Önemli RFID etiket teknolojisi uygulamalarının geliştirilmesi ve mevcut uluslararası araştırma durumu

　　RFID, radyo frekansı tanımlama teknolojisi için genel bir terimdir. Barkodlar, IC kartları ve diğer tanımlama yöntemleri gibi, temel işlevi hedef öğenin benzersiz tanımlayıcısını (UID) tanımlamaktır. Farkı ise, temassız otomatik tanımlama sağlamak için radyo frekansı iletimi kullanmasıdır; böylece hareketli hedefler ve çoklu hedefler tanımlanabilir. RFID aynı zamanda veri iletişim teknolojisidir ve bilgi gönderme, alma, kanallaştırma ve iletim gibi iletişim sistemlerinin temel bileşenlerine sahiptir. Fark, iletilen bilginin yapay ve standartlaştırılmış olmasıdır. Büyük depolama kapasitesi, çoklu hedef tanıma, uzun okuma mesafesi ve veri şifreleme ile geliştirme potansiyeliyle RFID, günümüzün önemli teknolojilerinden biri olarak kabul edilmektedir. RFID sisteminin uygulanması ve geliştirilmesinin anahtarı elektronik etiketlerdedir. Bu makale, elektronik etiketlerin temel teknolojileri ve yurt içi ve yurtdışındaki mevcut araştırma durumuna odaklanmakta olup, bu aşamada Çin'de elektronik etiketlerin uygulanması ve geliştirilmesi için temel karşı önlemleri önermektedir.

　　1 Elektronik Etiket Teknolojisi ve Yurt İçinde ve Yurtdışındaki Güncel Araştırma Durumu

　　Yerel ve uluslararası araştırma literatürlerinde, elektronik etiketler üzerine güncel araştırmalar esas olarak aşağıdaki altı yöne odaklanmaktadır.

　　1.1 Çip Teknolojisi

　　Çip teknolojisi, RFID teknolojisinin temel bir teknolojisidir. Etiket çipi, etiket anten ve eşleştirme hatları hariç tüm devreleri entegre eden bir sistemdir; bunlar arasında RF ön uç, analog ön uç, dijital baz bandı ve bellek üniteleri gibi modüller bulunur. Çiplerin temel gereksinimleri hafif, ince, küçük, düşük maliyetli ve düşük maliyetlidir.

　　Yurtdışında, TI, Intel, Philips, STMicroelectronics, Infineon, NXP ve Atmel gibi entegre devre üreticileri, küçük boyutlu, düşük güçlü ve düşük maliyetli RFID çipleri geliştirmede üstün sonuçlar elde etmiştir. Örneğin, Atmel'in UHF pasif etiketlerinin minimum RF giriş gücü 16,7 μW kadar düşebilir. İsviçre Federal Teknoloji Enstitüsü, minimum giriş gücü sadece 2.7μW ve 12 m'ye kadar okuma/yazma mesafesine sahip 2.45 GB etiket çipi tasarlamıştır. 2006 ISSCC konferansında, Japonya'nın Hitachi Corporation şirketi, 0,15 mm × 0,15 mm alanına ve sadece 7,5 μm kalınlığa sahip bir etiket çipi önerdi. Yurt içinde, Çinli entegre devre üreticileri bağımsız olarak düşük frekanslı ve yüksek frekanslı çipler geliştirip üretebilmiş ve uluslararası ileri seviyelere yaklaşmıştır. Shanghai Kunrui tarafından geliştirilen UHF bant QR serisi çipler, EPCglobal'ın resmi yetkilendirme ve sertifikasyonunu zaten geçmiştir. Genel olarak, Çin'in UHF ve mikrodalga frekans bantlarındaki RFID çiplerinin tasarımı hâlâ ciddi zorluklarla karşı karşıya; bu zorluklar esas olarak katı güç tüketimi sınırlamalarıyla ilgilidir. Anten uyumluluk teknolojisi. Sonraki ambalaj sorunları. Hassasiyet sorunları. Güvenilirlik ve maliyet.

　　RFID çip tasarımı ve üretim teknolojisinin gelişim trendi daha düşük güç tüketimi, daha uzun menzil, daha hızlı okuma/yazma hızları, daha yüksek güvenilirlik ve sürekli azalan maliyetlerdir. Daha fazla bilgi taşımak için etiket depolama kapasitesini artırmak, etiket boyutunu azaltmak için maliyetleri azaltmak ve okuma mesafesini uzatmak için etiket hassasiyetini iyileştirmenin yanı sıra, mevcut araştırma noktaları şunları da içerir: ultra düşük güçlü devreler; Güvenlik ve gizlilik teknolojisi, şifre fonksiyonları ve uygulaması; Düşük maliyetli çip tasarımı ve üretim teknolojisi; Yeni depolama teknolojileri; Çarpışma önleyici algoritmalar ve uygulama teknolojileri; Sensörlerle entegrasyon teknolojisi; Uygulama sistemleriyle yakından entegre edilmiş kapsamlı bir çözüm.

　　1.2 Anten Tasarım Teknolojisi

　　Miyatürleştirme, RFID etiket antenlerinin tasarımında her zaman önemli bir endişe olmuştur. Uygulama yelpazesini genişletmek için küçültülmüş anten bant bant genişliği, kazanç özellikleri ve çapraz polarizasyon özellikleri de önemli araştırma yönleridir. Şu anda RFID etiketleri hâlâ çip dışı bağımsız antenler kullanıyor; bu antenler yüksek Q-değeri, üretim kolaylığı ve orta maliyet gibi avantajlara sahip, ancak boyutları daha büyüktür ve kırılmaya yatkındır, bu yüzden sahtecilik önleme veya biyolojik etiketlerin hayvanlara yerleştirilmesi için uygun değildir. Eğer anten etiket çipine entegre edilebilirse, herhangi bir harici bileşen olmadan çalışabilir, böylece etiketin genel boyutunu azaltır ve etiket üretim sürecini basitleştirerek maliyetleri düşürür. Bu, çip içi anten teknolojisi üzerine araştırmaların başlangıcına yol açmıştır. Ayrıca, etiket antenleri üzerine güncel araştırmalar arasında anten eşleştirme teknolojisi, yapısal optimizasyon teknolojisi, çoklu frekans bandını kapsayan geniş bant anten tasarımı, çok etiketli anten optimizasyon dağıtım teknolojisi, metal dirençli tasarım teknolojisi ve tutarlılık ile anti-parazit teknolojisi yer almaktadır.

　　1.3 Ambalaj Teknolojisi

　　Elektronik etiketlerin paketlenmesi esas olarak çip montajı ve anten üretimi gibi temel adımları içerir. Yeni ambalaj teknolojilerinin gelişmesiyle birlikte, etiket ambalaj teknolojisinde flip-chip bump oluşturma (Bunping) ve anten baskı gibi yeni işleme teknikleri ortaya çıkmıştır. Geleneksel kabloya bağlı veya taşıyıcıdan taşıyıcıya bağlantılarla karşılaştırıldığında, flip-chip teknolojisi daha yüksek ambalaj yoğunluğu, iyi elektrik ve termal performans, iyi güvenilirlik ve daha düşük maliyet sunar. Etiket anttenleri üretiminde geleneksel gravür yöntemleri yerine iletken mürekkep baskılı etiket antenlerinin kullanılması, elektronik etiket üretim maliyetini önemli ölçüde azaltmıştır. Ayrıca, etiket ambalaj teknolojisindeki araştırma noktaları arasında düşük sıcaklıkta sıcak presleme paketleme süreçleri, hassas mekanizma tasarım optimizasyonu, çok fiziksel miktar tespit ve kontrol, yüksek hassasiyetli yüksek hızlı hareket kontrolü ve çevrimiçi denetim teknolojileri yer almaktadır.

　　1.4 Etiket Uygulama Teknolojisi

　　RFID etiketlerinin nesne tanımlama için benzersiz özelliklerine dayanarak, çeşitli fonksiyonel etiketler üzerinde araştırmalarda bir artış yaşanmıştır. Geleneksel eşya tanımlama, takip ve izlemenin yanı sıra, araştırma noktaları arasında etkileşimli akıllı etiketler, mekânsal konumlandırma ve takibi, yaygın hesaplama, mobil ödemeler ve eşyaların sahtekarlığı karşıtı da yer alır.

　　(1) Etkileşimli akıllı etiketler. İnteraktif akıllı etiketlerin yapısı hâlâ tek çipli kablosuz mikro-güç verici ve mikro denetleyiciden oluşmaktadır. Çeşitli gerekli uygulamalar mikrodenetleyiciye önceden yazılır ve gerektiğinde bu programlar kablosuz komutlarla çağrılır; böylece etiketler tanıma, konumlandırma ve veri toplama gibi IoT uygulamalarının gerektirdiği çeşitli görevleri yerine getirebilir. Etiket dışarıya herhangi bir sinyal göndermez, ancak koordinatörün izleme kanalında yayın yoluyla gönderilen sinyalleri periyodik olarak alır ve kaydeder. Sadece bir uyandırma komutu aldıktan sonra okuyucunun çalışma kanalına geçer, koordinatörden talimatlar alır ve önceden yazılmış programlara göre okuyucuyla bilgi alışverişi durumuna girer; belirtilen görevi belirtilen sürede tamamladıktan sonra izleme ve uyku moduna geri döner. Bu teknolojinin özünün geçersiz sinyalleri hızla filtreleyerek etiketlerin ultra düşük güçlü, kablosuz uzun mesafe iletimi sağlaması ve bunun karşılığında ek bir koordinatör gerektirdiği açıktır. İnteraktif akıllı etiketler, düşük maliyet, düşük güç tüketimi ve kablosuz uzun mesafe iletim gibi IoT uygulamalarındaki temel sorunları çözdüğünden, elektronik etiket uygulamalarının kapsamını genişletir ve kentsel akıllı ulaşım sistemleri, temel kentsel veri toplama sistemleri ve uzun mesafe tanımlama, konumlandırma veya veri toplama gerektiren diğer alanlarda yaygın olarak uygulanabilir.

　　(2) Gerçek zamanlı konumlandırma ve takip etiketleri. Mevcut konumlandırma sistemleri ağırlıklı olarak uydu konumlandırma sistemleri, kızılötesi veya ultrasonik konumlandırma sistemleri ve mobil ağ tabanlı konumlandırma sistemlerini içerir. Ancak, konumlandırma süresi, doğruluk ve çevresel koşullardaki sınırlamalar nedeniyle, havaalanı lobileri, sergi salonları, depolar, süpermarketler, kütüphaneler, yeraltı otoparkları ve yeraltı madenleri gibi karmaşık iç ortamlarda tesislerin ve eşyaların konum bilgi sorunlarını tam olarak çözebilecek konumlandırma teknolojisi şu anda yoktur. RFID teknolojisi, özellikle uydu konumlandırma sistemlerinin zorlandığı iç mekan konumlandırma için uygun olan mekansal konumlandırma ve takip hizmetleri için yeni bir çözüm sunuyor. Esas olarak, nesnelerdeki etiketlerin benzersiz tanımlama özelliklerini kullanır ve okuyucu ile nesneye monte edilen etiket arasındaki radyo frekansı iletişiminin sinyal gücüne dayalı olarak öğelerin mekansal konumunu ölçür.

　　(3) Evrensel hesaplama etiketleri. Sensör teknolojisiyle birleşerek, RFID etiketleri IoT düğümlerindeki nesnelerin veya ortamların sıcaklık, nem ve aydınlatma gibi durum bilgilerini algılayabilir ve kablosuz iletişim teknolojisini kullanarak bu bilgileri ve değişikliklerini hesaplama birimlerine iletebilir; böylece hesaplama modüllerine çevresel görünürlüğü artırır ve gelecekte yaygın hesaplama altyapısı inşa eder.

　　(4) Mobil ödeme etiketleri. RFID mobil ödeme, mobil terminaller ile POS terminalleri arasında kısa menzilli iletişim kullanır; bu da işlem tutarlarının mobil telefon ücretleriyle veya banka işlemleri için banka hesaplarına bağlanan SIM kartla ödeme yapılmasına olanak tanır. RFID mobil ödeme, RFID endüstrisi ile telekomünikasyon endüstrisinin entegrasyonunun bir ürünüdür. Şu anda ana olarak dört uygulama yöntemi vardır: Felica, NFC, DISIM ve RF-SIM. Bunlar arasında RF-SIM, SIM kartlara dayalı orta-kısa menzilli kablosuz iletişim teknolojisidir. SIM kartın içine bir RF modülü yerleştirilir; bu modül normal mobil iletişim ve kimlik doğrulama için kullanılır ve telefonla fiziksel bağlantı kurar. RF-SIM kartlar, piyasadaki tüm cep telefonlarını destekler ve cüzdanların, anahtarların ve kimlik kartlarının yerini alan kapsamlı bir hizmet platformu olarak hizmet verir.

　　(5) Sahte etiketlere karşı ürünler. Fiziksel sahtecilikle mücadele, biyolojik sahtecilikle mücadele, yapısal sahtecilikle mücadele, barkod ve dijital sahtecilikle karşı geleneksel teknolojiler benzersizlik ve ayrıcalıktan yoksundur, kolayca çoğaltılır ve gerçek sahtecilikle mücadele etkileri sağlayamıyor. RFID teknolojisi, sahteciliğe karşı mutlak avantajlar sunar; çünkü her etiketin değiştirilemeyen veya sahteleştirilemeyen küresel benzersiz bir kimlik numarası vardır. Ayrıca, RFID sahteciliğe karşı teknoloji fiziksel aşınma içermez, okuyucunun fiziksel arayüzünde yüksek güvenlik sağlar, şifrelenebilir etiket verileri ve okuyucu ile etiket arasında karşılıklı kimlik doğrulama sağlar; bu nedenle tamamen çoğaltılması neredeyse imkansızdır ve böylece sahteciliği etkili bir şekilde önler. Şu anda, RFID sahtekarlığa karşı mücadele, belge yönetimi, bilet yönetimi, elektronik plakalar, alkol sahtekarlığı karşıtı ve sanat hazinesi sahtekarlığı karşıtı alanlarda yavaş yavaş uygulanmakta ve giderek artan bir eğilim göstermektedir.

　　1.5 Standart konular üzerine araştırma

　　Şu anda elektronik etiketlerle ilgili ana uluslararası iletişim standartları şunlardır: (1) ISO/TEC18000 standartları. (2) EPC standartları, (3) DSRC standartları. (4) UID standardı. Buna ek olarak, birçok ülke ve kurum, çeşitli kanallarla disiplinlerarası standartlara yükseltmeyi umarak RFID ile ilgili bölgesel, yerel veya sektör ittifakı standartlarını aktif olarak formüle etmektedir. Her standart sistem, çalışma frekansına göre birden fazla parçaya ayrılmıştır ve çoğunlukla iletişim yöntemleri, çarpışma önleme protokolleri ve veri formatları açısından uyumsuzdur. Ocak 2008'de, AB FP7 proje ekibi, geliştirilmiş iş birliğiyle RFID standartlarında maksimum küresel tutarlılığı sağlamak amacıyla Küresel Evrensel RFID Standartları Forumu'nu (GRIFS) destekledi. RFID teknolojisinin gelişmesiyle birlikte, elektronik etiketler için çeşitli standartlar birleşmektedir. Örneğin, yüksek frekanslı 13,56 MHz için ISO/IFC15693 standardı ISO18000-3 standardının bir parçası haline gelmiş, EPC GEN2 standardı ise ISO18000-6C standardı olmuştur. Şu anda Amerika Birleşik Devletleri, Avrupa Birliği ve diğer ülkeler kendi farklı standartlarını kabul etmektedir. Çıkarların koordinasyonunun zorluğu nedeniyle, standartların birleştirilmesi acil olsa da, süreç nispeten uzun sürüyor.

　　1.6 Güvenlik ve Gizlilik Konularında Araştırma

　　İncelenen ve benimsenen güvenlik mekanizmaları esas olarak fiziksel yöntemler, kriptografik mekanizmalar ve bunların kombinasyonlarını içerir. Fiziksel yöntemler, düşük maliyetli etiketlerde yaygın olarak kullanılır ve etiket bilgisini elektrostatik koruma veya aktif parazitle korur. Fiziksel yöntemlere dayalı donanım güvenlik mekanizmalarına kıyasla, kriptografik teknolojiye dayalı yazılım güvenlik mekanizmaları daha tercih edilir; bunlar çoğunlukla RFID güvenlik gereksinimlerini karşılayan kriptografik protokoller tasarlamak için çeşitli olgun kriptografik şemalar ve mekanizmalar kullanır.

　　2 Elektronik Etiketler İçin Gelişim Trendleri ve Karşı Önlemler

　　Elektronik etiketlerin uygulanması ve geliştirilmesi, RFID endüstri zincirinin temeli üzerine inşa edilmiştir; herhangi bir bağlantıdaki herhangi bir gecikme, genel sektör büyümesini etkiler. RFID alanındaki araştırma ve geliştirme süremiz Avrupa, ABD, Güney Kore ve Japonya'nın gerisinde kalıyor ve hâlâ UHF ve mikrodalga frekans bantlarında tam bir endüstri zinciri yok. Mevcut yerel RFID teknolojisi ve pazar tabanına dayalı Çin elektronik etiketleri geliştirmek için, tüm RFID endüstri zincirini hedeflemeli ve belirli ölçüm ve stratejiler geliştirmeliyiz.

　　(1) Ar-Ge çabalarını artırmak ve teknolojik atılımlar arayışın. Şu anda, elektronik etiketlerin anten yönü nedeniyle tek etiket okumasında düşük güvenilirlik gibi birçok kusur vardır; bu da kolayca okunmaların kaçırılmasına yol açar; RFID sinyalleri metal ve su gibi iletken maddelerden kolayca etkilenir ve bu da tanıma mesafesinin azalmasına yol açar; RFID sistemleri benzer frekans bantlarına sahip diğer kablosuz iletişim sistemleriyle eşzamanlı çalıştığında, elektromanyetik parazit performanslarını etkileyebilir; ve birçok RFID etiketi bir arada yerleştirildiğinde, etiket anteninde bireysel etiket antenlerinden farklı dizi etkileri gösterebilir. Tüm bunlar, elektronik etiketlerin gelişiminde zorluklar yaratmaktadır.

　　(2) Elektronik etiketler için ilgili standartları mümkün olan en kısa sürede belirlemek.

　　(3) Uygulamalarda atılım noktalarını belirlemek ve endüstri uygulamalarının ölçeğini genişletmek. İşletmeler genellikle yüzeyde kalır; basit iş süreçleri, tek mantık ve arka uç sistemlerinin entegrasyonu yoktur, bu nedenle elektronik etiketler tedarik zinciri yönetimi ve kurumsal informatizasyonda gerçek anlamda rol oynamamıştır. Bu nedenle, RFID'nin ERP, SCM, MIS gibi mevcut kurumsal bilgi sistemleriyle nasıl entegre edileceği, iş süreçlerini yenilikle nasıl bulacağı, elektronik etiketlerin avantajlarından tam anlamıyla yararlanacağı, sektör uygulama ölçeğini genişleteceği ve tam bir endüstriyel zincir oluşturmak, yakın gelecekte çözülmesi gereken acil bir sorundur.

　　(4) Bölgeler arası ve sektörler arası uygulamalar için teknoloji entegrasyonunu güçlendirmek. RFID geliştirmesinin sürekli genişlemesiyle birlikte, son zamanlarda Expo bilet yönetimi, akıllı ulaşım, lojistik, gıda güvenliği, malların sahtekarlığa karşı karşıtı, elektrik ve diğer alanlarda yeni uygulamalar bulmuştur. Çin'in RFID endüstrisi, devlet talebinden piyasa talebine kaymıştır. RFID geliştirme sürecinde, hem RFID endüstrisinin potansiyelini hem de bu süreçte ortaya çıkan sorunları fark etmek, RFID uygulamalarını sürekli derinleştirmek ve böylece bölgedeki RFID endüstrisinin gelişimini teşvik etmek için daha bilimsel yöntemler kullanmak önemlidir.

　　3. Sonuç

　　Makale, RFID'nin temel işlevlerini, avantajlarını ve gelişim eğilimlerini açıklar. Ayrıca elektronik etiketlerin temel teknolojilerini tanıtmakta, ayrıca hem yurt içi hem de uluslararası alanda ortaya çıkan standart sorunları ve güvenlik gizliliği sorunlarını analiz edip incelemektedir. Son olarak, Çin'de elektronik etiketlerin mevcut uygulaması ve geliştirilmesi için temel politikalar ve gelişim eğilimleri önerir. Bu, RFID'nin gelişiminde kritik bir rol oynamıştır.