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近距離無線通訊技術及RFID.

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1 近距離無線通訊技術及RFID

2 近距離無線通訊技術 IrDA(紅外線傳輸) Wi-Fi (Wireless Fidelity, 無線高保真) Bluetooth
Zigbee UWB (Ultra WideBand) NFC (Near Field Communication) RFID(Radio Frequency Identification, 無線射頻識別)

3 IrDA(紅外線傳輸) IrDA :Infrared Data Association 的縮寫(紅外線傳輸) 光無法通過大部分的遮蔽物
有方向性 IR 波長:850 ~ 950 nm 範圍:10 公尺 16-PPM :傳輸率為 1 Mbps 4-PPM :傳輸率為 2 Mbps

4 藍芽Bluetooth 藍芽(一種晶片)的運作原理是在2.45 GHz的頻帶上傳輸,除資料外,亦可傳送聲音甚至是影像。
每個藍芽技術連接裝置都具有根據 IEEE 802標準所制定的48-bit 地址;可以一對一或一對多來連接,傳輸範圍最遠在 10 公尺。 藍芽技術不但傳輸每秒鐘高達 1MB~2MB,同時可以設定加密保護,每分鐘變換頻率一千六百次,因而很難截收,也較不受電磁波干擾。

5 藍芽的特色 優點: 價格便宜 操作容易 功率較低 缺點: 距離較短 速率較慢

6 藍芽的特色 支援多個藍芽設備互相連接 Piconet, Scatternet Piconet Scatternet Slave Slave
Master Master Slave Scatternet

7 藍芽的特色 支援多個藍芽設備互相連接 1個Master, 7個Slave, 255個Park

8 ZigBee 無線感測器網路 (Wireless Sensor Networks, WSN)。WSN是由一到數個無線資料收集器以及為數眾多的感測器(sensors)所構成的網路系統,而元件之間的溝通則是採用無線的通訊方式。 為了達到大量佈建的目的,無線感測網路必須具備低成本、低耗電、體積小、容易佈建,並具有感應環境裝置,可程式化、可動態組成等特性。

9 ZigBee ZigBee的命名,源自於蜜蜂在發現花粉時,展現如同 ZigZag 形狀的舞蹈。
ZigBee是一種無線網絡協定,主要由ZigBee Alliance制定,底層是採用 IEEE 標準規範的媒體存取層與實體層。

10 ZigBee Zigbee是一種短距離、架構簡單、低消耗功率與低傳輸速率之無線通訊技術,其傳輸距離約為數十公尺,使用頻段為免費的 2.4GHz 與 900MHz 頻段,傳輸速率為 10K 至 250Kbps,網路架構具備Master/Slave 屬性,可達到雙向通信功用。 Zigbee具有以下特性: (1)省電:透過電池即可支援Zigbee長達6~24 個月左右的使用時間。 (2)可靠度高:當有資料傳送需求時則立即傳送,並進行雙向確認,以此方式大幅提高系統資訊傳輸之可靠度。 (3)高度擴充性:一個 Zigbee 的網路最多包括有255個Zigbee網路節點

11 ZigBee ZigBee 應用領域主要有家庭自動化、家庭安全、工業與環境控制與個人醫療照護等,可搭配之應用產品則有家電產品、消費性電子、PC 週邊產品與感測器等,提供家電感測、無線PC周邊控制、家電遙控等功能。

12 ZigBee無線通訊協定之家庭自動化應用

13 Wi-Fi Wi-Fi(Wireless Fidelity,無線高保真)是一種無線通訊協定,正式名稱 IEEE802.11b,也是屬於短距離無線通訊技術。Wi-Fi 速率最高可達 54Mbps。 雖然在安全性方面略遜於藍芽技術,但在電波的覆蓋範圍方面卻略勝一籌,可達100 公尺左右。

14 UWB (Ultra WideBand) 超寬頻(Ultra wideband, UWB)為一最新的高速無線傳輸技術,主要應用在小範圍的數據傳輸,約在10公尺的範圍內有500Mbps的傳輸速度,也就是新一代的WPAN技術。 特性: 極大的頻寬 高傳輸速度  UWB信號的傳輸範圍為10m之內100Mbps,若在2m之內其傳輸速率可達480Mbps 安全性極高 消耗功率低 抗干擾性強 可用於定位系統

15 NFC (Near Filed Communication,近場無線通訊)
近場與遠場的不同: 近場指的是在距離電子標籤 λ/2π範圍內的磁場作用,主要透過磁場負責產生與蓄積能量。 遠場指的是超過近場外的作用,主要電磁波的傳遞。 NFC 技術是由感應式識別和互連技術的結合演變而來。是由Philips、NOKIA和Sony 主推的一種

16 Near Field Communication (NFC)
屬於無線射頻識別(Radio Frequency Identification, RFID)技術的一種。 NFC 是一項結合了非接觸識別(Contactless Identification)與互聯(Interconnection)的技術。 NFC技術是由Philips 、NOKIA和Sony共同開發制定的通訊方式,目前已經在ISO18092內進行國際標準化。 NFC 是從非接觸式智慧卡(Contactless Smart Card, CSC) 技術演變而來,能夠向下相容Sony 的FeliCa 與Philips 的Mifare 以及符合ISO/IEC14443 type A 的非接觸式 智慧卡。

17 Near Field Communication (NFC)
Short Range Wireless Communication Technology 工作RFID頻段 MHz 典型的工作距離為10 cm 完全相容於目前通行的RFID技術 Pear-to-pear Based on RFID technology at 13,56 MHz Operating distance typical up to 10 cm Compatible with today’s field proven contactless RFID technology Data exchange rate today up to 424 kilobits/s 13,56MHz RF Link NFC RFID object NFC

18 NFC 相關標準 NFC目前的標準有 ECMA-340 、ECMA-352、ISO/IEC 18092
與ISO/IEC 21481,這些標準詳細定義了 NFC 裝置無線射頻 的調變技術、編碼技術、傳輸速率、碼框架構、防碰撞機制 與通訊協定。

19 NFC運作模式 被動模式 主動模式 1、被動設備的接收器僅須在推進時,確定其存在及證明參與通訊的可行性,並對資料接收作出回應。
2、被動模式不需要電池,但是缺乏獨立發射訊號的能力。 主動模式 主動模式裝置 Initiator作為初始端,亦即NFC系統定義的讀取端,利用本身的電能傳送載波,讓目標端吸收載波電能運作,被動地回應初始端的通訊連結。 主動模式亦可藉由讀取外部 NFC相容的 RFID Tag,觸發各種手機應用服務。 1、需要兩邊設備都支援全雙向資料交換 (Duplex Data Exchange), 2、需兩個節點同時參與協商資料交換。 3、需要電池,有獨立發射訊號的能力。

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24 無線區域網路的安全機制

25 RFID無線射頻技術介紹

26 大 綱 無線射頻識別(RFID) 相關技術 EPCglobal:全球標凖射頻識別系統 RFID之應用 RFID相關之議題(安全、隱私)
大 綱 無線射頻識別(RFID) 相關技術 EPCglobal:全球標凖射頻識別系統 RFID之應用 RFID相關之議題(安全、隱私) 台灣發展RFID之現況 結論

27 RFID之發展 RFID (Radio Frequency Identification)起源於1901年,義大利人Marconi製作無線電機之實驗。 1932年英軍在二次世界大戰時首先應用RFID於「敵我識別(identification friend or fee)」,來識別盟軍或敵軍的飛機。 美國國防部(DoD)在1970年代為了能有效管理軍事系統,進行RFID研發製作。 RFID之應用已有60多年了,主要是在軍事用途。 1999年MIT成立Auto-ID中心,研發RFID於日常生活之應用,開啟RFID之熱潮。 2003年以後的商業市場的需求,例如美國最大的零售商Wal-Mart,及德國的Metro公司。

28 RFID標籤介紹 一個RFID Tag的組成包含:RFID chip、天線(antenna)及電力來源(Power source)
電容器(Capacitor) 有時也稱為感應線圈 (inductor coil) RFID chip 亦稱 Application Specific Integrated Circuit (ASIC) RFID chip組成包含有: 調變電路(modulation circuitry) 控制電路(control circuitry) 記憶體( memory) 處理器(processor)

29 RFID 工作原理 Antenna Tag Reader Computer

30 RFID的原理 讀取距離短之RFID Tag 讀取距離長之RFID Tag 邏輯電路 記憶體 電磁感應
Control Module 記憶體 RF Module 電磁感應 讀取距離短之RFID Tag (主要規格使用的頻率有125KHz、135KHz、13.56MHz) 邏輯電路 Control Module 記憶體 RF Module 無線電波 讀取距離長之RFID Tag (主要規格使用的頻率有433 MHz、860~960MHz、2.45GHz、5.8GHz)

31 標籤(Tag) TI 13.56MHz Passive 1 M Read / Write 2K bits

32 標籤(Tag) Alien 915MHz Passive 5 M Write once 96 bits

33 讀取器(Reader) 手持式讀取器 固定式讀取器

34 Hitachi Develops a New RFID with Embedded Antenna µ-Chip
Makes Possible Wireless Links that Work Using Nothing More Than a 0.4mm X 0.4mm Chip, One of the World's Smallest ICs

35 射頻識別標籤類型 依電源特性 依記憶體特性 主動式(active):具電源 被動式(passive) :不具電源,由讀取器啟動。
半被動式(semi-passive):具電源,但由讀取器啟動。 依記憶體特性 僅可讀取(Read only) 可一次寫入(Write once) 可讀寫(Read / Write)

36 電子標籤(Tag)的類型 通常以有無內建電池區分為被動式和主動式兩種類型。
被動式Tag是接收讀取器所傳送的能量,轉換成電子標籤內部電路操作電能;被動式Tag具有便宜、 壽命長、體積小等優點。 主動式Tag由於內建電池、可有較長的感應距離,但電力耗盡時則無法使用。

37 被動式Tag 被動式標籤是由天線收集電磁能量,產生運作時所需的能量。 優點:無電池、體積小、成本低和壽命長。 缺點:通訊距離較短。

38 主動式Tag 主動式標籤內部具有電池供應Tag使用,有的主動式標籤內還具有各式感應器。 優點:通訊距離長、記憶容量大。
缺點:電池需定期更換、成本高昂。

39 主動式與被動式標韱之比較 標韱型態 讀寫距離 特徵 主動式 >100公尺 具電源,成本高,效率高,偵測性強。 被動式 5公尺左右
不具電源,最便宜。 半被動式 15公尺左右 具電源,有效讀取距離及精確性都較高。

40 電磁波頻譜

41 Tag依讀取頻率分類

42 Animal Identification
RFID的類型(以頻率分類) Ticket ISO 14443 Animal Identification Item Management Item Management Item Management Item Management ISO 11784 ISO 15693 ISO 18000 (part 7) ISO 18000 (part 6) ISO 18000 (part 4) ISO 11785 ISO 18000 (part 3) EPC UHF0 ISO 14223 EPC HF1 EPC UHF1 此處參考來源: Heiko Knospe and Hartmut Pohl, “RFID Security”, Information Security Technical Report. Vol. 9, No. 4, 2004. ISO 11784, ISO and ISO specify tags for animal identification in the frequency band below 135 kHz. The original standards defined only a fixed unique 64 bit identifier, but with the more recent ISO standard further read/write and write-protected data blocks are allowed. The communication protocol of ISO is closely related to ISO part 2. Vicinity cards (ISO 15693) have a range of up to 1 meter. They usually incorporate inexpensive state machines instead of microprocessors. These cards can be used for identification and simple applications like access control. The standard describes the air interface, anticollision and the transmission (link layer) protocol. ISO (RFID for item management) defines the air interface, collision detection mechanisms and the communication protocol for item tags in different frequency bands. Part 1 describes the reference architecture and parts 2 to 6 specify the characteristics of the different frequencies. Specifically, part 2 specifies low frequency (<135 kHz) tags. Part 3-1 for HF systems (13,56 MHz) is compatible with ISO (but with more flexibility in tag design), and part 3-2 specifies a next generation RFID system in the same frequency band with higher bandwidth (up to 848 kBit/s) and faster scanning of multiple tags. Part 4 specifies 2,45 GHz systems: in mode 1 a passive backscatter system and in mode 2 a long range, high-data rates system with active tags. Part 5 for the 5,8 GHz band is currently withdrawn. Part 6 defines a passive backscatter system around 900 MHz (the band is only partly available in Europe). Part 7 specifies a RFID system with active transponders and long range in the 433 MHz band. Proximity cards (ISO 14443) operate at approx. 10 centimetres distance from the reader. They usually possess a microprocessor and may be considered as high-end RFID transponder. These cards can implement more sophisticated applications such as ticketing. There exist two different standards (type A and type B) for the air interface, initialisation and anti-collision. Part 4 of the standard describes the link layer protocol (T=CL) which allows to exchange Application Data Units (APDUs) similar to ISO (T=1 protocol) for contact smartcards. There also exist alternative proprietary application level protocols, e.g. for the widespread MIFARE® systems. NFC evolved from the RFID technology and is designed for interactions between tags and electronic devices in close proximity (<10 cm). The standards ETSI TS , ISO and ECMA 340 define identically the Near Field Communication Interface and Protocol (NFCIP-1). They describe the air interface, initialisation, collision avoidance, a frame format and a block oriented data exchange protocol with error handling. There is an active communication mode (both devices use their own RF field) and a passive communication mode (the initiator is generating an RF field and the target uses a load modulation scheme). NFC is not designed for full networking or transmission of large amounts of data, but should allow a convenient data exchange between cheap tags (e.g. smart labels) and electronic devices (e.g. PDAs). Another application is communication between computer peripherals (e.g. for configuration purposes). The Near Field Communication Interface and Protocol -2 (NFCIP-2) specifies the communication mode selection mechanism (ECMA 352). This protocol deals with the situation that NFCIP-1, ISO and ISO devices all operate at 13,56 MHz, but with different protocols. It is specified that NFCIP-2 compliant devices can enter each of these three communication modes and are designed not to disturb other RF fields at 13,56 MHz. EPC was developed by the AutoID (Automatic Identification) Centre of the MIT. The standardisation is now within the responsibility of EPCglobal which is a joint venture between EAN International and the Uniform Code Council (UCC). The so-called EPC network is composed of five functional elements: • The Electronic Product Code is a 96 Bit number identifying the EPC version number, domains, object classes and individual instances. EPC evolved from the widely used EANUCC (European Article Numbering/Universal Code Council) barcodes which identify products but not individual objects. • An Identification System which consists of RFID tags and readers. Class 0 tags offer only a factory programmed EPC and higher class tags provide additional functionality, e.g. security functions. The AutoID Centre published a protocol specification for Class 1 tags in the HF band (compatible with ISO and ISO ), and Class 0 and 1 tags in the UHF band. There are ongoing discussions about harmonisation of the EPC UHF band specifications and the ISO standard. • The Savant Middleware offers “Processing Modules or Services” to reduce load and network traffic within the back-end systems. It can perform various tasks related to the acquired tag information. • The Object Naming Service (ONS) is a networking service similar to the Domain Name Service (DNS). With ONS, the Electronic Product Code can be linked to detailed object information. The ONS servers return the IP address of the EPC information service which stores the associated information. • The Physical Markup Language (PML) is XML-based and provides a standardised representation of information from the EPC network. Item Management Near Field Communication ISO 18000 (part 2) ISO 18092 100KHz 1MHz 400MHz 1GHz Heiko Knospe and Hartmut Pohl, “RFID Security”, Information Security Technical Report. Vol. 9, No. 4, 2004.

43 各種RFID頻率的傳輸距離和應用範圍 頻率 傳輸距離 應用 低頻 135KHz 以下 高頻 13.56MHz 超高頻 860M~960MHz
約10 公分左右,通訊速度較慢。 多數的國家採開放政策,少涉及法規和執照申請的問題,使用層面最廣包括寵物晶片、門禁管制和防盜追蹤等。 高頻 13.56MHz 傳輸距離最長可達1 公尺。 薄化效果佳,近距離的非接觸式IC 卡,大多用於會員、識別證、飛機機票和建築物出入管理等。 超高頻 860M~960MHz 最遠可達近5 公尺的傳輸距離,速度快、通訊品質佳。 適合用在供應鏈品(Items)管理,但各國頻率與法規各異。 微波 2.45GHz、5.8GHz 最遠可達近15 公尺的傳輸距離,速度快、通訊品質佳。

44 各頻率分類的比較 頻率 LF(125KHz) HF(13.56MHz) UHF(868~922MHz) 微波(2.45GHz) 通信距離
工作方式 磁場式感應 反向散射式 應用層面 門禁、動物晶片 智慧卡、圖書館 紙箱、電子收費 商品防僞、證件 資料讀取速率 慢 >>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>> 快 讀取能力 佳 <<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<< 差 被動式尺寸 大 >>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>> 小

45 RFID不同頻段之範圍與標準

46 各國對超高頻頻段所開放的頻率 國家 UHF 開放頻率 台灣 922-928MHz 2004年厎開放 美國 902-928MHz 歐洲
日本 950MHz

47 識別資料的種類 Functionality Cost Passive Tag Active Tag Smart Materials
R/W Memory Non-Line-of-Sight Simultaneous ID Robust Active Tag Long Range Location Finding Larger R/W Memory Non-Line-of-Sight Simultaneous ID But ... More Expensive Limited Life Less Robust Smart Materials (Magnetic, Chemical, Nuclear …) Non-Line-of-Sight Functionality 2D Bar Code Larger Data Capacity Greater Data Integrity Linear Bar Code Lowest Cost Cost

48 RFID與條碼的比較 成本

49 條碼與RFID之比較 條碼 RFID 唯讀 需要對準標的 一次讀一個 易破損 可讀寫 不需對準標的 同時讀取多個 堅固全天候使用
可不需人力介入操作

50 RFID與人工輸入及條碼比較 作業效率 資料取得 以一個棧板的貨到達倉庫進行收貨作業為例
射頻辨識為即時讀取,貨物到達倉庫的同時,資料即錄入資料庫 數據量 錄入方式 1筆 10筆 100筆 1000筆 人工錄入 10秒 100秒 1000秒 2小時47分 掃瞄條碼 2秒 20秒 200秒 33分 射頻辨識 0.1秒 1秒 1分40秒 人工錄入 10分鐘-保管員點收-簽收單據-交由計算器操作員錄入 條碼掃瞄 3分鐘-保管員點收-簽收單據-以掃瞄條碼錄入 射頻辨識 少於1秒-RFID讀取器讀取貨物資訊直接錄入計算器

51 RFID的特性 讀取快速 體積小 大量化 多變形狀 具快速回應能力 可更新重複使用 可抵抗惡劣環境 穿透性非接觸式傳輸 壽命長 自動識別
安全性高 主動式感應

52 RFID 取代條碼? No ! 两者並行

53 RFID國際標準 EPC (Electronic Product Code) - 美國 MIT Auto-ID 中心
ISO - 全球標準組織 UID(Ubiquitous ID) - 日本標準 AIM Global - 全球自動識別組織 IP-X - 加拿大標準

54 ISO國際標準(一)

55 ISO國際標準(二) ISO 10536 ISO 14443 ISO 15693 ISO 18000 金融業:VISA卡 小額付費:悠遊卡
門禁 ISO 18000 物流業

56 EPCglobal:全球標凖射頻識別系統
1999年由UCC,P&G & Gillette贊助在MIT成立Auto-ID 中心,致力研發自動識別系統。 2003年8月由EAN (European Article Numbering Association) 及UCC (Uniform Code Council)聯合成立非營利組織EPCglobal (Electronic Product Code)。 EPCglobal 總部在美國波士頓 網址:http://www.epcglobalinc.org

57 Auto-ID Center Founded at MIT in October, 1999
Currently has over 100 members and new Centers in England, Switzerland, Australia, China and Japan Global benefits of an integrated Smart Item network estimated to be over U.S.$240 billion annually. Over 550 billion different items pass through the members’ supply chains every year.

58

59 Forrester 預測

60 IDTechEx 預測

61 EPC 從研究到實用

62 EPCglobal 之宗旨 建立EPC的商業合作機制 全球性 免費且開放的標凖 跨多行業 跨平台(Interoperability)
滿足使用者的需求 非營利性質並客觀的立場 The importance of Global Standards Business is increasingly multi national(多國) Multi national companies - generally the drivers of growth Multi national companies need: Global supply chain solutions Global systems and processes Global standards = focused effort and resources 1200 people contributing to current activities Multi sector, multi country, multi discipline EPCglobal is developing global standards that are being created by users Regional or country specific standards would mean: Increased costs Increased complexity Negative impact on economics of the industry Delaying the date for implementing global standards Increased barriers to global competitiveness Missed opportunities to expand your business Key customers may review sourcing options No one wins from fragmentation

63 EPCglobal 之任務 1. 研發 – In collaboration with the 6 Auto-ID Labs 2. 制定標凖
1. 研發 – In collaboration with the 6 Auto-ID Labs 2. 制定標凖 – Process for Hardware & Software standards 3. 管理 EPCglobal Network – Numbering system – Object Name Service – Certification Services 4. 推廣 – Marketing, Awareness, Business Development, Implementation support

64 6 Auto-ID Labs 總部 – School of Engineering, MIT
英國 – Cambridge University, England 瑞士 – St. Gallen University, Switzerland 澳洲 – University of Adelaide 日本 – 應慶大學 中國 – 復旦大學

65 EPCglobal 與 ISO 之關係

66 RFID國際標準 除之前介紹的EPC,尚有四種主流國際標準: ISO - 全球標準組織 UID - 日本標準
AIM Global - 全球自動識別組織 IP-X - 加拿大標準

67 ISO國際標準(一)

68 ISO國際標準(二) ISO 10536 ISO 14443 ISO 15693 ISO 18000 金融業:VISA卡 小額付費:悠遊卡
門禁 ISO 18000 物流業

69 Auto-ID Center 願景 目標 工具 資訊連結達到即時(real time)、隨時(all the time)
提供直接(direct)和連續(continual)實體物件識別、區別和狀態的存取功能 目標 連結實體世界和資訊世界 工具 智慧標籤+網路技術+資訊平台

70 Auto-ID Center 標籤價格: 讀取器價格:
$1.00 => $0.50 => $0.15 => $0.05 ? => ? 讀取器價格: $5,000 => $1,000 => $300 => $100 => ??

71 EPC 標凖規格 EPC標籤資料規格1.1版 900MHz Class 0射頻識別標籤規格
13.56MHz ISM頻譜Class 1射頻識別標籤介面規格 860MHz~930MHz Class 1射頻識別標籤之射頻與邏輯的通訊介面規格 讀取器協定 Savant 規格 實體標記語言(Physical Markup Language,簡稱PML)核心規格 物件名稱服務(Object Name Service,簡稱ONS)系統規格

72 EPCglobal 標籤規範 名稱 描述 注釋 Class 0 Class 1 Class 2 Class 3 Class 4
簡單、被動式及僅在製造廠(factory)中規制之唯讀標籤 Matrics可從2003年2月開始提供Class 0 標籤 Class 1 簡單、被動式及擁有可供一次編寫、非易變性(non-volatile)記憶體之唯讀標籤 Alien Technology可從2003年3月開始提供Class 1 標籤 Class 2 具可讀寫(read/write)記憶體之被動式標籤 Auto-ID Center尚未完成晶片的設計與相關規範 Class 3 準被動式(Semi-passive)標籤,具可讀寫(read/write)記憶體以及一個內建電池以支援增加讀取距離 Class 4 準被動式(Semi-passive)標籤或可與每一個或與其他儀器溝通之主動式(active)標籤 這些標籤還有多年才能完成,其最可能適用於收集感應式(sensory)資料

73 EPC 第二代規格 EPCglobal將於2004年厎完成UHF第二代規格標準。
2. UHF第二代規格標準將會納入ISO/IEC 系列之標準。

74 EPC 的編碼特色 彈性設計 可擴充性 與條碼相容 不拘產業別 兼具簡單與細節性編碼 容量大 獨特性 唯一性 應用多元

75 18 quintillion(1016 objects)
EPC 編碼標凖 18 quintillion(1016 objects) 8 bits 28 bits (268 million units) 24 bits (16 million units) 36 bits (68 billion units) 96 bits D2A.916E8B.0719BAE03C Auto-ID Center epc

76 物件的數量研究 位元(容量) 數量 對象 23 6.0×106/年產量 汔車 29 5.8×108/年產量 電腦 33
6.0×109/年產量 人類 34 2.0×1010/年產量 刮鬍刀片 54 1.3×1016/年產量 米粒

77 EAN.UCC條碼與EPC碼的轉換 EAN:European Article Number
UCC:Universal Code Council)

78 EAN.UCC條碼與EPC碼的轉換

79 實際上,完整的貨品規格資料是從後端資料庫取得…
RFID運作模式 從使用者的角度來看,透過RFID取得的貨品規格資料,似乎是來自於RFID標籤。但實際上是依據RFID標籤發出的資訊,而到後端資料庫存取相關資料的。 貨品編號 完整的貨品規格資料通常可能會超過一般RFID標籤的記憶體空間 實際上,完整的貨品規格資料是從後端資料庫取得…

80 RFID運作模式

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83 EPC Network Elements EPC – Electronic Product Code EPC Tags & readers
ONS – Object Name Service PML – Physical Markup Language Savant chip antenna ID reader computers telemetry ePC - electronic product code ONS - Object Name Service PML - physical markup language data Internet

84 物件命名系統(ONS) 目錄服務“directory service”
類似網際網路之區域名稱伺服器(DNS, Domain Name Service) 可傳達物件的產品電子碼之訊息給存放所在位址資訊的電腦系統,其功能為把實體之物件與其相關之資訊作一連結

85 物件標示語言(PML) PML是什麼? What does PML look like? 為一組用來描述實體物件、實體流程和環境的語言
使用可延伸標示語言(XML)作為程式語言 What does PML look like? Here is the sort of PML which might be output from the Savant: <?xml version="1.0"?> <PML VERSION="0.10"> <READ EPC=" B "> <DATE LABEL=”ADD"> </DATE> <EPC> A </EPC> </READ> <READ EPC=" B "> <DATE LABEL=”REMOVE"> </DATE> <EPC> A </EPC> </PML>

86 Savant 作業平台 是Auto-ID System的基本作業平台 處理巨量之數據 提供非常靈活的數據過濾及監視功能
控制reader(讀取器) 作為溝通之介面,提供應用軟體或ERP所需之數據

87 EPCglobal Network

88 常見的RFID應用 門禁管制:人員出入門禁監控、管制及上下班人事管理 回收資產: 棧板、貨櫃、台車、籠車等可回收容器管理
貨物管理: 航空運輸的行李識別,存貨、物流運輸管理 物料處理: 工廠的物料清點、物料控制系統 廢物處理: 垃圾回收處理、廢棄物管控系統 醫療應用: 醫院的病歷系統、危險或管制之生化物品管理 交通運輸: 高速公路的收費系統 防盜應用: 超市的防盜、圖書館或書店的防盜管理 動物監控: 畜牧動物管理、竉物識別、野生動物生態的追蹤 自動控制: 汽車、家電、電子業之組裝生產 聯合票證: 聯合多種用途的智慧型儲值卡、紅利積點卡

89 EPC在供應鏈運作流程

90 RFID於自動化供應鏈管理系統的應用

91 應用EAN system的利益 (European Article Number, 歐洲商品編碼)
對製造商的益處 便於蒐集商品情報,了解消費趨勢,快速回應消費需求。 使用統一標籤,減少重覆作業,節省貼標人力。 庫存管理工作效率提高,精確度提高。 出貨、送貨工作效率提高,降低物流作業成本。 由於情報的迅速蒐集分析,便於產品計劃及訂價。  

92 應用EAN system的利益 對批發業者的益處 迅速、精確地處理訂貨、送貨工作,提高服務品質。 庫存管理精確、詳細,防止資本積壓。
提高對零售業的服務品質。 確實掌握商情,增強競爭力,創造更高利潤。  

93 應用EAN system的利益 對零售商的益處 蒐集運用商品資料,掌握暢銷商品,增加獲利。 結帳更迅速而精確。
排除使用店內條碼之負面影響。 蒐集運用商品資料,掌握暢銷商品,增加獲利。 結帳更迅速而精確。 節省大量人力,防止櫃檯人員的舞弊。 便利商品價格的變動。 得到有效的管理,如庫存、訂/出貨、營業分析等。 對消費者提供更好的服務,建立顧客的忠誠度。  

94 應用EAN system的利益 對從業人員的益處 作業更快速無誤,精神愉快不易疲勞。
避免例行性工作的枯燥,造成職業倦怠。 於實施自動化系統能使從業人員 享受工作的樂趣,提高工作士氣。 簡化了作業流程,工作更是輕鬆不少。  

95 應用EAN system的利益 對顧客的益處 獲得迅速、友善而且正確的服務。 結帳前排除了計算上的錯誤,使顧客可以安心購買。
商店能維持較多、較好的商品選擇,而不致有缺貨的情形發生。 因而獲得較佳的購物環境。

96 EPC射頻識別應用效益 較低的存貨準備 減少缺貨產生 降低盤損
由於能提供產品在哪裡的即時資訊,使得整體供應鏈的產品動態透明化,所以低存貨準備不致影響銷售,因而改善現金流量並降低經常費用 減少缺貨產生 當貨架須補貨或產生商品錯放位置時,使用RFID可即時通知員工或警示經理採取行動,零售商估計通常可提昇1%的貨架利用率,增加0.5%的銷售額 降低盤損 據估計由於耗損造成總銷售額2%的損失,相當等於320億美元(2001年在美國);透過庫存掃描標籤正確收貨,RFID可為零售商減少損耗25%-40%。

97 EPC射頻識別應用效益 提高資產使用率 杜絕仿冒 改善產品回收作業
EPCglobal技術的應用讓公司很容易追蹤可回收性資產,如棧板、條板箱或手推車等,並且更為精確,因而提高資產使用率。 杜絕仿冒 RFID標籤成為仿冒廠商的符咒,假如本來應該要有RFID標籤的產品,若沒有該標籤,那麼就會被懷疑是否仿冒;商品若是附有標籤,也會被讀取並與製造商之資料庫對照,以確定是否經過授權,健康醫藥產業在這方面會產生更大的效用。 改善產品回收作業 EPCglobal網路讓我們能唯一性識別及記錄任何產品,因此我們僅需回收有問題的產品,不須大費周章去過濾,因而大大降低回收成本。

98 uID標準 日本在電子標籤方面的發展,即時嵌入式系統TRON。以T-Engine為其中核心的體系架構。
在東京大學教授Ken Sakamura提出的T-Engine架構領導下,Ubiquitous ID Center(uID中心)設立於T-Engine論壇。 uID中心設立目標為建立並推廣“泛在環境”自動辨識技術標準,最後得以實現Ubiquitous Computing(U化環境運算)的應用目標。 uID中心並得到日本政府經產省和總務省以及大企業的支援。

99 uID技術架構 Ubiquitous ID Architecture(uID架構)是把利用RFID等感應元件產出的ucode標籤植入各種物品的技術。 目前ucode Tag只儲存物品識別ID碼,以及容量範圍內可附加的屬性資料;而無法儲存在ucode Tag的資料,則放在網路端的資料庫。

100

101 uID的特點(一) 頻段:2.45GHz、13.56MHz Class 1 ~ Class 6;6等級 資訊位元數:128bits
具PKI的認證功能 Ubiquitous ID Center主導 日本國家標準

102 uID的特點(二) ucode的最大特點是,其為可吸收已有各種ID代碼的meta代碼體系。
例如,ucode的128位元組這樣一個龐大的號碼空間,可將使用條碼的JAN代碼、UPC代碼、 EAN代碼、書籍的ISBN和ISSN、在網際網路上使用的IP位址、分配在電話終端上的電話號碼等各種號碼或ID,均包含在其中。

103 ucode的編碼 ucode是uID的整體核心,採用了128位元記錄資訊,提供了340×1036編碼空間。

104 AIM Global 標準 Automatic Identification and Mobility; AIM
自動化與行動化的標準制定

105 IP-X 標準 IPICO RFID與傳統RFID間的比較

106 RFID應用 RFID的利用就像是將你所要的歌曲轉換成一個一個小方塊, 撥放時,將其至於撥放平台(撥放板)上.
2006年FIFA世界盃足球賽主辦單位與飛利浦合作提供以RFID技術為基礎的MIFARE票證方案。

107 隱私與安全性的問題

108 RFID 安全議題的影片

109 隱私權風險 RFID影響隱私權風險因素有: 標簽存放有個人資訊。 附有標簽之物品關於個人隱私,如藥品、政治或宗教書籍等。
使用者攜帶之標簽適用於該處之讀取器 。 影響讀取器之標簽為 “The Blocker Tag Selective Blocking of RFID Tags for Consumer Privacy, CCS’03, October 27–31, 2003, Washington, DC, U SA.Copyright 2003 ACM”所提出之機制,主要流程是利用讀取器取得標簽之識別碼都須跑一個防碰撞演算法,而此方法就是強制產生碰撞,讓讀取器無法取得標簽之識別碼。 109 109

110 RFID 的資訊安全 RFID 系統架構 後端資料庫 Data/Clock Energy Wire 電子標籤 讀取器 Wireless
110

111 攻擊RFID資訊安全的可能方式 竊聽(Sniffing) 追蹤(Tracking) 哄騙(spoofing)/複製(cloning)
廣播式的無線電波環境,在標纖與讀取器傳輸 過程中產生的資料洩漏。 追蹤(Tracking) 運用標纖所屬的EPC碼或ID碼可對應出使用者 路徑的軌跡,以達到Tracking的目的。 哄騙(spoofing)/複製(cloning) 複製合法標籤黏貼於物件。或將合法EPC碼或ID碼 寫入標籤內。 中間者攻擊/偽裝(impersonation) 攔截標纖與讀取器之直接通訊。偽裝成中間者 與標籤或讀取器進行通訊。

112 攻擊RFID資訊安全的可能方式 重播攻擊(Replay) 阻斷服務攻擊(deny of service) 實體攻擊
攔截標纖與讀取器之合法EPC碼或ID碼。利用 此合法碼轉送與重複進行驗證。 阻斷服務攻擊(deny of service) 阻截或干擾RFID的合法服務。 例如:Farady cage 或多承載飽和jamming。 實體攻擊 去除晶片封裝實施逆向或微探針破解EPC碼或 ID碼(據稱Mifare被攻擊的手法。

113 攻擊RFID技術的可能方式 緩衝區溢位攻擊(buffer overload attack)
標籤將導致應用程式或中介軟體緩衝區溢位。 SQL指令植入攻擊(SQL injection attacks) 在輸入的資料中植入特定SQL語法使資料庫做 非預期的查詢指令。 程式碼插入攻擊 針對網頁裡描述的語言的攻擊。例如攻擊者可以 利用以網頁查詢EPC資訊的EPC global網路攻擊 後端資料庫系統。

114 攻擊RFID技術的可能方式 旁路攻擊(side channel/power analysis attack)
標籤晶片的功率消耗與電磁場因處理的作業類型 與數據有不同的特徵。依其關聯性獲取秘密資訊。 暴力攻擊法(brute force attack) 猜測所有密碼的可能組合以進行攻擊(Byers, M., 2007)。以暴力法大約30天可猜出UHF Class-1 Generation-2標籤所用的密碼。

115 攻擊RFID技術的可能方式

116 RFID安全的需求與目標 機密性 確認性 完整性 確保只有獲得授權的使用者才可以存取資訊,也就是說,資料在
網路傳送時,若有偷窺者亦無法得知傳送的資料內容,以防止資料 受到網路監聽的攻擊。 確認性 主要目的在於確認通訊傳輸的雙方的個人之身份。 完整性 資料在網路傳輸過程中,不會被任何人修改或破壞。若檔案內容 或傳輸中的資訊可能受到竄改攻擊,則竄改行為將會被察覺出來。

117 RFID安全的需求與目標 不可否認性 匿名性 系統必須紀錄與管理這些商業性行為所相對的電子化證據,有能力
在糾紛發生時,將證據提供給仲裁者驗證進行仲裁。 匿名性 因為RFID的編碼特性,攻擊者可以收集有關物品的訊息可能會 透露出有關消費者的私人隱私問題,及位置。

118 RFID安全的對策 The RFID tag itself: Some levels of security can be built into the tag, with obvious features being the locking of data so that it is permanently encoded, and the inclusion of password matching before permitting subsequent transactions. 􀂇 The air interface protocol, which can support features in the command structure to the tag, such as passwords that can restrict unauthorised access, particularly to write data to the tag. There is also the additional security aspect of unauthorised reading, but most RFID applications (like those of bar code) tend to provide an open access to the reading of data. 􀂇 The RFID interrogator (reader) which, with unauthorised emulation, might provide access to the network containing more sensitive data. 􀂇 The network itself, which some experts consider is fundamentally equivalent to any form of network security, while others argue that RFID data presents a special case. Our view is that it is really the new types of application that present network security problems, especially if security features are implemented at lower levels of the system.

119 隱私與安全性的問題 標籤編碼的唯一性及不必接觸即可讀取標籤之資料之特性,造成隱私的安全的顧慮。 Example:
EPCglobal 對隱私與安全性的規範 Kill 指令 資料加密 阻絕式標籤(Blocker tag)

120 RFID 的議題 RFID的成長瓶頸 RFID的技術問題 RFID風險 RFID安全控管 RFID保護機制

121 RFID的成長瓶頸 目前影響RFID成長的四大因素 成本問題 國際標準的制定與推動 市場問題 安全與隱私問題
cost too high, needs to be < $0.1 國際標準的制定與推動 Lack of standards and protocols 市場問題 主要是需求不足:技術的供應商比較熱情,用戶則相對理智。 RFID技術的應用存在著上游投資、下游受益的現象。 安全與隱私問題 Security concerns and privacy issue 成本:被動式Tag晶片每個約需台幣數元,主動式的Tag晶片需台幣數十元。相對於條碼近乎不須成本,預估每個Tag晶片需降低生產成本至台幣一元以下才適合大量推行。 標準不一:目前有五種的RFID標準,至今未有定論;迄今中國尚未決一標準。 市場問題:主要是需求不足,技術的供應商比較熱情,用戶則相對理智。

122 RFID的技術問題 應用材料會影響Tag天線效能 天線的方向性影響RFID的讀取率

123 RFID風險 RFID風險可分為以下幾類: 商業流程風險 商業智慧風險 內部性風險 (隱私權風險) 外部性風險

124 RFID安全控管 RFID安全性問題已受各界關注,在控管部份大致分為三大類: 管理部份(Management)
操作部份(Operational) 針對管理者與使用者制定操作方針。 技術部份(Technical) 以額外技術保護標簽內資料,避免有心人士讀取。 在第五章中將有詳細的介紹。

125 RFID保護機制 額外設備 法拉第籠(上圖) 阻擋器標籤(Blocker Tag)(下圖) 密碼技術 其他方法 在第五章中將有詳細的介紹。

126 台灣發展RFID之現況 在國內,政府政策傾向獎勵與投資並重 主導單位為經濟部 經濟部目前是採取「重點先導計劃」推動
商業司、技術處和工業局為三執行單位 經濟部目前是採取「重點先導計劃」推動 業者投資RFID產業可獲得抵減或是五年免稅及低利貸款。 技術研發部分,已自2003年委託工研院研發RFID超高頻晶片、天線及Reader技術。

127 RFID產業國內的發展 RFID讀卡機及Tag設計 RFID相關應用軟體開發和服務 資料出處:工研院經資中心
以台灣在IC及資訊產業設計研發能力,在RFID相關產業上將佔有一席之地。 資料出處:工研院經資中心

128 經濟部的『 RFID重點先導計劃』 計劃/ 小組名稱 參與廠商 應用RFID 於物流棧板示範計劃 新竹貨運、永豐餘、飛利浦
C-TPAT/SST先導系統推動計劃 RFID 物流追蹤應用系統 SARS 醫院防疫追蹤資訊系統 臺北醫學大學附設醫院 建立後SARS 時期專科醫院的管理模式 財團法人辜公亮基金會和信治癌中心醫院

129 經濟部的『 RFID重點先導計劃』 計劃/ 小組名稱 參與廠商 智慧型數位健康網 秀傳紀念醫院
應用於3C 產業之RFID 中介軟體技術應用研發聯盟先期研究計畫 光寶、燦坤、奈訊、資策會 供應鏈RFID 資訊應用開發規劃案 永豐餘 影像顯示產業鏈RFID示範性應用計劃 大同、Acer 研訂汽車輪胎附加RFID 追蹤功能 車輛工會協辦、橡膠公會

130 經濟部的『 RFID重點先導計劃』 計劃/ 小組名稱 參與廠商 篩選合適軍警用品分年導入RFID 應用 國防部軍備局
經濟部標檢局 3C 電子及消費性家電品附加RFID 追蹤功能 經濟部商業司、電 電工會 RFID 結合無線寬頻在公共區域或家庭網路之應用 經濟部工業局、電 電公會

131 RFID研發中心 研發中心 設立公司 設立日期 定位 備註 RFID卓越中心 台灣惠普HP 2004.04.13
提供企業導入服務 由製造、零售、倉儲等產業著手 HP 在亞太區第一個卓越中心,全球第四個卓越中心 RFID 驗證中心 工研院 功能測試、信號模擬 驗證中心國內首座RFID

132 RFID研發中心 研發中心 設立公司 設立日期 定位 備註 RFID實驗 室 台灣微軟 2004.06.25 專注RFID資訊系統研發
提供相關技術支援給台灣的硬體合作夥伴 2005 重整合服務跨合作 繼美國、印度地區後,微軟在全球所設立的第三個RFID中心

133 RFID研發中心 研發中心 設立公司 設立日期 定位 備註 RFID研發 與測試中 心 昇陽 為亞太地區的RFID技術測試基地
繼美國英國研發中心設後此為昇陽在全球的第三個佈局

134 產業應用RFID現況 產業別 公司 應用範圍 製造業 台積電 將RFID 應用在南科晶圓十四廠,使製造生產自動化
聯電 以應用於晶圓生產,採用125K頻率產品 廣達 將建置RFID 出貨系統,掌握產品庫存 仁寶 導入RFID 鴻海 中華汽車 零件管理 裕隆汽車 導入RFID 技術於集團內汽車製造、紡織及高科技等領域運用

135 產業應用RFID現況 產業別 公司 應用範圍 製造業 永豐餘 傳已完成RFID 訊號發射天線印刷化技術
物流運輸業 新竹貨運 採用RFID 處理大量運貨量 遠翔航空貨運園區 利用RFID 追蹤園區車輛與人員管制 流通業 大潤發 應用RFID 於物流供應鏈與零售 倉儲管理 醫療應用 北醫 秀傳 和信 東元 採用433MHz 規格醫護人員安全性跟蹤應用

136 政府RFID計劃 教育部 教育部RFID推動辦公室 經濟部 RFID加值應用旗艦示範計畫網站 RFID公領域應用推動辦公室

137 結 論 RFID 提供 更有效率的方法 -意謂能帶來更多的利潤 將重點放在解決方案而不是科技本身


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