RFID Tags

1. PENDAHULUAN

RFID (Radio Frequency Identification) adalah salah satu teknologi terbaru dalam

teknik mengidentifikasi dan melacak suatu objek memanfaatkan gelombang radio. Objek

tersebut dapat berupa benda bergerak, hewan dan dapat pula manusia. Pada objek yang

akan dilacak tersebut dipasang/ ditanam penanda yang disebut RFID tag.

Gambar 1. Sebuah RFID tag

Tidak seperti Universal Product Code lainnya yang contohnya barcode, RFID tidak

memerlukan kontak atau komunikasi secara line-of-sight. Sehingga suatu saat RFID

mungkin dapat menggantikan peranan barcode.

RFID saat ini sedang populer digunakan secara luas mulai dari negara-negara maju

tempat asal dari teknologi tersebut hingga negara dunia ketiga. RFID di negara maju banyak

dijumpai pada sistem pembayaran penggunaan jasa transportasi publik (seperti subway,

bus, KRL, trem dan lainnya), manajemen pemantauan pengiriman barang/logistik, asset

tracking, pembayaran karcis tol, manajemen perpustakaan, identifikasi hewan ternak

hingga diimplan di bawah kulit tubuh manusia.

[1]

2. KOMPONEN-KOMPONEN & CARA KERJA SISTEM

2.1 Basic RFID System

RFID Tiga komponen dasar RFID system yaitu:

Antena

transceiver (with decoder)

transponder (RF tag), yang diprogram untuk menyimpan informasi.  

 

 

 

Gambar 2. Bagan sistem RFID

2.2 Antena

Antena merupakan media komunikasi antara tag dengan transceiver, yang

mengendalikan akuisisi data dan komunikasi sistem. Medan elektromagnetik

yang dihasilkan antenna dapat tetap ada ketika beberapa tag di sekitarnya

terlacak secara terus menerus. Jika medan yang tetap itu tidak diperlukan, suatu

sensor dapat digunakan untuk mengaktifkan medan tersebut. Antena seringkali

sepaket dengan transceiver dan decoder menjadi suatu reader atau

interrogator.

2.3 RFID Tag

Di dalam RFID tag terdapat sebuah microchip atau IC. Tag memiliki

kemampuan menyimpan data hingga 2 kilobyte. Namun ada pula beberapa tag

yang tanpa chip yang artinya untuk menyimpan informasi tidak diperlukan IC.

Sebagai gantinya, RFID tag menggunakan fiber atau material lainnya yang dapat

merefleksikan sinyal reader kembali; sinyal kembali yang unik digunakan

sebagai identifier. Keuntungan dari chipless tag ini adalah mereka dapat

digunakan pada beberapa lingkungan yang berbeda dan juga kurang sensitif

terhadap perubahan temperature dan interferensi frekuensi radio.

[2]

RFID tags bisa berupa active, passive dan semi-passive tag. Active RFID tags

memerlukan sumber daya internal untuk menyuplai daya untuk IC dan lalu

untuk mengirimkan sinyal respon ke reader. Sumber daya dapat berupa baterai

yang dapat di-charge, baterai arloji atau sumber daya AC.

Passive RFID tags tidak memiliki internal power source. Ketika tag

menjumpai suatu gelombang elektromagnetik, arus listrik di dalam antena akan

terinduksi untuk membentuk medan elektromagnetik. Passive RFID tag

kemudian dapat menerima/menyerap daya dari sinyal yang dihasilkan reader-

nya untuk memberikan energi agar tag dapat mengirimkan sinyal respon ke

reader. Passive RFID tag lebih murah dan lebih kecil ukurannya dibandingkan

Active RFID tag namun tentu saja range pembacaan datanya oleh reader jadi

lebih sempit jika dibandingkan Active tag. Selain itu passive tag memiliki umur

operasional yang hamper tidak terbatas.

Semi-passive RFID tags memiliki sumber daya internal sendiri yang

menyuplai daya chip-nya namun tidak untuk mengirimkan sinyal. Ketika

energinya dipantulkan kembali ke reader, pengiriman sinyal respon baru dapat

dilakukan.

Reading range dipengaruhi oleh:

a. Frekuensi gelombang radio yang digunakan

b. Ukuran antenna tag

c. Power output reader

Active dan semi-passive tag diimplementasikan pada objek-objek yang

berharga yang memerlukan range pembacaan yang jauh – frekuensi tinggi dari

850 s/d 950 MHz yang dapat dibaca dalam jarak 100 feet atau lebih. Jika

diperlukan pembacaan tag yang lebih jauh lagi, diperlukan tambahan baterai

pada tag yang dapat mengirimkan sinyal respon ke reader dalam range lebih

dari 300 feet (100 meter).

Tag yang ditenagai oleh baterai memiliki reading range biasanya 300 feet

(100 meter). Tag seperti ini digunakan pada sistem pembayaran tol. High-

frequency tag yang sering digunakan pada smart card memiliki reading range

sekitar 3 feet atau kurang. UHF tag memiliki reading range antara 20-30 feet

pada kondisi yang ideal. Jika tag berhubungan dengan air atau logam, reading

range dapat menjadi berkurang secara signifikan karena gelombang radio akan

[3]

memantul jika menabrak benda logam dan terserap oleh air. Jika ukuran

antenna UHF dikurangi, reading range juga dapat menurun drastic.

Menambahkan power output dapat menambah range namun hal ini dapat

menginterferensi RF device lainnya seperti cordless phone.

Ada tiga tipe penyimpanan data dalam chip tag yaitu: read-write, read-only

dan WORM (write once, read many). Data di dalam read-write tag dapat di-

overwrite dan ditambah atau dimodifikasi, sedangkan read-only tag tidak dapat

di-overwrite, ditambah atau dimodifikasi – hanya menyimpan data yang

disimpan di sana sejak chip tersebut dibuat. WORM tags dapat diisi additional

data (seperti serial number lainnya) yang dapat ditambah sekali namun tidak

dapat di-overwrite.

2.4 Cara Kerja Sistem

1. Antenna mengemisikan sinyal radio untuk mengaktifkan tag dan untuk me-

read-and-write data.

2. Reader mengemisikan gelombang radio dalam range antara 1-100 feet atau

lebih tergantung dayanya dan frekuensi radio yang digunakannya. Ketika

sebuah RFID tag menjumpai suatu area bergelombang elektromagnetik, tag

mendeteksi sinyal aktivasi dari reader.

3. Reader kemudian men-decode data yang ada di dalam IC pada tag (silicon

chip) dan data kemudian dilewatkan ke computer untuk diproses.

2.5 Frekuensi

Low-frequency (LF: sekitar 125 KHz) sistem memiliki reading range yang

pendek dan biayanya adalah yang termurah. Paling banyak frekuensi ini

digunakan pada security access, asset tracking,dan animal identification.

High-frequency (HF: 13,56 MHz) sistem memiliki reading range yang luas

(> 90 feet) dan kecepatan baca yang tinggi,digunakan pada railroad car

tracking dan automated toll collection. Namun biayanya lebih tinggi dari LF

system.

Ultra high frequency (UHF: 860 MHz s/d 960 MHz)

Microwave (2,45 GHz)

[4]

3. RFID TAG

3.1. Active RFID Tag

Gambar 3. Sebuah Active RFID tag

Sebuah active RFID tag terdiri dari sebuah microchip yang dikombinasikan dengan

antenna atau coil. Antena pada tag menangkap sinyal yang dikeluarkan dari RFID reader

lalu mengirimkan kembali sinyal itu sebagai sinyal respon yang berisi informasi atau data-

data yang masih ter-decode seperti sebuah identifikasi. Chip atau Integrated Circuit (IC) di

dalam tag diprogram untuk menyimpan informasi dan di-decoding yang nantinya akan

dikirimkan ke reader jika diminta (tentu reader mengirimkan sinyal aktivasi ke tag terlebih

dahulu) seperti sebuah proses identifikasi. Chip juga dapat digunakan untuk mengolah

informasi ini atau untuk memodulasi dan mendemodulasikan sinyal yang dilacak.

Gambar 4. Contoh dari RFID reader

[5]

Gambar 5. Ujicoba menggunakan passive RFID tag berbentuk smart card

3.2. Passive RFID Tag

Passive tag adalah RFID tag yang tidak dilengkapi baterai atau internal

power source lainnya; daya ke tag disuplai oleh readernya memenafaatkan

gelombang elektromagnetik. Ketika gelombang radio dari reader menemukan

sebuah passive RFID tag, arus listrik di dalam antena pada tag akan terinduksi untuk

membentuk medan elektromagnetik. Passive RFID tag kemudian dapat

menerima/menyerap daya dari sinyal yang dihasilkan reader-nya untuk

memberikan energi agar tag dapat mengirimkan sinyal respon ke reader.

Gambar 6. Sebuah Passive RFID tag chip

[6]

4. ELEKTRONIKA SISTEM RFID

Gambar 7. Diagram blok model RFID system dengan passive tag

Diagram blok di atas adalah model sistem RFID dengan menggunakan passive tag

dan berbasis mikrokontroler. Mikrokontroler menghasilkan squarewave dengan frekuensi

125 KHz untuk frekuensi carrier. Gelombang dikirimkan via RF choke yang merupakan

sebuah passive low-pass filter yang mengubah squarewave menjadi sinewave. Sinewave

lalu diamplifikasi menggunakan emitter follower PNP transistor dan transistor BJT half

bridge untuk memaksimalkan arus. Karena rangkaian adalah sebuah RLC, maka resonansi

maksimum didapatkan pada impedansi yang minimum sehingga sangat penting untuk

memberikan penguatan arus secukupnya agar tidak meng-overdrive mikrokontroler.

Pada receiver, sinyal dari tag di-half-wave-rectified-kan terlebih dulu lalu

diumpankan ke half-wave RC filter untuk mengeluarkan gelombang carrier 125 KHz dan

mendeteksi envelope signal. Sinyal ini lalu di-BPF kan dan di-LPF kan untuk mengurangi

gain lebih jauh pada frekuensi di luar 10-20 KHz area dan meningkatkan gain dari envelope

signal untuk mensaturasi opamp di filter. Pada final stage, sinyal dilewatkan di komparator

dan resistive divider untuk menghasilkan squarewave yang baik. Squarewave

didemodulasikan lalu data diekstrak untuk diumpankan ke mikrokontroler untuk diproses.

[7]

5. KELEBIHAN & FITUR-FITUR RFID TAGS

Keuntungan terbesar dari sistem RFID ini secara umum yaitu teknologi yang tidak

memerlukan kontak fisik dan lingkungan yang line-of-sight dalam mengidentifikasi suatu

objek. Tag dapat dibaca dalam substansi seperti salju, kabut, es, cet, permukaan yang

berdebu dan rintangan visual lainnya --kecuali air-- dimana barcode tidak bisa

melakukannya dan menjadi tidak berguna. RFID tag dapat juga dibaca dalam kondisi yang

serba cepat, dalam beberapa kasus, RFID merespon dalam waktu kurang dari 100 milidetik.

Kemampuan baca/tulis dari sistem active RFID juga keuntungan yang besar bagi aplikasi

interaktif seperti pelacakan. Meskipun dibandingkan dengan barcode teknologi ini lebih

mahal, RFID tidak dapat tergantikan untuk saat ini dalam peranannya di bidang automated

data collection dan proses identifikasi objek.

Pengembangan teknologi RFID masih berlanjut menuju kapasitas memori

penyimpanan yang lebih besar, reading range yang lebih luas dan processing yang lebih

cepat lagi. Namun teknologi ini sepertinya belum akan menggantikan bar code — IC di

dalam RF tag tidak akan semurah barcode label. Bagaimanapun juga, RFID akan terus

berkembang di tempat dimana teknologi optic dan barcode lainnya tidak efektif.

Kelebihan-kelebihan dari active RFID tag di antaranya:

a. Dapat dibaca pada jarak 100 feet atau lebih, kegunaan alat menjadi lebih meningkat.

b. Dapat menggunakan sensor lainnya yang memanfaatkan daya listrik.

c. Reading range yang lebih luas karena disuplai oleh sumber energy internal.

Fitur-fitur active RFID tag di antaranya:

a. Range komunikasi yang paling luas dari tag-tag lainnya.

b. Kemampuan monitoring & kendali independen.

c. Kemampuan melakukan diagnosis.

d. Kemampuan memulai komunikasi.

e. Bandwidth data terbesar.

f. Active RFID tag dapat diperlengkapi dengan network; tag secara otomatis memiliki

kemampuan untuk menentukan jalur komunikasi terbaik.

[8]

Kelebihan passive RFID tag di antaranya:

a. Tag berfungsi tanpa baterai dan internal power source lainnya; umur

operasional jadi lebih lama, lebih dari 20 tahun.

b. Harga tag lebih murah.

c. Tag lebih kecil ukurannya (beberapa seukuran butir beras).

d. Tag-tag tersebut hamper tidak terbatas pengaplikasiannya untuk masyarakat

luas dan bidang usaha apapun.

6. PROBLEM-PROBLEM & KEKURANGAN

6.1. Problem-problem

Satu problem yang dijumpai RFID adalah sinyal dari satu reader dapat

menginterferensi sinyal lainnya dimana coverage-nya berdekatan (overlapping). Hal ini

dinamakan reader collision. Untuk mencegah problem ini, digunakan teknik Time Division

Multiple Access atau TDMA. Reader diinstruksikan untuk membaca dalam waktu yang

berlainan, lebih baik dari daripada pembacaan dalam waktu yang sama. Hal ini meyakinkan

agar tidak terinterferensi satu sama lain namun ini juga berarti RFID tag apapun dalam area

dimana dua reader berselisihan, tag akan dibaca dua kali. Oleh karena itu harus diprogram

agar.

"Dense reader" mode

Mode operasi untuk mencegah reader dari menginterferensi reader lainnya yang

berdekatan. Reader meloncat di antara channel dalam spektruk frekuensi tertentu

(misalnya di AS antara 902 s/d 928 MHz) dan mungkin diperlukan bagi sinyal sebelum

memanfaatkan channel. Jika reader itu mendengar reader lainnya menggunakan channel

itu, reader pergi ke channel lainnya untuk mencegah interferensi dengan reader di dalam

channel tersebut.

6.2. Kekurangan-kekurangan

Kekurangan dari active RFID tag di antaranya:

[9]

Tag tidak dapat berfungsi tanpa daya dari baterai yang mana juga membatasi umur

operasinal dari active tag ini.

Active tag ini umumnya lebih mahal, setiap tag berharga USD 20 atau lebih.

Dengan fisik lebih besar maka juga membatasi penggunaannya.

Biaya maintenance jarak panjang untuk active RFID tag dapat lebih besar dari passive tag

jika baterai-baterai untuk active tag harus diganti secara berkala.

Daya baterai yang lemah dapat mengakibatkan kesalahan pembacaan.

Kekurangan dari passive RFID tag di antaranya:

Tag hanya dapat dibaca dalam jarak yang sangat pendek, biasanya beberapa kaki saja.

Tidak dapat pula ditambahkan sensor yang juga mengambil sumber daya listrik.

Tag yang tertinggal masih dapat terbaca dalam waktu sangat lama, bahkan setelah produk

yang di-tag tersebut terjual dan tidak lagi dilacak.

[10]

DAFTAR PUSTAKA

[1] Active RFID Tags. http://www.technovelgy.com/ct/Technology-Article.asp?

ArtNum=21

[2] Passive RFID Tags. http://www.technovelgy.com/ct/Technology-Article.asp?

ArtNum=47

[3] Components of RFID, RFID FAQs. http://www.aimglobal.org/technologies/rfid/

[4] How RFID Works. http://electronics.howstuffworks.com/gadgets/high-tech-

gadgets/rfid.htm

[5] Radio-frequency Identification – Wikipedia, the free encyclopedia.

http://en.wikipedia.org/wiki/Radio-frequency_identification

[6] What is RFID tag. http://www.tech-faq.com/rfid-tag.shtml

[7] Ross, Craig dan Goto, Ricardo. Final Design Project – RFID Proximity Security

Systems.http://instruct1.cit.cornell.edu/courses/ee476/FinalProjects/s2006/

cjr37/Website/index.htm

[11]