بینشی درباره توسعه اینترنت اشیا ۱۰۰۰: چرا فناوری RFID در آستانه یک رونق بزرگ است؟

به عنوان یکی از فناوری های کلیدی اینترنت اشیا، RFID در طول جنگ جهانی دوم شروع به ظهور کرد و نزدیک به ۹۰ سال است که در حال توسعه است. با بلوغ و محبوبیت این فناوری، RFID به طور اجتناب ناپذیری همراه با افزایش تقاضای بازار رشد خواهد کرد.

درک بسیاری از افراد از صنعت اینترنت اشیا بر پایه شبکه های حسگر، یعنی حسگرها استوار است. در واقع، به طور کلی، رایج ترین کاربرد فناوری حسگر بزرگ در صنعت در حال حاضر از رواج و کاربرد فناوری RFID ناشی می شود. اغراق نیست اگر بگوییم RFID چنین است اپلیکیشن های مرتبط همه جا اطراف شما، من و همه هستند—همه بدون آن ها نمی توانند زندگی کنند! امروزه افزایش تقاضا باعث رونق فناوری RFID شده است!

از نظر کاربردهای تجاری، والمارت بدون شک پیشگام به کارگیری فناوری RFID در خرده فروشی و لجستیک است و ترویج قوی RFID نقش حیاتی ایفا کرده است.

هدف والمارت این است که بتواند تمام محموله ها را ردیابی کند. حدود سال ۲۰۰۰، پس از پنج سال، والمارت استقرار پنج مرکز توزیع را تکمیل کرد که کمتر از نصف هدف تعیین شده بود. با وجود هزینه های بالا و فناوری و استانداردهای ناپایدار، والمارت همچنان بر سرمایه گذاری و ترویج تأمین کنندگان برای مشارکت در استقرار اصرار داشت. در مسیر ترویج و پیاده سازی RFID، والمارت بی وقفه شرکای خود را «آموزش» داده است. مهم تر از همه، والمارت به شدت معتقد است که فناوری RFID منافع تجاری بیشتری به همراه خواهد داشت.

این سیستم مدیریت لجستیک مبتنی بر RFID است که بر پایه ردیابی کالا، مدیریت کالا و سپس دستیابی به اطلاع رسانی الکترونیکی بنا شده است.

والمارت بعدها به همراه سایر پذیرندگان اولیه به توسعه استاندارد فعلی ISO 18006-C و استاندارد «نسل دوم» اسکنر برچسب کمک کرد.

اشغال سنفورد تحلیل گران خرده فروشی در C. Bernstein تخمین می زنند که با پذیرش RFID، والمارت می تواند سالانه ۸.۳۵ میلیارد دلار صرفه جویی کند که بیشتر آن از صرفه جویی در نیروی کار ناشی از عدم نیاز به بررسی دستی بارکدهای ورودی حاصل می شود.

با این حال، برخی تحلیل گران معتقدند که رقم ۸.۳ میلیارد دلاری بیش از حد خوش بینانه است. اما تردیدی نیست که RFID به حل دو چالش بزرگ در خرده فروشی کمک می کند:

کمبود موجودی و زیان ها (محصولاتی که به دلیل سرقت و اختلالات زنجیره تأمین از دست رفته اند) و فقط به خاطر سرقت، زیان سالانه والمارت نزدیک به ۲ میلیارد دلار است.

مؤسسات پژوهشی تخمین می زنند که فناوری RFID می تواند به کاهش سرقت و سطح موجودی تا ۲۵٪ کمک کند. جالب اینجاست که منشأ آنچه اکنون مفهوم اینترنت اشیاء می نامیم در واقع از مسئولیت کوین آستون برای موجودی رژ لب در یک سوپرمارکت زنجیره ای در Procter & Gamble ناشی می شود. برای حل بهتر مشکل ردیابی و مدیریت رژ لب، او بعدها با MIT همکاری کرد یک مرکز تحقیق و توسعه اختصاصی برای تمرکز بر این پروژه راه اندازی شد.

البته، با نگاه به تاریخ، ارتش آمریکا از RFID استفاده می کند نخستین ترویج دهنده فناوری. از همان اوایل جنگ جهانی دوم، نیروی هوایی و نیروی دریایی ایالات متحده با چالش شناسایی دوست یا دشمن در زمین، دریا و هوا مواجه شدند و سیستم «IFF» را توسعه دادند که منشأ اولیه فناوری RFID بود.

تا اواخر دهه ۱۹۶۰، برخی سیستم های تجاری RFID کمی ساده تر ظاهر شدند که عمدتا برای امنیت و نظارت بر اقلام در انبارها، کتابخانه ها و مکان های مشابه استفاده می شدند. این سیستم RFID تجاری اولیه به نام سیستم برچسب یک بیتی شناخته می شد که نسبتا آسان برای ساخت، استقرار و نگهداری بود.

با این حال، این سیستم یک بیتی فقط می تواند تشخیص دهد که هدف شناسایی شده حضور دارد یا خیر، ظرفیت داده بیشتری ندارد و حتی تفاوت های بین اهداف را تشخیص نمی دهد. بنابراین، دستگاه های یک بیتی اولیه فقط برای تشخیص ساده قابل استفاده بودند.

تا دهه ۱۹۹۰، سیستم های جمع آوری عوارض الکترونیکی جاده ای به طور گسترده در طول اقیانوس اطلس مورد استفاده قرار می گرفتند. این سیستم ها ویژگی های کنترل دسترسی کامل تری ارائه می دادند، عملکردهای پرداخت را یکپارچه می کردند و آغازگر برنامه های جامع یکپارچه RFID بودند. سیستم جمع آوری عوارض الکترونیکی که امروزه به طور گسترده استفاده می کنیم، سیستم ETC است که اصل اصلی آن RFID است فناوری.

پس فناوری RFID چگونه کار می کند؟ Sotech

RFID ابتدا می تواند به سادگی به لایه های سخت افزاری و لایه های نرم افزاری تقسیم شود.

لایه سخت افزاری شامل: برچسب ها و خواننده ها و نویسندگان الکترونیکی؛ لایه نرم افزار، سیستم تبادل و مدیریت داده ها است.

تگ الکترونیکی (Tag) عمدتا از آنتن بالایی، قطعات کوپلینگ و یک چیپ یکپارچه تشکیل شده است. هر تگ الکترونیکی دارای یک کد الکترونیکی منحصر به فرد است که با استفاده از امواج الکترومغناطیسی داده ها را با خواننده و نویسنده رد و بدل می کند و قابلیت های هوشمندانه خواندن/نوشتن و ارتباطات رمزگذاری شده را فراهم می کند.

خواننده/نویسنده عمدتا شامل ماژول فرستنده-گیرنده بی سیم، آنتن، ماژول کنترل و مدار رابط است. سیستم تبادل و مدیریت داده ها عمدتا داده ها و اطلاعات را برای استفاده کاربران جمع آوری، ذخیره، مدیریت و پردازش می کند. و کنترل خواندن/نوشتن برچسب های الکترونیکی را بر عهده دارد.

علاوه بر این، اصل کاری پایه فناوری RFID در واقع پیچیده نیست: سیگنال RF ارسال شده توسط خواننده/نویسنده رمزگذاری شده و روی سیگنال حامل فرکانس بالا بارگذاری می شود و سپس از طریق آنتن به بیرون ارسال می گردد.

برچسب الکترونیکی که وارد منطقه کاری خواننده می شود این سیگنال را دریافت می کند. مدارهای مرتبط چیپ داخل کارت دو برابر کردن ولتاژ، تصفیه، مدولاسیون، رمزگشایی و رمزگشایی را انجام می دهند، سپس درخواست های فرمان، رمزهای عبور، مجوزها و غیره را تعیین می کنند و برچسب آن را طبق فرمان پردازش می کند.

هسته فناوری RFID در بیزینس تک چیست؟

پاسخ همان چیپ است! RFID ممکن است ساده به نظر برسد، اما تراشه های RFID بدون شک هسته فناوری هستند!

تراشه های RFID به چیپ های تگ و تراشه های خواننده تقسیم می شوند. تراشه تگ تمام مدارها به جز آنتن تگ و خطوط تطبیق را یکپارچه می کند، از جمله ماژول هایی مانند جلوی RF، رابط جلویی آنالوگ، باند پایه دیجیتال و واحد حافظه. نیازهای پایه ای چیپ ها سبک، نازک، کوچک، بسیار پایدار و کم هزینه است.

در داخل کشور، تولیدکنندگان داخلی نیز توانسته اند به طور مستقل تراشه های فرکانس پایین و بالا را توسعه داده و تولید کنند و در اندازه کوچک و مصرف برق پایین، با قیمت هایی بیش از ۳۰٪ بالاتر از تولیدکنندگان خارجی، به نتایج خاصی دست یافته اند.

علاوه بر این، به عنوان حامل برای انتقال سیگنال، اهمیت آنتن های RFID کاملا مشهود است. آنتن ها همچنین به آنتن های تگ دار و آنتن های خواننده تقسیم می شوند. بسته به سناریوی کاربردی، RFID متفاوت است برچسب ها ممکن است نیاز باشد به اشیاء با انواع و اشکال مختلف چسبانده شوند و حتی ممکن است لازم باشد در داخل اشیاء جاسازی شوند.

علاوه بر این، آنتن های تگ دار و آنتن های خواننده به ترتیب مسئول دریافت و ارسال انرژی هستند که الزامات سختگیرانه ای برای طراحی آنتن ها ایجاد می کند.

هدف آنتن ارسال حداکثر مقدار انرژی به داخل و خارج از تراشه تگ است. این نیازمند طراحی دقیق آنتن، تطبیق فضای آزاد و چیپ های تگ متصل به آن است. با فرض استفاده در محصولات خرده فروشی، اگر باندهای فرکانسی 435 مگاهرتز، 2.45 گیگاهرتز و 5.8 گیگاهرتز باشند، آنتن باید:

اول، اندازه باید به اندازه ای کوچک باشد که به اشیاء بچسبد؛

دوم، پوشش همه جهته یا نیم کروی؛

سوم، حداکثر سیگنال ممکن را به چیپ تگ ارائه دهید؛

چهارم، صرف نظر از جهت گیری جسم، قطبش آنتن می تواند با سیگنال پرسش خواننده مطابقت داشته باشد؛

پنجم، قوی است؛ «مقاومت» به توانایی سیستم کنترل در حفظ برخی ویژگی های عملکردی تحت اختلالات خاص (ساختار، اندازه) پارامترها اشاره دارد. بر اساس تعاریف مختلف عملکرد، می توان آن را به پایداری، استحکام و پایداری عملکردی تقسیم کرد.

استحکام کلید بقای سیستم در شرایط غیرعادی و خطرناک است. برای RFID، اینکه سیستم در صورت خطاهای ورودی، خرابی دیسک، بارگذاری شبکه یا حملات عمدی کرش نکند یا کرش نکند، همان چیزی است که RFID است استحکام.

در نهایت، فراتر از برآورده کردن الزامات فوق، هزینه باید به اندازه کافی پایین باشد.

با افزایش تقاضا برای RFID، دشواری فنی نیز در حال افزایش است و نیازمند توسعه مقیاس پذیر است که هزینه های بسیار بالایی می طلبد. به ویژه برای محصولات عمده و کالاهای مصرفی روزمره که حساس به قیمت هستند و آینده RFID را نشان می دهند کلید یک پیشرفت بزرگ!

فراتر از خرده فروشی و پوشاک، فناوری RFID همزمان با توسعه سریع اقتصادی چین به طور گسترده ای ترویج می شود.

در حال حاضر، RFID به درجات مختلفی از کاربرد تجاری در صنایعی مانند پرداخت های مالی، لجستیک، خرده فروشی، تولید، مراقبت های بهداشتی، تأیید هویت، ضد جعل، مدیریت دارایی، حمل ونقل، مواد غذایی، شناسایی حیوانات، کتابخانه ها، خودروسازی، هوانوردی و نظامی دست یافته است.

در آینده، فناوری RFID شش مزیت غیرقابل جایگزین خواهد داشت و توسعه منظم اینترنت اشیا را از طریق اینترنت اشیا تضمین خواهد کرد!

۱. نیازی به خواندن بصری یا دسته ای نیست؛ تعداد زیادی برچسب RFID می توانند به طور همزمان، سریع و به صورت انبوه توسط خوانندگان و نویسندگان خوانده شوند که امکان خواندن صدها یا حتی هزاران برچسب را به طور همزمان فراهم می کند.

این دستگاه می تواند اشیای پرسرعت و متحرک مانند قطارها و اتوبوس ها را تشخیص دهد.

۲. ظرفیت بالا: برچسب های الکترونیکی می توانند اطلاعات بیشتری مانند تاریخ تولید، تاریخ انبارداری و غیره را ذخیره کنند و بارها بازنویسی و استفاده شوند.

داده ها بلافاصله برای پردازش به سیستم بارگذاری می شوند و امکان ردیابی به محصول را فراهم می کنند.

در دنیای واقعی، RFID به فناوری اصلی سیستم های ردیابی تبدیل شده است.

۳. فاصله خواندن طولانی: بسته به توان خواننده و نرخ بهره آنتن، فاصله خواندن می تواند از چند ده سانتی متر تا چند متر متغیر باشد؛ اکنون فاصله می تواند به ده ها متر یا بیشتر برسد.

از آنجا که RFID می تواند دقیقا تا سطح سانتی متر موقعیت یابی کند، RFID همچنین روشی عالی و مؤثر برای موقعیت یابی داخلی است.

۴. یکتایی جهانی، غیرقابل تکرار.

هر برچسب RFID منحصر به فرد است. در طول فرآیند تولید، برچسب به اطلاعات محصول متصل می شود، بنابراین در گردش و استفاده بعدی، برچسب به طور یکتا محصول متناظر را نمایندگی می کند.

۵. عمر مفید طولانی

برچسب های RFID دارای ضدآب شدن، مقاومت مغناطیسی، مقاومت در برابر خوردگی و مقاومت در برابر دمای بالا هستند.

صنعت لباسشویی، دامپروری، صنعت پزشکی و سایر حوزه ها همگی نیازهای بالایی برای دوام برچسب دارند.

در حال حاضر، دوره های معمول نگهداری لیبل می تواند چندین سال، بیش از یک دهه یا حتی چند دهه باشد.

۶. امنیت بالا

یکی از فناوری های اصلی تگ های RFID، تراشه است که به خاطر دشواری و هزینه بالای توسعه تراشه شناخته شده است. برای جعل کنندگان، هزینه کپی برداری بسیار بالا است و غلبه بر موانع فنی دشوار است.

علاوه بر این، برچسب های الکترونیکی دارای مکانیزم های رمزگذاری امن و قابل اعتماد هستند و کارت های شناسایی نسل دوم مقیم چین نیز از فناوری RFID استفاده می کنند.

RFID سالانه بیش از ۲۷٪ رشد می کند. اگر این روند رشد ادامه یابد، به طور محافظه کارانه تخمین زده می شود که تا سال ۲۰۲۲، اندازه بازار صنعت RFID از ۱۰۰ میلیارد یوان فراتر خواهد رفت.