RFID ??? HOMEWORK#5 54-060216-2111-2 นางสาวชนัดดา เปล่งผิว IT-1RB

RFID คืออะไร R = Radio F = Frequency ID = Identification RFID = Radio Frequency Identification (ระบบการชี้เฉพาะด้วยคลื่นความถี่วิทยุ)

RFID ย่อมาจาก Radio Frequency Identification หรือ ระบบชี้เฉพาะอัตโนมัติ (Automatic Identification) แบบไร้สาย (Wireless) เป็นระบบระบุเอกลักษณ์ของวัตถุด้วยคลื่นความถี่วิทยุ แนวความคิดในการนำคลื่นวิทยุมาใช้ เพื่อแสดงตำแหน่ง หรือ แสดงตนเองได้เกิดขึ้นตั้งแต่ราวประมาณปลายสงครามโลกครั้งที่สอง โดยการนำข้อมูลที่ต้องการส่ง มาทำการมอดูเลต (Modulation) กับคลื่นวิทยุแล้วส่งออกผ่านทางสายอากาศที่อยู่ในตัวรับข้อมูล

ตั้งแต่ปี ค.ศ. 1980 เป็นต้นมา RFID ได้ถูกพัฒนาเพื่อวัตถุประสงค์หลัก คือ การนำไปใช้แทนระบบบาร์โค้ด (Barcode) และเนื่องจากอุปกรณ์ RFID ในขณะนั้นไม่สะดวกที่จะนำมาใช้งาน เพราะ มีขนาดใหญ่ นอกจากนั้นยังมีราคาแพง จึงไม่ได้รับความนิยมมากเพียงพอที่จะนำมาใช้ในเชิงพาณิชยกรรม บริหาร และเชิงราชการ ต่อมาจึงได้มีการพัฒนา RFID อย่างต่อเนื่อง จนสามารถลดขนาดให้เป็นแผ่นเล็กๆ (Chip) ได้ดังในปัจจุบัน

โดยจุดเด่นของระบบ RFID อยู่ที่การอ่านข้อมูลจากแท็ก (Tag) ได้หลายๆแท็กแบบไร้สัมผัส (Contactless) และสามารถที่จะอ่านค่าได้แม้ในสภาพที่ทัศนวิสัยไม่ดี ทนต่อความเปียกชื้น แรงสั่นสะเทือน การกระทบกระแทก และสามารถอ่านค่าได้ด้วยความเร็วสูง โดยข้อมูลจะถูกเก็บในไมโครชิปที่อยู่ในแท็ก

ในปัจจุบันได้มีการนำ RFID ไปประยุกต์ใช้งานด้านอื่นๆนอกเหนือจากการนำมาใช้ในระบบบาร์โค้ดแบบเดิม เช่น ใช้ในบัตรชนิดต่างๆ (บัตรสำหรับเข้าออกตามหอพัก บัตรจอดรถตามศูนย์การค้า) บางครั้งอาจพบอยู่ในรูปของแท็กสินค้าซึ่งมีขนาดเล็กจนสามารถแทรกลงระหว่างชั้นของเนื้อกระดาษได้ หรือาจจะเป็นแคปซูลขนาดเล็กฝังอยู่ในตัวสัตว์ เพื่อบันทึกประวัติต่างๆ เป็นต้น

ระบบ RFID จะมีองค์ประกอบหลักอยู่ สองส่วน โดยส่วนแรกคือ ทรานสปอนเดอร์หรือแท็ก (Transponder / Tag) ที่ใช้ติดกับวัตถุต่างๆที่ต้องการ โดยแท็กจะบันทึกข้อมูลเกี่ยวกับวัตถุชิ้นนั้นๆไว้ ส่วนที่สอง คือ เครื่องสำหรับอ่านหรือเขียนข้อมูลภายในแท็กด้วยคลื่นความถี่วิทยุ (Interrogator / Reader) โดยการทำงานนั้นเครื่องอ่านจะทำหน้าที่จ่ายกำลังงานในรูปคลื่นความถี่วิทยุให้กับตัวบัตรยังผลให้วงจรอิเล็กทรอนิกส์ภายในสามารถส่งข้อมูลจำเพาะที่แสดงถึง "Identity" กลับมาประมวลผลที่ตัวอ่านได้

1. ทรานสปอนเดอร์หรือแท็ก (Transponder / Tag มาจากคำว่าทรานสมิตเตอร์ (Transmitter) ผสมกับคำว่าเรสปอนเดอร์ (Responder) โดยโครงสร้างภายในของแท็กจะประกอบด้วย 2 ส่วนใหญ่ๆ ได้แก่ ขดลวดขนาดเล็กซึ่งทำหน้าที่เป็นสายอากาศ (Antenna) และ ไมโครชิป (Microchip) ซึ่งขดลวดขนาดเล็กที่ทำหน้าที่เป็นสายอากาศนั้น จะใช้สำหรับส่งสัญญาณคลื่นความถี่วิทยุ และสร้างพลังงานป้อนให้ส่วนของไมโครชิป (Microchip) ที่ทำหน้าที่เก็บข้อมูลต่างๆของวัตถุนั้นๆ โดยทั่วไปตัวแท็กอาจจะอยู่ในรูปแบบที่เป็นได้ทั้งกระดาษ แผ่นฟิล์ม พลาสติกที่มีขนาดและรูปร่างแตกต่างกันออกไป ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับวัสดุที่จะนำแท็กไปติด และมีได้หลายรูปแบบ เช่น ขนาดเท่าบัตรเครดิต เหรียญ กระดุม ฉลากสินค้า แคปซูล เป็นต้น

ไมโครชิปที่อยู่ในแท็กนั้น จะมีหน่วยความจำซึ่งอาจเป็นแบบอ่านได้อย่างเดียว (ROM) หรือทั้งอ่านทั้งเขียน (RAM) ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับความต้องการในการใช้งาน โดยปกติหน่วยความจำแบบอ่านได้อย่างเดียว (ROM) จะใช้เก็บข้อมูลเกี่ยวกับการรักษาความปลอดภัย เช่น ข้อมูลของบุคคลที่มีสิทธิผ่านเข้าออกในบริเวณที่มีการควบคุมหรือระบบปฏิบัติการ ในขณะที่หน่วยความจำแบบทั้งอ่านและเขียน (RAM) จะใช้เก็บข้อมูลชั่วคราวในระหว่างที่แท็ก และตัวอ่านข้อมูลทำการติดต่อสื่อสารกัน

RFID แท็กในรูปแบบต่างๆ

2. เครื่องสำหรับอ่านหรือเขียนข้อมูลภายในแท็กด้วยคลื่นความถี่วิทยุ (Interrogator / Reader) หน้าที่ของเครื่องอ่านก็คือ การเชื่อมต่อหรือเขียนข้อมูลลงในแท็ก ด้วยสัญญาณความถี่วิทยุ นอกจากนี้ตัวอ่านข้อมูลที่ดีต้องมีความสามารถในการป้องกันการอ่านข้อมูลซ้ำ เช่น ในกรณีที่แท็กถูกวางทิ้งอยู่ในบริเวณสนามแม่เหล็กไฟฟ้าที่ตัวอ่านข้อมูลสร้างขึ้น หรือ อยู่ในระยะการรับส่ง ก็อาจทำให้ตัวอ่านข้อมูลทำการรับหรืออ่านข้อมูลจากแท็กซ้ำอยู่เรื่อยๆไม่สิ้นสุด

ดังนั้นตัวอ่านข้อมูลที่ดีต้องมีระบบป้องกันเหตุการณ์เช่นนี้ที่เรียกว่าระบบ "Hands Down Polling" โดยตัวอ่านข้อมูล จะสั่งให้แท็กหยุดการส่งข้อมูลในกรณีเกิดเหตุการณ์ดังกล่าว หรืออาจมีบางกรณีที่มีแท็กหลายๆแท็ก อยู่ในบริเวณสนามแม่เหล็กไฟฟ้าพร้อมกัน หรือที่เรียกว่า "Batch Reading" ตัวอ่านข้อมูลควรมีความสามารถที่จะจัดลำดับการอ่านแท็กทีละตัวได้ ซึ่งการที่จะชี้เฉพาะระบุตัวแท็กนั้น เป็นระบบอัตโนมัติ หรือ (Automatic Identification)

โดยทั่วไปเครื่องอ่านจะประกอบด้วยส่วนประกอบหลักๆ ดังนี้ ♦ ภาครับและส่งสัญญาณวิทยุ ♦ ภาคสร้างสัญญาณพาหะ ♦ ขดลวดที่ทำหน้าที่เป็นสายอากาศ ♦ วงจรจูนสัญญาณ ♦ หน่วยประมวลผลข้อมูล และภาคติดต่อกับคอมพิวเตอร์

เครื่องอ่านแบบต่างๆ

คลื่นพาหะในระบบ RFID ในปัจจุบันคลื่นพาหะที่ใช้งานกันในระบบ RFID จะอยู่ในย่านความที่ ISM (Industrial-Scientific-Medical) ซึ่งเป็นย่านความถี่ที่กำหนดในการใช้งานในเชิงอุตสาหกรรม วิทยาศาสตร์ และการแพทย์ สามารถใช้งานได้โดยไม่ตรงกับย่านความถี่ที่ใช้งานในการสื่อสารโดยทั่วไป โดยมี 3 ย่านความถี่ใช้งาน คือ สำหรับคลื่นพาหะที่ใช้กันในระบบ RFID อาจแบ่งออกได้เป็น 3 ย่านหลักๆ ได้แก่

♦ ย่านความถี่ต่ำ (Low Frequency : LH) ต่ำกว่า 150 KHz ♦ ย่านความถี่สูง (High Frequency : HF) 13.56 MHz ♦ ย่านความถี่สูงยิ่ง (Ultra High Frequency : UHF) 433/868/915 MHz

ความถี่ย่านที่ระบบ RFID ถูกใช้งาน

ความถี่ของคลื่นพาหะที่ใช้ในการสื่อสารข้อมูล ในปัจจุบันได้มีการรวมกลุ่มระหว่างแต่ละประเทศ เพื่อทำการกำหนดมาตรฐานความถี่คลื่นพาหะของระบบ RFID โดยมี 3 กลุ่มใหญ่ๆ คือ กลุ่มประเทศในยุโรปและแอฟริกา (Region 1), กลุ่มประเทศอเมริกาเหนือและอเมริกาใต้ (Region 2) และสุดท้ายคือกลุ่มประเทศตะวันออกไกลและออสเตรเลีย (Region 3) ซึ่งแต่ละกลุ่มประเทศจะกำหนดแนวทางในการเลือกใช้ความถี่ต่างๆให้แก่บรรดาประเทศสมาชิก

อย่างไรก็ตาม ความถี่ของคลื่นพาหะที่นิยมใช้งานในย่านความถี่ต่ำ คือ 125 kHz ย่านความถี่ปานกลาง คือ 13.56 MHz และย่านความถี่สูงก็คือ 2.45 GHz ดังที่แสดงไว้ในตารางที่ 1 นอกจากนี้รัฐบาลของแต่ละประเทศ โดยทั่วไปจะมีการออกกฏหมายเกี่ยวกับระเบียบการใช้งานย่านความถี่ต่างๆ รวมถึงกำลังส่งของระบบ RFID ด้วย

ระยะการรับส่งข้อมูลในระบบ RFID ขึ้นอยู่กับปัจจัยสำคัญต่างๆ คือ กำลังส่งของตัวอ่านข้อมูล (Reader/Interrogator Power) กำลังส่งของ Tag (Tag Power) และสภาพแวดล้อม ส่วนการออกแบบสายอากาศของตัวอ่านข้อมูล จะเป็นตัวกำหนดลักษณะรูปร่างของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่แผ่กระจายออกมาจากสายอากาศ ดังนั้นระยะการรับส่งข้อมูล บางทีอาจขึ้นอยู่กับมุมของการรับส่งระหว่าง Tag และตัวอ่านข้อมูลด้วยเช่นกัน ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับรูปร่างของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าเป็นสำคัญ

ความเข้มของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า โดยทั่วไปจะลดลงตามระยะทางโดยแปรผกผันกับระยะทางยกกำลังสอง แต่ในบางสภาพแวดล้อมซึ่งอาจมีการสะท้อนกลับของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าจากสิ่งต่างๆรอบตัว เช่น โลหะ ก็อาจทำให้ความเข้มของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าลดลงอย่างรวดเร็ว โดยอาจแปรผกผันกับระยะทางยกกำลังสี่ ปรากฏการณ์เช่นนี้เราเรียกว่า "Multi-path Attenuation" ซึ่งจะส่งผลให้ระยะการรับส่งข้อมูลสั้นลง หรือแม้กระทั่งความชื้นในอากาศก็อาจมีผลในกรณีที่ความถี่สูงๆ

ดังนั้นการนำระบบ RFID ไปใช้งานก็ควรมีการคำนึงถึงสภาพแวดล้อม เพราะจะมีผลกระทบกับระยะการรับส่งข้อมูล และพยายามติดตั้งระบบให้ห่างไกลจากโลหะ ซึ่งอาจทำให้เกิดการสะท้อนของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าได้ กำลังส่งของ Tag ที่จะส่งกลับมายังตัวอ่านข้อมูลนั้น โดยทั่วไปจะมีกำลังที่ต่ำมากเมื่อเทียบกับกำลังส่งของ ตัวอ่านข้อมูล ดังนั้นความไวในการตรวจจับสัญญาณของตัวอ่านข้อมูล ก็เป็นอีกจุดหนึ่งที่ต้องพิจารณา

เราสามารถนำระบบ RFID ไปใช้งานได้หลากหลาย ไม่ว่าจะเป็นในอุตสาหกรรมการผลิต การค้า หรือการบริการต่างๆ ซึ่งสามารถบันทึกข้อมูลที่ต้องการได้ เช่น บันทึกเวลาทำงานของพนักงาน เก็บเงินค่าใช้บริการทางด่วน หรือระบบกันขโมยรถยนต์ แต่การพิจารณานำระบบ RFID มาใช้งานยังคงต้องคำนึงถึงข้อจำกัดต่างๆ ในการใช้งานไม่ว่าจะเป็นเรื่องของสนามแม่เหล็กไฟฟ้าในสภาพแวดล้อม หรือกฏหมายที่เกี่ยวข้องกับระเบียบการใช้คลื่นความถี่วิทยุและกำลังส่งของแต่ละประเทศ

ตัวอย่างการนำ RFID มาประยุกต์ใช้งาน

จากนี้ต่อไป ทั้งอุปกรณ์คอมพิวเตอร์พกพา ก็จะสามารถบันทึกข้อมูลสินค้าที่ติด RFIDด้วย และเมื่อสินค้าส่งถึงปลายทางแล้ว หากเครื่องพีดีเอสามารถรองรับลายมือชื่ออิเล็กทรอนิกส์ได้ คนขับรถขนส่งสินค้าก็จะสามารถลงชื่อแบบอิเล็กทรอนิกส์ยืนยันการส่งสินค้า ทั้งสถานที่ วัน เวลา ผ่านทางเครือข่าย GPRS ของโทรศัพท์มือถือไปยังฐานข้อมูล เพื่อแจ้งผ่าน SMS หรืออีเมล์ไปถึงลูกค้าได้อย่างรวดเร็ว ทันใจ

เทคโนโลยี RFID นอกจากจะถูกนำไปประยุกต์ใช้ในวงการการค้าแล้ว ยังถูกนำไปใช้ในวงการอื่นๆ ด้วย เช่น บริษัทรับจัดการขยะในญี่ปุ่นแห่งหนึ่งกำลังศึกษาความเป็นไปได้ในการนำเทคโนโลยี RFID มาใช้ในการจัดการขยะทางการแพทย์ซึ่งเป็นขยะอันตราย จึงต้องระมัดระวังในเรื่องการกำจัด รวมถึงการร่วมมือกับโรงพยาบาลและบริษัทรับขนส่ง เพื่อพัฒนาระบบการติดตามขยะทางการแพทย์

THE END