RFID etiketlerinin hafıza alanının verimli kullanımı için yeni bir kodlama algoritmasının geliştirilmesi ve uygulamalı başarım analizi
Development and applied performance analysis of a new coding algorithm for efficient memory usage of RFID tags
Yazar: HAKAN CELİL KAYA
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ İBRAHİM ÖZTÜRK
Osmaniye Korkut Ata Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering

Özet:
RFID, nesnelerin otomatik tespiti ve izlenmesi için kullanılan kablosuz bir tanımlama teknolojisidir. Bu teknolojinin çalışması, RFID etiketinde depolanan verilerin radyo frekansı sinyalleri aracılığıyla okuyucu tarafından okunmasını, ardından verilerin denetleyici tarafından anlamlandırılarak belirlenmiş işlemlerin gerçekleştirilmesi şeklinde özetlenebilir. RFID teknolojileri perakende, lojistik, sağlık, hayvancılık, eğitim, güvenlik, ödeme ve üyelik sistemleri gibi birçok farklı alanda kullanılmaktadır. RFID etiketlerin temel tasarım özellikleri olan küçük fiziksel boyutları, düşük enerji tüketimi ve maliyet-etkin üretiminden dolayı etiketlerin sınırlı hafıza kapasitesine sahip olmaları sonucunu ortaya çıkarmaktadır. 
Bu çalışmada STM32F407VGT6 mikrodenetleyicisi üzerinde veri sıkıştırma ve açma işlemleri gerçekleştirilmiştir.	RC522 modülü ile etikete sıkıştırılmış veri yazılmış, daha sonra bu veri etiketten okunup açma işlemi sonrası orijinal veri dizisi elde edilmiştir. Test için kullanılan veri dizileri Calgary külliyatı içerisinde bulunan metin dosyaları içerisinden rastgele seçilmiştir. Başarım karşılaştırması için tasarruf oranı, sıkıştırma-açma süresi, etikete yazma-okuma süresi, BPC ve entropi ölçütleri kullanılmıştır.
Sıkıştırma için Huffman kodlama, Shannon-Fano kodlama ve geliştirilen Taban-32 kodlama kullanılmıştır. Sonuçlar Huffman kodlamanın ortalama tasarruf oranına göre %36,27 ile en yüksek başarımı sağladığı göstermektedir. Taban-32 kodlama, ortalama sıkıştırma-açma sürelerinde en iyi başarımı göstererek sıkıştırma işlemini 655,37 ms, açma işlemini ise 130,53 ms'de tamamlamıştır. En düşük ortalama BPC değerini 5,10 ile Huffman kodlaması verirken, Shannon-Fano kodlaması ise 5,14 ile buna çok yakın bir sonuç vermiştir. RFID etikete veriyi yazma ve okuma sürelerinde tasarruf oranına paralel olarak en iyi sonuç Huffman kodlama ile alınmıştır.

Abstract:
RFID is a wireless identification technology used for automatic detection and tracking of objects. The operation of this technology can be summarized as reading the data stored in the RFID tag by the reader through radio frequency signals, then interpreting the data by the controller and performing the specified operations. RFID technologies are used in many different fields such as retail, logistic, health, animal husbandry, education, security, payment and membership systems. The main design features of RFID tags, namely their small physical size, low energy consumption and cost-effective production, result in tags having limited memory capacity.
In this study, data compression and decompression operations were performed on the STM32F407VGT6 microcontroller.	The RC522 module was used to write compressed data to the tag, which was then read from the tag and decompressed to obtain the original data sequence. The data sequences used for testing were randomly selected from text files in the Calgary corpus. Saving rate, compression-decompression time, write-to-read time, BPC and entropy were used for performance comparison.
Huffman coding, Shannon-Fano coding and the developed Base-32 coding were used for compression. The results show that Huffman coding achieves the highest performance with an average saving rate of 36.27%. The Base-32 coding showed the best performance in average compression-decompression times, completing compression in 655.37 ms and decompression in 130.53 ms. The Huffman coding gave the lowest average BPC value with 5.10, while the Shannon-Fano coding gave a very close result with 5.14. The best result was obtained with Huffman encoding in parallel with the savings rate in writing and reading the data to the RFID tag.