... 21
Hình 2.3: Cây nhị [22] ................................................................................................ 23
Hình 2.4: Sơ đồ trạng thái giao thức Adaptive Binary Tree [23] ............................... 24
Hình 2.5: Khe STAC [22] ............................................................................................ 25
Hình 2.6: Sơ đồ trạng thái giao thức STAC [22] ......................................................... 25
Hình 2.7: Sơ đồ trạng thái reader Slotted Aloha [23] .................................................. 31
Hình 2.8: Sơ đồ trạng thái tag Slotted Aloha [23] ....................................................... 32
Hình 3.1: Kênh fading phẳng [20] ............................................................................... 34
Hình 3.2: Kênh fading lựa chọn tần số [20] ................................................................. 37
Hình 3.3: Phân bố Rayleigh [20] ................................................................................. 38
Hình 3.4: Phân bố Rician [20] ..................................................................................... 39
Hình 3.5: Dịch Dopple [20] ......................................................................................... 40
Hình 3.6: Mô hình đáp ứng xung rời rạc thời gian [20]............................................... 41
Hình 4.1. Ước lượng số lượng tag của CMEBE trong môi trường Capture Effect (α =
0.5) ............................................................................................................................... 51
Hình 4.2. Ước lượng xác xuất Capture trung bình thực tế của CMEBE ( n = 200) .... 52
Hình 4.3. Sự cải thiện thông lượng của thuật toán chống va chạm với Cature Effect (𝑛
= 200). .......................................................................................................................... 53

3


LỜI CÁM ƠN

Trước hết, em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới tập thể các thầy, cô giáo trong
Viện Đào tạo sau đại học, trường Đại học Bách Khoa Hà Nội đã quan tâm đến khóa
học này, tạo điều kiện cho học viên có điều kiện thuận lợi để học tập và nghiên cứu.
Đặc biệt, tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến Thầy giáo TS. Nguyễn Thành Chuyên đã
tận tình chỉ bảo, hướng dẫn và chỉnh sửa nội dung của bài luận văn này.
Tôi xin cam đoan rằng nội dung của luận văn này là do tôi tìm hiểu, nghiên cứu và
viết ra. Tất cả đều được tôi thực hiện cẩn thận và có sự định hướng, chỉnh sửa của
giáo viên hướng dẫn.
Tôi xin chịu trách nhiệm với những nội dung trong bản luận văn này.
Xin Trân trọng cám ơn
Tác giả

Đinh Văn Phi

4


LỜI NÓI ĐẦU

Ngày nay, với sự phát triển nhanh chóng của khoa học kỹ thuật, nhiều công nghệ
mới ra đời với mục đích làm cho mọi việc trở nên đơn giản, tiện lợi nhằm đáp ứng nhu
cầu ngày càng cao của con người trong mọi lĩnh vực. Do vậy các công nghệ mới càng
hướng đến khả năng không dây làm cho con người được giải phóng, tự do và thoải
mái hơn.Và nhận dạng tự động là một trong những công nghệ có thể đáp ứng được
nhu cầu đó . Nhận dạng tự động (Automatic Identification) là công nghệ dùng để giúp
các máy nhận dạng các đối tượng mà không cần nhập dữ liệu vào bằng nhân công.
Các công nghệ nhận dạng tự động như : Nhận dạng mã vạch (Bar Codes), nhận dạng
thẻ thông minh, công nghệ sinh trắc học (biometric), nhận dạng đặc trưng quang học
(Optical character Recognition-OCR) và nhận dạng tần số vô tuyến RFID (Radio
Frequency Iditification). Trong đó, RFID được coi là một cuộc cách mạng của hệ

thống nhúng và môi trường tương tác hiện nay. Công nghệ này đã và đang được phát
triển mạnh ở nhiều nước trên thế giới với những ứng dụng rất đa dạng trong các lĩnh
vực : sản xuất kinh doanh ( các dây chuyền sản xuất công nghiệp, trong chăn nuôi,
nuôi trồng thủy sản, các của hàng, siêu thị, trạm thu phí, bãi đậu xe, …), an ninh, y tế,
…
Công nghệ RFID đã được nghiên cứu ( từ khoảng những năm 1930) và ứng dụng
từ khá sớm, nhưng trong vòng khoảng mười năm trở lại đây công nghệ này mới thực
sữ được phát triển rầm rộ. Công nghệ RFID sẽ hết sức cần thiết cho sự phát triển của
thế giới do đó nhiều nước đã và đang xúc tiến các công tác triển khai công nghệ này.
Việt Nam cũng không phải là ngoại lệ, tuy khái niệm RFID cũng chưa thực sự phổ
biến nhưng với xu hướng chung của thế giới, Việt Nam cũng đang nghiên cứu và
từng bước triển khai công nghệ này vào cuộc sống để phục vụ nhu cầu của người dân
trong nước.
Bên cạnh việc ứng dụng RFID, cần phải nghiên cứu để khắc phục một số nhược
điểm còn tồn tại của nó (chưa có chuẩn chung và giải pháp bảo mật hiệu quả, dễ ảnh
hưởng bởi những vật bằng kim loại, xung đột,…). Trong quá trình sử dụng RFID cũng
gặp phải các vấn đề can nhiễu tín hiệu giống như các hệ thống truyền thông vô tuyến
khác. Vì vậy, việc nghiên cứu, phát triển các giao thức chống can nhiễu nhằm tăng
hiệu năng của hệ thống RFID đóng vai trò rất quan trọng. Đồ án “Nghiên cứu bài toán
chống xung đột tín hiệu trong hệ thống RFID” sẽ nghiên cứu để khắc phục các xung
đột giúp cho công nghệ này thật sự mang lại hiệu quả tối đa trong công việc.

5


Đồ án này bao gồm 5 chương:
Chương I: GIỚI THIỆU VỀ CÔNG NGHỆ RFID VÀ ỨNG DỤNG.
Chương II: NHẬN DẠNG THẺ VÀ VẤN ĐỀ XUNG ĐỘT TÍN HIỆU
Chương III : FADING VÀ HIỆU ỨNG CAPTURE EFFECTS.
Chương IV: HIỆU QUẢ THUẬT TOÁN CHỐNG VA CHẠM SỬ DỤNG HIỆU ỨNG

LẤN ÁT CHO GIAO THỨC RFID ISO 18000-6C.
Chương V: KẾT LUẬN

6


Chương I: GIỚI THIỆU VỀ CÔNG NGHỆ RFID VÀ ỨNG DỤNG
I.1: RFID là gì?
RFID (Radio Frequency Identification) là công nghệ xác nhận dữ liệu đối tượng
bằng sóng vô tuyến để nhận dạng , theo dõi và lưu thông tin trong một thẻ (Tag).
Reader quét dữ liệu thẻ và gửi thông tin đến cơ sở dữ liệu lưu trữ dữ liệu của thẻ.
Như trường hợp trên, bạn đi siêu thị, bỏ hàng vào xe đẩy và chỉ đơn giản đẩy
thẳng xe qua cổng giám sát. Một thiết bị tự động nhận dạng từng món hàng bạn mua
và tự động trừ vào tài khoản thanh toán của bạn. Nhanh và tiện lợi biết bao! Đó chỉ là
một trong rất nhiều ứng dụng tiện ích của công nghệ RFID.
Kỹ thuật RFID sử dụng truyền thông không dây trong dải tần sóng vô tuyến để
truyền dữ liệu từ các thẻ đến các reader. Thẻ có thể được đính kèm hoặc gắn vào đối
tượng được nhận dạng chẳng hạn sản phẩm, hộp hoặc sách…..
Dạng đơn giản nhất được sử dụng hệ thống RFID bị động làm việc như sau: một
RFID reader truyền một tín hiệu tần số vô tuyến điện từ qua antenna của nó đến một
con chip không tiếp xúc. Reader nhận thông tin trở lại từ chip và gửi nó đến máy tính
điều khiển đọc và xử lý thông tin tìm được từ con chip. Các con chip không tiếp xúc,
không tích điện, chúng hoạt động bằng cách sử dụng năng lượng chúng nhận từ tín
hiệu được gửi bởi một reader.
I.1.1 Cấu trúc hệ thống RFID
Hệ thống RFID gồm 3 thành phần chính: Thẻ RFID, reader và cơ sở dữ liệu.
Một hệ thống RFID toàn diện bao gồm các thành phần:
-

Thẻ RFID (RFID tag, Transponder – bộ phát đáp) được lập trình điện tử với

thông tin duy nhất.

Hình 1.1: Cấu trúc Thẻ [19]
7


Gồm 2 phần chính:
+ Chíp: lưu trữ một số thứ tự duy nhất hoặc thông tin khác dự trên loại thẻ: read –
only, read – write, hoặc write – once – read – many.
+ Antenna: được gắn với vi mạch truyền thông tin từ chip đến reader. Antenna càng
với cho biết phạm vi đọc càng lớn.
-

Các reader (đầu đọc) hoặc sensor (cái cảm biến) để truy vấn các thẻ.

Hình 1.2: Đầu đọc [19]
Gồm các phần :
+ Máy phát
+ Máy thu
+ Vi mạch
+ Bộ nhớ
+ Các kênh nhập/xuất của các cảm biến, cơ cấu truyền động đầu từ và bảng.
+ Mạch điều khiển.
+ Giao diện truyền thông
+ Nguồn năng lượng
+ Serial reader
+ Network reader
-

Antenna thu, phát sóng vô tuyến.

8


-

Host computer – server, nơi mà máy chủ và hệ thống phần mềm giao diện với hệ
thống được tải.

-

Cơ sở tầng truyền thông: là thành phần bắt buộc, nó là một tập gồm cả hai mạng
có dây và không dây và các bộ phận kết nói tuần tự để kết nói các thành phần
trong hệ thống RFID với nhau để chúng truyền với nhau hiệu quả.

-

Database:

Là hệ thống thông tin phụ trợ đẻ theo dõi và chứa thông tin về item có đính thẻ.
Thông tin được lưu trong database bao gồm định danh item, phần mô tả, nhà sản
xuất, hoạt động của item, vị trí. Kiểu thông tin chứa trong database sẽ biến đổi tùy
theo ứng dụng. Các database cũng có thể kết nối đến các mạng khác như mạng LAN
để kết nối database qua Internet. Việc kết nối này cho phép dữ liệu chia sẻ với một
database cục bộ mà thông tin được thu thập trước tiên từ nó.
I.2 QUY TRÌNH HOẠT ĐỘNG RFID
RFID hoạt động trên nền tảng sóng vô tuyến kết hợp với máy tính quản lý bao gồm
thẻ, đầu đọc thẻ và máy tính chủ. Thẻ RFID gắn vào sản phẩm được tích hợp chip
bán dẫn và ăng-ten thu sóng. Đầu đọc thẻ nhận tín hiệu từ thẻ RFID từ xa, có thể lên
đến 50m tùy vào nguồn năng lượng được cung cấp cho thẻ RFID, chuyển dữ liệu đến

máy tính để phân tích và xử lý thông tin vế đối tượng đó.
Đầu đọc RFID

Thẻ RFID bị động

1 - Đầu đọc gửi tín hiệu cao
tần
2 - Anten thẻ nhận tín hiệu
3 - Chíp điều chỉnh tín hiếu
4 - Anten gửi sóng cao tần
trở lại
5 – đầu đọc điều chỉnh tín
hiệu nhận được và tách thông
tin từ thẻ

Hình 1.3: Quy trình hoạt động [21]
I.3 ỨNG DỤNG CỦA CÔNG NGHỆ RFID
Một số Ứng dụng RFID:


Quản lý đối tượng, nhân sự



Kiểm soát vào ra, chấm công điện tử, kiểm soát thang máy



Quản lý hàng hóa bán lẻ trong siêu thị
9



Nghiên cứu động vật học



Quản lý hàng hóa trong xí nghịêp, nhà kho...



Quản lý xe cộ qua trạm thu phí.



Lưu trữ thông tin bệnh nhân trong y khoa (mang theo người bệnh nhân đặc biệt
là bệnh nhân tâm thần)



Làm thẻ hộ chiếu, CMND (Mỹ)
I.3.1 Ứng dụng RFID trong xử phạt

Kỹ thuật RFID tạo điều kiện xử phạt dễ dàng để thay đổi các nhiệm vụ thường
lệ mà nó đòi hỏi thời gian cao thành các nhiệm vụ điện tử được thực thi tự động với
chi phí thấp. Thêm nữa là thúc đẩy hoạt động lưu và tạo hệ thống hoàn chỉnh và hiệu
quả hơn, việc sử dụng hệ thống RFID làm tăng an ninh, giảm bạo lực và tạo ra môi
trường an tòan cho bộ phận nhân viên.
Việc xử phạt ở California, Michigan, Illinois và Ohio đang sử dụng một hệ

thống theo dõi RFID được phát triển bởi công ty dựa vào Arizona. Hệ thống này có 5
thành phần chính: máy phát cỡ đồng hồ đeo tay phát hiện sự giả mạo, một máy phát
đeo thắt lưng được mang bởi nhân viên, một dãy tiếp nhận anten được đặt theo vị trí
chiến lược, một hệ thống máy tính, và phần mềm ứng dụng độc quyền.
Máy phát được mặc bởi phạm nhân và nhân viên gửi tín hiệu radio duy nhất
mỗi 2 phút, cho phép hệ thống xác định vị trí của người đeo và theo dõi và ghi nhận
sự di chuyển của họ dễ dàng trong thời gian thực. Hệ thống tự động kiểm sóat một đầu
điện tử đếm mỗi 2 phút và gửi một cảnh báo nếu một tù nhân mất tích. Nếu một tù
nhân vào một vùng cấm hoặc cố tháo máy phát đồng hồ đeo tay, thiết bị phát tín hiệu
một cảnh báo đến máy tính giám sát. Nếu một tù nhân đánh nhân viên hoặc tháo máy
phát từ dây lưng của nhân viên, máy phát của nhân viên gửi tín hiệu cảnh báo. Các
nhân viên cũng có thể gửi một cảnh báo bằng cách nhấn một nút khẩn cấp trên máy
phát.
Hệ thống RFID ghi lại tất cả dữ liệu theo dõi được thu thập lên một giai đoạn
đã quy định trong một cơ sở dữ liệu được lưu trữ cố định. Điều này cho phép hệ thống
nhận diện và báo cáo tất cả tù nhân trong vùng lân cận của bất kỳ việc tình cờ xảy ra
nào gây ra cảnh báo. Việc quản lý khác báo cáo các ứng dụng gồm thuốc uống và
phân phát bữa ăn, tham gia thời khóa biểu và thông tin ra vô cụ thể.

10


I.3.2 Ứng dụng RFID trong an ninh quốc gia
Hội an ninh quốc gia Mỹ (DHS) đã nắm bắt RFID như một kỹ thuật chọn cho
việc cải tiến an ninh ở biên giới Mỹ và cửa khẩu. Kỹ thuật RFID là ý tưởng xác định
vị trí, theo dõi và xác thực sự đi lại của mọi người và các đối tượng mà họ vào ra Mỹ.
Vào tháng 01 năm 2005, DHS thông báo các kế hoạch bắt đầu kiểm tra kỹ
thuật RFID dưới sáng kiến US-VISIT, mà giờ nó dùng kỹ thuật sinh trắc học để xác
minh nhận dạng của các khách nước ngòai ở sân bay 115 và cảng 14. Một ngón tay trỏ
của khách được scan để lấy dấu tay và một ảnh số được chụp. Dấu tay và ảnh được

dùng để xác thực tài liệu thông hành của khách và được ghi lại và được kiểm tra đối
chiếu với các danh sách phần tử khủng bố.
Để tự động xử lý vào ra, việc kiểm tra bằng chứng cơ sở DHS sẽ cho các khách
vào nước một thẻ RFID với một số ID duy nhất mà nó liên kết với dấu tay số của họ,
hình ảnh và thông tin cá nhân khác trong cơ sở dữ liệu an ninh của US-VISIT. Ý
tưởng này là sẽ sử dụng các thẻ chỉ đọc thụ động không thể thay đổi gì được trên nó.
Không thông tin cá nhân sẽ được lưu trên thẻ. Kỹ thuật RFID được xem là tài năng
của hải quan Mỹ và nhân viên bảo vệ biên giới để so khớp sự vào ra ở biên giới lãnh
thổ nhanh chóng, chính xác và đáng tin cậy. Thẻ RFID sẽ cho phép tự động ghi việc ra
vào của khách trong các khách bộ hành và xe cộ và có thể cho nhân viên biên giới
kiểm tra nhanh lượng thời gian hành khách ở lại Mỹ và họ có ở quá mức visa hay
không. Việc kiểm tra RFID được lập lịch để bắt đầu ở cổng của Đông, Tây Nogales ở
Arizona, vịnh Alexandria ở New York và xa lộ Pacific và vòng xoay Peace ở ban
Washington trước tháng 7 năm 2005.
Việc ngăn ngừa vũ khí của các vụ phá hoại công chúng từ các thùng hàng vào
Mỹ là ưu thế cao khác cho DHS. Dưới Container Security Initiative (CSI), thông báo
năm 2002, thiết bị phát hiện tia phóng xạ và ảnh X quang hay gamma đang được dùng
để kiểm tra các thùng đựng hàng hóa trước khi chúng được vận chuyển đến Mỹ. CSI
cũng cần thiết phát triển các thùng chứa thông minh, một ứng dụng rõ ràng cho kỹ
thuật RFID. Dĩ nhiên, RFID sẽ là một chìa khóa trong sự nỗ lực của dân tộc để bảo
đảm cho các biên giới và hệ thống giao thông.
I.3.3 Ứng dụng RFID trong lĩnh vực thư viện
Hiện nay có rất nhiều thư viện đại học và thư viện thành phố trên thế giới đang
sử dụng vi mạch bán dẫn đặc biệt và được biết đến như các thẻ RFID. RFID được gắn
trên các cuốn sách, chính cách sắp xếp của công nghệ này giúp cho công việc của các
thư viện đạt hiệu quả tốt hơn. Hệ thống RFID sẵn sàng ở mọi nơi hay ngay khi được
lắp đặt ở hơn 300 thư viện ở Mỹ và gán hàng nghìn thẻ cho các cuốn sách. Bên cạnh

11

đó, RFID được ứng dụng trong quá trình tự động hoá việc mượn trả, kiểm kê, chống
trộm tài liệu, mượn trả và phân loại tự động tài liệu. Theo chuyên viên IT Jim
Lichtenberg nói rằng: “Các thư viện có thể tiến xa hơn nữa với việc sử dụng RFID
trong môi trường khách hàng hơn bất kỳ người nào khác”.
Công nghệ RFID đang trở thành một công nghệ được nhiều thư viện trên thế
giới sử dụng nhằm nâng cao hoạt động thư viện. Đây là một công nghệ mới tiên tiến
hơn so với công nghệ mã vạch đang được sử dụng hiện nay. Mặc dù, giá thành của nó
hiện nay còn cao nhưng trong vài năm tới giá của sản phẩm này sẽ giảm dần và sẽ là
lựa chọn hàng đầu của các thư viện vì những ưu điểm vượt trội của nó so với công
nghệ mã vạch. Ở Việt Nam đã có trung tâm Thông tin thư viện của trường Đại học
Giao thông Vận tải I và trường Đại học Quốc Gia T.P Hồ Chí Minh sử dụng công
nghệ này.
I.3.4 Ứng dụng RFID trong quản lý kho hàng
Ở đây, trong ứng dụng quản lý kho, tần số được dùng trong RFID là hàng trăm
MHz. Khi đó khoảng cách để "nhận dạng" để đầu đọc có thể đọc được thẻ gắn chip
RFID là vài mét đến năm chục mét tùy vào môi trường cũng như các yếu tố kỹ thuật
khác như anten thu phát, ... Với khoảng cách vài chục mét như vậy, các kiện hàng nằm
trong kho có thể được kiểm kê một cách "từ xa" qua một vài đầu đọc gắn rải rác trong
nhà kho đó. Khi nhập hàng vào kho, hàng sẽ đi qua cổng kiếm soát và sẽ được đọc
thông tin để lưu vào cơ sở dữ liệu trên máy tính. Khi hàng đi qua cửa ra, đầu đọc cũng
đọc thông tin từ thẻ RFID gắn trên hàng đó và cập nhật thông tin về cơ sở dữ liệu.
Như vậy hàng hóa có thể được kiểm soát mọi lúc, mọi nơi khi được đưa vào trong kho
cũng như trong tòan bộ thời gian hàng hóa nằm tại kho.


Tính ưu việt của ứng dụng.

Thứ nhất, rõ ràng, với việc kiểm kê hàng hóa trong kho một cách tự động như
thế, sẽ rất chính xác cũng như giảm được đáng kể sức người cho việc kiểm kê hàng

hóa. Đó là tiết kiệm về thời gian và nhân lực.
Thứ hai, với khoảng cách đọc được từ xa từ vài chục đến hàng trăm mét như
thế, chỉ cần một vài đầu đọc gắn ở những nơi hợp lý trong kho là ta có thể quản lý
được toàn bộ kho. Với việc đọc thông tin từ các thẻ RFID gắn trên hàng hóa trong kho
như thế, kết hợp 2-3 đầu đọc có thể cho ta biết chính xác vị trí của hàng hóa đang nằm
ở vị trí nào trong kho mà không phải mất công bới tung, lục lọi khắp kho nhất là khi ta
biết trong kho còn 1 vài sản phẩm nào đó mà không thể biết, không thể tìm được
chúng ở đâu nếu chỉ dùng sức người.

12


I.3.5 Ứng dụng RFID trong chấm công
Trong quản lý nhân sự và chấm công, khi vào, ra công ty để bắt đầu hay kết thúc một
ngày hoặc ca làm việc, nhân viên chỉ cần đưa thẻ của mình đến gần máy đọc thẻ
(không phải nhét vào), ngay lập tức máy phát ra một tiếng bíp, dữ liệu vào, ra của
nhân viên đó đã được ghi nhận và lưu trữ trên máy chấm công. Trong trường hợp nếu
những nhân viên nghỉ việc, thẻ nhân viên sẽ được thu hồi và tái sử dụng mà không
ảnh hưởng đến chất lượng thẻ. Ưu điểm nổi bật của thẻ RFID so với thẻ mã vạch
(Barcode) hay thẻ mã từ (Mag.Stripe card) là thẻ RFID không bị trầy xước, mài mòn
khi dùng. Sử dụng thẻ chấm công loại cảm ứng, người phụ trách hệ thống sẽ lấy toàn
bộ dữ liệu từ các máy đọc thẻ về, sau khi cập nhật dữ liệu sẽ có ngay báo cáo thống kê
nhanh để ban giám đốc biết số lượng nhân viên đang có mặt, số nhân viên nghỉ hoặc
biết được trình độ tay nghề từng nhân viên; nhân viên nào hết hạn hợp đồng lao động;
bảo hiểm xã hội, bảo hiểm y tế...
So sánh giải pháp chấm công vân tay và giải pháp chấm công bằng thẻ:
 Mật độ sử dụng: (mật độ tối ưu về thời gian đáp ứng ca làm việc)
Chấm công bằng vân tay: trung bình 150 người / máy.
Máy Chấm công bằng thẻ cảm ứng: trung bình 450 người / máy.
 Ưu điểm :

Ưu điểm của máy chấm công bằng vân tay: Không thể chấm công hộ người khác,
không cần mang theo thẻ.
Ưu điểm của máy chấm công bằng thẻ cảm ứng: Chấm công nhanh, đơn giản, ổn
định, có thể kết hợp với thẻ nhân viên.
 Khuyết điểm :
Khuyết điểm của máy chấm công bằng vân tay:
o Tính ổn định tùy thuộc vào môi trường.
o Thời gian chấm công lâu hơn dùng thẻ.
o Chi phí bảo hành cao.
Khuyết điểm của máy chấm công bằng thẻ cảm ứng: Nhân viên có thể dùng thẻ
để chấm công dùm.
I.3.6 Ứng dụng của RFID trong y tế, giáo dục, vui chơi giải trí
Trong y tế, giáo dục, vui chơi giải trí, công nghệ RFID có thể sử dụng cho
người cũng như đồ vật. Vì vậy, một số bệnh viện đang sử dụng vòng đeo tay RFID

13


cho trẻ mới sinh và bệnh nhân cao tuổi mất trí. Ngoài ra còn ứng dụng trong việc quản
lý hồ sơ bệnh án... Học sinh một trường đông học sinh ở Nhật dùng thẻ RFID để báo
cho cha mẹ biết mình đã ra tới. Các công viên giải trí ở Mỹ bán ra vé RFID sẽ bậtnháy báo cho khách biết đến lượt mình vào cuộc chơi...
RFID còn được áp dụng trong rất nhiều lĩnh vực khác như nghiên cứu động vật
học, lưu trữ thông tin bệnh nhân trong y khoa (mang theo người bệnh nhân đặc biệt là
bệnh nhân tâm thần), làm thẻ hộ chiếu, CMND (Mỹ),…
I.3.7 Ứng dụng RFID tại Việt Nam:
Thị trường Việt Nam hiện nay cũng bắt đầu phát triển nhiều thiết bị ứng dụng
công nghệ RFID, đi đầu có thể kể ra như: ISII Corporation - Đại học Bách Khoa Hà
Nội, TECHPRO Việt Nam, hợp tác cùng Hãng IDTECK - Korea. Các sản phẩm ứng
dụng công nghệ RFID tầm ngắn được sử dụng vào các giải pháp như kiểm soát vào ra,
chấm công điện tử, kiểm soát thang máy...Các sản phẩm ứng dụng công nghệ RFID

tầm xa được sử dụng vào giải pháp kiểm soát bãi xe, kiểm soát kho hàng, kho vận,
quản lý hàng hóa siêu thị, nuôi trồng thủy sản.
Ứng dụng công nghệ RFID trong nuôi trồng thuỷ sản tại Việt Nam
Để các mặt hàng thủy sản xuất khẩu có thể vượt qua các rào cản kỹ thuật vào
được các thị trường khó tính như Nhật Bản, Mỹ... và giúp khách hàng biết được nguồn
gốc sản phẩm, việc áp dụng công nghệ thông tin và công nghệ RFID trong theo dõi,
giám sát và truy xuất sản phẩm thuỷ sản ở nước ta là rất cần thiết.
Những con chip RFID siêu nhỏ sẽ được gắn trên từng giai đoạn của sản phẩm
nhằm ghi lại các thông số kỹ thuật của quy trình một cách tự động và được phần mềm
chuyên dụng ghi lại kết quả nhằm làm cơ sở đảm bảo truy xuất được sản phẩm trong
chuỗi giá trị, nhanh chóng tìm được nguồn gốc xuất xứ hàng hóa tại bất cứ đâu trong
vòng 1 giờ. Khi có bất kỳ vấn đề gì xảy ra đối với sản phẩm thì ngay lập tức doanh
nghiệp có thể truy xuất ngược lại để tìm ra nguyên nhân và đưa ra giải pháp xử lý kịp
thời.
Việc áp dụng công nghệ RFID trong truy xuất nguồn gốc thuỷ sản đem lại rất
nhiều lợi ích, nhất là đối với người tiêu dùng, vì công nghệ này góp phần kiểm soát
được an toàn vệ sinh vùng nuôi, kiểm soát dư lượng các chất độc hại trong thủy sản
nuôi, chứng nhận sản phẩm không mang mầm bệnh, người tiêu dùng có thể biết được
mọi thông tin về sản phẩm mình sử dụng như là nuôi ở đâu, điều kiện môi trường như
thế nào, dùng thức ăn gì... Do đó, tạo được tâm lý an toàn cho người tiêu dùng. Khi
các doanh nghiệp thủy sản Việt Nam sử dụng hệ thống này, việc xuất khẩu các sản

14


phẩm thủy sản vào các nước có yêu cầu khắt khe về vệ sinh an toàn thực phẩm và
hàng rào kỹ thuật sẽ trở nên dễ dàng và thuận lợi hơn rất nhiều.
Tương lai công nghệ RFID
Công nghệ RFID được Bill Gates đánh giá là công nghệ của tương lai, thay thế
cho công nghệ mã vạch bởi tính năng vượt trội như an toàn, chính xác ,lưu trữ được

lượng lớn thông tin, ít bị nhiễu do ngoại cảnh ...
I.4: THUẬN LỢI VÀ KHÓ KHĂN
I.4.1 Thuận lợi:
Có nhiều cách khác nhau để nhận dạng các đối tượng, động vật và con người.
Nhưng tại sao lại sử dụng RFID? Con người đã biết tới việc đếm các bản thống kê thú
rừng ở một vùng và theo dõi sự vận chuyển hàng hóa kể từ khi người Xume
(Sumerian) phát hiện ra sự thất thoát hàng hóa. Thậm chí nhiều ghi chép cho thấy sự
cần thiết của việc nhận dạng hàng hóa và định rõ hợp đồng hàng hóa được trao đổi
giữa hai người chưa hề gặp mặt. Các thẻ ghi và các dây đeo tên làm việc khá hiệu quả
trong việc nhận dạng một vài đối tượng hoặc một vài người, nhưng để nhận dạng và
quản lý hàng trăm gói hàng trong vòng một giờ, người ta yêu cầu phải có một vài quy
trình tự động.
Mã vạch là phương pháp gần nhất với thẻ đọc được bởi máy tính, nhưng ánh
sáng sử dụng để quét tia laser qua mã vạch lại có một số hạn chế. Quan trọng nhất, nó
đòi hỏi phải có một đường sáng trực tiếp, tức là đối tượng phải được đặt gần như sát
vào thiết bị đọc, hướng phần mã vạch về thiết bị đọc, yêu cầu không có vật nào nằm
giữa chùm tia laser và mã vạch để không chắn các tia sáng. Hầu hết các dạng nhận
dạng, như dải từ trên thẻ credit cũng phải đặt đúng hướng với đầu đọc card hoặc được
cho vào bên trong đầu đọc thẻ theo một cách riêng. Dù bạn đang theo dõi các hộp trên
băng tải hay bạn đang theo dấu những đứa trẻ trong khu vui chơi nào đó, việc xếp các
hộp hay các đứa trẻ thành hàng cũng tốn khá nhiều thời gian. Các lý thuyết về sinh
học có thể được dùng để nhận dạng con người, nhưng các hệ thống nhận dạng vân tay
đều đòi hỏi phải đặt tay (bàn tay, ngón tay) để nhận dạng một cách cẩn thận, tương tự
như các dải từ trường. Để giải quyết những vấn đề này, người ta sử dụng công nghệ
RFID. Công nghệ này cung cấp cơ chế nhận dạng một đối tượng trong không gian,
với độ nhạy nhỏ hơn nhiều để định hướng được các đối tượng và các đầu đọc. Đầu
đọc có thể “nhìn” thấy các đối tượng thậm chỉ cả khi nó không ở trước đầu đọc.
RFID có các đặc tính bổ sung khiến việc sử dụng nó trở nên thích hợp hơn so với các
công nghệ khác (như mã vạch hai dải từ). Không thể bổ sung thông tin một cách dễ
dàng vào mã vạch sau khi đã in chúng, trong khi nhiều loại thẻ RFID có thể ghi và ghi

15


đè, ghi lại nhiều lần. Cũng như vậy, vì việc sử dụng RFID đã loại bỏ việc phải sắp xếp
đối tượng để theo dõi chúng nên sẽ gây ít phiền hà cho người sử dụng hơn. RFID hoạt
động trong một không gian, làm cho dữ liệu về quan hệ giữa các đối tượng, vị trí và
thời gian được kết hợp một cách âm thầm mà không cần một sự can thiệp công khai
nào của người sử dụng hay người vận hành hệ thống.
 Không phải sắp xếp: lưu dấu, kiểm soát các đối tượng mà không cần phải sắp
xếp cùng. Điều này tiết kiệm thời gian xử lý rấtt nhiều.
 Kiểm kê với tốc độ cao: Nhiều đối tượng có thể được quét tại cùng một thời
điểm. Kết quả là, thời gian để đếm các đối tượng đã giảm thực sự.
 Lưu vết đối tượng: thẻ RFID 96 bit cung cấp khả năng nhận dạng hàng tỉ đối
tượng.
 Khả năng ghi lại (ghi đè) thông tin: một số loại thẻ cho phép ghi và ghi lại
nhiều lần. Trong trường hợp tái sử dụng các bao bì, đây là một thuận lợi lớn.
 Hoạt động đáng tin cậy trong môi trường không thuận lợi (ví dụ nóng, ẩm, bụi,
bẩn, môi trường ăn mòn hay có sự va chạm…)
 Thu thập dữ liệu nhanh và thao tác không tiếp xúc.
 Hệ thống triển khai với RFID sẽ tăng năng suất lao động, tự động hóa nhiều
quá trình sản xuất, tăng sự thỏa mãn khách hàng và tăng lợi nhuận.
I.4.2 Khó khăn:
 Bảo mật
Thẻ RFID giá rẻ, đa phần có kích thước lẫn giá cả khiêm tốn hơn nhiều so với thẻ
nickel, hoàn toàn có thể bị giới hacker cũng như dân trộm cắp sành CNTT lợi dụng!
Không chỉ đe dọa riêng tư cá nhân của người tiêu dùng, các lỗ hổng công nghệ của
RFID còn có thể “tiếp tay” cho những kẻ bất lương đánh lừa người bán bằng cách
thay đổi mã hàng, giá sản phẩm... Tin tặc có thể sử dụng thiết bị cá nhân như PDA hay
Pocket PC có trang bị đầu đọc RFID để quét thẻ gắn trên sản phẩm và ghi lại một giá

mới có lợi cho anh ta. Hacker có thể thay thế thông tin trên đó bằng dữ liệu cùng loại
rồi ghi lại vào thẻ trên sản phẩm mà không hề bị phát hiện. Các quầy thanh toán tự
động không thể phát hiện được những thay đổi trên của hacker. Để minh chứng cho
khả năng này, tại đại hội hacker Black Hat diễn ra tại Las Vegas năm 2004, Grunwald
đã giới thiệu một phần mềm miễn phí có tên RFDump, kết quả của vài năm nghiên
cứu về công nghệ RFID. Đây chính là chương trình đi kèm với đầu đọc thẻ để thực
hiện việc thay đổi giá bán nói trên.

16


 Tốn kém
Theo Ronald E. Quirk, Luật sư tại Hãng luật Venable LLP chuyên về các vấn đề RFID, hiện
một bộ đọc RFID thông thường được bán với mức giá khoảng 1000 USD, trong khi các thẻ
RFID có giá 0,2 USD/chiếc nếu mua số lượng nhiều và 1 USD nếu mua số lượng ít. Con số
đã nêu chưa bao gồm giá phần mềm (Microsoft đã có kế hoạch hỗ trợ công nghệ RFID bằng
phần mềm Windows XP Embedded phục vụ các nhà bán lẻ).
 Chuẩn RFID chưa thống nhất
Hiện nay công nghệ thẻ RFID có xu hướng ứng dụng chuẩn Electronic Product
Code Generation 2 (EPC Generation 2). Chuẩn này được thiết kế để nâng cao khả
năng tương thích RFID từ các nhà cung cấp khác nhau, đồng thời giải quyết một số
cản trở về kỹ thuật khác. Giao thức EPC Generation 2 có chứa công nghệ đã được cấp
bằng sáng chế của hãng thiết bị RFID Intermec Technologies (Mỹ). Tuy nhiên hãng
này giữ bản quyền sản phẩm và yêu cầu trả phí nếu sử dụng công nghệ của họ trong
các hệ thống thẻ. Gần đây Intermec Technologies đã đâm đơn kiện hãng Matrics, một
đối thủ về thiết bị RFID, ra toà vì đã vi phạm một vài bản quyền của mình. Các hãng
ủng hộ cho ứng dụng RFID lo ngại động thái này của những nhà nắm giữ sáng chế có
thể làm cho chi phí của thẻ RFID và các thiết bị liên quan tăng cao, làm cản trở quá
trình phát triển cũng như ứng dụng RFID.
Trước hiện trạng đó, ông Engels, giám đốc nghiên cứu của Auto-ID Lab (thuộc Viện

Công Nghệ Massachuset - MIT), một trung tâm nghiên cứu RFID vốn đã dẫn dắt quá
trình phát triển ban đầu của công nghệ này, có đề cập tới một chuẩn miễn phí bản
quyền. Viện đã trao công việc chỉ đạo các chuẩn này cho EPC Global - cơ quan nắm
giữ chuẩn mã vạch hiện nay. (EPC Global là tổ chức phi lợi nhuận xây dựng chuẩn
cho các thẻ RFID tag, do hai tổ chức chuẩn mã vạch quốc tế là European Article
Numbering (EAN) và US-based Uniform Code Council (UCC) thành lập).
Theo hãng ThingMagic ở Cambridge, bang Massachuset thì giải pháp cho vấn đề
không tương thích giữa các chuẩn là thiết kế các thiết bị đọc/ghi có thể hoạt động với
mọi loại thẻ RFID. Tuy nhiên nếu có nhiều loại thẻ RFID cũng như nhiều chuẩn khác
nhau ra đời thì tất yếu khách hàng phải nâng cấp phần mềm thiết bị đọc của họ mỗi
khi một loại thẻ mới được đưa ra, như vậy gây khó khăn và tốn kém trong triển khai.

17


Chương II: NHẬN DẠNG THẺ TAG VÀ VẤN ĐỀ XUNG ĐỘT TÍN HIỆU

Phần này trình bày các giao thức mà đầu đọc và thẻ sử dụng để trao đổi thông
điệp thông qua giao diện không gian (air interface) cũng như xem xét chi tiết thông tin
được lưu trữ trên thẻ.
Giao thức thẻ là một tập các quy tắc chính thức mô tả cách truyền dữ liệu, đặc
biệt là qua một mạng. Các giao thức cấp thấp xác định các tiêu chuẩn về điện, về vật
lý được tiến hành theo kiểu bit và kiểu byte, việc truyền, việc phát hiện lỗi và hiệu
chỉnh chuỗi bit. Các giao thức cấp cao đề cập đến định dạng dữ liệu bao gồm cú pháp
của thông điệp, đoạn đối thoại giữa đầu cuối tới máy tính, các bộ ký tự, sự sắp xếp thứ
tự của thông điệp, v.v…
Với định nghĩa này, các giao diện không gian sẽ là các giao thức cấp thấp, còn các
giao thức được mô tả dưới dây là các giao thức cấp cao. Nó xác định cú pháp của thông
điệp và cấu trúc của đoạn đối thoại giữa đầu đọc và thẻ.
Sau đây là một số thuật ngữ thường được sử dụng :

 Singulation : Thuật ngữ này mô tả một thủ tục giảm một nhóm (group)
thành một luồng (stream) để quản lý kế tiếp nhau được. Chẳng hạn một cửa xe điện
ngầm là một tthiết bị để giảm một nhóm người thành một luồng người mà hệ thống có
thể đếm và yêu cầu xuất trình thẻ. Singulation cũng tương tự khi có sự truyền thông với
các thẻ RFID, vì không có cơ chế nào cho phép thẻ trả lời tách biệt, nhiều thẻ sẽ đáp
ứng một đầu đọc đồng thời và có thể phá vỡ việc truyền thông này. Singulation cũng có
hàm ý rằng đầu đọc học các ID của mỗi thẻ để nó kiểm kê.
 Anti-collision: Thuật ngữ này mô tả một tập thủ tục ngăn chặn các thẻ
khác và không cho phép có thay đổi. Singulation nhận dạng các thẻ riêng biệt, ngược
lại anti-collision điều chỉnh thời gian đáp ứng và tìm các phương thức sắp xếp ngẫu
nhiên những đáp ứng này để đầu đọc có thể hiểu từng thẻ trong tình trạng quá tải này.
 Identity: Identity là một cái tên, một số hoặc địa chỉ mà nó chỉ duy nhất một
vật hoặc một nơi nào đó.
Hệ thống RFID cũng gặp phải các vấn đề can nhiễu tín hiệu giống như các hệ
thống truyền thông vô tuyến khác. Vì vậy, việc nghiên cứu, phát triển các giao thức
chống can nhiễu nhằm tăng hiệu năng của hệ thống RFID đóng vai trò rất quan trọng.
II.1 VẤN ĐỀ XUNG ĐỘT TRONG HỆ THỐNG RFID
Hệ thống RFID gồm hai thành phần chính là đầu đọc (reader) và thẻ ID tag. Khi
reader phát yêu cầu tới tag, nó cũng đồng thời cấp nguồn cho tag (tag thụ động). Nếu
18


reader và tag đủ gần, reader có thể nhận được tín hiệu phản hồi từ tag. Với mỗi trường
hợp như vậy có nghĩa là tag nằm trong vùng chất vấn của reader. Khi hai hay nhiều
reader quá gần nhau hay nhiều tag xuất hiện trong vùng chất vấn của một reader thì tại
đó sinh ra các vấn đề về can nhiễu hay xung đột. Các vấn đề xung đột này được phân
làm hai loại chính: xung đột reader và xung đột tag [1]. Có thể miêu tả hai loại này
như sau:
II.1.1 Xung đột reader:
Do tag được cấp nguồn bởi reader, vì vậy vùng trả lời của tag sẽ nhỏ hơn vùng

phát của reader (cũng được gọi là vùng can nhiễu). Khi một tag nằm trong vùng chất
vấn của cả reader A và reader B thì xảy ra can nhiễu giữa hai reader, hay tag không
thể nhận được câu lệnh yêu cầu đúng từ reader A, hoặc reader A không thể phân tích
đúng đáp ứng từ tag. Điều này được gọi là các vấn đề xung đột reader. Ví dụ trong
Hình 2.1, tag T trong vùng chất vấn của reader A và cả reader B và trường hợp này
xảy ra xung đột

Hình 2.1: Tương quan giữa vùng chất vấn và vùng can nhiễu
II.1.2 Xung đột TAG
Để xác định các tag trong vùng chất vấn của mình hay không, reader gửi đi yêu cầu
hỏi ID của các tag này. Khi nhiều tag nằm trong vùng chất vấn của reader trả lời đồng
thời, xung đột sẽ xảy ra và reader không thể nhận dạng đúng bất kỳ tag nào. Điều này
được gọi là vấn đề xung đột tag. Như trong Hình 1, Tag S và T nằm trong vùng chất
vấn của reader A. Nếu tag S và T gửi ID đáp trả yêu cầu của reader A đồng thời thì
vấn đề xung đột tag sẽ xảy ra và không tag nào được nhận ra bởi reader A.

19


Các xung đột gây trở ngại và làm chậm quá trình chất vấn thẻ ID. Do đó, cần có các
giao thức chống xung đột để giảm các loại xung đột trên. Tương ứng với hai loại xung
đột, các giao thức chống xung đột cũng được phân làm hai loại: Các giao thức chống
xung đột reader và các giao thức chống xung đột tag.
II.2 CÁC GIAO THỨC CHỐNG XUNG ĐỘT.
II.2.1 Các giao thức chông xung đột cho Reader
Một số giao thức chống xung đột Reader đã được đề xuất được phân làm ba loại:
Giao thức dựa trên TDMA, FDMA và CSMA.
II.2.1.1 Giao thức dựa trên TDMA
Ý tưởng cơ bản của giao thức chống xung đột dựa trên TDMA là chia toàn bộ thời
gian truyền dẫn thành các khoảng thời gian và cho phép mỗi reader chỉ phát bản tin

trong khoảng thời gian đã được ấn định trước. Quá trình ấn định các khoảng thời gian
theo kiểu phân phối hoặc tập trung. Waldrop đề xuất hai giao thức chống xung đột
reader dựa trên TDMA kiểu phân phối là DCS (Distributed Color Selection) và
Colorwave. Xét trường hợp có hai reader là hàng xóm của nhau và chúng có thể gây
can nhiễu lẫn nhau. Mỗi reader được ấn định một "màu“ tượng trưng cho sự dành
trước khe thời gian xác định để phát tín hiệu. Nếu tất cả các reader cạnh nhau có
"màu“ khác nhau thì xung đột reader có thể tránh được. Trong giao thức DSC, số
lượng màu cực đại (max_colors) là cố định và một reader chỉ được phát trong khoảng
màu duy nhất được ấn định trước. Ngược lại, trong giao thức Colorwave có giá trị
max_colors thay đổi, nó có cơ chế ấn định màu động để cực tiểu hóa số lượng màu
yêu cầu trong một nhóm các reader. Với việc giảm số lượng màu được sử dụng, hiệu
suất truyền bản tin được tăng lên.
II.2.1.2 Giao thức dựa trên FDMA
Giao thức dựa trên FDMA chia toàn bộ băng tần sẵn có thành các kênh không can
nhiễu lên nhau. Các reader có thể sử dụng các kênh khác nhau để truyền thông đồng
thời với các tag. Ho et al.đã đề xuất giao thức HiQ, là sự kết hợp dựa trên TDMA và
cả FDMA. Nó cố gắng tối thiểu hóa các xung đột reader bằng cách học các mô hình
xung đột của các reader và bằng ấn định hiệu quả tài nguyên tần số theo thời gian.
HiQ dựa vào phương pháp học trực tuyến, sự phân cấp và quá trình phân phối (được
gọi là Q-learning) để xác định việc ấn định thời gian và tần số. Bằng tương tác lặp đi
lặp lại với hệ thống, Q-learning cố gắng tìm ra phương án ấn định tần số theo thời gian
tối ưu. EPCGlobal Gen 2 là một giao thức nổi tiếng kế thừa kỹ thuật FDMA để giải
quyết vấn đề xung đột. Các reader có thể chọn các kênh truyền riêng biệt để tránh can

20


nhiễu bằng kỹ thuật trải phổ nhảy tần. Hình 2 minh họa cấu trúc điều khiển phân cấp
của giao thức HiQ.
II.2.1.3 Giao thức dựa trên CSMA

Đa truy nhập cảm nhận sóng mang - CSMA là cơ chế phổ biến được sử dụng trong
các hệ thống vô tuyến hay hữu tuyến để tránh xung đột. Trong cơ chế này, mỗi thiết bị
cần kiểm tra kênh truyền thông có rảnh hay không trước khi phát các bản tin. Nếu
kênh truyền đã bị chiếm, thiết bị sẽ đợi cho đến khi nó được giải phóng. Chuẩn EN
302 208 của Viện chuẩn hóa Viễn thông châu Âu (ETSI) sử dụng cơ chế "Listen
Befor Talk (LBT)" dựa trên ý tưởng CSMA để giải quyết vấn đề xung đột reader.
Các giao thức dựa vào bộ đếm khác, ví dụ như Adaptive Binary Splitting (ABS), sử
dụng cách tương tự để chia các tag gặp phải xung đột. Các giao thức dựa vào bộ đếm
không gặp vấn đề thiếu hụt. Thêm vào đó, chúng có thuộc tính cố định là hiệu năng
của nó không bị ảnh hưởng bởi sự phân phối ID hay độ dài ID.

Ấn định tài nguyên
Yêu cầu tài nguyên

Yêu cầu tài nguyên

Yêu cầu tài nguyên

Ấn định tài nguyên

Ấn định tài nguyên

Hình 2.2: Cấu trúc điều khiển phân cấp giao thức HiQ [22]
II.2.2 Các giao thức chống xung đột cho Tag
Một số các giao thức cũng đã được đề xuất để giảm xung đột tag. Chúng được
phân làm ba loại: Giao thức dựa trên ALOHA, cây khung và bộ đếm.
II.2.2.1 Giao thức dựa trên cây khung

21

Ý tưởng cơ bản của giao thức chống xung đột dựa trên cây khung là chia tách các tag
gặp xung đột thành các phân nhóm theo tag ID cho đến khi chỉ còn một tag trong một
phân nhóm được nhận dạng thành công. Các giao thức này có thể được áp dụng cho
các tag có hoặc không có bộ nhớ ghi được. Các tag có bộ nhớ giá thành cao hơn. Tuy
nhiên, các giao thức cho loại tag này có hiệu năng tốt hơn. Giao thức Query Tree QT
thích hợp với các tag không có bộ nhớ ghi được. Trong giao thức này, reader đầu tiên
quảng bá chuỗi bit yêu cầu S có độ dài thay đổi tới các tag. Một tag có ID Prefix (phần
đầu của ID) trùng với S sẽ đáp trả ID của mình cho reader. Khi các xung đột xảy ra,
reader quảng bá lại chuỗi bit SO hay S1 để chia các tag xung đột thành hai phân
nhóm. Cây nhị phân bit-by-bit thích hợp cho những tag có bộ nhớ ghi được. Trong
giao thức này, một reader đầu tiên quảng bá câu lệnh yêu cầu và mỗi tag sẽ trả lời
bằng bit đầu tiên của ID. Nếu xung đột xảy ra, reader sẽ xác nhận với các tag bằng 0
(hoặc 1). Chỉ tag có bit đầu tiên bằng 0 (hoặc 1) sẽ trả lời bit tiếp theo cho reader.
Theo cách này, các tag được chia nhỏ liên tục thành hai nhóm. Bảng 1 chỉ ra các bước
của quá trình xác nhận của giao thức QT.
Bảng 2.1: Minh họa các bước xác nhận của giao thức QT [23]
Chuỗi Bit
yêu cầu S

Đáp ứng
Xung đột
Xung đột

Xung đột

Xung đột

Xung đột
Xung đột

Một số các giao thức dựa trên cây khung khác ví dụ như EPCglobal Class 0, treeslotted ALOHA (TSA), Bi Slotted Query Tree Algorithm (BSQTA) và Bi Slotted

22


Collision Tracking Tree Algorithm (BSCTTA). Các giao thức này tương tự QT, cũng
sử dụng phương pháp chia tách các tag để giải quyết vấn đề xung đột tag. Nhược điểm
chính của giao thức dựa trên cây khung là hiệu năng bị ảnh hưởng bởi độ dài ID và sự
phân phối tag ID. Nhìn chung, giao thức dựa trên cây khung có thời gian trễ nhận
dạng lâu hơn giao thức dựa trên ALOHA nhưng không gặp vấn đề thiếu hụt tag.
II.2.2.2 Adaptive Binary Tree :
Các thẻ UHF EPC lớp 0 và lớp 1 phiên bản 1.0 (Generation 1) sử dụng một cách
tiếp cận phức tạp hơn cho singulation và chống đụng độ là thủ tục Adaptive Binary Tree.
Thủ tục này sử dụng tìm kiếm nhị phân để tìm một thẻ trong nhiều thẻ. Việc tìm kiếm
nhị phân sử dụng cách tiếp cận query/response (hỏi/đáp) tương tự như Slotted Aloha.
Tuy nhiên nó không giống với Slotted Aloha, các thẻ sử dụng giao thức này sẽ trả lời
ngay tức thì. Đặc tả EPC đối với giao diện không gian của các thẻ UHF sẽ sử dụng 2
sóng mang phụ riêng cho bit 1 và bit 0 trong đáp ứng thẻ. Giao thức này không yêu cầu
chỉ một đầu đọc mà nó có thể yêu cầu cấu hình cẩn thận các đầu đọc gần nhau.
Một phương thức dễ dàng là đoán từng số. Khi ta bắt đầu ta không có thông tin, vì
thế ta hỏi “Số đầu tiên là 1 phải không?”. Nếu trả lời “vâng” thì ta có thể thêm 1 vào
chuỗi số và hỏi “Số kế tiếp là 1 phải không?”. Nếu trả lời “không” thì ta có thể thêm 0 vào
chuỗi số. Câu hỏi và câu trả lời lặp lại cho từng số cho đến khi ta biết hết toàn bộ số.
Hình dưới trình bày cây, các mũi tên trình bày các số chính xác ở mỗi bước.

Hình 2.3: Cây nhị [22]
Bây giờ áp dụng phương thức này để tìm một thẻ trong nhiều thẻ bằng những bit
trong ID của thẻ. Bắt đầu không có thông tin, đầu đọc gửi một cầu truy vấn “Có thẻ nào
có bit đầu là 1 không?”. Tất cả trả lời “không” thì dừng đáp ứng, còn những thẻ trả lời

“có” thì được hỏi câu hỏi tương tự cho bit kế tiếp. Với cách này, các thẻ tiếp tục bị thu hẹp
dần cho đến khi chỉ còn một thẻ trả lời. Bằng phương thức này đầu đọc có thể thu hẹp về
một thẻ mà không đi hết toàn ID, mặc dù trong trường hợp xấu nhất thì có thể tìm kiếm
ID tuần tự sẽ cần đi đến bit cuối cùng.
 Các trạng thái Global :

23