سامانه بازشناسی با امواج رادیویی
برچسب‌های فعّال، غیر فعّال و نیمه‌فعّال

برچسب غیر فعّال در واقع متشکّل از یک تراشهٔ کم‌مصرف است که به یک آنتن متصل شده‌است و خود این مجموعه در یک کاور پلاستیکی شبیه به کارت اعتباری تعبیه شده‌است. حافظه تعبیه شده داخل تراشه می‌تواند اطلاعات را در خود ذخیره نماید. تراشه می‌تواند به وسیله آنتن برچسب اطلاعات ذخیره را به دستگاه خواننده ارسال یا اطلاعات جدیدی را از دستگاه خواننده دریافت نماید. آنتن برچسب‌های فرکانس بالا (HF) از سیم پیچ‌های کوچک فلزی تشکیل شده‌است اما برچسب های UHF آنتن دوقطبی با یک هماهنگ‌کننده حلقه‌ای سیمی دارند. این برچسب‌ها را ترنسپوندر (transponder) یا برچسب‌های درون لایه‌ای (inlay) می‌نامند. از نظر فنی، برچسب درون لایه‌ای در واقع صفحه منعطفی است که روی آن تراشه و آنتن سوار شده‌است و آماده جاسازی درون برچسب هوشمند است. این برچسب‌ها در ابعاد و انواع مختلفی عرضه می‌شوند؛ بعضی اندازه کوچکی در حد ۱ cm×1 cm دارند.
برچسب‌های غیرفعال، انرژی مورد نیاز خود را به‌طور کامل از دستگاه ردیاب دریافت می‌کنند. اطلاعات یک برچسب غیرفعال تا فاصله ۶ متری قابل خواندن است و تولیدش کم هزینه تر است به همین جهت می‌تواند برای برچسب‌گذاری اجناس ارزانتر مورد استفاده قرار بگیرد. این برچسب‌ها به شکل یک بار مصرف طراحی می‌شوند تا بتوان از آن‌ها بر روی اجناسی که بعد از مصرف دور انداخته می‌شوند استفاده کرد. از آنجایی که این برچسب‌ها هزینه تولید کمتری دارند و می‌توانند به اندازه‌ای کوچک ساخته شوند که روی هر محصولی سوار شوند، موجب همه گیر شدن فناوری RFID در سطح جهان شده‌اند.
در برچسب‌های فعال و نیمه فعال انرژی مورد نیاز از طریق یک باتری داخلی تأمین می‌شود. تفاوت برچسب فعال با برچسب نیمه فعال در این است که برچسب فعال برای ارسال امواج رادیویی به دستگاه ردیاب هم از باتری درونی خود بهره می‌گیرد در حالی که برچسب نیمه فعال برای ارسال سیگنال متکی به انرژی دریافتی از دستگاه ردیاب است. برچسب‌های فعال و نیمه فعال به دلیل داشتن اجزای بیشتر گرانتر از برچسب‌های غیرفعال هستند. این برچسب‌ها غالباً بر روی اجناس گرانقیمت تعبیه می‌شوند و نسبت به برچسب‌های غیرفعال امکان ردیابی از فواصل دورتری را دارند. این برچسب‌ها امواج فرکانس بالای ۸۵۰–۹۰۰ مگاهرتز ارسال می‌کنند که از فاصله ۳۰ متری یا حتی بیشتر قابل ردیابی و خواندن است. در صورت نیاز به برد بیشتر باتری‌های اضافی می‌توانند فاصل قابل ردیابی را به بیش از ۱۰۰ متر افزایش دهند. به عنوان مثال در حمل ونقل ریلی خودرو از برچسب فعال استفاده می‌شود در حالی که برچسب مناسب برای بطری یک شامپو برچسب غیرفعال است.
فاکتور دیگری که تأثیر به سزایی در هزینهٔ تولید برچسب RFID دارد، قابلیّت ذخیرهٔ اطلاعات است. برچسب‌ها از نظر قابلیت ذخیره اطلاعات سه نوع هستند:
فقط خواندنی (read only)، خواندنی و نوشتنی (read-write) و برچسب‌های worm (write once-read many). برچسب‌های فقط خواندنی شامل همان اطلاعاتی هستند که هنگام ساخته شدن در آن‌ها ذخیره می‌شود و نمی‌توان اطلاعات دیگری را بر روی آن‌ها ذخیره کرد. به اطلاعات ذخیره شده در برچسب‌های خواندنی نوشتنی می‌توان اطلاعات جدیدی اضافه کرد یا اینکه اطلاعات قبلی را پاک کرده و اطلاعات جدید را جایگزین آن کرد. به اطلاعات ذخیره شده در برچسب‌های worm می‌توان برای یک بار اطلاعات جدیدی (مثل شماره سریال و…) اضافه کرد اما بعد از آن دیگر امکان تغییر در محتوای ذخیره شده آن‌ها وجود ندارد.
قیمت هر برچسب غیرفعال مبلغی در حدود ۷ تا ۲۰ سنت است؛ اما برچسب‌های فعال و نیمه فعال گران‌ترند و معمولاً تولیدکنندگان قیمت آن‌ها را بر حسب قابلیت ذخیره و برد عملکردشان تعیین می‌کنند. هدف صنایع RFIDاین است که قیمت هر برچسب غیرفعال را به میزان ۵  سنت کاهش دهند تا شرکت‌های بازرگانی بیشتری از این برچسب‌ها استفاده نمایند.
برچسب هوشمند در واقع ترکیبی از فناوری بارکد و برچسب‌ها RFID با امکانات تبادل اطلاعات است. در واقع برچسب هوشمند متشکل از یک اتیکت از جنس مقوا یا مواد چسبنده ترکیبی است که درون آن یک برچسب درون لایه‌ای RFIDجاسازی شده‌است. فناوری برچسب هوشمند تلفیق دهنده امکان تبادل اطلاعات و قرائت خودکار برچسب با یک سیستم منعطف و با کیفیت برچسب زنی است.
مصرف کنننده می‌تواند اطّلاعات مورد نیاز خود را روی اتیکت برچسب چاپ کرده یا درون حافظه تراشه آن ذخیره‌سازی کند. درصورت نیاز می‌توان اطلاعات را به شکل ثابت یا قابل تغییر درون تراشه برچسب درون لایه‌ای کدگذاری کرد. برچسب هوشمند قادر است تمام فرمتهایی را که برای چاپ بارکد یا ذخیره‌سازی متن و گرافیک مورد نیاز است حفظ کند. همانند برچسب RFIDبرچسب‌های هوشمند را نیز می‌توان بعد از کدگذاری اولیه داده‌ها مجدداً برنامه‌ریزی کرد، در اطلاعات موجود تغییر ایجاد کرد یا اینکه اطلاعات جدیدی را به آن اضافه کرد. ابعاد یک برچسب هوشمند نوعی بین ۱×۱ اینچ تا ۴×۶ اینچ است.
برچسب‌های هوشمند مجهز به حسگر. این دسته از برچسب‌ها علاوه بر امکانات برچسب‌های عادی RFID مجهز به حسگری است که می‌تواند پارامترهای فیزیکی مختلف مثل دما، میزان رطوبت، فشار، میزان نور و… را اندازه‌گیری نماید. برچسب‌های مجهز به حسگر می‌توانند از نوع غیرفعال؛ نیمه فعال یا فعال باشد. حسگر یک برچسب غیرفعال برای شروع به کار کردن نیازمند دریافت سیگنال از دستگاه ردیاب است در حالی حسگر برچسب‌های فعال می‌تواند مستقلاً و با استفاده از انرژی باتری تعبیه شده درون برچسب کار کند، از این رو حسگر این نوع از برچسب‌ها می‌تواند اطلاعات مربوط به یک مشخصه فیزیکی را در طول یک بازه زمانی به‌طور کامل ثبت کند یا اینکه مشخصه خاصی را در ضمن اتفاقات از پیش تعریف شده اندازه‌گیری و ثبت نماید.
برچسب‌های مجهز به حسگر در مقایسه با فناوری‌های رقیب مزایای زیادی دارند که از جمله آن‌ها جمع‌آوری خودکار اطلاعات با زیرساختهای معمول است. برچسب مجهز به حسگر علاوه بر کارکرد معمول می‌تواند قابلیت‌های متنوعی داشته باشد: برچسب‌های مجهز به حسگر حرارتی می‌تواند نمودار دمای محصولات فاسد شدنی را در کل چرخه عرضه (به‌طور معمول این اقلام در تمام مراحل عرضه باید در دمای پایین نگهداری شوند) ثبت و ارائه نماید. برچسب‌های مجهز به حسگر شتاب می‌تواند تکان‌های شدیدی را که در ضمن حمل ونقل به کالاهای شکننده وارد می‌شود ثبت نماید و برچسبه‌های مجهز به حسگر رطوبت می‌تواند میزان رطوبت محیط را (برای کالاهایی که نسبت به رطوبت حساس هستند) اندازه‌گیری و ثبت کند.
دستگاه‌های خواننده برچسب. وظیفه دستگاه خواننده برچسب ردیابی و خواندن اطلاعات ذخیره شده در آن است. در فرایند خواندن اطلاعات دستگاه خواننده سیگنالی را به برچسب می‌فرستد (در مورد برچسب‌های غیرفعال) و سپس برچسب شروع به ارسال اطلاعات می‌کند و دستگاه خواننده آن را دریافت می‌کند. در مورد برچسب‌های فعال دستگاه خواننده سیگنالی را که به‌طور پیوسته از برچسب ارسال می‌شود دریافت و آن را به اطلاعات معنادار ترجمه می‌کند. دستگاه خواننده به ترتیب و به سرعت اطلاعات تک تک برچسب‌هایی را که در محدوده عملکردش قرار دارند می‌خواند. این فرایند خودکار زمان لازم برای خواندن برچسب‌ها را کاهش می‌دهد. شرکت بریتانیایی Marks&Spencer به شکل آزمایشی ۳٫۵ میلیون جعبه را برچسب‌گذاری کرد. در حالی که خواندن بارکد ۲۵ سینی محتوی جعبه‌ها روی نوار نقاله ۱۷٫۴ دقیقه طول می‌کشد خواندن برچسب‌های RFIDتنها ۳ دقیقه طول کشید. این نتیجه حاکی از کاهش ۸۳ درصدی زمان خواندن اطلاعات جعبه‌های تعبیه بر روی هر نوار نقاله‌است.
اگر بیش از یک برچسب در دامنه عملکرد دستگاه خواننده قرار داشته باشد، تکنیک‌های گوناگونی برای خواندن همه آن‌ها به‌طور متوالی و با یک ترتیب مشخص وجود دارد. این دسته از تکنیک‌ها که تحت عنوان singulation شناخته می‌شود، در هر مرحله از قرائت برچسب‌ها تنها به برچسب‌هایی که کد سریال مشخصی دارند اجازه پاسخگویی می‌دهد. برنامه‌ای که طی آن دستگاه خواننده زمان پاسخگویی برچسب‌ها را مشخص می‌کند به روش “reader talks first” شهرت دارد. متقابلاً تکنیکی که طی آن برچسب‌ها به مجرد دریافت انرژی سیگنال دستگاه خواننده شروع به ارسال داده‌ها می‌نمایند، روش “tag talk first” نامیده می‌شود. روش اول در مقایسه با روش دوم دقت بیشتری دارد اما سرعت اجرای آن آهسته‌تر است.
فرکانس عملکرد دستگاه‌های خواننده از ۱۰۰ کیلوهرتز تا حدود ۵٫۸ گیگاهرتز متغیر است. به عنوان مثال دستگاه Tris S۲۰۰۰ که در لابراتوارها (Association for Information Systems) مورد استفاده قرار می‌گیرد با فرکانس ۱۳۴٫۲ کیلوهرتز کار می‌کند که حد پایین فرکانس‌های دستگاه‌های خواننده‌است. محدوده عملکرد سیستم‌هایی که با فرکانس پایینتری کار می‌کنند کوچکتر است اما در صورت وجود آب یا فلز در محیط عملکرد این سیستم‌ها کمتر است.
معمولاً دستگاهای خواننده به یک آنتن کنترل از راه دور متصلند، برخی ممکن است با استفاده از دستگاهی به نام multiplexer همزمان با چند آنتن کار کنند. دستگاه‌های خواننده در ابعاد متنوعی عرضه می‌شوند از دستگاه‌های کوچک دستی گرفته تا دستگاه‌های بزرگی که تمام قسمت ورودی یک خط تولید را می‌پوشاند. بعضی از دستگاه‌های خواننده علاوه برخواندن اطلاعات برچسب‌ها قادرند اطلاعات جدیدی را روی برچسب (برچسب‌هایی که قابل نوشت باشند) بنویسند، این به آن معنا است که داده‌های ذخیره شده در برچسب‌های خواندنی نوشتنی را می‌توان تغییر داد و در زمان مقتضی اطلاعان جدیدی را در برچسب ذخیره کرد. این قابلیت به ویژه زمانی سودمندی خود را نشان می‌دهد که استانداردها، فرایند تجاری و نیازهای مشتری در طول زمان تغییر کند. برچسب‌های خواندنی-نوشتنی قابل استفاده مجدد هستند که این امر موجب کاهش هزینه‌های عملیاتی دراز مدت می‌شود.
برای برنامه‌ریزی اولیه برچسب‌های هوشمند از «دستگاه چاپگر RFID» استفاده می‌شود، این دستگاه می‌تواند بارکد را بر روی اتیکت‌ها چاپ کند و هم‌زمان اطلاعات را در تراشه جاسازی شده درون اتیکت مقوایی ذخیره نماید.
فرکانسهای مورد استفاده در سیستم RFID. در حال حاضر برچسب‌های هوشمند موجود در بازار در سه محدوده فرکانسی کار می‌کنند. فرکانس‌های بالاتر محدوده عملکرد وسیعتری را فراهم می‌آورند در عین حال حساسیت بیشتر این فرکانس‌ها نسبت به مواد تشکیل دهنده برچسب و ظرفی که برچسب به آن الصاق شده‌است محدودیت‌هایی ایجاد می‌کند. اولین کانال فرکانسی مهم ۱۳٫۵۶ مگاهرتز است که در سطح بین‌المللی پذیرفته شده و تحت استاندارد ۱۴۴۴۲A&B (برای برد کوتاه) و ۱۵۶۹۳ (برای برد بلند) است. دومین فرکانس مورد توجه بوده‌است محدوده ۹۱۵ مگاهرتز است، این محدوده فرکانسی همان محدوده فرکانس مورد استفاده در سیستم تلفن‌های همرا آنالوگ است. سومین محدوده فرکانسی مورد استفاده ۲۴۵۰ مگاهرتز است. این محدوده فرکانسی نزدیک به فرکانس مورد استفاده در سیستم تلفن‌های همراه دیجیتال است و هم‌اکنون در ایالات متحده برای رهگیری چمدان‌ها در مسافرت‌های هوایی در حال آزمایش است.
برچسب‌های کوچک ۲٫۴۵ گیگاهرتزی به راحتی قابل الصاق بر روی همه نوع کالا با ابعاد گوناگون است؛ گرچه تأثیر ناخواسته جذب انرژی موج توسط آب باعث می‌شود برای کالاهای که در محیط مرطوب قرار دارند یا اینکه محتوی آب هستند مناسب نباشد. برچسب‌های ۹۱۵ مگاهرتزی برد بیشتری دارند و حساسیت آن‌ها نسبت به رطوبت کمتر است اما اندازه بزرگتر آن‌ها باعث می‌شود قابل الصاق بر روی هر کالایی نباشند با این حال برای الصاق بر روی جعبه‌ها و صفحات بارگیری مناسب هستند. اما فرکانس ۱۳٫۵۶ مگاهرتز توسط همه کشورها پذیرفته شده‌است و برچسب‌هایی که با این فرکانس کار می‌کنند را می‌توان بر روی همه کالاها مورد استفاده قرار داد با این حال برد آن‌ها نست به دوتای قبلی کمتر است.