|
RFID ทํางานอย่างไร
หัวใจ ของเทคโนโลยี RFID ได้แก่ "Inlay" ที่บรรจุอุปกรณ์และวงจรอิเล็กทรอนิกส์กับโลหะที่ยืดหยุ่นได้สำหรับการติดตาม หรือทำหน้าที่เป็นเสาอากาศนั่นเอง Inlay มีความหนาสูงสุดอยู่ที่ 0.375 มิลลิเมตร สามารถทำเป็นแผ่นบางอัดเป็นชั้น ๆ ระหว่างกระดาษ, แผ่นฟิล์ม หรือพลาสติกก็ได้ ซึ่งเป็นการผลิตเครื่องหมายหรือฉลาก จึงทำให้ง่ายต่อการติดเป็นป้ายชื่อหรือฉลากของชิ้นงานหรือวัตถุนั้น ๆ ได้สะดวก
องค์ ประกอบในระบบ RFID จะมีหลัก ๆ อยู่ 2 ส่วนด้วยกัน คือส่วนแรกคือฉลากหรือป้ายขนาดเล็กที่จะถูกผนึกอยู่กับวัตถุที่เราสนใจ โดยฉลากนี้จะทำการบันทึกข้อมูลเกี่ยวกับวัตถุชิ้นนั้นๆ เอาไว้ ฉลากดังล่าวมีชื่อเรียกว่า ทรานสพอนเดอร์ (Transponder, Transmitter & Responder) หรือที่เรียกกันโดยทั่วไปว่า"แท็กส์"(Tag)ส่วนที่สองคืออุปกรณ์สำหรับอ่าน หรือเขียนข้อมูลภายในแท็กส์ มีชื่อเรียกว่า ทรานสซิ ฟเวอร์ (Transceiver,Transmitter & Receiver) หรือที่เรียกกันโดยทั่ว ๆ ไปว่า "เครื่องอ่าน" (Reder)
ทั้งสองส่วนจะสื่อสารกันโดยอาศัยช่องความถี่วิทยุ สํญญาณนี้ผ่านได้ทั้งโลหะและอโลหะแต่ไม่สามารถติดต่อกับเครื่องอ่านให้อ่าน ได้โดยตรง เมื่อเครื่องอ่านส่งข้อมูลผ่าน่ความถี่วิทยุ แสดงถึงความต้องการข้อมูลที่ถูกระบุไว้จากป้าย ป้ายจะตอบข้อมูลกลบและเครื่องอ่านจะส่งข้อมูลต่อไปยังส่วนประมวลผลหลักของ คอมพิวเตอร์ โดยเครื่องอ่านจะติดต่อสื่อสารกับคอมพิวเตอร์โดยผ่านสายเครือข่าย LAN (Local Area Network) หรือส่งผ่านทางความถี่วิทยุจากทั้งอุปกรณ์มีสายและอุปกรณ์ไร้สาย
1. การทำงานของป้าย RFID แบบแพสซิฟ
ป้ายชนิดนี้ทํางานได้ไม่ต้องอาศัยแหล่งจ่ายไฟภายนอกใดๆ โดยทั่วไปการทํางานของป้าย RFID แบบแพสซิฟ ในย่านความถี่ต่ำและสูง (LF และ HF) จะใช้หลักการคู่ควบแบบเหนี่ยวนํา (Inductive coupling) ซึ่งเกิดจากการอยู่ใกล้กันขดลวดจากเครื่องอ่านที่กำลังทำงานและสายอากาศของป้าย ทําให้เกิดการถ่ายเทพลังงานจากเครื่องอ่านไปยังไมโครชิปในป้ายผ่านสนามแม่เหล็กไฟฟ้าที่เกิดขึ้น เมื่อไมโครชิปได้รับพลังงานก็จะทํางานตามลักษณะเฉพาะของข้อมูลรหัสประจำตัว ปฏิกิริยาของไมโครชิปดังกล่าวเครื่องอ่านจะรับรู้ได้ผ่านสนามแม่เหล็กและจะทำการตีความเป็นข้อมูลดิจิทัลแสดงถึงรหัสประจำตัว ที่ส่งมาจากป้ายได้ ลักษณะเงื่อนไขในการทำการเหนี่ยวนําแบบชักพาทำให้การอ่านข้อมูลทำได้ไม่ไกลมากนัก โดยทั่วไประยะอ่านสูงสุดจะประมาณ 1 เมตรขึ้นอยู่กับกำลังงานของเครื่องส่งและคลื่นความถี่วิทยุที่ใช้
โดยปกติป้ายชนิดนี้มักมีหน่วยความจำขนาดเล็กโดยทั่วไปประมาณ 16 -1,024 ไบต์ มีขนาดเล็กและน้ำหนักเบา ราคาต่อหน่วยต่ำ ไมโครชิปหรือไอซีของป้าย ชนิดพาสซิฟที่มีการผลิตออกมาจะมีทั้งขนาดและรูปร่างเป็นได้ตั้งแต่แบบแท่งหรือแผ่นขนาดเล็กจนแทบไม่สามารถมองเห็นได้ไปจนถึงขนาดใหญ่สะดุดตา ซึ่งต่างก็มีความเหมาะสมกับชนิดการใช้งานที่แตกต่างกัน
ส่วนในระบบความถี่สูงยิ่ง (UHF) แทนที่จะใช้การสร้างสนามแม่เหล็กไฟฟ้า จะใช้การคู่ควบแบบแผ่กระจาย (Propagation coupling) โดยที่สายอากาศของเครื่องอ่านจะทำการส่งพลังงานแม่เหล็กไฟฟ้าในรูปคลื่นวิทยุออกมา ซึ่งเมื่อป้ายได้รับสัญญาณผ่านสายอากาศของตน ป้ายก็จะทํางานโดยการสะท้อนกลับคลื่นที่ได้รับซึ่งถูกปรับค่าตามรหัสประจำตัวของตนไปยังเครื่องอ่าน (backscattering)
ทั้งนี้การทำงานในย่านความถี่ต่างกันจะทำให้มีคุณสมบัติการทะลวงต่างกัน รวมทั้งประสิทธิภาพโดยรวมจะขึ้นกับเงื่อนไขอื่นๆ ด้วยเช่น ขนาดของสายอากาศ หรือสัญญาณรบกวนอีกด้วย
2. การทำงานของป้าย RFID แบบแอ็กทิฟ
ป้ายชนิดนี้จะต้องอาศัยแหล่งจ่ายไฟจากแบตเตอรี่ภายนอก เพื่อจ่ายพลังงานให?กับวงจรภายในทํางาน โดยหลักใหญ่อาจสามารถแบ่งตามหลักการทำงานได้เป็น ทรานสปอนเดอร์แบบแอ็กทีฟ ซึ่งจะทำการส่งข้อมูลออกก็ต่อเมื่อได้รับสัญญาณจากเครื่องอ่านและแบบเครื่องบอกตําแหน่งหรือเบคอน (beacon) ซึ่งสัญญาณจะถูกปล่อยออกมาเป็นระยะๆ ตลอดเวลา การใช้งานของป้ายหรือทรานสปอนเดอร์แบบแอ็กทิฟนั้น อาจพบได้ในระบบเช่น ระบบจ่ายเงินในทางด่วน หรือด่านตรวจ ขณะที่เบคอนอาจพบได้?ในระบบที่ต้องการการบ่งชี้พิกัดแบบเวลาจริง (Real-time lo cating system, RTLS) เช่นการจัดการการขนส่งสินค้า เป็นต้น
โดยป้ายแบบนี้สามารถมีหน่วยความจำภายในขนาดใหญ่ได้ถึง 1 เมกะไบต์ และสามารถอ่านได้ในระยะไกลสูงสุดประมาณ 100 เมตร ข้อเสียของป้ายแบบนี้คือ มีราคาต่อหน่วยสูง มีขนาดค่อนข้างใหญ่ และมีอายุการใช้งานที่จำกัดตามอายุของแบตเตอรี่ซึ่งจะมีอายุการใช้งานประมาณ 3 – 7 ปี
3 หลักการและเทคนิคเบื้องต้นในการรับและส่งข้อมูลระหว่างป้ายและเครื่องอ่าน
กระบวนการส่งสัญญาณระหว่าง RFID และเครื่องอ่านโดยทั่วไป เป็นไปตามกระบานการทางด้านการสื่อสารระบบดิจิทัล นั่นคือ การเตรียมข้อมูลดิจิทัลที่จะส่งผ่านโดยการทำเข้ารหัสให้อยู่ในรูปที่เหมาะสมสําหรับการส่งผ่านช่องสัญญาณ (channel) คำว่าเหมาะสม หมายถึงว่าสัญญาณมีโอกาสจะถูกส่งผ่านช่องสัญญาณที่มีสัญญาณรบกวน (noise) โดยมีค่าผิดพลาดน้อยที่สุดเท่าที่เป็นไปได้่่ ซึ่งวิธี การเข้ารหัสนั้นมีได้หลายแบบโดยการเลือกใช้นั้นขึ้นอยูกับช่องสัญญาณที่จะส่งผ่าน ตัวอย่างเทคนิคการเข้ารหัส เช่น การเข้ารหัสสัญญาณแบบ NRZ การเข้ารหัสแบบ Manchester การเข้ารหัสแบบ Miller การเข้ารหัสแบบ Differential เป็นต้น
ซึ่งหลังจากการเข้ารหัสสัญญาณแล้ว สัญญาณจะถูกทำการกล้าสัญญาณ(modulation) กับคลื่นพาหะย่านที่สูงกว่าเพื่อทำการส่งรับข้อมูลในย่านนั้นๆ การกล้าสัญญาณ หมายถึงการปรับเปลี่ยนค่าต่างๆ ของคลื่นพาหะซึ่งเป็นคลื่นสนามแม่เหล็กไฟฟ้า เช่น แอมปลิจูด เฟส หรือ ความถี่ ตามค่าของข้อมูลที่จะส่ง ตัวอย่างเช่น ในการกล้าสัญญาณแบบ ASK (amplitude shift keying) ค่าแอมปลิจูดของคลื่นพาหะจะถูกเปลี่ยนอยู่ระหว่างค่าสองค่าซึ่งขึ้นกับค่าไบนารีของสัญญาณที่ถูกเข้ารหัส
นอกจากนี้ ข้อดีอีกส่วนหนึ่งของระบบ RFID คือการอ่านข้อมูลจากป้ายได้่หลายๆ ป้ายในเวลาเดียวกัน โดยระบบการป้องกันการชนกันของสัญญาณข้อมูล (Anti-Collision) ซึ่งจะทำให้การอ่านข้อมูลของป้ายจํานวนมากทำได้อย่างรวดเร็วพร้อมๆ กัน ตัวอย่างการทําการป้องกันการชนกันเช่น การใช้เทคนิค TDMA (Time Division Multiple Access) ซึ่ง จะเป็นการจัดลำดับการอ่านค่าจากป้ายในเวลาที่ต่างๆกันไปทำให้สามารถอ่านได้ครบทุกป้ายเป็นต้น ยิ่งไปกว่านั้น RFID ยังมีกระบวนการตรวจสอบความถูกต้องของข้อมูลที่ได้รับ เช่นการทําผลรวมตรวจสอบ (check-sum) เป็นต้น
|
