第二章 RFID資訊平台架構 羅士哲 博士 無論資訊網路技術如何發展，只要資訊輸入電腦的方式沒有自動化，則無法快速的發展。無線射頻識別技術被認為在未來將被廣泛的應用，如同一般的資訊系統，無線射頻識別技術的資訊平台除了RFID讀取器與RFID標籤兩個基本元素之外，亦包含電腦、中介軟體、資料庫系統與電腦網路系統。隨著技術的不斷創新，RFID數位標籤的體積越來越小，而且越來越便宜，RFID的天線亦可以在產品生產時就印刷在物品包裝上。透過無線射頻識別技術資訊平台的輔助，藉由交換由無線射頻識別技術擷取的資訊，企業可以透過無遠弗屆的網際網路與其企業伙伴，即時的分享產品資訊。由EPCglobal所制訂的標準無線射頻識別技術網路將於第四章作說明，本章介紹以無線射頻識別技術為中心的資訊平台架構。

內容大綱與學習目標 RFID資訊系統 RFID硬體科技 RFID軟體科技 RFID與資料庫系統

內容大綱與學習目標 RFID與通訊網路 RFID與網路安全 RFID資訊系統應用 結論與問題討論 說明RFID傳訊方式及頻率範圍 說明企業運用資訊科技時所面臨之倫理道德與安全性問題 RFID資訊系統應用 列舉RFID資訊系統主要類型之範例 結論與問題討論

一、RFID資訊系統

RFID資訊系統 資訊(Information) 系統(System) 資訊系統(Information System) 資訊(Information)是經過記錄、分類、組織、關聯與解釋的資料(Data) 。 系統(System)由一群相關或互動的元素所共同組成的統一整體，或是一群互相關連的元件，共同運作並朝向同一個目標，以一種有計畫性的轉換過程，接受輸入並產生輸出 。 資訊系統(Information System)是企業中的使用者、硬體、軟體、通訊網路與資料庫系統的結合，它能在企業中蒐集、轉換與散佈資訊。

RFID資訊系統之組成 使用者 硬體科技 軟體科技 資料庫系統 通訊網路 電子標籤(Tag) 標籤晶片的辨識資訊主要是存在串列式介面的非揮發性記憶體內，如可重複抹寫的EEPROM。標籤將依循EPCglobal頒佈的標準（EPC的格式長度為96bits，其中包含版本編號8bits、企業編號28bits、產品編號24bits、生產序號36bits。 讀寫器(Reader) (1) 距離，目前ISO18000允許的無線頻段有六，頻率由低至高是125kHz、13.56MHz、433MHz、860MHz～960MHz、2.45GHz、5.8GHz，感距距離從數公分到數公尺不等。 (2)速度，Reader以廣播方式發波，而各Tag在收波後予以回應，Reader在接收回應時其實是同時間只能處理一個Tag的回波，以逐一方式接收各回應，因此重點在於Reader能多快完成處理？包括一個Reader與一個Tag間的傳輸速率，以及每秒可處理多少個Tag？

RFID資訊系統之五大元素

RFID資訊系統之應用環境

資訊系統與企業策略之關係 資料來源：IBM Business Consulting Services analysis

發展RFID資訊系統之企業價值(一) 策略 組織 財務 RFID系統如何配合企業之策略遠景 業者應該作為領導者或是快速的追隨者 業者需使得新舊系統並行運轉與否 組織 企業之管理方式如何改變 導入RFID的風險為何 財務 投資RFID資訊系統之期望收益 RFID應用可以帶來之價值為何 RFID如何造成企業模式之改變、改變速率為何

發展RFID資訊系統之企業價值(二) 技術 導入RFID資訊系統所需的技術為何 哪些架構較適合於企業之策略技術計畫

二、RFID硬體科技

RFID硬體科技 RFID標籤(Tags) RFID讀寫器(Reader/Writer) 又稱為RFID詢答機(Transponder) 透過無線電波進行辨識，從外部讀取或是寫入資料之裝置 RFID標籤，RFID是由內含數Byte~數千Byte大小的記憶體和簡單邏輯電路的IC晶片，裝置小型天線而成。 RFID標籤是有如芝麻大小的無限通信積體電路和無線電天線所構成的組件通稱。 數十公分到1.5公尺左右的距離內通過讀寫器，就可以無線通訊的方式讀寫資料。

RFID標籤之組成 天線 AC to DC電路 解調變電路 微處理器 記憶體 調變電路 天線：用來接收由讀卡機送過來的信號，並把所要求的資料送回給讀卡機。 AC to DC電路：把由讀卡機送過來的射頻訊號轉換成DC電源,並經大電容儲存能量，再經過穩壓電路以提供IC穩定的電源. 解調變電路：把載波去除以取出真正的調變訊號。 微處理器：把讀卡機所送過來的信號解碼，並依其要求回送資料給讀卡機，若為有加密的系統還必需做加解密動作。 記憶體：做為系統運作及存放識別資料的位置。 調變電路：微處理器所送出的資訊經由調變電路調變後載到天線送出給讀卡機。

RFID詢答機 資料來源：RFID Handbook

RFID讀寫器之組成 天線 系統頻率產生器 相位鎖位迴路(PLL) 調變電路 微處理器 記憶體 解調變電路 RS-232界面或USB介面 天線：用來發送無線信號給標籤，並把由Tag回應回來的資料接收回來。 系統頻率產生器：產生系統的工作頻率。 相位鎖位迴路(PLL) ：產生射頻所需的載波訊號。 調變電路：把要送給標籤的信號載在載波送給射頻功率晶體送出。 微處理器：產生要送給標籤信號給調變電路，並同時把標籤回送回來的訊號解碼，並把所得的資料回傳給資料庫電腦，若為有加密的系統還必需做加解密動作。 記憶體：做為系統運作及存放識別資料的位置。 解調變電路：把標籤送過來的微弱信號解調回數位信號，再送給微處理器處理。 RS-232界面或USB介面：用來和電腦連線傳輸資料及系統設定。

RFID讀寫器 資料來源：RFID Handbook

RFID讀寫器之分類 低頻 VS.高頻 主動VS.被動 固定VS.手持

RFID系統之使用頻率 低頻頻率(Low Frequency, LF) 高頻頻率(High Frequency, HF) 頻率範圍：125 kHz－134 kHz 高頻頻率(High Frequency, HF) 頻率範圍： 13.56 MHz 超高頻頻率(Ultra High Frequency, UHF) 頻率範圍：860 MHz－930 MHz 頻率範圍之制定 美國，聯邦通訊委員會(Federal Communications Commission, FCC) 歐洲，歐盟電信標準協會(European Telecommunications Standards Institute, ETSI) 一般的RFID製造商通常會依照頻率的特性來生產RFID設備，其中，頻寬的特性會影響到天線設計的大小，以及電力傳輸的功率等。反過來說，物理上的限制，也會影響到RFID系統可以應用的範圍。

RFID 標籤與天線形式 資料來源：RFID Handbook

RFID系統之硬體 RFID詢答機 RFID讀寫器 電腦硬體 RFID詢答機就是位於需要辨識的物件之中，而RFID讀寫器會根據使用目的與設計，與其所使用之技術，可以是只讀取資料的RFID讀取器，或是可讀可寫的RFID讀寫器。通常RFID詢答機並不具有自備電力，而是透過接近RFID讀寫器詢答區(interrogation zone)時，透過耦合元素產生電力去啟動RFID詢答機。 讀取器通常會包含一組無線射頻模組(即發射器與接收機)、一個控制單元與一個耦合元素用來跟詢答機溝通用。通常為了應用方便，還會有數位通訊介面如RS 232或RS485等來跟電腦設備傳輸資料。 電腦硬體:連接、顯示及處理讀卡機運作。

三、RFID軟體科技

RFID軟體科技 控制用應用程式 資料庫 控制讀卡機的運作,接收讀卡所回傳的資料，並作出相對應的處 理，如開門、結帳、派遣、記錄…等。 儲存所有標籤相關的資料，供控制程式叫用。

四、RFID與資料庫系統

建立 ERP與 RFID 資料之整合介面 進入RFID應用領域之主要業者 IBM－自2002年併入PWC公司後，即跨入RFID領域 Sun－第一家以大型平台業者之姿投入RFID市場戰局 Microsoft－在RFID領域的起步較晚 Oracle－以資料庫管理系統起家，優勢即資料處理與整合 SAP－國際ERP大廠 ERP系統通過資訊傳遞，充分整理，可幫助企業配置購、存、產、銷、人、財、物等方面，而 RFID所儲存之貨物資料正是其中重要之一環。此處將會建立 ERP系統與 RFID 資料之相互整合介面，以提升管理水準，增進效率。

推動導入RFID業者－IBM 全球164個國家設有據點 營業項目 IBM RFID單位 RFID導入案例 採購、委託設計與製造、關鍵零組件業務、專利及技術授權 業務、資訊產品及服務業務等 IBM RFID單位 企業諮詢服務（Business Consulting Services, BCS） 整合技術服務（Integrated Technology Services, ITS） 軟體與研究 RFID導入案例 Fishkill半導體廠 ITS負責提供技術架構設計、配置與維護。BCS提供產業個案、RFID配置策略、先導規劃、實做以及流程設計。藉由 IBM的WebSphere家族提供完整的RFID解決方案。IBM的RFID解決方案包括從商業專案評估到RFID測試、導入與上線及全 面部署等各種端對端方案。解決方案核心為RFID Common Framework。IBM具有堅實的研究基礎及對產業標準組織與客戶眾多的先導專案參與，憑藉著如此厚實經驗與資源，提供客戶一站到底的服務（One- Stop Services），在協助客戶建置RFID策略時，具有獨特地位。 Fishkill半導體廠採用RFID系統控 制及追蹤應用方案，達到即時資訊的自動控制，與客戶快速回應。提供全球第五大零售商METRO Group RFID後端系統整合服務，透過與倉庫資訊應用系統的無線整合，使其能利用即時資料自動追蹤庫存與出貨情況，打造RFID應用的未來商場。

推動導入RFID業者－昇陽 Sun RFID 解決方案 Sun RFID ISA RFID導入案例 Java System RFID軟體 全球客戶服務 達拉斯的全球RFID測試中心 Sun RFID ISA RFID導入案例 日本成田國際機場的行李進階轉運系統 固特異（Goodyear）輪胎供應鏈系統 2005年與台北醫學院共同成立「RFID健康與醫療應用發展聯 盟」，應用RFID技術於及早醫療及疫情追蹤系統 Sun所建立的RFID業界方案架構（RFID Industry Solution Architecture, ISA）以EPC及Java標準為基礎，屬於開放式且符合業界標準的軟體。 Sun RFID ISA建立在Sun RFID參考架構基礎之上，提供一個設計完善、業經測試、微調且文件化的概念驗證部署架構。此外Sun在RFID解決方案上提出合作夥伴計劃、零售規範遵 循計畫、倉儲管理方案和為製造業所設計的完備的端對端RFID方案，提供以產業為導向提供完整解決方案，企圖在RFID領域建立其領導地位。 Sun軟體的優點是承襲其運作穩定的特點，在大量資料處理時有突出的表現，對於本來使用Sun系列解決方案的業者，可平順的導入與整合。缺點則是缺乏良善的圖形管理介面，必須借助第三方業者協助開發，徒增專案運作的複雜性。

推動導入RFID業者－Microsoft 美國、印度、台灣 RFID資料過濾與讀寫器管理軟體 加入至其現存之商業解決軟體BizTalk以及SQL Server中 RFID解決方案 整合GolobeRanger或是Manhattan Associates所提供的RFID功能 RFID導入案例 TrenStar採用微軟系列產品 與丹麥最大的一家食品業者 KiMs合作 在美國的RFID研發中心是以產品為主，印度的工程中心著重於軟體工 程，支援美國總部。至於台灣的RFID卓越中心是以整合服務為主。 微軟產品以BizTalk為中心，推出RFID Services Adopter for BizTalk 作為整合大型後台系統（SAP、大型主機）、產業鏈（RosettaNet）以及其他各類不同的資訊系統的基礎。 TrenStar採用微軟系列產品 開發RFID行動資產管理系統，用以即時定位、追蹤貨品流向，包括Coors、PRADA與BURBERRY等知名廠商都採用此方案 與丹麥最大的一家食 品業者 KiMs合作進行RFID的應用試驗計畫，將RFID系統與Microsoft資料庫及Microsoft 的倉儲管理系統軟體作整合。

推動導入RFID業者－Oracle RFID與以感測為基之服務（RFID and Sensor-Based Services） 以Oracle Database 10g、Oracle Application Server 10g、Oracle Enterprise Manager 10g以及Oracle E-Business Suite 11i.10為基礎 RFID導入案例 2004年協助NASA導入以感測為基服務的進階危險材料管理系 統（Advanced Hazardous Material Management Program）

推動導入RFID業者－SAP RFID解決方案 SAP 與Sybase結合 RFID導入案例 資料整合 資料選徑（Data Routing） 讀取器的管理功能 SAP 與Sybase結合 SAP ALL（Auto-ID Infrastructure） RFID導入案例 參與知名METRO Group的RFID計畫 共同與Mieloo & Alexander、Zebra Technologies及Symbol加入Sony歐 洲配銷中心供應鏈系統的導入 協助Wal-Mart供應商之一的Acsis建置RFID供應鏈系統 SAP ALL（Auto-ID Infrastructure）是一套功能完備的自動化身份管理中介軟體，可直接連結RFID資料，並把資料直接整合到企業應用程式。雙方的整合將讓 SAP的客戶存取和管理從企業各業務單位收集而來的資料，並協調與管理各種Sybase支援的RFID讀取器和印表機、條碼掃描器以及包括溫度感應器在內的感應裝置。

五、RFID與通訊網路

RFID頻率範圍(一) RFID通常使用頻率範圍 RFID主要使用頻段 RFID之頻率範圍 30Hz－5.8GHz 低頻的134.2 KHz 及13.56MHz 傳輸距離較短，約5公分－70公分左右 資料傳輸率約10kbps RFID之頻率範圍 頻率 範圍 Low-Frequency (LF) 125 KHz 134 KHz High-Frequency (HF) 13.56 MHz Ultra™-High Frequency (UHF) 303.8 MHz 433 MHz 868 MHz Microwave Frequency (MW) 915 MHz

RFID頻率範圍(二) 智慧型的RFID標籤開發 UHF頻段 RFID所具備功能 致力於300MHz ~ 1GHz的UHF頻帶及2.4GHz的SHF頻帶上 UHF頻段 傳輸距離－最遠可達近5公尺 傳輸速率－每秒最多達40個封包 RFID所具備功能 有些僅為讀、寫IC資料－僅可讀取資料、僅可寫入資料一次、 可以無限次數重複寫入資料等3種 有些則具備運算功能和認證/加密 此外IC晶片的性能和讀寫器的不同，也會影響通信距離。使用攜帶型的小型讀寫器，更是會縮短通信距離。目前通信距離的上限，若是使用13.56MHz ，約在70公分左右，而使用2.45GHz，則是在2公尺左右。

各地理區域使用之RFID系統頻率

六、RFID與網路安全

RFID網路安全 RFID系統被應用於高安全性環境中 高安全性的RFID系統需處理之攻擊 門禁系統 電子錢包 智慧型運輸系統 未經授權之資料被讀取、複製 將外部資料儲存單位置於RFID讀取器的詢答區域範圍 擷取在空氣中傳播之無線通訊 RFID系統之資料是透過無線電在空氣中傳播，因此將RFID系統應用在需要高安全性的環境之中，有必要加強資料安全的保護，預防可能的攻擊，避免資料在傳輸中遭到竊取，將未經授權之資料外洩。 選擇RFID系統時，需要考慮其加密之功能，尤其是在高安全性的應用環境之中，輕忽安全資料傳遞而使得資料被竄改的代價是相當昂貴的。

互斥對稱的授權模式(一) Token 1 = eK(RB||RA||IDA||Text1) Token 2 = eK(RA2||RB ||Text2) 建構在讀取器與詢答器間的互斥授權模式是根據ISO 9798-2三通道授權原則而定，參與的雙方會檢查其通訊時，已知另一方的一個秘密，也就是一個秘密的加密鑰匙(A secret cryptological key)。在這個程序之中，同一個應用環境所有參與的詢答器和讀取器都會擁有一個秘密的加密鑰匙K(亦即對稱的程序)。當一個詢答器進入一個RFID讀寫器的詢答區時，不能假設雙方是屬於同一個應用環境的參與者，從讀取器的觀點來看，它需要保護其應用環境不被操弄，而從詢答器的觀點來看，它也需要保護其內部儲存之資料不被未授權程式讀取或覆寫。 資料來源：RFID Handbook

互斥對稱的授權模式(二) 優點 缺點 共用的加密鑰匙K從不在空氣中傳遞，只有加密的隨機數值被 傳送。 兩個隨機數值總是同步被加密，這排除了利用RA獲得Token 1 的反向轉換計算的可能。 Token 1和Token 2可以用任何演算法加密。 持續使用隨機數值表示紀錄此授權程序反覆使用是會失敗的 。 可利用雙方所產生的隨機數值去產生隨機鑰匙，以便此次資 料傳輸溝通之用。 缺點 所有在相同的應用環境下的詢答機都是使用相同的加密鑰匙K ，例如大眾運輸系統的票證系統。

演算鑰匙授權模式 讓每個詢答機各自擁有一個不同的加密鑰匙 主加密鑰匙KM 推演加密鑰匙KX 資料來源：RFID Handbook 授權模式是由讀取器要求詢答機之序號開始，在讀取器中的一個安全模組(security authentication module, SAM)裡會利用主加密鑰匙KM來算出詢答機的推演加密鑰匙KX，然後依照6.1節之互斥授權模式進行後續之動作。在此模式之下，主加密鑰匙KM不會在空氣中傳遞，儲存在安全模組SAM裡的加密處理器中，提高安全性。 資料來源：RFID Handbook

RFID資訊安全的防護措施 身份認證 存取控制 稽核追蹤 透過一定程序來辨識使用者之身分 阻擋未授權之侵入 提供安全之政策(Policy) 避免非法存取資料 稽核追蹤 記錄與追蹤所有與資訊安全相關的事件 保護該紀錄不被未授權者進行竄改 身份認證RFID是資訊安全中第一道也是最重要的一道防線。 存取控制是規範合法使用者在一定範圍內從事資訊之存取，以避免非法存取資料，及資料保護措施。存取控制之政策訂定需做到正確性、安全性與便利性。

七、RFID資訊系統之應用

RFID資訊系統之應用(一) 身份辨識相關應用 RFID系統結合資料庫、電腦網路與防火牆 國內RFID應用 RFID條碼系統 指紋與聲音之辨識 光學辨識 RFID系統結合資料庫、電腦網路與防火牆 即時監控系統功能 國內RFID應用 動物晶片、悠游卡 、門禁的管制、汽車晶片防盜器等 RFID科技帶來生活上的變革，RFID資訊系統的應用無所不在，任何與身份辨識相關之問題，皆可導入RFID系統 。 一般門禁的管制、汽車晶片防盜器、航空包裹及行李的識別與監控、感應式電子標簽，文檔追蹤管理、生產線自動化管控、倉儲管理、運輸監控、停車場管制、商店防盜、後勤管理、行動商務，產品防偽、物料管理、保全管制以及醫療管理、甚至於也有人把它用在賽跑選手的計時方面。

RFID資訊系統應用架構 資料來源：Auto ID Lab

RFID自動身份辨識相關應用

RFID資訊系統之應用(二) 條碼系統(Barcode systems) 被使用超過20年 利用二元碼形成一組之長條狀組織 透過條碼機的雷射光束黑白反射中辨識出其組成 光學字元辨識(Optical character recognition, OCR) 1960年代開始被使用 應用於生產、服務與管理領域 智慧卡(Smart Cards) 電子資料儲存系統 卡片易損壞與髒污 讀取器昂貴且易故障 最常用的條碼是歐洲商品條碼 (European Article Number Code, EAN Code)，是由13位的數字組成的條碼系統，所以於歐洲發售的貨物都需要一個獨一無二的EAN 碼，是目前RFID系統所取代的主要標的之一。 光學字元辨識由於價格與讀取辨識率問題，其功能將可輕鬆的被RFID系統所替代。

RFID的應用問題 金屬 水分 漏讀標籤 保持一公分左右的距離 標籤背面貼高導磁鐵氧體 2.45GHz頻帶之電波容易被水吸收 多件商品通過讀取器時 現場處理的方式來修補 RFID容易受到金屬的影響。RFID和讀寫器之間若有金屬時，無論是哪一種頻率都會造成通信困擾。這是因為他的訊號容易受到磁場、電波、金屬吸收的緣故。而且若是2張RFID黏在一起時，也幾乎無法讀取資訊。關於這一點，唯有在運用時注意不要讓讀寫器和RFID之間有金屬存在才行。這問題在零食點心及冷凍食品的鋁箔包裝、罐裝飲料貼上RFID時，特別值得注意。

八、結論

總結 RFID優點 RFID應用領域 RFID技術 可讀寫 資料量大 不需對準標的物 可同時讀取多個 堅固、不易仿製 生產、零售、物流、交通 無線射頻標籤、無線射頻讀取器、中介軟體、無線射頻應用系 統

問題與討論(一) 為何RFID資訊系統對企業來說很重要？ RFID資訊系統的五大元素為何？ RFID依頻率分類有哪些種類？

問題與討論(二) 資料如何從RFID標籤中傳輸到系統中？ RFID資訊系統如何協助企業的作業流程與管 理決策？

問題與討論(三) 指出企業管理者於組織內運用資訊科技時，在 兼顧有效管理、倫理道德與安全的考量下，所 將面臨的挑戰。 RFID資訊系統應用有哪些？

資料來源 Roy Want, “RFID: A Key to Automating Everything,” Scientific American, pp.56-65, January 2004. Klaus Finkenzeller, RFID Handbook – Fundamentals and Applications in Contactless Smart Cards and Identification, Wiley, Second Edition, 2003. Daniel W. Engels Sanjay E. Sarma, “Standardization Requirements within the RFID Class Structure Framework,” MIT Auto-ID Labs Technical Report, Auto-ID Labs, January 2005.