Pada Modul Kali ini, akan dibahas mengenai Jenis dan Tipe dari RFID serta Komponen-komponen penyusun sebuah RFID sepertiTag dan Antenna. RFID sendiri dapat diklasifikasikan baik berdasarkan frekuensinya atau kebutuhan akan sumber tegangannya.

 

1. Jenis RFID

Pada tabel diatas dapat dilihat bagaimana perbandingan antara frekuensi rendah, sedang hingga ultra dan gelombang mikro dalam hal jarak pembacaan, sumber daya dari RFID Tag, biaya penerapan/aplikasi RFID hingga Data Rate, pengaruh logam/cairan dan ukuran dari RFID Tag yang biasa digunakan. Untuk lebih spesifik dapat dilihat pada pemaparan dibawah ini.

·       Low Frequency

·       General Frequency Range: 30 - 300 kHz

·       Primary Frequency Range: 125 - 134 kHz

·       Jarak pembacaan : kontak - 10 cm

·       Rata-rata biaya : Rp 11.000 - Rp 75.000

·       Aplikasi : Tracking hewan, kontrol akses, Kunci mobil, penerapan pada sistem dengan penggunaan liquid dan logam yang tinggi.

·       Kelebihan : Bekerja dengan optimal disekitar liquid ataupun logam, standar global.

·       Kekurangan : Jarak pembacaan sangat pendek, kuantitas memori terbatas, kecepatan pengiriman data lambat, dan harga produksi tinggi.

·       High Frequency

·       Primary Frequency Range: 125 - 134 kHz

·       Jarak pembacaan : kontak - 30 cm

·       Rata-rata biaya : Rp 3000 - Rp 150000

·       Aplikasi : toko DVD, perpustakaan, personal ID Cards, Poker/Gaming chips, NFC

·       Kelebihan : NFC Global Protocol, opsi memori yang lebih besar, standard global

·       Kekurangan : Jarak pembacaan yang sedang, kecepatan pengiriman data lambat

·       Ultra-High Frequency

·       General Frequency Range: 300 - 3000 mHz

·       Primary Frequency Range: 433 mHz, 860 - 960 mhz

·       RFID (tag) yang berfungsi pada range frekuensi ultrahigh dibedakan lagi menjadi 2 yaitu RFID aktif dan RFID pasif. 

 

2. Tipe RFID

Secara singkat, RFID aktif merupakan RFID yang ditenagai oleh sumber tegangan / baterai sementara RFID pasif merupakan RFID yang tidak secara langsung ditenagai oleh sumber tegangan.

 

·       Active RFID

·       Primary Frequency Range: 433 MHz, (Dapat menggunakan 2.45 GHz -  dibawah range frekuensi yang sangat tinggi)

·       Jarak pembacaan : 30 - 100 m

·       Rata-rata biaya : Rp 375.000 - Rp 750.000

·       Aplikasi : Tracking kendaraan, Auto Manufacturing, Pertambangan, Konstruksi, Asset  Tracking

·       Kelebihan : Jarak pembacaan yang sangat luas, Harga infrastruktur yang lebih murah dibandingkan pasif RFID, Kapasitas memori besar, Kecepatan transmisi data yang tinggi.

·       Kekurangan : Harga per tag tinggi, pengiriman akan mengalami restriksi (dikarenakan penggunaan baterai), kebutuhan akan software yang kompleks, resiko tinggi akan gangguan yang disebabkan logam atau liquid, standar global masih minim.

 

·       Passive RFID

·       Primary Frequency Range: 860  - 960 MHz

·       Jarak pembacaan : Mendekati kontak - 25 meter

·       Rata-rata biaya : Rp 1500 - Rp 300.000

·       Aplikasi : Supply Chain Tracking, Manufacturing, Pharmaceuticals, Electronic Tolling, Inventory Tracking, Race Timing, Asset Tracking

·       Kelebihan : Jarak pembacaan luas, biaya per tag murah, banyak variasi dari ukuran ,ketebalan  hingga bentuk, kecepatan transmisi data tinggi

·       Kekurangan : Harga peralatan tinggi, kapasitas memori cukup, resiko akan gangguan logam atau liquid cukup rendah

 

3. Jarak Pembacaan

Pada pita frekuensi yang lebih rendah, rentang baca tag pasif tidak lebih dari beberapa kaki, terutama karena penguatan antena yang buruk. (Pada frekuensi rendah, panjang gelombang elektromagnetik sangat tinggi, terkadang beberapa mil, dan lebih panjang dari dimensi antena yang diintegrasikan ke dalam tag RFID. Penguatan antena berbanding lurus dengan ukuran antena relatif terhadap panjang gelombang. Oleh karena itu, penguatan antena pada frekuensi ini sangat rendah.) Pada frekuensi yang lebih tinggi, rentang baca biasanya meningkat, terutama di mana tag aktif digunakan. Namun, karena pita frekuensi tinggi menimbulkan beberapa kesehatan kekhawatiran bagi manusia, sebagian besar badan pengatur, seperti FCC, telah menimbulkan batasan daya pada sistem UHF dan gelombang mikro dan ini telah mengurangi jangkauan baca sistem frekuensi tinggi ini menjadi rata-rata 10 hingga 30 kaki dalam kasus tag pasif.

4. Inteferensi dari Radio System Yang Lain

Sistem RFID rentan terhadap gangguan dari sistem radio lain. Sistem RFID yang beroperasi di pita LF sangat rentan, karena fakta bahwa frekuensi LF tidak mengalami banyak kehilangan jalur, atau sangat sedikit melemah pada jarak pendek, dibandingkan dengan frekuensi yang lebih tinggi. Ini berarti bahwa sinyal radio dari sistem komunikasi lain yang beroperasi pada frekuensi LF yang hampir sama akan memiliki kekuatan medan yang tinggi pada antena interogator RFID, yang dapat diterjemahkan menjadi interferensi. Di ujung lain spektrum, sistem gelombang mikro paling tidak rentan terhadap interferensi, karena kehilangan jalur pada pita gelombang mikro jauh lebih tinggi daripada frekuensi yang lebih rendah, dan umumnya garis pandang diperlukan agar radiator gelombang mikro dapat mengganggu.

 

5. Liquid vs Metal

·       Kinerja sistem RFID akan terpengaruh oleh air atau permukaan basah. Sinyal HF, karena panjang gelombangnya yang relatif panjang, lebih mampu menembus air daripada sinyal UHF dan gelombang mikro. Sinyal dalam pita frekuensi tinggi lebih mungkin diserap dalam cairan. Akibatnya, tag HF adalah pilihan yang lebih baik untuk menandai wadah berisi cairan. Logam adalah reflektor elektromagnetik dan sinyal radio tidak dapat menembusnya. Akibatnya, logam tidak hanya akan menghalangi komunikasi jika ditempatkan di antara penanda dan interogator, tetapi hanya kehadiran logam yang dekat dapat berdampak buruk pada pengoperasian sistem; ketika logam ditempatkan di dekat antena apa pun, karakteristik antena itu berubah dan efek merusak yang disebut de-tuning dapat terjadi.

·       Pita frekuensi tinggi lebih dipengaruhi oleh logam daripada pita frekuensi rendah. Untuk menandai objek yang terbuat dari logam, wadah bantalan cair, atau bahan dengan permitivitas dielektrik tinggi, tindakan pencegahan khusus harus diambil, yang pada akhirnya menaikkan biaya.

6. Ukuran dan Harga RFID Tag 

·       Sistem RFID awal lebih sering menggunakan pita LF (low frequency), karena fakta bahwa tag LF adalah yang paling mudah dibuat. Namun, mereka memiliki banyak kelemahan, seperti ukuran yang besar, seperti yang disebutkan sebelumnya, yang berarti harga volume yang lebih tinggi. Band HF (high frequency) saat ini paling umum di seluruh dunia, karena tag HF biasanya lebih murah untuk diproduksi daripada tag LF. Pita UHF mewakili keadaan tahap teknologi RFID saat ini. Kemajuan terbaru dalam teknologi chip telah membawa harga tag UHF ke titik yang kompetitif dengan tag HF. Tag RFID microwave mirip dengan tag UHF karena dapat dibuat lebih kecil dan pada akhirnya lebih murah. Tabel 2-1 menggambarkan karakteristik sistem RFID pada berbagai frekuensi.

Berikut contoh modul RFID low Frequency, RFID High frequency dan perbandingan jarak pembacaan Kedua RFID.

 

7. RFID TAG

·       Silahkan ditonton video dibawah ini mengenai pengenalan RFID Tag

·       Pada modul sebelumnya dijelaskan bahwa RFID tag setidaknya terdiri atas 2 buah komponen yaitu sebuah antenna untuk melakukan transmisi dan menerima sinyal, serta sebuah RFID Chip (IC) yang menyimpan ID tag dan informasi lainnya. RFID tag biasanya ditempelkan/disatukan dengan item lain agar dapat di-Track menggunakan Reader/Antenna.

·       RFID tag mentransmisikan data melalui gelombang radio menuju ke antena/reader. RFID tag biasanya tidak memiliki baterai (Kecuali jenis RFID Tag Active / BAP Tag), sebaliknya, RFID tag biasa menerima tenaga (listrik) dari gelombang radio yang dihasilkan oleh reader. Ketika RFID tag menerima transmisi dari reader/antenna, energi bergerak dari antenna internal ke chip dari RFID tag. Energi tadi akan mengaktifkan chip, yang akhirnya me-modulasi energi dengan informasi yang sesuai dan kemudian mengirimkan sinyal balik ke antenna/reader.

·       Pada setiap chip RFID, terdapat 4 memori penyimpanan seperti EPC, TID, User dan Reserved. Dimana tiap memori penyimpanan menyimpan informasi mengenai item yang ditempelkan RFID tag atau tag itu sendiri dan sebagainya. RFID tag sendiri terdiri atas banyak bentuk dan ukuran dengan fitur dan opsi spesifik yang dapat diterapkan pada berbagai macam lingkungan, permukaan, material dan aplikasi yang berbeda.

·       Karena banyaknya jenis dari RFID tag, terdapat beberapa tipe kategori yang dapat digunakan untuk klasifikasi RFID tag.

·       Faktor Form : Inlay, Label, Card, Badge, Hard Tag

·       Frekuensi : LF, NFC, HF, UHF passive (Dengan variasi frekuensinya), BAP, Active

·       Faktor Lingkungan : Tahan air, Tahan suhu tinggi/rendah, tahan Zat kimia, rugged , dan sebagainya.

·       Customisasi : ukuran, bentuk, teks, encoding.

·       Fitur spesifik : Laundry tag, sensor tag, embeddable tags, Tag kendaraan, High memory tags

·       Spesifik material permukaan : Tag untuk permukaan logam, kaca, benda yang berisi liquid dan sebagainya.

 

         

Contoh RFID Tag Aktif (kiri) dan RFID Tag Pasif (Kanan)

·       Oleh karena itu, ketika kita memilih penggunaan RFID tag, terdapat beberapa hal yang perlu kita pastikan seperti:

·       Pada permukaan seperti apa RFID tag akan ditempelkan/ditanam/dikontak? plastik?logam?kayu?

·       Seberapa rentang pembacaan frekuensi yang dibutuhkan?

·       Limitasi ukuran (tag tidak boleh lebih dari x , y cm ) ?

·       Apakah terdapat faktor eksternal yang perlu diperhitungkan? Suhu tinggi? Rendah? Lembab? Cairan ? Benturan? dsb

·       Metode yang digunakan untuk pemasangan. Baut/mur? Cable tie? Perekat? Lem? Epoksi? dsb

·       Kunci dari pemilihan RFID tag ialah dengan melakukan uji coba dengan menggunakan RFID tag yang dimiliki untuk kemudian di-mount dengan objek riil nantinya. Terkadang beberapa jasa menyediakan RFID tag sampel sehingga memudahkan untuk melakukan dan menentukan jenis RFID tag yang tepat.

·       Tag RFID umumnya jatuh ke dalam salah satu dari empat kategori: (1) pasif, (2) aktif, (3) semiaktif, dan (4) semipasif. Kategori semiaktif dan semipasif adalah saat ini agak abu-abu karena sangat mirip dengan yang aktif atau kategori pasif, masing-masing, dan sering tumpang tindih. Tag pasif didefinisikan tidak memiliki baterai atau sumber daya terpasang dan berkomunikasi melalui backscatter. Tag aktif didefinisikan sebagai memiliki sumber daya onbooard, biasanya baterai, serta memiliki penerima dan pemancar bertenaga. Penerima dan pemancar bertenaga memungkinkan penerimaan sinyal yang sangat lemah dan transmisi sinyal jarak jauh atau melalui interferensi. Semiaktif tag adalah tag yang memiliki catu daya onboard yang memberi daya pada microchip, pemancar, dan penerima pasif. Tag semipasif didefinisikan sebagai memiliki catu daya onboard yang hanya memberi daya pada microchip, sebuah pasif penerima, dan menggunakan backscatter untuk berkomunikasi.

·       Backscatter adalah metode komunikasi di mana tag RFID tanpa baterai (atau sumber daya internal apa pun) menerima energi dari transmisi pembaca RFID dan menggunakan energi yang sama untuk mengirim kembali balasan. Tag menerima energi melalui gelombang elektromagnetik yang disebarkan dari pembaca/antena. Setelah gelombang mencapai tag, energi bergerak melalui antena internal tag, dan mengaktifkan chip, atau sirkuit terpadu (IC). Energi yang tersisa dimodulasi dengan data chip dan mengalir kembali melalui antena tag ke antena pembaca dalam bentuk gelombang elektromagnetik.

·       Cara terbaik untuk memahami prinsip hamburan balik adalah dengan membayangkan dua individu berkomunikasi dengan menggunakan senter dan cermin. Dalam situasi ini, senter mewakili pembaca RFID, dan cermin mewakili tag RFID. Senter mengirimkan sinyal ke cermin dengan menyalakan dan mematikan sinar. Meskipun cermin tidak memiliki kekuatan sendiri, cermin masih dapat berkomunikasi sebagai respons terhadap senter dengan memantulkan kembali sebagian sinyal awal senter. Prinsip dasar yang sama berlaku untuk hubungan antara pembaca RFID dan tag – kecuali bahwa ketika tag RFID mengembalikan sinyal, ada lebih banyak pilihan daripada hanya semua atau tidak sama sekali (terutama ketika mempertimbangkan kemampuan untuk menyaring pembacaan tag menggunakan perangkat lunak).

8. RFID tag Passive

·       Tag pasif menerima publisitas paling banyak dan saat ini digunakan oleh pengecer besar seperti Wal-Mart dan Metro untuk melacak inventaris, dan oleh Departemen Pertahanan (DoD) AS untuk melacak persediaan. Tag pasif tidak mengandung sumber daya onboard dan memperoleh semua energi yang diperlukan untuk pengoperasian dari sinyal interogator interogator RFID. Dengan demikian, tag RFID pasif memiliki masa pakai yang tidak terbatas sehubungan dengan daya, tetapi kerusakan fisik masih dapat membuat tag RFID pasif tidak berguna.

·       Tag pasif berisi nomor identifikasi unik, yang mirip dengan konsep Kode Produk Universal (UPC), tetapi memberikan informasi tambahan di luar UPC sederhana. UPC adalah kode batang khusus yang memiliki tampilan standar untuk memungkinkan pemindai UPC mana pun dapat membaca kode. UPC yang ditemukan di banyak bahan makanan dan barang dagangan eceran dibaca saat checkout oleh pemindai UPC, yang kemudian mencocokkan harga untuk setiap kode. UPC hanya memberikan informasi tentang apa produknya, misalnya sekaleng sup tomat atau celana jeans biru. Pengidentifikasi unik yang terkandung dalam tag RFID pasif mengambil satu langkah lebih jauh dan dapat mengidentifikasi kaleng sup tomat mana, (misalnya, sup tomat nomor 45362) atau celana jeans biru mana (misalnya, jeans biru nomor 86203) yang sedang dibeli. Ini karena kebutuhan karena sistem berbasis UPC saat ini bekerja dengan memindai setiap item satu per satu

·       Dengan RFID, sebuah portal dapat diatur di mana pelanggan cukup mendorong keranjang belanja melalui portal dan nilai barang dalam keranjang secara otomatis dijumlahkan. Karena setiap tag dapat dibaca beberapa kali selama proses ini, setiap tag harus memiliki pengenal unik. Jika tidak, pelanggan akan dikenakan biaya beberapa kali untuk item yang sama. Ada banyak manfaat yang menyertai identifikasi unik suatu barang. Misalnya, dalam kasus penarikan kembali makanan, otoritas kesehatan dapat menggunakan informasi ini untuk menentukan dengan cepat ke mana makanan yang buruk dikirim dan dijual.

9. RFID tag Active

·       Tag RFID aktif juga berisi pengidentifikasi unik dan mungkin berisi perangkat lain, seperti sensor. Tag RFID aktif terdiri dari kelompok terbesar kedua (setelah tag pasif) yang digunakan saat ini. Tag RFID aktif memiliki pemancar dan penerima bertenaga atau aktif yang memungkinkan mereka untuk berkomunikasi melalui jarak yang lebih jauh dan melalui lebih banyak interferensi daripada tag pasif. Salah satu sumber utama gangguan untuk tag RFID pasif adalah logam dan, di lingkungan dengan jumlah logam yang tinggi, seperti kontainer pengiriman, tag RFID aktif sering digunakan. Karena tag aktif memiliki catu daya terpasang, tag tersebut dapat menggabungkan sensor untuk memantau lingkungan. Ini berguna untuk memantau pengiriman makanan atau obat-obatan untuk memverifikasi bahwa isinya disimpan pada kondisi lingkungan yang ditentukan. Tag aktif yang diproduksi oleh Savi (anak perusahaan hackheed Martin) menggabungkan sensor untuk mendeteksi saat kontainer pengiriman telah dibuka. TransCore (unit Roper Industries) memproduksi tag aktif yang digunakan untuk merekam pembacaan odometer kendaraan agar perusahaan truk dapat dengan mudah melacak pembacaan odometer truk mereka untuk menentukan kapan pemeliharaan terjadwal diperlukan.

10. RFID tag Semipasif

·       Tag semipasif menggunakan catu daya onboard untuk memberi daya pada pengontrol atau microchip dan mungkin berisi perangkat tambahan, seperti sensor. Tag semipasif berkomunikasi menggunakan backscatter, dan dapat berkomunikasi dalam rentang yang lebih panjang daripada tag pasif karena mereka dapat menggunakan semua energi sinyal interogator interogator untuk komunikasi. Tag pasif harus menggunakan sebagian energi dari sinyal interogasi interogator untuk memberi daya pada pengontrol atau microchip. Tag RFID semipasif berguna dalam situasi di mana pembacaan tidak sulit (yaitu, tidak ada atau logam terbatas) dan di mana sensor onboard diperlukan untuk memantau aset. Tag semipasif masih dalam tahap pengembangan dan penerapannya terbatas. Salah satu kemungkinan penggunaan tag semipasif adalah untuk melacak palet dan memantau lingkungan tempat palet terpapar.

11. RFID tag Semiaktif

·       Tag RFID semiaktif dapat dianggap sebagai tag RFID aktif tanpa penerima aktif (bertenaga) dan akibatnya sering digabungkan menjadi tag RFID aktif atau digabungkan dengan tag RFID semipasif. Dalam bab ini tag semiaktif dibahas di bagian Masalah Saat Ini dari bagian Tag RFID Aktif. Tag RFID semiaktif memiliki pemancar aktif (bertenaga) yang memungkinkan transmisinya dideteksi pada jarak yang lebih jauh atau melalui lebih banyak interferensi daripada tag RFID semipasif atau pasif. Tag RFID semiaktif berguna untuk melacak item di lingkungan yang sangat bising yang mencegah tag pasif atau semipasif berkomunikasi dengan pembaca. Sakelar nanoTag dan burst, yang dikembangkan oleh Pusat Keunggulan RFID Universitas Pittsburgh dan dijelaskan kemudian dalam bab ini (lihat bagian tentang tag RFID aktif), adalah salah satu contoh tag RFID semiaktif.

12. Antenna RFID

·       RFID Antenna (antena) merupakan komponen yang juga sangat diperlukan dalam sistem RFID karena antena akan meng-convert sinyal dari RFID reader menjadi sinyal RadioFrekuensi yang dapat di-detect oleh RFID tag nantinya. Tanpa adanya RFID antenna, baik yang telah ditanam maupun modul terpisah, RFID Reader tidak akan dapat secara benar mengirimkan dan menerima sinyal ke RFID tag.

·       Tidak seperti RFID reader, antenna RFID merupakan komponen pasif yang menerima power langsung dari reader. Ketika energi dari reader ditransmisikan ke antena, antenna akan menghasilkan medan Radio Frequency dan kemudian sinyal radio akan ditransmisikan ke RFID tags disekitarnya. Efisiensi antenna dalam menghasilkan gelombang dengan arah spesifik biasa dikenal dengan gain antenna. Secara simpel, semakin tinggi gainnya, semakin kuat dan luas kemampuan dari medan radio frequency dari antenna.

·       RFID antenna, seperti kebanyakan equipment RFID, dapat dibedakan menjadi kategori untuk memudahkan  pemilihan, dimana kategori yang paling umum dalam klasifikasinya ialah berdasarkan polaritas (sirkular vs linear) dan penggunaan (indoor vs outdoor). Contohnya :

·       Range Frequency : 902 - 928 MHz, 865 - 868 MHz, 860 - 960 MHz

·       Polaritas : sirkular, linear

·       Penggunaan : Indoor IP Rated, Outdoor IP Rated

·       Read range : Proximity (jarak dekat) , jarak jauh

·       Mounting : shelf antenna, ground antenna, panel antenna, portal antenna

Contoh Antenna RFID 

·       Oleh karena itu, sebelum memilih antenna, dapat diajukan pertanyaan-pertanyaan untuk memilih antenna yang tepat seperti:

·       Seberapa besar jarak pembacaan yang dibutuhkan?

·       Apakah memungkinkan untuk selalu mengetahui atau mengontrol orientasi dari RFID tag relatif terhadap posisi antenna pada aplikasinya?

·       Apakah ada kondisi khusus di lingkungannya? suhu tinggi, suhu rendah, lembab, benturan? 

·       Apakah antennanya akan di-mount indoors atau outdoors?

·       Apakah dibutuhkan limitasi ukuran? (antenna tidak boleh lebih dari x , y cm?)

Modul berikutnya akan membahas mengenai dan RFID reader/writer.