تگ‌های RF و RFID، و نقش آنها در تأیید هویت و کنترل تردد

به‌احتمال‌زیاد در طول زندگی روزمره خود بارها از واژه‌هایی مثل تگ کردن، برچسب زدن، علامت‌گذاری، و نشانه‌گذاری استفاده می‌کنید یا حتی ممکن است با تجهیزاتی مانند دستگاه کارت‌خوان، بارکد، و هولوگرام سروکار داشته باشید. درواقع همه این عنوان‌ها و تجهیزات در یک حوزه کلی، یعنی علامت‌گذاری و نشانه‌گذاری قرار می‌گیرند که برای مشخص کردن یک موضوع یا کالا یا حتی فرد خاص استفاده می‌شود. اگر در اینستاگرام یا سایر فضاهای مجازی فعال باشید، بدون شک با تگ کردن یک فرد آشنایی دارید و با استفاده از این تکنیک خود شخص و بقیه را از یک وضعیت خاص مطلع می‌کنید.

البته در این مبحث، منظور از تگ کردن، تگ در فضای مجازی نیست و منظور اصلی ما تگ کردن کالاها و یا کارت‌هایی است که در برخی اهداف خاص به کار برده می‌شوند. اکنون اجازه دهید بحث را کمی تخصصی‌تر و با استفاده از اصطلاحات بازاریابی و تجاری دنبال کنیم. تاکنون چند بار از کنار یک فروشگاه عبور کرده‌اید و به‌صورت ناخودآگاه صدای آژیر آن را شنیده‌اید؟ تاکنون چند بار از کارت‌های غیر تماسی برای پرداخت پول خرید خود یا برای عبور از یک درب خاص استفاده کرده‌اید؟ یا تاکنون چند بار از هولوگرام یا بارکد برای مشخص کردن اطلاعات یک کالا استفاده کرده‌اید؟ یا آیا تاکنون اسم طرح شبنم را شنیده‌اید؟ آیا با نحوه عملکرد طرح شبنم آشنایی دارید؟

اما برای روشن‌تر شدن موضوع و درک بهتر تگ‌ها و استفاده از آنها در کارهای روزمره به یک تعریف کلی از تگ‌ها می‌پردازیم و نحوه عملکرد آنها در برابر امواج رادیویی موردبررسی قرار می‌دهیم. پس با فرزان کارت آسیا همراه باشید!

* تگ چیست؟

تگ (Tag) یا برچسب یک علامت بخصوص است که برای علامت‌گذاری و نشانه‌گذاری یک فرد، کالا، تجهیزات یا اطلاعات از آن استفاده می‌شود. اگر بخواهیم یک تعریف عامیانه برای تگ ارائه دهیم، تگ همانند یک پلاک هویتی عمل می‌کند که مشخصات ذاتی و فیزیکی آن را ارائه می‌دهد. تگ‌ها در فضاهای مختلفی به کار می‌روند و در هرکدام از آنها نقشی مشابه دارند. از تگ‌های Html گرفته تا تگ کردن در فضای مجازی، از تگ‌های RFID   بگیریم تا تگ کاغذی، همگی با اهداف نشانه‌گذاری به کار برده می‌شوند.

اما سؤالی که در اینجا مطرح می‌شود این است که تفاوت بین لیبل و تگ چیست؟ باوجوداینکه عملکرد هر دو تقریباً مشابه است، اما لیبل یا برچسب کاغذی یا ورقه‌ای نازک است که می‌تواند به قسمت داخلی یا خارجی یک سطح چسبانده شود و از این طریق اطلاعات آن را نشان می‌دهد. لیبل‌ها ضعیف هستند و در شرایط سخت آسیب می‌بینند. اما تگ‌ها علاوه بر نشان دادن مشخصات کالای مورد نظر، می‌تواند نقش حفاظتی نیز داشته باشد. تگ‌ها دارای حافظه هستند و می‌توانند اطلاعات را ذخیره کنند. از طرفی تگ‌ها نسبت به لیبل‌ها بزرگ‌تر و مستحکم‌تر هستند و نقش بسیار بزرگتری نسبت به لیبل‌ها دارند.

دنیای وایرلس یا بی‌سیم

امواج رادیویی یا وایرلس (Wireless) راهی برای انتقال انرژی از طریق فضای خالی است که در آن از سیم برای انتقال انرژی استفاده نمی‌شود. انرژی توسط امواج نامرئی الکتریسیته و مغناطیسی که از طریق هوا و با سرعت نور ارتعاش می‌کند، جابجا می‌شود. علم پایه و تکنولوژی عملی ارتباط بیسیم در نیمه دوم قرن نوزدهم توسعه یافت. در اوایل قرن بیستم، از رادیو به به‌عنوان یک برنامه صوتی یاد می‌شد که به کمک فرستنده‌های غول‌پیکر به فضا فرستاده می‌شود و توسط یک دستگاه کوچک به نام رادیو در خانه‌ها دریافت می‌شد. هنگامی‌که مخترعان راهی برای انتقال هم‌زمان تصاویر و صوت پیدا کردند، پدیده‌ای به اسم تلویزیون ظهور کرد. اما امروزه تقریباً همه تجهیزات از امواج بی‌سیم برای ارتباط خود استفاده می‌کنند که می‌توان به تلویزیون و رادیوهای دیجیتالی، گوشی‌های همراه و اینترنت وایرلس اشاره کرد.

اگر بخواهیم بین این تجهیزات نیز تفاوت قائل شویم با اذعان کرد که ارتباط تلویزیون و رادیو به‌صورت یک‌طرفه بوده و امواج از فرستنده‌ها به سمت رادیو و تلویزیون در خانه‌ها ارسال می‌شود. اما قضیه گوشی‌های همراه و اینترنت وایرلس کاملاً متفاوت است و تبادل اطلاعات آنها به‌صورت دوطرفه صورت می‌گیرد. به‌عنوان‌مثال، هنگامی‌که شما با موبایل خود صحبت می‌کنید، گوشی به‌عنوان گیرنده برای صدای طرف مقابل عمل می‌کند و به‌عنوان یک فرستنده صدای شما را به فرد مقابل ارسال می‌کند.

رادارهای فناوری‌های دیگری از امواج رادیویی هستند که شکل متفاوتی از تبادل اطلاعات را به نمایش می‌گذارند. این تجهیزات که بر روی هواپیماها و کشتی‌ها نصب می‌شوند، پرتوهایی از امواج رادیویی را ارسال می‌کنند و بازتاب آن را دریافت می‌کنند. این تکنولوژی شباهت بسیاری به تکنولوژی استفاده شده در تگ‌ها دارد که در ادامه بیشتر شرح خواهیم داد.

* تکنولوژی RFچگونه عمل می‌کند!

فرض کنید که مأموریت شما ساخت یک دستگاه ضد سرقت و ضد خرابکارانه برای یک فروشگاه است و برخی دستگاه‌های رادیویی قدیمی در اختیار شما قرار گرفته است. برای شروع کار می‌توانید با استفاده از فرستنده‌ها (transmitter) و گیرنده‌های (receiver) رادیویی ترکیبی یک دستگاه شبیه به رادار بسازید و آن را بر   روی درب ورودی فروشگاه نصب کنید   و از این طریق آمار ورودی و خروجی آنجا را داشته باشید.

امواج رادیویی از فرستنده دستگاه شما خارج می‌شوند، به افرادی که از آن محل عبور می‌کنند برخورد کرده و درنهایت به قسمت گیرنده وارد می‌شوند. مشکل این است که با توجه به اینکه امواج رادیویی توانایی تفکیک افراد مختلف را ندارند و همه آنها را به یک شکل نشان می‌دهند، آیا چیزی که می‌بینید می‌تواند برای شما مفید باشد؟ باید اذعان کرد که این دستگاه توانایی تشخیص افراد بزهکار و سارق را از افراد عادی ندارد، و باید راهکاری برای این مورد در نظر گرفته شود، اما چطور؟

دستگاه‌های ضد سرقت این مشکل را حل کرده‌اند. همان‌طور که در قسمت ورودی فروشگاه یک دستگاه فرستند و گیرنده نصب می‌شود، یک تگ فرکانس رادیویی (Radio Frequency) یا RF نیز در داخل کالا پنهان شده است.   در کتاب‌فروشی‌ها و کتابخانه‌ها  تگ‌های RF کاغذی در قسمت داخلی کتاب نصب شده است. در فروشگاه‌های لوازم پلاستیکی، یک تگ RF پلاستیکی بر روی آنها نصب شده است که حاوی اطلاعات کالای مورد نظر است. در فروشگاه لوازم الکترونیکی نیز تگ RF در قسمت داخلی، در فروشگاه‌های لباس تگ پارچه‌ای در قسمت‌های پنهان لباس‌ها و در فروشگاه ابزارآلات نیز یک تگ فلزی بر روی آنها قرار داده شده است. همان‌طور که می‌بینید، هرکدام از این فروشگاه‌ها مجهز به یک نوع تگ خاص RF هستند که به شکل مختلف به آنها کمک می‌کند.

تگ‌های RF هوشمند هستند و درصورتی‌که سارقان سعی در پنهان کردن آنها داشته باشند یا بخواهند آنها را جدا کنند، اعلان هشدار مشخص خواهند داشت. بنابراین به‌طور واضح می‌توانند از سرقت جلوگیری کنند و به هنگام خروج غیرقانونی قابلیت فعال‌سازی سیستم اعلان هشدار فروشگاه را دارند. اما شاید سؤالی که ذهن شما را مشغول کرده باشد این است که چرا هنگام پرداخت پول، سیستم اعلان هشدار فعال نمی‌شود؟ زمانی که شما یک کالا را می‌خرید و آن را به متصدی فروشگاه نشان می‌دهید، متصدی ضمن محاسبه قیمت آن، تگ RF به کار رفته در آن را غیرفعال می‌کند و دستگاه نسبت به آن عکس‌العملی نشان نمی‌دهد.

*چه تفاوتی بین تگ‌های RF و RFIDوجود دارد؟

شاید این موضوع کمی پیچیده به نظر برسد و اغلب افراد بین تگ‌های RF و RFID وجه تمایزی قائل نمی‌شوند. درواقع این نوع تگ کاملاً متفاوت هستند و تفاوت‌های چشمگیری دارند. تگ‌های RFبه‌سادگی کلیه امواج رادیویی که ارسال می‌شوند را دریافت می‌کند و آنها را بازتاب می‌دهد. اما تگ RFID سازوکار پیچیده‌تری دارند و می‌توانند بین امواج مختلف تمایز قائل شوند و به‌عنوان نقطه قوت آنها محسوب می‌شود.

تگ‌های RF

تگ‌های RFساده‌ترین تگ‌های مورداستفاده در تکنولوژی فرکانس رادیویی هستند که عمدتاً برای نظارت‌های الکترونیکی یا EAD (Electronic Article Surveillance) و سیستم‌های ضد سرقت عمومی استفاده می‌شوند. روند پیشگیری آنها از سرقت مطابق با شیوه فوق‌الذکر است و تمامی تگ‌های آنها مشابه هستند. این تگ‌ها نمی‌توانند نوع کالا را تشخیص دهند و صرفاً کنترل تردد را انجام می‌دهند. بنابراین تگ‌های RF اغلب در زمانی کاربرد دارند که شما سیستم ضد سرقت خود را فعال می‌کنید و آن را با تگ‌های نصب شده هماهنگ می‌کنید و زمانی که یک سارق با کالا خارج می‌شود، این تگ فعال شده و هم‌زمان سیستم هشدار را فعال می‌کند.

یکی از محبوب‌ترین تکنولوژی‌های RF سیستم آکوستیکی – مغناطیسی (AM) است. در این تکنولوژی پرتو پالس امواج رادیویی از فرستنده به تگ برخورد می‌کند و باعث می‌شود که سیگنال‌های رادیویی با فرکانس دقیق از آن خارج شود. گیرنده سیگنال را دریافت می‌کند و تأیید می‌کند که فرکانس دریافتی صحیح است و بلافاصله زنگ اعلان هشدار را فعال می‌کند. یکی از مهمترین مزیت‌های تگ‌ها AM این است که می‌توانند فاصله و سرعت را در نظر بگیرند و نسبت به آن عکس‌العمل نشان دهند. البته اگر در برخی منابع به اصطلاح تگ بودن تراشه (ChiplessRFID) برخوردید، منظور همان تگ RF است.

• تگ‌هایRFID

تگ RFID نسبت به تگ‌های RFپیشرفته‌تر و متفاوت هستند، زیرا این تگ‌ها توانایی شناسایی امواج رادیویی را دارند و سیگنال‌های رادیویی که از کالا به دستگاه گیرنده ارسال می‌شوند شامل کدهای شناسایی دیجیتال است. اگر بخواهیم یک نمونه رایج از آنها ذکر کنیم، می‌توانیم به سیستم هوشمند کتابخانه‌ها اشاره کنیم؛ زمانی که فردی یک کتاب را می‌خرد یا به امانت می‌برد و آن را در دستگاه اسکن می‌کند، سیگنال‌های رادیویی از کتاب دریافت می‌شود، دستگاه‌های RFIDآن‌ها را رمزگشایی می‌کنند و کد دیجیتالی مخصوص به آن کتاب را دریافت می‌کند.

دستگاه RFID کتابخانه به یک کامپیوتر متصل است که به‌صورت یک سرور اطلاعات کلیه کتاب‌ها را در اختیار دارد. این باعث می‌شود که آمار کلیه کتاب‌های خروجی و ورودی به‌صورت دیجیتال در اختیار کتابدار قرار گیرد. برخلاف تگ‌های RF، تگ‌های RFIDعمدتاً در فواصل کوتاه‌تری عمل می‌کنند. درواقع برخی از آنها باید در مجاورت دستگاه اسکنر قرار گیرد تا اطلاعات آن دریافت شود، البته برخی از آنها در فاصله 10 سانتی‌متری نیز عمل می‌کند.

تگ‌های RFID ساده به‌عنوان تگ‌های غیرفعال (Passive) شناخته می‌شوند. این نوع تگ‌ها، به‌جای داشتن باطری، نسبت به امواج رادیویی دریافتی عکس‌العمل نشان می‌دهند و با امواج فرستنده کار می‌کنند. در تگ‌های غیرفعال انرژی کافی برای فعال کردن تراشه RFID وجود دارد. تگ‌های RFID غیرفعال، معمولاً سیگنال‌های رادیویی را فقط از فاصله چند سانتی‌متری دریافت می‌کنند و به‌عنوان تگ‌های تماسی نیز شناخته می‌شوند.

اما یک  شکل دیگر از تگ‌های RFID   وجود دارد که به‌عنوان تگ‌های فعال (Active) شناخته می‌شوند. تراشه بکار رفته در این تگ‌ها پیشرفته بوده و دارای یک باطری به‌عنوان منبع تغذیه است. این تگ‌های می‌توانند سیگنال‌های رادیویی را از فاصله دورتری دریافت کنند و آنها را به فاصله بیشتری ارسال می‌کنند. بنابراین بیشتر به حالت غیر تماسی مورداستفاده قرار می‌گیرند.

قسمت‌های مختلف تگ‌های RFIDغیرفعال

به‌طورکلی تگ‌های RFID غیرفعال از سه بخش صلی تشکیل شده‌اند:

آنتن (Antenna):

امواج رادیویی را دریافت می‌کند و آنها را دوباره به عقب می‌فرستند.

تراشه (Chip):

یک کد شناسایی منحصربه‌فرد برای یک تگ خاص ایجاد می‌کند.

مواد پایه (Substrate):

به‌عنوان پایه و نگه‌دارنده آنتن و تراشه را بر ر.ی تگ نگه می‌دارد.

اگر به یک تگ یا حتی تصویر آن نگاهی بندازید، بیشترین فضای یک تگ RFID توسط آنتن اشغال می‌شود که به‌صورت نوارهایی رنگی در لبه‌های آن نشان داده می‌شود. آنتن یک تگ باید آنقدر بزرگ باشد که توانایی دریافت امواج رادیویی از فرستنده و همچنین ارسال آن به گیرنده داشته باشد. درواقع بزرگ بودن آنتن به منظور پوشش دادن عدم وجود باطری در این تگ‌ها دانست.

تراشه‌ها ذاتاً کوچک هستند و در برخی موارد حتی به اندازه رد یک مداد ساخته می‌شوند. البته توجه داشته باشید که تگ‌های RF این تگ‌ها نیز کوچکتر هستند. با توجه به اینکه تگ‌های RF نیازی به تراشه برای ایجاد رمزهای شناسایی منحصربه‌فرد ندارند، کلیه ساختار آنها برای دریافت امواج استفاده می‌شود و در این صورت حجم کلی آن‌ها کوچک‌تر در نظر گرفته می‌شود.

سایر کاربردهای تگ‌های RF و RFID

شما نمی‌توانید فروشگاه‌های مختلف را به خاطر نصب چنین تکنولوژی‌هایی سرزنش کنید، شاید اگر بفهمید که 10 درصد از خریداران فروشگاه‌ها بخشی از اموال فروشگاه را به سرقت می‌برند در طرز فکر خود تجدید نظر کنید. اما متوقف کردن سارقین و جلوگیری از بردن کالای فروشگاه‌ها تنها بخشی از کاربردهای وسیع تگ‌ها RF و RFID است و حتی RFID در کاربردهایی بسیار پیچیده‌تر و پیشرفته-تر استفاده می‌شود.

برخی از شهرهای بزرگ دنیا در حال حاضر تگ‌های RFID را بر سطح شیشه اتومبیل‌ها نصب می‌کنند و از این طریق سرعت آنها را کنترل می‌کنند و همچنین تلفات آنها در موقعیت‌های مختلف مانند روی پل‌ها و بزرگ‌راه‌ها محاسبه می‌کنند. این موجب می‌شود که رانندگان سرعت مطمئنه را رعایت کنند و در مواقع ضروری توقف کنند. کارت‌های هوشمند در اتوبوس‌ها، متروها (زیرزمینی یا بین شهری) استفاده می‌شوند و سایر اشکال حمل‌ونقل عمومی نیز از تراشه‌های RFID بهره می‌برند. اگر تاکنون از خطوط مترو استفاده کرده باشید و هزینه سفر را به کمک کارت پرداخت کرده باشید، به استفاده از   تکنولوژی RFID در حمل‌ونقل پی برده‌اید.

کارت‌های هوشمند به دو صورت تماسی و غیر تماسی ساخته می‌شوند. با توجه به نوع تگ استفاده شده در کارت‌های هوشمند، امکان استفاده تماسی یا غیر تماسی آن‌ها فراهم می‌شود. البته برخی از کارت‌های هوشمند از مکانیزم ارتباط نزدیک (near-field communication) بهره می‌برند که با کارت‌های RFID متفاوت هستند.

استفاده از تگ RF و RFID در کتابخانه‌ها: تگ‌های RF برای تضمین تعداد کتاب‌های موجود در کتابخانه و تگ‌های RFID برای شناسایی کتاب‌ها و استفاده در صندوق پرداخت به کار برده می‌شوند. هنگامی‌که به یک کتاب‌فروشی می‌روید و چندین کتاب در چند زمینه مختلف انتخاب می‌کنید، به‌احتمال‌زیاد از نحوه محاسبه قیمت آنها و شناسایی کتاب تعجب خواهید کرد. اما این هنر تگ‌های RFID است که کلیه اطلاعات کتاب را به‌صورت سیگنال‌های رادیویی در اختیار اپراتور قرار می‌دهد.

اما سؤال دیگری که ممکن است هنگام ورود به کتابخانه‌های بزرگ برای شما پیش آید این است که کتابدارها چگونه آمار تعداد کتاب‌ها و تعداد خروجی‌ها را دارند. این بخش از کار کتابخانه به هنر تگ‌های RFبرمی‌گردد و می‌توانند به‌صورت لحظه‌ای آمار دارایی کتاب را ارائه نمایند.

 تگ‌های RFID  احتمالاً در آینده به محبوبیت بیشتری خواهند رسید. به‌زودی ممکن است شاهد استفاده از تگ‌های RFID در پاسپورت خود باشیم و از این طریق سرعت عبور از بنادر، فرودگاه‌ها و مرزها بیشتر می‌شود. یا حتی احتمال قرار دادن تراشه‌های RFID در زیر پوست نیز وجود دارد که اطلاعات حیاتی را در هنگام اضطرار به تیم‌های پزشکی ارائه می‌دهند.

اما شاید مهمترین نگرانی که در رابطه با تگ‌های RFID مطرح می‌شود، بحث ورود به حریم خصوصی و دسترسی مقامات امنیتی به این اطلاعات است. اگرچه مزایای فراوانی برای تگ‌های RF و RFID مطرح شده است، اما هنوز نگرانی‌های زیادی در این رابطه وجود دارد. بااین‌وجود سرعت تکنولوژی RFIDروزبه‌روز بیشتر می‌شود و انتظار می‌رود که استفاده از آنها گسترش یابد.

کنترل تردد و کنترل دسترسی

مهم‌ترین مباحثی که از تگ‌های RFID و RF بهره می‌برند، بحث کنترل تردد وکنترل دسترسی است. کنترل دسترسی به‌عنوان یک موضوع امنیتی شناخته می‌شود و دسترسی افراد به بخش‌های مختلف را تحت کنترل دارد. در فرایند کنترل دسترسی، دسترسی برخی کارکنان به یک بخش محدود می‌شود و آنها امکان ورود به آن محدوده را ندارند. تکنولوژی RFID با توجه به اینکه توانایی تشخیص هویت افراد را دارد و می‌تواند وضعیت آنها را تشخیص دهد، بهترین انتخاب در کنترل دسترسی است.

امروزه از فاکتورهای مختلفی مانند اسکن مشخصات بایومتریک، اسکن کارت، ورود رمز عبور و اسکن بارکد برای کنترل دسترسی استفاده می‌شود. کارت‌های هوشمند RFID حاوی اطلاعات هویتی فرد هستند که هنگام خوانده شدن توسط دستگاه، آن‌ها را ارائه می‌دهد.

اما مبحث کنترل تردد بیشتر به منظور گرفتن آمار تردد و ثبت زمان ورود و خروج استفاده می‌شود. در کنترل تردد، شناسایی افراد اهمیت چندانی ندارد و اطلاعات بیشتر به‌صورت کیفی هستند. به همین دلیل از تگ‌های RF در کنترل تردد استفاده می‌شود. نمونه واضح از کنترل تردد به پارکینگ‌های هوشمند برمی‌گردد که آمار لحظه‌ای خودروها را دریافت می‌کند و در اختیار اپراتورها قرار می‌دهد.

آنچه ذکر گردید مروری کلی بر تگ‌های RF و RFID و کاربردهای مختلف آنها بود. به‌عنوان‌مثال، تگ‌های RFID از لحاظ فرکانسی و موادی که ساخته می‌شوند به دسته‌های مختلفی تقسیم می‌شوند که برای کسب اطلاع بیشتر می‌توانید به سایت فرزان کارت آسیا مراجعه کنید. در صورت وجود هرگونه سؤالی، می‌توانید با فرزان کارت آسیا در تماس باشید.