دراسات وأبحاث
تحديد الهوية بموجات الراديو: أساسيات وتطبيقات
العدد 147 | حزيران (يونيو)-2019

بقلم فاتن مشتا
مهندس معلوماتية

مقدمة

انتشرت في السنوات الأخيرة إجرائيات التعرف الآلي Automatic Identification Procedures (Auto ID) في العديد من الخدمات الصناعية والشراء والتوزيع وشركات التصنيع... وهذه الإجرائيات توفر معلومات عن الأشخاص، والحيوانات، والسلع، والمنتجات.

 إن الرماز القضبانيّ barcodes المنتشر في كل مكان، والذي أحدث ثورة في نظم تحديد الهوية فيما مضى، يعد في كثير من الحالات غير كاف. وعلى الرغم من أنه رخيص جدًّا، فهو يعاني من انخفاض في سعة التخزين، وعدم إمكان إعادة برمجته.

الحل التقني الأفضل هو تخزين البيانات في رقاقة من السيليكون، والنموذج الأكثر شيوعًا للأجهزة التي تخزن البيانات والتي تُستعمل في حياتنا اليومية هي البطاقات الذكية؛ مثل: البطاقة الهاتفية، وبطاقة البنك... ولكن التماس الميكانيكي بين البطاقة الذكية وقارئ البطاقات غالبًا ما يكون غير عملي، ولذلك فإن نقل البيانات دون تماس بين الجهاز الذي يحمل البيانات والقارئ سيكون أكثر مرونة وفعالية بكثير. في الحالة المثالية، تُنقل الاستطاعة اللازمة لتشغيل الجهاز الإلكتروني الذي يحمل البيانات من القارئ باستعمال تكنولوجيا اللاتماسية contactless technology. وتسمى إجرائيات تحديد الهوية المستعملة لنقل الاستطاعة والبيانات دون تماس: (أنظمة تحديد الهوية بموجات الراديو RFID System).

يتنامى سوق أنظمة RFID نموًّا كبيرًا، فقد بلغت مبيعات أنظمة RFID عالميًّا قرابة 900 مليون دولار في عام 2000، وفي عام 2005 إلى نحو 2650 مليون دولار. ولذلك ينتمي سوق RFID إلى القطاعات الأكثر نموًّا في مجال الصناعات الراديوية إلى جانب الهواتف المحمولة. وقد أخذت هذه الأنظمة بالتطور في العديد من الحقول؛ مثل: تكنولوجيا الموجات الراديوية، والحقول الكهربائية والمغناطيسية، وتكنولوجيا أنصاف النواقل، وحماية البيانات وتعميتها، والاتصالات.

يوضح الشكل 1 الأنظمة المستعملة لتحديد الهوية آليًّا، التي سنتحدث عنها في الفقرة التالية.

الشكل 1: أنظمة تحديد الهوية آليًّا

 

1.    أنظمة تحديد الهوية آليًّا

هناك العديد من الأنظمة المستعملة لتحديد الهوية، وهي:

1.1.        أنظمة الرماز القضبانيّ Barcodes system

هناك عدة أنواع من الرماز القضبانيّ المستعملة حاليًّا. والرماز القضبانيّ هو ترميز ثنائي يعبَّر عنه بتتالٍ من الخطوط السوداء والبيضاء المتوازية، تُقرأ بواسطة ماسح ضوئي. والترميز الأكثر شيوعًا هو ترميز EAN، وقد صمِّم بوجه خاص لتحقيق متطلبات صناعة البقالة في عام 1976. يتكون هذا الترميز من 13 رقمًا تمثل: معرَّف البلد، ومعرَّف الشركة، ومعرَّف العنصر المصنع في هذه الشركة، ورقم التحقق، كما موضح في الشكل 2.

الشكل 2: مثال على بينة الرماز القضبانيّ EAN

1.2.        الإجرائيات البيولوجية Biometric procedures

هناك العديد من الإجرائيات البيولوجية المستعملة لتحديد الهوية، وهي عبارة عن مقارنة الخصائص الفيزيائية الفردية التي تحدد هوية الشخص والتي لا لبس فيها. ومن الأمثلة على هذه الإجرائيات: بصمات الأصابع، وبصمات اليد، وتعرَّف الصوت، وتعرَّف قزحية العين.

1.3.        تعرُّف الحروف ضوئيًّا Optical character recognition

انتشرت أنظمة تعرُّف الحروف ضوئيًّا منذ ستينيات القرن الماضي، وقد طُورت خطوط خاصة لهذه التطبيقات، يمكن قراءتها بالطريقة العادية من قبل الناس وتلقائيًّا من قبل الآلات.

إن الميزة الأكثر أهمية لأنظمة تعرُّف الحروف ضوئيًّا هي الكثافة العالية للمعلومات وإمكان قراءة البيانات ضوئيًّا في حالات الطوارئ. وتُستعمل هذه الأنظمة اليوم في مجالات الإنتاج والإدارة والخدمات، وفي البنوك لتسجيل الشيكات (البيانات الشخصية، مثل: الاسم ورقم الحساب)، ولكن لم يُكتب لها الانتشار عالميًّا بسبب غلاء أسعارها وتعقيد أجهزة القراءة مقارنة بأنظمة تحديد الهوية الأخرى.

1.4.        البطاقات الذكية Smart cards

البطاقة الذكية هي نظام تخزين إلكتروني للبيانات، وقد تتضمن أحيانًا إمكان حوسبة إضافية (كبطاقة المعالج المكروي مثلًا). وكانت البطاقات الذكية للهاتف المدفوعة سلفًا أول بطاقات جرى إطلاقها في عام 1984.

توضع البطاقة الذكية ضمن قارئ البطاقات، فيسمح التماس بين السطوح بنقل البيانات بين القارئ والبطاقة، باستعمال واجهة تسلسلية ثنائية الاتجاه (I/O Port). يمكن التمييز بين نوعين أساسيين من البطاقات الذكية بحسب وظيفتها الداخلية، هما: بطاقة الذاكرة memory card، وبطاقة المعالج المكروي microprocessor card.

من المزايا الرئيسية للبطاقة الذكية أن البيانات المخزنة عليها محمية من الوصول غير المرغوب به، ومن ثَم عدم التلاعب بهذه البيانات. يضاف إلى ذلك أن البطاقات الذكية توفر جميع الخدمات المتعلقة بالمعلومات أو المعاملات المالية بطريقة أمينة وغير معقدة، وهي إلى ذلك قليلة التكلفة. ولهذا السبب، تم إصدار 200 مليون بطاقة ذكية في جميع أنحاء العالم في عام 1992. وفي عام 1995، ارتفع هذا الرقم إلى 600 مليون بطاقة، منها 500 مليون بطاقة ذاكرة، و100 مليون بطاقة معالجات مكروية. ولذلك يمثل سوق البطاقات الذكية أحد أسرع القطاعات الفرعية نموًّا في صناعة الإلكترونيات الدقيقة.

من عيوب البطاقات الذكية أنها تعتمد على التماس بين القارئ والبطاقة، وأنها عرضة للتآكل والاتساخ، إضافة إلى التكلفة الكبيرة نسبيًّا للحفاظ على جاهزية القارئ بسبب كثرة الاستعمال، وتخريب العابثين.

1.5.        تحديد الهوية بموجات الراديو RFID

ترتبط أنظمة RFID ارتباطًا وثيقًا بالبطاقات الذكية. وكما هو الشأن في أنظمة البطاقات الذكية، تخزَّن البيانات على جهاز إلكتروني (وهو جهاز إرسال واستقبال)، ويجري نقل الطاقة وتبادل البيانات بين الجهاز والقارئ دون تماس، بواسطة الموجات الراديوية.

نتيجة للعديد من مزايا أنظمة RFID مقارنة بأنظمة تحديد الهوية الأخرى، بدأت أنظمة RFID الآن في الانتشار ضمن أسواق جديدة ضخمة؛ من أمثلتها استعمال البطاقات الذكية اللاتماسية تذاكرَ للنقل العام للمسافات القصيرة.

2.    مقارنة أنظمة تحديد الهوية المختلفة

يوضح الجدول 1 مقارنة بين أنظمة تحديد الهوية المختلفة ونقاط الضعف والقوة في كلٍّ منها.

معاملات النظام

شريط الترميز

الإجرائيات البيولوجية

تعرُّف الحروف ضوئيًّا

البطاقة الذكية

RFID

كمية البيانات النموذجية (بايت)

1-100

-

1-100

16-64 k

16-64 k

كثافة البيانات

منخفضة

عالية

عالية

عالية جدًّا

عالية جدًّا

القراءة الآلية

جيدة

مكلفة

جيدة

جيدة

جيدة

القراءة البشرية

محدودة

صعبة

بسيطة

مستحيلة

مستحيلة

تأثير الأوساخ

عالية جدًّا

-

عالية جدًّا

ممكنة

لا تتأثر

تأثير الاتجاه والموقع

منخفض

-

منخفض

اتجاه وحيد

لا تتأثر

المسافة العظمى بين حامل البيانات والقارئ

0-50 cm

تماس مباشر

<1 cm

تماس مباشر

0-5 m

 

الجدول 1: مقارنة بين أنظمة تحديد الهوية المختلفة

3.    نظام تحديد الهوية بموجات الراديو RFID

يتكون نظام RFID من مكونين، كما هو موضح في الشكل 3.

- المستجيب Transponder، وهو الجهاز الموجود على الجسم المراد تحديد هويته.

- المحقق أو القارئ، وهو إما جهاز قراءة فقط وإما جهاز قراءة وكتابة.

 

 

الشكل 3، مكونات نظام تحديد الهوية بموجات الراديو

 

يحتوي القارئ عادة على مرسل ومستقبل راديوي ووحدة تحكم، ويتضمن عدد من القوارئ واجهة إضافية (RS 232، وRS 485...) تمكِّنها من إعادة توجيه البيانات المستلمة إلى نظام آخر (الكمبيوتر، نظام التحكم في الروبوت، إلخ). إذا كان جهاز الإرسال والاستقبال لا يتضمن مصدر جهده الخاص (البطارية) ضمن منطقة استجابة القارئ فإنه يكون غير فعال، ولا يفعَّل المستجيب إلا عندما يكون داخل منطقة استجابة القارئ.

4.    أمثلة وتطبيقات

4.1.        البطاقة الذكية اللاتماسية Contactless Smart Card

تتفوق البطاقة الذكية اللاتماسية في الأداء على البطاقات الذكية العادية، وتتلافى نقاطَ الضعف في البطاقات الذكية التي ذكرناها آنفًا. يوضح الشكل 4 البطاقة الذكية اللاتماسية مع القارئ.

الشكل 4: البطاقة الذكية اللاتماسية

 

4.2.        النقل العام

النقل العام هو أحد التطبيقات التي تُستعمل فيها أنظمة RFID، وخاصة البطاقات الذكية اللاتماسية. ولا تزال نقابات المرور في أوربا والولايات المتحدة الأمريكية تعاني من خسائر كبيرة. ونظرًا للنقص المتزايد في الموارد، يجب البحث عن حلول طويلة الأمد من شأنها أن تقلل من هذه الخسائر عن طريق خفض التكاليف وزيادة الدخل. على أن استعمال البطاقات الذكية اللاتماسية تصاريح سفر إلكترونية يمكن أن يحقق مساهمة مهمة لتحسين الوضع.

ثمة فوائد عديدة لاستعمال أنظمة RFID في مجال النقل العام للمسافر وللسائق ولشركة النقل؛ فمن فوائدها للمسافر:

·        لم يعد حمل المال ضروريًّا، ويمكن شحن البطاقات الذكية اللاتماسية بكميات كبيرة من المال.

·        تظل البطاقات الذكية المدفوعة سلفًا صالحة للاستعمال حتى في حالة تغيير الأسعار.

·        لم يعد المسافر بحاجة إلى معرفة السعر الدقيق لتذكرة السفر، لأن النظام يقتطع الأجرة الصحيحة من البطاقة تلقائيًّا.

·        يمكن أن تبدأ التذاكر الشهرية في أي يوم من الشهر؛ إذ إن مدة الصلاحية تبدأ بعد أول اقتطاع من البطاقة.

ومن فوائدها للسائق:

·        عدم بيع التذاكر في المركبة، ومن ثَم عدم انشغال السائق بهذه المهمة.

·        عدم وجود أموال في المركبة.

ومن فوائدها لشركة النقل:

·        تخفيض تكاليف التشغيل والصيانة لموزعات المبيعات والتذاكر ذات القيمة المنخفضة.

·        تقليل إمكان تخريب الأجهزة (على سبيل المثال تخريب جهاز إلكتروني بواسطة العلكة).

·        سهولة تغيير الأسعار، وعدم الحاجة لطباعة تذاكر جديدة.

·        تقليل عدد المتهربين من التذاكر إلى حد بعيد، لأنه يجب أن يحصل جميع المسافرين على تصريح سفر صالح.

وهناك العديد من التطبيقات الأخرى؛ مثل: رخصة السفر الإلكترونية Electronic Passport، وأنظمة الدفع اللاتماسية Contactless Payment Systems، وأيضًا في مجال الرياضة، والمجالات الطبية.

المراجع

[1] Klaus Finkenzeller,”RFID HANDBOOK, FUNDAMENTALS AND APPLICATIONS IN CONTACTLESS SMART CARDS, RADIO FREQUENCY IDENTIFICATION AND NEAR-FIELD COMMUNICATION, THIRD EDITION”, A John Wiley and Sons, Ltd., Publication, 2010.

[2] Christoph Jechlitschek, “A Survey Paper On RADIO FREQUENCY IDENTIFICATION (RFID) Trends ”, file:///F:/www/cse574-06/ftp/rfid/index.html,2013

 
قد ترغب كذلك بقراءة
تسخير التكنولوجيا لإدارة النُّفايات في المدن الذكية
الخدمات الحكومية والهوية الرقمية
البيانات الحكومية المفتوحة