Mengenal Komponen Perangkat RFID

Mengenal Komponen Perangkat Keras dari RFID (Radio Frequency Identification)


Tulisan ini merupakan pengantar untuk memahami RFID (Radio Frequency Identification) yang ditujukan bagi pembaca yang masih sangat awam dengan teknologi ini. Pada bagian awal dari tulisan ini dibahas tentang konfigurasi umum, dan kemudian berturut-turut akan dibahas mengenai metode kerja RFID, tag beserta jenis-jenisnya serta sebagai bagian akhir dokumen ini akan diberikan ulasan tentang packaging terhadap tag tersebut.

Konfigurasi Umum

Pada intinya, RFID merupakan teknologi yang berfungsi untuk melakukan deteksi dan identifikasi terhadap suatu obyek melalui data yang ditransmisikan melalui frekuensi radio. Sistem tersebut minimal memerlukan sebuah tag (yang berfungsi sebagai transponder), sebuah reader (yang berfungsi sebagai interrogator), dan sebuan antenna (yang berfungsi sebagai coupling device). Reader biasanya terhubung dengan dengan sebuah host computer atau perangkat lainnya yang memiliki kecerdasan untuk memroses lebih lanjut tag data dan memutuskan untuk mengambil suatu tindakan. Host computer biasanya merupakan sebuah bagian dari suatu jaringan komputer yang lebih besar lagi, dan dapat terhubung ke Internet.

Salah satu elemen penting pada RFID adalah data transfer. Data transfer terjadi ketika terjadi hubungan antara sebuah tag dengan sebuah reader, yang dikenal dengan coupling, melalui antenna baik yang terpasang pada tag tersebut maupun pada reader seperti yang diilustrasikan pada gambar berikut ini.


Metode Coupling

Coupling pada kebanyakan sistem-sistem RFID menggunakan metode magnetic(inductive) atau electromagnetic (backscatter). Metode yang digunakan tersebut bergantung pada harga, ukuran, kecepatan, dan jangkauan pembacaan serta keakuratan.

Pada inductively coupled RFID systems memiliki jangkauan yang pendek, yang biasanya dalam orde inchi. Jenis ini banyak digunakan sebagai access control yang hanya memerlukan jangkauan pendek. Pada kasus ini, sebuah tag hanya akan melakukan unlock atau pembukaan kunci terhadap sebuah RFID-enabled door lock ketika tag berada pada jangkauan yang cukup dekat dengan reader, sehingga pintu tidak akan pernah terbuka ketika seseorang yang membawa tag di dalam dompet atau sakunya berjalan melintasi pintu yang memang tanpa tujuan untuk membuka kunci pintu tersebut.

Pada umumnya komunikasi antara sebuah tag dengan sebuah reader terjadi melalui sebuah physical principle yang dikenal sebagai sebuah backscatter modulation. Pada proses ini, sebuah reader mengirimkan sinyal (yang pada dasarnya merupakan energi listrik) kepada sebuah tag, dan tag akan menanggapinya dengan memantulkan sebagian dari energi ini kembali ke reader. Sebuah charge device seperti sebuah kapasitor, yang berada dalam suatu tag, memungkinkan tag untuk dapat memantulkan kembali sinyal. Ketika tag menerima sinyal tersebut berarti kapasitor dalam keadaan mengisi energi listrik, sedangkan ketika tag memberikan tanggapan sinyal berarti kapasitor dalam kondisi discharge.

Elemen penting lainnya dalam RFID system adalah frekuensi untuk operasi antara tag dan reader. Pemilihan suatu frekuensi didorong oleh kebutuhan aplikasi seperti kecepatan, akurasi dan kondisi-kondisi lingkungan, yang mungkin melibatkan juga regulasi dan standar yang mengatur suatu aplikasi. Sebagai contohnya adalah RFID applications for animal tagging atau aplikasi RFID yang dipasang pada hewan, pada umumnya sudah beroperasi menggunakan pita frekuensi 135 KHz. Adapun frekuensi-frekuensi yang populer digunakan pada RFID adalah sebagai berikut:

Low Frequency (LF): kurang dari 135KHz
High Frequency (HF): pada 13.56 MHz
Ultra High Frequency (UHF) antara 433 MHz s/d 860 to 930 MHz
Microwave pada 2.45 GHz dan 5.8 GHz
Hardware components atau komponen-komponen perangkat keras dari sebuah RFID, yang bertanggung jawab untuk melakukan identifikasi, penerimaan dan pengiriman data, harus didukung oleh software components atau komponen-komponen perangkat lunak. Software components ini bertanggunjawab untuk melakukan manajemen dan rekayasa terhadap data yang ditransmisikan antara tag dan reader maupun antara reader dan host computer. Hal tersebut dapat diilustrasikan pada gambar 2 berikut.

Tag

Tag pada dasarnya merupakan transponder (yang berarti transmitter dan receiver) yang dapat menyimpan data untuk ditransmisikan kepada reader ketika tag tersebut 'diinterogasi' oleh suatu reader. Tag yang paling umum saat ini terdiri dari sebuah IC(Integrated Circuit ) yang dilengkapi dengan memory, yang pada dasarnya sudah menjadi sebuah microprocessor chip. Jenis lain dari tag adalah chipless yang tidak memiliki onboard IC. Chipless tags paling efektif digunakan untuk aplikasi-aplikasi yang sederhana. Berikut ini digambarkan sebuah microprocessor chip.

Ketika tag sedang "diinterogasi", terjadi proses penyimpanan dan pengiriman data dari memory. Sebuah tag dapat melakukan tugas-tugas mendasar (membaca/menulis dari/ke memory) atau memanipulasi data dengan berbagai cara. Ada beragam artibut dari memory pada tag, antara lain; read-only (RO), write once-read many (WORM), atau read-write (RW).

Biasanya semakin tinggi kemampuan menulis dari memory maka semakin mahal pula harga dari tag tersebut. Suatu aplikasi yang makin canggih juga biasanya menuntut kemampuan tag yang lebih tinggi. Namun demikian read-only tags tetap diperlukan karena untuk menghilangkan resiko adanya kekeliruan atau kesengajaan untuk melakukan over-writing terhadap tag data.

Jenis-jenis tag

Jenis tag yang populer digunakan saat ini adalah passive tags. Jenis ini memiliki beragam bentuk dan dapat diproduksi dengan biaya yang sangat rendah karena tidak memerlukan tenaga batere. Passive tags memperoleh tenaga dari proses emisi energi elektromagnetis yang berasal dari reader. Saat ini banyak solusi yang muncul dengan menggunakan passive tag technology, seperti animal tracking atau pelacakan binatang, asset management atau manajemen aset, industrial automation atau otomatisasi industri, electronic article surveillance atau keamanan elektronik, dan access control applications atau aplikasi-aplikasi pengendali akses seperti penguncian pintu.

Tidak seperti passive tags, active tags memiliki sebuah battery on board yang berfungsi sebagai sumber tenaga bagi tag dan memungkinkan adanya pembacaan pada jangkauan yang lebih jauh, akurasi yang lebih baik, pertukaran informasi yang lebih kompleks, dan kemampuan pemrosesan yang lebih kaya. Active tag yang mempunyai sumber tenaga sendiri tersebut tidak memerlukan reader untuk memberikan tenaganya untuk diolah dan digunakan sebagai sumber tenaga bagi active tag. Karena menggunakan batere inilah maka active tags memiliki usia hidup yang terbatas. Salah satu penggunaan active tags yang umum adalah untuk tracking terhadap obyek-obek yang mempunyai nilai yang tinggi dengan jangkauan yang luas seperti pengiriman military supplies di seluruh dunia.

Di samping active tags dan passive tags ada lagi kelas yang disebut semi-active atau semi-passive. Tag jenis ini masih menggunakan elektromagnetis yang berasal dari reader untuk "membangunkan" tag untuk dapat memfungsikan batere. Tenaga dari battery on board ini digunakan untuk mengoperasikan IC dan mengerjakan tugasnya. Tag jenis ini digunakan sejak tahun 80-an pada electronic toll collection. Batere yang digunakan pada tag jenis ini biasanya bisa berumur bertahun-tahun karena tenaga batere tersebut hanya digunakan ketika "dibangunkan" oleh reader.

Packaging

Tag dikemas dalam berbagai bentuk, ukuran, dan materi sesuai dengan kebutuhan aplikasi dari RFID. Dimensi dari tag seringkali tergantung pada bentuk dan ukuran antenna dari tag tersebut. Adapun contoh-contoh packaging dari tag tersebut adalah sebagai berikut:

Kartu plastik (dengan media seukuran kartu nama) untuk pembayaran otomatis.
Kartu kunci atau gantungan kunci untuk access control atau pengendali akses.
Bentuk-bentuk yang kecil yang dapat dimasukan ke permukaan kulit atau diminum (dengan media seukuran obat yang bisa diminum).
Bentuk yang bisa dikaitkan pada berbagai produk pakaian.
Memory merupakan bagian yang penting dari RFID systems yang berbasiskan IC. Parameter memory yang paling penting di sini adalah ukuran memory, di samping konfigurasi dan kecepatan memory. Pada EAS (Electronic Article Surveillance) biasanya digunakan 1 bit of memory yang harganya tidak mahal. Ukuran memory ini tergantung dari aplikasinya, dan pada EPC (Electronic Product Code) bisa membutuhkan lebih dari 2 kbits.