วัชรากร หนูทอง และ อนุกูล น้อยไม้
ศูนย์เทคโนโลยีอิเล็กทรอนิกส์และคอมพิวเตอร์แห่งชาติ (NECTEC)

สวัสดีท่านผู้อ่านทุกท่านครับ บทความเป็นการนำเสนอเทคโนโลยี RFID (อ่านออกเสียงว่า อาร์เอฟไอดี) ซึ่งเป็นเทคโนโลยี หนึ่งในสิบเทคโนโลยีล่าสุดของโลกที่น่าจับตามมอง กำลังมีบทบาทเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วแบบก้าวกระโดด กลายเป็นกระแสโลก มีส่วนในการเปลี่ยนแปลงการดำเนินชีวิตของคนมากที่สุดในทศวรรษนี้

ซึ่งในประเทศไทยของเราได้เริ่มวิจัยและพัฒนาเทคโนโลยีอาร์เอฟไอดีอย่างจริงจังในช่วง 1-2 ปีที่ผ่านมา โดยการส่งเสริมจากภาครัฐและเอกชน โดยได้มีงานวิจัยเกี่ยวกับเทคโนโลยีอาร์เอฟไอดีมากมาย อาทิเช่น การออกแบบวงจรไมโครชิปที่ใช้งานในป้ายอัจฉริยะของระบบอาร์เอฟไอดี และการออกแบบและพัฒนาเครื่องอ่านอาร์เอฟไอดี ตลอดจนไปถึงโปรแกรมควบคุมการใช้งานต่าง ๆ

มีคำถามมากมายเกี่ยวกับเทคโนโลยีนี้ จึงเป็นที่มาของบทความนี้ ที่ต้องการสร้างความเข้าใจในเรื่องที่เกี่ยวข้องกับเทคโนโลยีอาร์เอฟไอดีและการนำไปประยุกต์ใช้งาน ฉะนั้นเรามาทำความรู้จักกับเทคโนโลยีอาร์เอฟไอดีกันเลยดีกว่าครับ ว่ามันคืออะไร ใช้งานอย่างไร และมันจะเปลี่ยนแปลงการดำเนินชีวิตของเราได้อย่างไรบ้าง

RFID ย่อมาจาก Radio Frequency Identification เป็นเทคโนโลยีการระบุข้อมูลที่แสดงเอกลักษณ์ของวัตถุหรือบุคคล ด้วยคลื่นความถี่วิทยุที่ได้ถูกพัฒนามาในยุค ค.ศ. 1970s วัตถุประสงค์เพื่อนำไปใช้ในการบ่งชี้วัตถุในระยะไกลได้ โดยมีจุดเด่นคือสามารถอ่านข้อมูลจากป้าย (Tag) ได้หลาย ๆ ป้าย แบบไร้สัมผัส และสามารถอ่านค่าได้แม้ในสภาพที่ทัศนวิสัยไม่ดี ทนต่อความเปียกชื้น แรงสั่นสะเทือน การกระทบกระแทก และสามารถจะอ่านข้อมูลได้ด้วยความเร็วสูง โดยข้อมูลจะถูกเก็บไว้ในไมโครชิปที่อยู่ในป้าย

ในปัจจุบันได้มีการนำอาร์เอฟไอดีไปประยุกต์ใช้งานในด้านอื่น ๆ นอกเหนือจากนำมาใช้ทดแทนระบบรหัสแท่งแบบเดิม ได้แก่ การใช้งานในบัตรชนิดต่าง ๆ เช่น บัตรประจำตัวพนักงาน (ID card) บัตรโดยสาร บัตรสำหรับผ่านเข้าออกห้องพัก บัตรที่จอดรถตามศูนย์การค้าต่าง ๆ ป้ายสำหรับติดกระเป๋า เดินทาง ป้ายสำหรับติดสินค้า

บางครั้งเราอาจพบเห็นอยู่ใน รูปของป้ายสินค้าซึ่งมีขนาดเล็กจนสามารถแทรกลงระหว่างชั้นของเนื้อกระดาษได้ หรือเป็นแคปซูลขนาดเล็กฝังเอาไว้ในตัวสัตว์เพื่อบันทึกประวัติต่าง ๆ เป็นต้น จะเห็นได้ว่าอาร์เอฟไอดีนั้นสามารถนำไปประยุกต์ใช้งานได้อย่างหลากหลาย ซึ่งเกี่ยวข้องในชีวิตประจำวันของเราในหลาย ๆ ด้านด้วยกัน แต่ก่อนที่จะมาเป็นอาร์เอฟไอดีในวันนี้นั้นอาร์เอฟไอดีนั้น มีจุดกำเนิดมาอย่างไรนั้น เราไปดูกันครับ

Auto-ID หรือ ระบบบ่งชี้อัตโนมัติ เป็นคำเรียกรวม ๆ ของเทคโนโลยีที่ช่วยให้อุปกรณ์ เครื่องมือหรือเครื่องจักรสามารถบ่งบอกวัตถุ สิ่งของหรือแม้แต่คนหรือสัตว์ได้โดยอัตโนมัติ ซึ่งโดยระบบแล้วมักจะประกอบด้วยส่วนที่อ่านหรือรับข้อมูลโดยอัตโนมัติ แล้วทำการประมวลผลหรือส่งข้อมูลนี้เข้าสู่ระบบคอมพิวเตอร์โดยอัตโนมัติ โดยที่ไม่ต้องมีคนช่วย วัตถุประสงค์ของระบบบ่งชี้อัตโนมัตินี้เพื่อต้องการเพิ่มประสิทธิภาพและประสิทธิผลของการทำงาน ลดความผิดพลาดที่เกิดจากมนุษย์ และยังลดเวลาของการจัดเก็บข้อมูล  

ตัวอย่างของเทคโนโลยีระบบบ่งชี้อัตโนมัติ ได้แก่ เทคโนโลยีรหัสแท่ง (Barcode) เทคโนโลยีบัตรเอนกประสงค์ (Smart Card) เทคโนโลยีด้าน ไบโอเมตริกซ์ เช่น ระบบการรู้จำเสียงพูด (Voice Recognition) ระบบลายพิมพ์นิ้วมือ (Fingerprint Scan) ระบบสแกนม่านตา (Iris Scan) เทคโนโลยีการรู้จำตัวอักษร (OCR: Optical Character Recognition) และเทคโนโลยีการบ่งชี้วัตถุโดยใช้คลื่นความถี่วิทยุ หรืออาร์เอฟไอดี (RFID)

รูปที่ 1 ระบบ Auto-ID

รูปที่ 2 ตัวอย่างระบบ Auto-ID ในแต่ละประเภท

จากตารางที่ 1 จะเห็นว่า เทคโนโลยีอาร์เอฟไอดีนั้น มีข้อดีที่ดีกว่าเทคโนโลยีทางด้านอื่นหลายด้านด้วยกัน รู้อย่างนี้แล้วอยากที่จะรู้จักกับเทคโนโลยีอาร์เอฟไอดีหรือยังครับ ถ้าอย่างนั้นเราไปรู้จักกับเทคโนโลยีอาร์เอฟไอดีกันเลยครับ

ประวัติการเริ่มต้นของเทคโนโลยีอาร์เอฟไอดีนั้น ย้อนกลับไปถึงสมัยสงครามโลกครั้งที่ 2 ซึ่งประเทศในกลุ่มพันธมิตร และกลุ่มอักษะได้มีการใช้เรดาร์ ซึ่งถูกค้นพบโดย เซอร์ โรเบิร์ต อเล็กซานเดอร์ วัตสัน-วัตต์ ในปี ค.ศ. 1935 ใช้ในการตรวจจับและเตือนเครื่องบินที่กำลังเข้ามา แต่ปัญหาของการใช้เรดาร์ในยุคนั้นคือไม่สามารถแยกแยะ ระหว่างเครื่องบินรบว่าเป็นของฝ่ายไหน 

ทางฝั่งเยอรมันได้ค้นพบว่าเมื่อนักบินบินหมุนตัวแล้ว จะทำให้มีการสะท้อนสัญญาณเรดาร์ที่เปลี่ยนไป ทำให้ทราบว่าเครื่องบินที่บินเข้ามาเป็นของฝ่ายเยอรมัน ซึ่งเป็นจุดกำเนิดของอาร์เอฟไอดี แบบที่ขึ้นอยู่กับคุณสมบัติการสะท้อนคลื่นวิทยุ (Passive) ก็ว่าได้

รูปที่ 3 เซอร์โรเบิร์ต อเล็กซานเดอร์ วัตสัน-วัตต์ กับเครื่องเรดาร์ในยุคแรก

เมื่อเทคโนโลยีเรดาร์มีการพัฒนาขึ้น นักบินสามารถที่จะสื่อสารระหว่างเครื่องบินกับสถานีภาคพื้นดินหรือระหว่างนักบินด้วยกัน ที่เราเรียกว่าระบบแยกแยะระหว่างมิตรกับศัตรูหรือ IFF (Identification Friend or Foe) โดยที่เมื่อเครื่องบินได้รับสัญญาณเรดาร์จากภาคพื้นดินหรือว่าระหว่างเครื่องบิน

ตัวเครื่องบินจะส่งสัญญาณอิเล็กทรอนิกส์ตอบกลับไป ทำให้ทราบว่าเป็นเครื่องบินของฝ่ายไหน ซึ่งถือว่าเป็นการสื่อสารอาร์เอฟไอดีแบบที่วัตถุส่งสัญญาณจากตัวเองไปยังผู้ถามหรือแบบแอกตีฟ (Active Type)

ยุคเริ่มแรกของการใช้อาร์เอฟไอดี ในเชิงพาณิชย์ได้แก่ระบบกันขโมย (EAS: Electric Article Surveillance) ในห้างสรรพสินค้า ซึ่งตัวสินค้าจะมีการติด อาร์เอฟไอดีแบบ 1 บิต ซึ่งจะมีค่าเป็น ‘0’ หรือ ‘1’ เมื่อสินค้ามีการชำระเงินตัวบิตจะถูกตั้งค่าเป็น ‘0’ ทำให้สามารถนำออกจากร้านได้ ในกรณีที่ไม่มีการชำระสินค้า เมื่อนำสินค้าผ่านประตูเครื่องตรวจป้ายกันขโมย เมื่ออ่านค่าจากวัตถุในถุงของลูกค้ามีค่าเป็น “1” ก็จะมีสัญญาณเตือนขึ้นมา

เราจะเห็นว่าเทคโนโลยีอาร์เอฟไอดีนั้นมีจุดเริ่มต้นมาจากอะไรกันแล้วนะครับ แต่...ยังครับ เนื่องจากเทคโนโลยีอาร์เอฟไอดีนั้นยังไม่หยุดแค่นี้ ตามกระแสการพัฒนาที่ไม่หยุดนิ่งของนักวิทยาศาสตร์ จึงได้มีการพัฒนาเทคโนโลยีทางด้านอาร์เอฟไอดีไปอีกอย่างหลากหลายด้วยกัน เราไปดูกันต่อเลยครับ ว่าเทคโนโลยีอาร์เอฟไอดี มีการพัฒนาต่อไปอย่างไรบ้างนับตั้งแต่ถือกำเนิดขึ้นมาครับ

อย่างที่ได้กล่าวมาข้างต้น จุดเริ่มต้นของอาร์เอฟไอดี มีมาตั้งแต่ยุคสงครามโลกครั้งที่ 2 ทางด้านการพัฒนาได้มีการให้สิทธิบัตรของอเมริกาเกี่ยวกับอาร์เอฟไอดี อันแรกให้กับ Mario W. Cardullo เป็นสิทธิบัตรเกี่ยวกับป้ายแบบแอกตีฟ เมื่อวันที่ 23 มกราคม ค.ศ. 1973 และในปีเดียวกันได้มีการมอบสิทธิบัตรเกี่ยวกับป้ายแบบ พาสตีฟแก่ Charles Walton โดยประยุกต์ใช้งานสำหรับการเปิดล็อกประตู และ Charles Walton ได้อนุญาตสิทธิให้บริษัท Schlage เป็นผู้ผลิต

ในช่วงปี ค.ศ. 1970 รัฐบาลสหรัฐอเมริกาได้มีการพัฒนาเกี่ยวกับอาร์เอฟไอดี เหมือนกันที่ศูนย์วิจัยแห่งชาติลอส อลามอส (Los Alamos National Laboratory) มลรัฐนิวเม็กซิโก ใช้สำหรับการติดตามวัตถุนิวเคลียร์ให้กับกระทรวงพลังงาน โดยใช้อาร์เอฟไอดีติดกับรถบรรทุก และเครื่องอ่านที่ประตูทางเข้าออก และเมื่อทีมนักวิทยาศาสตร์ของศูนย์วิจัยแห่งนี้ ได้ออกมาตั้งบริษัทและพัฒนาเป็นระบบเก็บค่าทางด่วนอัตโนมัติ

ในขณะเดียวกันกระทรวงเกษตรของสหรัฐมีความต้องการป้ายแบบพาสตีฟชนิดความถี่ 125 กิโลเฮิรตซ์ สำหรับติดวัว เพื่อใช้แยกแยะว่าวัวตัวไหนมีการฉีดวัคซีนแล้วหรือไม่ ทางศูนย์วิจัยแห่งชาติลอส อลามอส ได้พัฒนาอาร์เอฟไอดีความถี่ 125 กิโลเฮิรตซ์ สำหรับฝังใต้ผิวหนังของวัว อาร์เอฟไอดีความถี่ 125 กิโลเฮิรตซ์ ได้มีการใช้ในเชิงพาณิชย์ในหลายรูปแบบ และต่อมาได้มีการพัฒนาไปที่ความถี่ 13.56 เมกะเฮิรตซ์

ในช่วงต้นปี ค.ศ. 1990 บริษัทไอบีเอ็มได้พัฒนาและจดสิทธิบัตร อาร์เอฟไอดี ในย่าน UHF (ย่านความถี่ตั้งแต่ 300 เมกะเฮิรตซ์ ถึง 3 กิกะเฮิรตซ์) แต่เมื่อไอบีเอ็มมีปัญหาการเงิน จึงได้ขายสิทธิบัตรเกี่ยวกับอาร์เอฟไอดีให้กับบริษัท Intermec ในช่วงกลาง ค.ศ. 1990 ในช่วงนั้นการใช้งานยังไม่แพร่หลายนักเนื่องจากอุปกรณ์ยังมีราคาแพงมาก

อาร์เอฟไอดีในย่านความถี่สูงยิ่ง (UHF) ได้แจ้งเกิดอีกครั้งในปี ค.ศ. 1999 เมื่อ UCC (Uniform Code Council) EAN International บริษัท Procter & Gamble และบริษัท Gillette ได้ร่วมก่อตั้งศูนย์ Auto-ID ขึ้นที่สถาบันเทคโนโลยีแมสซาชูเซตส์ (MIT) ประเทศสหรัฐอเมริกา เพื่อพัฒนาแนวทางการใช้อาร์เอฟไอดีในห่วงโซ่อุปทาน (Supply Chain)

ในช่วงปี ค.ศ. 1999 - 2003 Auto-ID ได้รับการสนับสนุนจากบริษัทเอกชนจำนวนมาก และได้มีการขยายศูนย์ Auto-ID ไปยังประเทศออสเตรเลีย อังกฤษ สวิตเซอร์แลนด์ ญี่ปุ่น และจีน

ได้มีการพัฒนามาตรฐานใหม่ที่เรียกว่า รหัสสินค้าอิเล็กทรอนิกส์ EPC (Electronic Product Code) และในปี ค.ศ. 2003 เทคโนโลยีนี้ได้ถูกขายให้กับ UCC  ซึ่งได้ร่วมกับ EAN ตั้งบริษัท EPCglobal เพื่อพัฒนา EPC ในเชิงพาณิชย์ ส่วนศูนย์ Auto-ID ได้ปิดตัวลงอย่างเป็นทางการ ยังคงเหลือเฉพาะส่วนปฏิบัติการวิจัยและพัฒนา (Auto-ID Lab) ในเดือนธันวาคม ค.ศ. 2004 ทาง EPCglobal ได้รับรองมาตรฐาน EPC Gen2

ส่วนการใช้งานในนั้นบริษัทใหญ่ ๆ เช่น  Wal-Mart หรือแม้แต่กระทรวงกลาโหมสหรัฐ ได้วางแผนที่จะใช้ EPC สำหรับติดตามสินค้าที่ส่งในสายใยอุปทานของตนเอง รวมถึงในหลาย ๆ ประเทศ ไม่ว่าจะเป็นทางด้านยุโรป อเมริกา หรือทางด้านเอเชียเองก็ตาม

ซึ่งเทคโนโลยีทางด้านอาร์เอฟไอดีนั้น มีส่วนประกอบอยู่หลายส่วน โดยที่แต่ละส่วนก็จะต้องมีการทำงานที่สัมพันธ์กัน ซึ่งจะเป็นสิ่งสำคัญที่ทำให้เกิดประสิทธิภาพสูงสุด ฉะนั้นเราไปทำความเข้าใจกับส่วนประกอบของระบบอาร์เอฟไอดีกันเลยครับ

ส่วนประกอบของระบบอาร์เอฟไอดี

ในระบบอาร์เอฟไอดี จะมีองค์ประกอบหลัก ๆ อยู่ 3 ส่วนด้วยกัน ส่วนแรกคือทรานสปอนเดอร์ หรือ ป้าย (Transponder/Tag) ที่ใช้ติดกับวัตถุต่าง ๆ ที่เราต้องการ โดยป้ายนั้นจะประกอบด้วยสายอากาศและไมโครชิปที่มีการบันทึกหมายเลข (ID) หรือข้อมูลเกี่ยวกับวัตถุชิ้นนั้น ๆ ส่วนที่สองคือเครื่องสำหรับอ่าน/เขียน ข้อมูลภายในป้าย (Interrogator/Reader) ด้วยคลื่นความถี่วิทยุ

ถ้าเปรียบเทียบกับระบบรหัสแท่ง ป้ายในระบบอาร์เอฟไอดี เปรียบได้กับตัวรหัสแท่งที่ติดกับฉลากของสินค้า และเครื่องอ่านในระบบอาร์เอฟไอดี คือเครื่องอ่านรหัสแท่ง (Scanner) โดยข้อแตกต่างของทั้งสองระบบคือ

ระบบอาร์เอฟไอดี จะใช้คลื่นความถี่วิทยุในการอ่าน/เขียน ส่วนระบบรหัสแท่งจะใช้แสงเลเซอร์ในการอ่าน โดยข้อเสียของระบบรหัสแท่ง คือการอ่าน (สแกน) เป็นการใช้แสงในการอ่านรหัสแท่ง ซึ่งจะต้องไม่มีสิ่งกีดขวางหรือต้องอยู่ในแนวเส้นตรงเดียวกับลำแสงที่ยิงจากเครื่องสแกน และสามารถอ่านได้ทีละรหัสในระยะใกล้ ๆ

แต่ระบบอาร์เอฟไอดี มีความแตกต่างโดยสามารถอ่านรหัสจากป้ายได้โดยไม่ต้องเห็นป้าย หรือป้ายนั้นซ่อนอยู่ภายในวัตถุและไม่จำเป็นต้องอยู่ในแนวเส้นตรงกับคลื่น เพียงอยู่ในบริเวณที่สามารถรับคลื่นวิทยุได้ก็สามารถอ่านข้อมูลได้ และการอ่านป้ายในระบบอาร์เอฟไอดี ยังสามารถอ่านได้ทีละหลาย ๆ ป้ายในเวลาเดียวกัน โดยระยะในการอ่านข้อมูลได้ไกลกว่าระบบรหัสแท่งอีกด้วย

รูปที่ 4 ระบบ อาร์เอฟไอดี

ส่วนที่สาม ได้แก่ ระบบประยุกต์ใช้งาน ทั้งนี้รวมถึงระบบฮาร์ดแวร์และซอฟต์แวร์ประยุกต์ใช้งาน หรือระบบฐานข้อมูล ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับระบบการใช้งานที่เกี่ยวข้อง เช่น ระบบข้อมูลสินค้า ระบบบริหารงานบุคคล ฯลฯ

โครงสร้างภายในของป้ายจะประกอบด้วย 2 ส่วนใหญ่ ๆ ได้แก่ ส่วนของ ไมโครชิป (Microchip) ที่ทำหน้าที่เก็บข้อมูลของวัตถุเช่นรหัสสินค้า และขดลวดขนาดเล็กซึ่งทำหน้าที่เป็นสายอากาศ (Antenna) สำหรับรับส่งสัญญาณคลื่นความถี่วิทยุและสร้างพลังงานป้อนให้ส่วนของไมโครชิป โดยทั่วไปตัวป้ายอาจอยู่ในรูปแบบที่เป็นกระดาษ แผ่นฟิล์ม พลาสติก มีขนาดและรูปร่างต่าง ๆ กันไป

ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับวัสดุที่จะนำเอาไปติด และมีหลายรูปแบบ เช่น บัตรเครดิต เหรียญ กระดุม ฉลากสินค้า แคปซูล หรือป้าย เป็นต้น (พิจารณารูปที่ 6) ทั้งนี้เราสามารถแบ่งป้ายที่มีใช้งานกันอยู่ได้เป็น 2 ชนิด ใหญ่ๆ ได้แก่ ป้ายแบบพาสตีฟและป้ายแบบกึ่งพาสตีฟ และ ป้ายแบบแอกตีฟ โดยแต่ละชนิดก็จะมีความแตกต่างกันตามการใช้งาน ราคา โครงสร้างและหลักการทำงาน 

รูปที่ 5 องค์ประกอบทั่วไปของป้าย

นอกจากการแบ่งจากชนิดที่ว่ามาแล้ว เราสามารถที่จะแบ่งประเภทของป้ายจากรูปแบบการอ่านและหรือบันทึกข้อมูลได้เป็น 3 แบบ คือ ป้ายชนิดที่สามารถถูกอ่านและเขียนข้อมูลได้หลายครั้ง (Read–Write) ป้ายชนิดที่เขียนได้เพียงครั้งเดียวเท่านั้นแต่อ่านได้อย่างหลายครั้ง (Write-Once Read-Many หรือ WORM) และป้ายชนิดอ่านได้เพียงอย่างเดียว (Read-Only) 

หรือเรายังสามารถแบ่งชนิดของป้ายตามความถี่ของการใช้งาน เช่นป้ายย่านความถี่ต่ำ (LF) 125-134 กิโลเฮิรตซ์ ป้ายย่านความถี่สูง (HF) 13.56 เมกะเฮิรตซ์ ป้ายย่านความถี่สูงยิ่ง (UHF) 433 และ 900 เมกะเฮิรตซ์ และป้ายย่านไมโครเวฟ 2.4 กิกะเฮิรตซ์ 

รูปที่ 6 ป้ายในรูปแบบชนิดต่าง ๆ

ป้ายชนิดนี้ทำงานได้ไม่ต้องอาศัยแหล่งจ่ายไฟภายนอกใด ๆ เพราะภายในป้ายจะมีวงจรกำเนิดไฟฟ้าเหนี่ยวนำขนาดเล็กเป็นแหล่งจ่ายไฟในตัวอยู่ ทำให้การอ่านข้อมูลทำได้ไม่ไกลมากนัก ระยะอ่านสูงสุดประมาณ 1 เมตร ขึ้นอยู่กับกำลังงานของเครื่องส่งและคลื่นความถี่วิทยุที่ใช้ โดยปกติป้ายชนิดนี้มักมีหน่วยความจำขนาดเล็ก โดยทั่วไปประมาณ 16 - 1,024 ไบต์ มีขนาดเล็กและน้ำหนักเบา ราคาต่อหน่วยต่ำ

ไมโครชิปหรือไอซีของป้ายชนิดพาสซีฟที่มีการผลิตออกมาจะมีทั้งขนาดและรูปร่างเป็นได้ตั้งแต่แบบแท่งหรือแผ่นขนาดเล็กจนแทบไม่สามารถมองเห็นได้ไปจนถึงขนาดใหญ่สะดุดตา ซึ่งต่างก็มีความเหมาะสมกับชนิดการใช้งานที่แตกต่างกัน โดยทั่วไปโครงสร้างภายในส่วนที่เป็นไอซีของป้ายนั้นก็จะประกอบด้วย 3 ส่วนหลัก ๆ ได้แก่

ส่วนของควบคุมการทำงานของภาครับส่งสัญญาณวิทยุ (Analog Front-End) ส่วนควบคุมภาคลอจิก (Digital Control Unit) ส่วนของหน่วยความจำ (Memory) ซึ่งอาจจะเป็นแบบ ROM หรือ EEPROM 

รูปที่ 7 สถาปัตยกรรมภายในไมโครชิปของป้ายแบบพาสซีฟ

ป้ายชนิดนี้จะต้องอาศัยแหล่งจ่ายไฟจากแบตเตอรี่ภายนอก ทำให้สามารถส่งข้อมูลได้ระยะไกลกว่าป้ายแบบพาสซีฟ ป้ายเองไม่สามารถเป็นผู้เริ่มต้นส่งสัญญาณการสื่อสารได้ ตัวป้ายเองจะรอรับสัญญาณกระตุ้นให้ทำงานจากเครื่องอ่านได้อย่างเดียว

ป้ายชนิดนี้จะต้องอาศัยแหล่งจ่ายไฟจากแบตเตอรี่ภายนอก เพื่อจ่ายพลัง-งานให้กับวงจรภายในทำงาน โดยป้ายแบบนี้สามารถมีหน่วยความจำภายในขนาดใหญ่ได้ถึง 1 เมกะไบต์ และสามารถอ่านได้ในระยะไกลสูงสุดประมาณ 100 เมตร ข้อเสียของป้ายแบบนี้คือ มีราคาต่อหน่วยสูง มีขนาดค่อนข้างใหญ่ และมีอายุการใช้งานที่จำกัดตามอายุของแบตเตอรี่ซึ่งจะมีอายุการใช้งานประมาณ 3-7 ปี

รูปที่ 8 ป้ายแบบแอกตีฟ

โดยหน้าที่ของเครื่องอ่านก็คือ การเชื่อมต่อเพื่ออ่านหรือเขียนข้อมูลลงในป้ายด้วยสัญญาณความถี่วิทยุ ภายในเครื่องอ่านจะประกอบด้วย เสาอากาศที่ทำจากขดลวดทองแดง เพื่อใช้รับส่งสัญญาณ ภาครับและภาคส่งสัญญาณวิทยุ และวงจรควบคุมการอ่าน-เขียนข้อมูลซึ่งมักจะเป็นวงจรจำพวกไมโครคอนโทรลเลอร์ และส่วนของการติดต่อกับคอมพิวเตอร์ 

รูปที่ 9 โครงสร้างภายในเครื่องอ่านอาร์เอฟไอดี

เครื่องอ่านจะประกอบด้วยส่วนประกอบหลักดังนี้
- ภาครับและส่งสัญญาณวิทยุ (Transceiver)
- ภาคสร้างสัญญาณพาหะ (Carrier)
- ขดลวดที่ทำหน้าที่เป็นสายอากาศ (Antenna)
- วงจรจูนสัญญาณ (Tuner)
- หน่วยประมวลผลข้อมูล และภาคติดต่อกับคอมพิวเตอร์ (Processing Unit)

โดยทั่วไปหน่วยประมวลข้อมูลที่อยู่ภายในเครื่องอ่านมักใช้เป็นไมโครคอนโทรลเลอร์ ซึ่งอัลกอริทึมที่อยู่ภายในโปรแกรม จะทำหน้าที่ถอดรหัสข้อมูล (Decoding) ที่ได้รับ และทำหน้าที่ติดต่อกับคอมพิวเตอร์ โดยลักษณะขนาดและรูปร่างของเครื่องอ่านจะแตกต่างกันไปตามประเภทของการใช้งาน เช่น แบบมือถือขนาดเล็ก หรือ ติดผนัง จนไปถึงขนาดใหญ่เท่าประตู (Gate Size) เป็นต้น 

รูปที่ 10 เครื่องอ่านอาร์เอฟไอดีแบบพกพา

รูปที่ 11 เครื่องอ่านอาร์เอฟไอดีแบบติดผนัง

รูปที่ 12 เครื่องอ่านอาร์เอฟไอดีแบบอุโมงค์

รูปที่ 13 เครื่องอ่านอาร์เอฟไอดีแบบประตู

การทำงานของอาร์เอฟไอดีเราจะแบ่งออกเป็น 2 ประเภทใหญ่ ด้วยกัน คือ การทำงานระหว่างป้ายอาร์เอฟไอดีแบบ Passive (ป้ายอาร์เอฟไอดีแบบไม่มีแบตเตอรี่ภายใน) กับเครื่องอ่าน และการทำงานระหว่างป้ายอาร์เอฟไอดีแบบ Active (ป้ายอาร์เอฟไอดีแบบมีแบตเตอรี่ภายใน)

ป้ายชนิดนี้ทำงานได้ไม่ต้องอาศัยแหล่งจ่ายไฟภายนอกใด ๆ โดยทั่วไปการทำงานของป้ายอาร์เอฟไอดีแบบ Passive ในย่านความถี่ต่ำและสูง (LF และ HF) จะใช้หลักการคู่ควบแบบเหนี่ยวนำ (Inductive Coupling) ซึ่งเกิดจากการอยู่ใกล้กับขดลวดจากเครื่องอ่านที่กำลังทำงานและสายอากาศของป้าย ทำให้เกิดการถ่ายเทพลังงานจากเครื่องอ่านไปยังไมโครชิปในป้ายผ่านสนามแม่เหล็กฟ้าที่เกิดขึ้น  

เมื่อไมโครชิปได้รับพลังงานก็จะทำงานตามลักษณะเฉพาะของข้อมูลรหัสประจำตัว ปฏิกิริยาของไมโครชิปดังกล่าวเครื่องอ่านจะรับรู้ได้โดยผ่านสนามแม่เหล็ก และจะทำการตีความเป็นข้อมูลดิจิตอลแสดงถึงรหัสประจำตัว ที่ส่งมาจากป้ายได้ ลักษณะเงื่อนไขในการเหนี่ยวนำแบบชักพา ทำให้การอ่านข้อมูลทำได้ไม่ไกลมากนัก โดยทั่วไประยะอ่านสูงสุดจะประมาณ 1 เมตรขึ้นอยู่กับกำลังงานของเครื่องส่งและคลื่นความถี่วิทยุที่ใช้ 

โดยปกติป้ายชนิดนี้มักมีหน่วยความจำขนาดเล็ก โดยทั่วไปประมาณ 16 -1,024 ไบต์ มีขนาดเล็กและน้ำหนักเบา ราคาต่อหน่วยต่ำ ไมโครชิปหรือไอซีของป้าย ชนิดพาสซีฟที่มีการผลิตออกมาจะมีทั้งขนาดและรูปร่างเป็นได้ตั้งแต่แบบแท่งหรือแผ่นขนาดเล็กจนแทบไม่สามารถมองเห็นได้ไปจนถึงขนาดใหญ่สะดุดตา ซึ่งต่างก็มีความเหมาะสมกับชนิดการใช้งานที่แตกต่างกัน

รูปที่ 14 สนามแม่เหล็กจากกระบวนการคู่ควบแบบเหนี่ยวนำ

ส่วนในระบบความถี่สูงยิ่ง (UHF) แทนที่จะใช้การสร้างสนามแม่เหล็กไฟฟ้า จะใช้การ คู่ควบแบบแผ่กระจาย (Propagation Coupling) โดยที่สายอากาศของเครื่องอ่านจะทำการส่งพลังงานแม่เหล็กไฟฟ้าในรูปคลื่นวิทยุออกมา ซึ่งเมื่อป้ายได้รับสัญญาณผ่านสายอากาศของตน ป้ายก็จะทำงานโดยการสะท้อนกลับคลื่นที่ได้รับซึ่งถูกปรับค่าตามรหัสประจำตัวของตนไปยังเครื่องอ่าน (Back Scattering)

รูปที่ 15 หลักการทำงานของ LF, HF และ UHF

ทั้งนี้การทำงานในย่านความถี่ต่างกันจะทำให้มีคุณสมบัติการทะลวงต่างกัน รวมทั้งประสิทธิภาพโดยรวมจะขึ้นกับเงื่อนไขอื่นๆ ด้วยเช่น ขนาดของสายอากาศ  หรือสัญญาณรบกวน อีกด้วย

ป้ายชนิดนี้จะต้องอาศัยแหล่งจ่ายไฟจากแบตเตอรี่ภายนอก เพื่อจ่ายพลังงานให้กับวงจรภายในทำงาน  โดยหลักใหญ่อาจสามารถแบ่งตามหลักการทำงานได้เป็น ทรานสปอนเดอร์แบบแอกตีฟ ซึ่งจะทำการส่งข้อมูลออกก็ต่อเมื่อได้รับสัญญาณจากเครื่องอ่านและแบบเครื่องบอกตำแหน่งหรือเบคอน (Beacon) ซึ่งสัญญาณจะถูกปล่อยออกมาเป็นระยะ ๆ ตลอดเวลา

การใช้งานของป้ายหรือทรานสปอนเดอร์แบบแอกตีฟนั้น อาจพบได้ในระบบเช่น ระบบจ่ายเงินในทางด่วน หรือด่านตรวจ ขณะที่เบคอนอาจพบได้ในระบบที่ต้องการการบ่งชี้พิกัดแบบเวลาจริง (Real-time Locating System, RTLS) เช่นการจัดการการขนส่งสินค้า เป็นต้น

โดยป้ายแบบนี้สามารถมีหน่วยความจำภายในขนาดใหญ่ได้ถึง 1 เมกะไบต์ และสามารถอ่านได้ในระยะไกลสูงสุดประมาณ 100 เมตร ข้อเสียของป้ายแบบนี้คือ มีราคาต่อหน่วยสูง มีขนาดค่อนข้างใหญ่ และมีอายุการใช้งานที่จำกัดตามอายุของแบตเตอรี่ซึ่งจะมีอายุการใช้งานประมาณ 3 - 7 ปี

อาร์เอฟไอดี ดีกว่า บาร์โค้ดอย่างไร ?

• อาร์เอฟไอดีสามารถอ่านได้โดยอัตโนมัติ การใช้งานรหัสแท่งผู้ใช้จะต้องนำเครื่องสแกนไปอ่านที่แถบรหัส ขณะที่อาร์เอฟไอดีสามารถทำงานได้เองโดยอัตโนมัติ เมื่อป้ายอยู่ในรัศมีของการอ่าน จึงเหมาะกับงานที่ต้องการการทำงานแบบอัตโนมัติ ไม่จำเป็นต้องมีผู้ปฏิบัติงาน เช่น ในระบบลำเลียงในโรงงาน เมื่อลำเลียงผ่านขบวนการใด ก็สามารถตรวจสอบและบันทึกได้ เพียงเคลื่อนสินค้าผ่านเครื่องอ่าน เครื่องอ่านก็จะทำงานโดยอัตโนมัติ

• อาร์เอฟไอดีสามารถทำได้ทั้งอ่านและเขียน ในขณะที่รหัสแท่งสามารถอ่านรหัสประจำตัวได้อย่างเดียว ระบบอาร์เอฟไอดีนอกจากอ่านรหัสประจำตัวมาทำการประมวลผลแล้วยังสามารถบันทึกข้อมูลอะไรบางอย่างกลับลงไปที่ป้ายได้ ยกตัวอย่าง การตรวจสอบสต็อกสินค้า เมื่อทำการอ่านข้อมูลแล้วก็จะทำการบันทึกกลับไปที่ป้ายว่าได้รับการตรวจแล้ว เพื่อลดข้อผิดพลาดกรณีหยิบสินค้านั้นมาอ่านรหัสประจำตัวซ้ำอีกครั้ง จะทำให้ระบบตรวจสอบสินค้า ผิดพลาดได้ ซึ่งระบบรหัสแท่งไม่สามารถทำได้

• อาร์เอฟไอดีสามารถอ่านได้จากระยะไกล ในขณะที่รหัสแท่งต้องอยู่ในระยะใกล้และตำแหน่งที่แสงสามารถสแกนถึงอาร์เอฟไอดี สามารถอ่านข้อมูลจาก ป้ายได้อย่างสะดวก แม้อยู่ในพื้นที่ ๆ ไม่สะดวกหรือในพื้นที่อันตรายต่อการปฏิบัติงาน เช่นห้องพ่นสี หรือพื้นที่ที่มีอุณหภูมิสูง

รูปที่ 16 ตรวจสินค้า (ซ้าย) ใช้รหัสแท่งอ่านได้ระยะใกล้ไม่สะดวก (ขวา) ใช้อาร์เอฟไอดีอ่านได้ระยะไกล

• อาร์เอฟไอดี สามารถอ่านข้อมูลได้พร้อม ๆ กัน ในขณะที่ระบบรหัสแท่งจะต้องทำการสแกนแถบรหัสทีละแถบ ในขณะที่อาร์เอฟไอดีสามารถอ่านได้พร้อมกันหลาย ๆ ป้าย เพียงแค่นำสิ่งของที่ติดป้ายมาวางไว้ในพื้นที่รัศมีของเครื่องอ่านก็สามารถอ่านได้พร้อมกันอย่างรวดเร็ว สามารถลดเวลาการทำงานและลดข้อผิดพลาดในการเคลื่อนย้ายสิ่งของ

รูปที่ 17 อ่านฉลากสินค้า (ซ้าย) ใช้รหัสแท่งอ่านได้ทีละชิ้น (ขวา) ใช้อาร์เอฟไอดีอ่านได้ทีละหลายชิ้น

• อาร์เอฟไอดีสามารถอ่านได้ แม้ไม่เห็นตัวป้ายที่ติดอยู่ ทำให้สะดวกในการ ไม่ต้องเคลื่อนย้ายสิ่งของ เช่น การตรวจสอบสินค้าในตู้คอนเทนเนอร์ที่ใช้ระบบอาร์เอฟไอดี สามารถทราบรายละเอียดสินค้าในตู้สินค้า โดยไม่ต้องเปิดตู้เพิ่มระบบความปลอดภัยได้

รูปที่ 18 ตรวจสอบสินค้า (ซ้าย) ใช้รหัสแท่งเวลาอ่านต้องเห็นรหัสแท่งอย่างชัดเจนและอยู่ในระนาบเดียวกับเครื่องอ่าน (ขวา) ใช้อาร์เอฟไอดี เวลาอ่านไม่ต้องเห็นป้าย (อ่านทะลุหีบห่อได้) และไม่ต้องอยู่ในระนาบเดียวกับเครื่องอ่าน

• อาร์เอฟไอดีมีความปลอดภัยสูง เนื่องจากข้อมูลเป็นข้อมูลดิจิตอลในรูปคลื่น แม่เหล็กไฟฟ้า ทำให้สามารถเพิ่มความปลอดภัยของข้อมูลด้วยการเข้ารหัส ลับเพื่อไม่ให้ผู้อื่นไม่สามารถทราบข้อมูลที่ไม่ต้องการเปิดเผยได้

อาร์เอฟไอดีสามารถบันทึกประวัติการเคลื่อนย้ายของสินค้าได้ (Dynamic Data on Items) เช่นบันทึกการเข้าออก ไว้บนสินค้าเอง หรือบันทึกเวลาต่าง ๆ ลงบนสินค้าได้โดยตรง ในขณะที่รหัสแท่งไม่สามารถทำได้ ต้องบันทึกไว้ในระบบฐานข้อมูล ซึ่งเมื่อสินค้าไปอยู่ในพื้นที่ที่ไม่สามารถเข้าถึงฐานข้อมูล ทำให้ไม่สามารถรู้ข้อมูลเกี่ยวกับสินค้านั้น ๆ ได้

เป็นไงครับท่านผู้อ่าน เริ่มรู้ว่ารู้จักกับเทคโนโลยีนี้มากขึ้นแล้วใช่ไหมครับ ตอนหน้าเรามาเรียนรู้ประเภทของระบบอาร์เอฟไอดีประเภทต่าง ๆ และเจาะลึกลงไปในป้ายอัฉจริยะว่ามันมีส่วนต่าง ๆ อะไรบ้าง ตลอดจนหลักการและเทคนิคการรับส่งข้อมูลระหว่างป้ายกับเครื่องอ่าน แล้วพบกันในตอนหน้านะครับ สวัสดีครับ