BAB II DASAR TEORI
2.1. RFID ( Radio Frequency Identification )
RFID adalah kepanjangan dari radio frequency identification yang merupakan pengembangan teknologi komunikasi wireless yang digunakan secara unik mengidentifikasi benda atau orang yang di tag. RFID mengunakan teknologi yang memanfaatkan frekuensi radio untuk identifikasi otomatis terhadap suatu objek [3]. RFID memiliki beberapa keunggulan dalam proses identifikasi. RFID mampu membaca beberapa jenis tag yaitu, tag yang hanya dibaca saja (Read Only), maupun tag yang dapat dibaca dan ditulis (Read Write). RFID mendeteksi dan membaca informasi yang tersimpan di dalam
tag RFID tanpa kontak line of sight dengan reader. RFID mampu memberikan tingkat integritas data yang tinggi walaupun RFID bekerja pada lingkungan yang ekstrim sekalipun serta mampu memberikan tingkat keamanan yang tinggi, karena teknologi ini sulit untuk dipalsukan [4]. Sistem RFID terdiri dari 4 komponen, yaitu RFID tag
(transponder), antena, RFID reader dan interface software [5].
1. RFID tag (transponder) memiliki chip yang dapat menyimpan data berupa nomor ID unik dan memiliki antena yang berfungsi untuk mentransmisikan data ke RFID
reader melalui gelombang radio yang dipancarkan RFID reader [5].
2. Antena terdapat pada RFID tag (tag-antena) dan RFID reader (reader-antena) atau (interogator) yang berfungsi mentransmisikan data dari chip RFID tag ke RFID
reader melalui gelombang radio [5].
3. RFID reader adalah perangkat yang kompatibel dengan RFID tag. RFID reader
akan memancarkan gelombang radio dan menginduksi RFID tag, kemudian RFID
tag akan mengirimkan data ID dari antena yang terdapat pada rangkaian RFID tag
melalui gelombang radio yang dipancarkan RFID reader [5].
4. Interface Software berfungsi untuk membaca data ID dari RFID reader dan mengolah data tersebut sehingga dapat digunakan menjadi password [5].
2.1.1. Cara Kerja RFID
Komponen utama RFID tag adalah chip yang dapat menyimpan data atau informasi yang berisi nomor ID unik, chip ini terhubung dengan tag-antena. Informasi atau data yang tersimpan dalam chip akan terkirim atau terbaca melalui gelombang radio setelah tag -antena menerima pancaran gelombang radio dari reader-antena (interogator) kemudian
reader akan meneruskan data ke mikrokontroler. RFID memiliki 4 frekuensi berdasarkan gelombang radionya yaitu low frequency (LF), high frequency (HF) untuk aplikasi jarak dekat (proxymity), ultra high frequency (UHF) untuk aplikasi jarak jauh (vicinity) dan
microwave. Bandwith frekuensi RFID dapat dilihat pada tabel 2.1. [5]. Gambar 2.1. menunjukkan gambar cara kerja RFID.
Tabel 2.1. Bandwith Frekuensi RFID [5].
No. Frekuensi RFID Jenis Frekuensi Manfaat
1. 125kHz – 134kHz Low Frequency Menandai Hewan
(animal Tagging)
2. 13.56MHz High Frequency Smart card
3. 860MHz - 930MHz Ultra High Frequency
Membuka otomatid bagasi, identifikasi suatu barang 4. 2.4GHz Micro-Wave Akses kontrol bagasi pesawat terbang
2.1.2. Tag RFID
RFID tag adalah device yang dibuat dari rangkaian elektronika dan antena yang terintegrasi di dalam rangkaian tersebut. RFID tag memiliki chip yang di dalamnya dapat
menyimpan data berupa nomor ID, transponder atau tag-antena yang berfungsi untuk mengirim data melalui gelombang radio yang dipancarkan RFID reader dan encapsulation
atau bungkus yang berfungsi untuk melindungi chip agar tidak mudah rusak [5]. Gambar 2.2. menunjukkan gambar RFID tag [4].
RFID tag sangat bervariasi dalam hal bentuk dan ukuran. Sebagian tag mudah ditandai, misalnya tag anti pencurian yang terbuat dari plastik keras yang dipasang pada barang-barang di toko. Tag untuk tracking hewan yang ditanam di bawah kulit berukuran tidak lebih besar dari bagian lancip dari ujung pensil. Bahkan ada tag yang lebih kecil lagi yang telah dikembangkan untuk ditanam di dalam serat kertas uang [5].
Tag RFID dapat dibedakan berdasarkan atribut dan karakteristik yang dimiliki. Atribut-atribut tersebut adalah desain, tipe, dan memori. Berdasarkan atribut desain, terdapat dua macam tag yaitu Integrated Circuit based (IC-based) dan chipless. IC-based
merupakan tag yang paling umum digunakan. IC dan memori yang dimiliki pada tag ini digunakan untuk menjalankan proses komputasi yang sederhana. Sedangkan chipless tag
merupakan tag tanpa chip yang bergantung pada bahan-bahan dari tag untuk mentransmisikan data. Chipless tag bisa memiliki jangkauan dan akurasi yang lebih baik.
Chipless tag tidak memiliki kemampuan komputasi maupun kemampuan menambah atau menyimpan data [6].
2.1.3. Jenis RFID Tag
Tag dapat diklasifikasikan menjadi 3 jenis, yaitu tag pasif, tag aktif, dan tag semi aktif (disebut juga semi pasif). Pengelempokan ini berdasarkan pada ada tidaknya catu daya pada tag dan kemampuannya untuk menginisiasi komunikasi dengan reader [3].
1. TagPasif
Tag versi paling sederhana adalah tag pasif, yaitu tag yang tidak memiliki catu daya sendiri serta tidak dapat menginisiasi komunikasi dengan reader. Sebagai
gantinya, tag merespon emisi frekuensi radio dan menurunkan dayanya dari gelombang energi yang dipancarkan oleh reader. Sebuah tag pasif minimal mengandung sebuah indentifier unik dari sebuah item yang dipasangi tag tersebut. Data tambahan dimungkinkan untuk ditambahkan pada tag, tergantung kepada kapasitas penyimpanannya. Contoh aplikasi tagpasif adalah pada pass transit, pass
masuk gedung, dan barang-barang konsumsi [3]. Dalam keadaan yang sempurna, sebuah tag dapat dibaca dari jarak sekitar 3 hingga 6 meter. Tag pasif dapat beroperasi pada frekuensi rendah (low frequency, LF), frekuensi tinggi (high frequency, HF), frekuensi ultra tinggi (ultrahigh frequency, UHF), atau gelombang mikro (microwave) [4]. Gambar 2.3. menunjukkan gambar cara kerja RFID tag pasif, selain itu tabel 2.2. menunjukkan karakteristik RFID tagpasif.
Tabel 2.2. Karakteristik RFID Tag Pasif [5]. No. Karakteristik Tag Pasif
1. Tidak memiliki sumber sendiri
2. Modulasi akan aktif ketiga tag menerima gelombang elektromagnetik dari reader.
3. Jarak baca 0cm-10m 4. Praktis dan mudah dibawa 2. Tag Semi Pasif
Tag semi pasif memerlukan baterai hanya untuk mengoprasikan IC. Tag semi pasif
menawarkan jangkauan dan akurasi yang lebih baik dibandingkan dengan tagpasif
[6]. Dalam hal ini, baterai digunakan oleh tag sebagai catu daya untuk melakukan fungsi yang lain seperti pemantauan keadaan lingkungan dan mencatu bagian elektronik internal tag, serta untuk memfasilitasi penyimpanan informasi. Tag versi ini tidak secara aktif memancarkan sinyal ke reader. Tag semi pasif disebut juga
battery-assisted tag. Pada komunikasi antara tag dan reader dengan tag ini, reader
selalu mengkomunikasikan terlebih dahulu, baru kemudian diikuti oleh tag. Tag ini
dapat dihubungkan dengan sensor untuk menyimpan informasi untuk peralatan keamanan [3].
3. Tag Aktif
Tag aktif adalah tag yang selain memiliki antena dan chip, juga memiliki catu daya dan pemancar serta mengirimkan sinyal kontinyu. Tag versi ini biasanya memiliki kemampuan baca tulis, dalam hal ini data tag dapat ditulis ulang dan dimodifikasi.
Tag aktif dapat menginisiasi komunikasi dan dapat berkomunikasi pada jarak yang lebih jauh, tergantung pada daya baterainya. Pada komunikasi antara tag dan
reader dengan tag ini, tag selalu memulai terlebih dahulu, baru kemudian diikuti oleh reader [3]. Gambar 2.4. menunjukkan cara kerja tag aktif, dan tabel 2.3. menunjukkan tabel karakteristik tag aktif.
No. Karakteristik Tag Aktif
1. Memiliki sumber tegangan sendiri (baterai) 2. Modulasi akan aktif dari tag sendiri
3. Harganya lebih mahal dari tagpasif
4. Ukuran lebih besar dan tidak praktis
2.1.4. e-KTP Tag
KTP elektronik adalah dokumen kependudukan yang memuat sistem keamanan/ pengendalian baik dari sisi administrasi ataupun teknologi informasi dengan berbasis pada basis data kependudukan nasional [7]. Didalam e-KTP terdapat sebuah chip, chip e -KTP merupakan kartu pintar berbasis mikroprosessor dengan besaran memory 8 kilo bytes. dengan antar muka nirkontak (contactless) dan memiliki metoda pengamanan data berupa autentikasi antara chip dan reader/writer (anti cloning), dan kerahasiaan data (enkripsi) serta tanda tangan digital. Antar muka chip e-KTP memenuhi standar ISO 14443 A atau ISO 14443 B. Chip menyimpan biodata, tanda tangan, pas photo, dan 2 data sidik jari dengan kualitas terbaik saat dilakukan perekaman. Default-nya sidik telunjuk tangan kanan
Gambar 2.4.Cara Kerja RFID Tag Aktif [5]. Tabel 2.3. Karakteristik Tag Aktif [5].
dan sidik jari telunjuk tangan kiri. Chip dapat dibaca oleh perangkat pembaca kartu (card reader) dengan standar antar muka ISO 14443 A dan ISO 14443 B [8]. E-ktp memiliki beberapa fungsi diantaranya adalah sebagai berikut:
1. Sebagai identitas jati diri [9].
2. Berlaku nasional, sehingga tidak perlu lagi membuat KTP lokal untuk pengurusan izin, pembukaan rekening Bank, dan sebagainya [9].
3. Mencegah KTP ganda dan pemalsuan [9].
4. Terciptanya keakuratan data penduduk untuk mendukung program pembangunan [9].
Struktur e-KTP terdiri dari tujuh layer yang akan meningkatkan pengamanan dari KTP konvensional. Chip ditanam di antara plastik putih dan transparan pada dua layer teratas.
Chip ini memiliki antena didalamnya yang akan mengeluarkan gelombang jika digesek. Gelombang inilah yang akan dikenali oleh alat pendeteksi e-KTP sehingga dapat diketahui apakah KTP tersebut berada di tangan orang yang benar atau tidak [7]. Untuk menciptakan e-KTP dengan tujuh layer, tahap pembuatannya cukup banyak, diantaranya:
1. Hole punching, yaitu melubangi kartu sebagai tempat meletakkan chip [7]. 2. Pick and pressure, yaitu menempatkan chip di kartu [7].
3. Implanter, yaitu pemasangan antena (pola melingkar berulang menyerupai spiral) [7].
4. Printing, yaitu pencetakan kartu [7].
5. Spot welding, yaitu pengepresan kartu dengan aliran listrik [7]. 6. Laminating, yaitu penutupan kartu dengan plastik pengaman [7].
Gambar 2.5. menunjukkan gambar struktur layer e-KTP dan gambar 2.6. menunjukkan gambar layout e-KTP, e-KTP dilindungi dengan keamanan pencetakan seperti relief text, microtext, filter image, invisible ink dan warna yang berpendar di bawah sinar ultra violet serta anti copy design. Penyimpanan data di dalam chip sesuai dengan standar internasional NISTIR 7123 dan Machine Readable Travel Documents ICAO 9303 serta EU
Passport Specification 2006. Bentuk KTP elektronik sesuai dengan ISO 7810 dengan format seukuran kartu kredit yaitu 53,98 mm x 85,60 mm [7].
2.1.5. ISO 14443
ISO/IEC 14443 adalah sebuah standar internasional untuk Contactless Smart Cards
yang terdiri dari 4 bagian dan bekerja pada frekuensi 13.56 Mhz dengan jarak pembacaan dekat dengan antena reader. Proximity Integrated Circuit Cards (PICC) adalah rentang kerja tag RFID dengan reader kurang lebih 10 cm [12].
Bagian 1 [ISO/IEC 14443-1:2000(E)] menjelaskan tentang ukuran dan karakteristik fisik dari kartu atau tag RFID. Dalam karakteristik kartu atau tag RFID harus tahan terhadap tekanan dari lingkungan yang diterimanya. Rentang kerja suhu/ temperature
untuk kartu atau tag RFID dapat bekerja antara 0oC sampai 50oC [12].
Bagian 2 [ISO/IEC 14443-2:2001(E)] menjelaskan power RF dan signal interface. Sekema sinyal untuk tipe A dan tipe B menggunakan half duplex dengan 106 kbit per data rate. Data ditransfer dari kartu/ tag RFID dan dimodulasi dengan subcarrier 847.5 kHz. Kartu/ tag RFID ini menggunakan power RF dan tidak menggunakan baterai [12].
Bagian 3 [ISO/IEC 14443-3:2001(E)] menjelaskan tentang inisialisasi dan
anticollison protokol untuk tipe A dan tipe B. Perintah anticollison, respons, frame data
dan timing juga dijelaskan dalam bagian ini. Skema anticollison dan inisialisasi dirancang untuk reader membaca multi protokol dengan kedua tipe kartu yaitu tipe A dan tipe B. Kedua kartu ini dapat digunakan dengan sebuah contoh menggunakan salah satu kartu
untuk di baca oleh multi-protokol reader dan setelah selesai dapat di coba dengan tipe kartu yang lain [12].
Bagian 4 [(ISO/IEC 14443-4:2001(E)] menjelaskan tentang protokol data transimisi tingkat tinggi untuk tipe A dan tipe B. Protokol ini menjelaskan tentang elemen opsional dari ISO/IEC 14443, kartu ini dirancang sesuai atau tidak sesuai dengan standar protokol pada bagian 4 ini. PICC mendukung reader yang digunakan jika support dengan kartu atau
tag RFID yang didekatkan ke reader RFID. Protokol pada bagian 4 ini mampu mentransfer unit data protokol dari ISO/IEC 7816-4 dan ISO/IEC 7816-5. Catatan untuk ISO/IEC 7816 adalah standar Contacted Integrated Circuit Card [12].
2.1.5.1.Signaling Tipe A
Signaling tipe A menggunakan 100% modulasi amplitudo bidang RF untuk komunikasi dari reader dengan kartu/ tag RFID dan data dikodekan dengan Modified Miller. Komunikasi dari kartu/ tag RFID ke reader memanfaatkan OOK modulasi dari
subcarrier 847.5 kHz dan data dikodekan dengan Manchaster. Dalam signaling tipe A, bidang RF dimatikan untuk waktu yang singkat ketika transmisi. Rangkaian sirkuit terpadu harus menyimpan energi yang cukup pada kapasitor internal untuk terus berfungsi sementara bidang RF berhenti untuk sementara waktu [12]. Gambar 2.7. menunjukkan modulasi ASK, gambar 2.8. menunjukkan gambar modulasi manchaster dan gambar 2.9. menunjukkan gambar format byte data.
Gambar 2.7. ASK Modulasi [12].
2.1.6. RFID Reader
Untuk berfungsinya sistem RFID, diperlukan sebuah reader atau alat scanning yang dapat membaca tag dengan benar dan mengkomunikasikan hasilnya ke suatu controller.
Reader disebut juga interogator, yaitu perangkat yang dapat membaca data pada tag dan mengisi data pada tag. Jadi reader juga berfungsi sebagai writer. Dalam kasus tag pasif,
reader berfungsi juga sebagai catu daya untuk mengaktifkan tag. Reader merupakan jembatan antara tag dengan controller. Reader memiliki beberapa komponen utama, yaitu
transmitter, receiver, microprocessor, memory, input/output channels, communication interface, dan power [3].
2.1.7. PN532 NFC
NFC adalah teknologi populer dalam beberapa tahun terakhir. Kita sering mendengar kata ini sementara perusahaan ponsel pintar seperti Samsung atau HTC memperkenalkan terbaru ponsel high-end mereka [13]. Hampir semua ponsel high-end mendukung dalam pasar NFC. PN532 adalah modul transmisi yang terintegrasi untuk komunikasi contactless
pada 13,56 MHZ, termasuk fungsi micro-controller didasarkan pada 80C51 [14]. Pada gambar 2.10. menunjukkan gambar tampilan dari PN532. PN532 suport dengan 4 mode operasi yang bereda, yaitu
1. Reader / writer supportISO 14443A / MIFARE dan skema FeliCa ™ [14]. 2. ISO 14443B reader / writer [14].
3. Interface kartu supportISO 14443A / MIFARE dan skema FeliCa ™ [14] 4. NFCIP-1 mode [14].
PN532 mendukung beberapa interface untuk pertukaran informasi, yaitu diantaranya : 1. SPI Interface [14].
2. I2C Interface [14]. 3. Serial UART [14].
PN532 juga memiliki fitur lain dari yang telah disebutkan pada halaman sebelumnya, fitur-fitur tersebut sebagai berikut :
1. Support II2, SPI dan HSU (High Speed UART) [13]. 2. RFID supportreader / writer dengan mode:
a. Mifare 1k, 4k, kartu Ultralight, dan DesFire [13].
b. ISO / IEC 14443-4 kartu seperti CD97BX, CD Light, DesFire, P5CN072 (SMX) [13].
c. Kartu Innovision Jewel seperti IRT5001 [13]. d. Kartu FeliCa seperti RCS_860 dan RCS_854 [13]. 3. Plug and play, Arduino kompatibel [13].
4. Antena jadi satu dengan PCB, dengan jarak komunikasi 5cm ~ 7cm [13].
5. On-board tingkat shifter, Standard 5V TTL untuk I2C dan UART, 3.3V TTL SPI [13].
I2C dan HSU menggunakan pin yang sama. Pin IIC dicetak di bagian depan dan HSU ini dicetak di belakang. Mode HSU dikonfigurasi sebagai modus default. Tapi Anda bisa mengubah antarmuka dengan menetapkan toggle switch [13]. Untuk tabel toggle switch
ditunjukkan pada tabel 2.4.
Tabel 2.4. SwitchInterface PN532 [13]. Gambar 2.10. Tampilan PN532 [13].