RFID（無線射頻辨識系統） reference: “RFID實踐非接觸式智慧卡系統開發”，邱瑩青著，學貫出版

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1 RFID（無線射頻辨識系統） reference: “RFID實踐非接觸式智慧卡系統開發”，邱瑩青著，學貫出版
IT RFID

2 自動辨識系統 自動辨識系統： 自動辨識系統用以擷取物件的特徵或內建資料，並經由電腦系統的比對處理或資料管理，以達到自動辨識與管理的目的 IT
RFID

3 自動辨識系統的技術領域 條碼 磁條辨識 光學文字辨識（OCR） 生物辨識（Biometric） 語音辨認 智慧卡 無線射頻辨識（RFID）
二種辨識型態： 行為特徵辨識 生物特徵辨識 IT RFID

4 何謂RFID 全名為Radio Frequency Identification（無線射頻辨識系統） RFID系統：
主電腦控制讀取機（Reader）發送無線電波給在物件上的電子標籤（Tag），當Tag感應到此一能量時，會傳回一系列的識別資料給Reader，最後在主電腦內進行物件之辨識與管理等工作。 IT RFID 松崗

5 RFID系統的發展史 發明於1940年代，第二次世界大戰期間，英軍使用IFF敵我辨識系統，辨識進入英國領空的戰機是敵機或是友機而發明了這項技術，成為首次使用的RFID系統，並沿用至今的航空流量管制上 1977年至1989年期間，研究單位於一些動物身上植入RFID電子標籤（Tag），以進行追蹤 2001年，智慧卡晶片大廠Infineon發表全系列的RFID產品，同時期TI、Motorola等大廠也投入RFID的開發 2003年，RFID已被列入21世紀十大重要技術之一（CNET網站），美國國防部也已率先使用RFID相關產品於其軍事裝備上 2006年12月起，美國零售業龍頭Wal-Mart全部的供貨商都必須全面使用RFID做為產品供貨認證之用 在台灣，許多RFID的實驗也開始進行，如：工研院、宏碁集團，均成立研究中心 IT RFID 松崗

6 RFID運作及作法 運作： RFID無線射頻辨識是一種無線的物品辨識技術
利用Reader發送RF無線電波來讀取植入或貼在物件上的Tag，以進行無線資料辨識及擷取的工作 作法： 將微小的電子標籤貼附於物品上 RFID感應器藉由射頻技術辨識該電子標籤，將辨識資料回傳至系統端 達到追蹤、驗證等的一種非接觸式自動辨識技術 IT RFID

7 RFID的組成元件 RFID的3個主要的組成元件： 電子標籤（Tag） 中文譯電子標籤 天線（Antenna）
電子標籤上週圍一圈一圈的線路即為天線 感應器（Reader） 或稱讀取器、辨識器、讀碼機等 IT RFID

8 電子標籤（Tag） 電子標籤以本身是否具有電源區分： 主動式（Active Tag）：
主動式電子標籤有電池，由於電力供應充足所以資料通訊距離較長 被動式（Passive Tag）： 被動式電子標籤由天線線圈收集電磁波產生運作時所需的電力，優點是沒有電池、體積小、價格便宜、壽命長 電子標籤依晶片不同分類： 唯讀 只能讀取不能作任何寫入，最基本類型的電子標籤 只可寫入一次 可讀寫 內附CPU 內附感應裝置的電子標籤 內附電池 含有電池的電子標籤 IT RFID

9 電子標籤的型式 內裹︰最基本的形式 標籤︰製成標籤，黏貼於欲辨識的物品 PCB式：PCB型式可嵌入物流箱及塑膠棧板
Printed Circuit Board 印刷電路板 內裹︰最基本的形式 標籤︰製成標籤，黏貼於欲辨識的物品 PCB式：PCB型式可嵌入物流箱及塑膠棧板 卡片：即非接觸式的感應卡片 陶瓷式：陶瓷型式可耐酸鹼及高、低溫 腕帶式：通常是可防水的，例如遊樂場入場手環 玻璃用：使用在汽車擋風玻璃，例如車輛自動識別 金屬用：使用在汽車及金屬設備，例如貨櫃自動識別 IT RFID 圖：松崗

10 感應器（Reader） 感應器（Reader） ： 又稱讀取器、讀寫器、辨識器、讀碼機 在整個RFID系統扮演物品與應用軟體間的溝通橋樑
讀取器本身的構造有以下幾個部份： 天線、頻率產生器、相位鎖定迴路(PLL)、微處理器、調變/解調變電路、記憶體、通訊介面 一般有RS-232及WiFi介面，將讀取器與後端伺服器或電腦相連結 IT RFID 圖2-4　各式手持式工業RFID讀取器 圖2-5　固定式RFID讀取器 全華

11 RFID系統原理 由感應器持續發射射頻訊號，當RFID電子標籤進入感應範圍時，就會產生感應電流以獲得運作所需的電力，並回應訊息給感應器 IT

12 RFID的應用 目前RFID的應用大致可分為三大類： 取代條碼的RFID 使用記憶體的RFID
例如目前國內外多家汽車廠商使用具晶片的鑰匙或卡片型鑰匙 IT RFID

13 RFID的特性和優點 體積小 多變的形狀 資料讀取正確性高，具有讀／寫操作 同時處理多個電子標籤 讀取速度快、辨識速度快，可縮短作業時間
重複使用 資料的記憶容量大 資料安全性高，RFID Tags端是以晶片製作的 主動式感應，資料通訊距離較長 被動式感應，不用電池，從磁場中取得電力 非接觸式傳輸，沒有視線的限制、可辨識的距離長 穿透性佳 可抵抗惡劣環境、耐環境性佳 壽命長 Tag的使用便利性高 可製成各種包裝類型，放於各種賣場產品上，物流的貨架上 IT RFID

14 RFID的缺點 RFID的缺點： 尚未訂定出標準化規格 成本過高：TAG成本高，每個TAG單價約20日圓 人類隱私問題
干擾源問題（包括金屬材質和操作頻率的干擾） RFID訊號沒有辦法穿透金屬，金屬物品擋在RFID晶片與讀寫器之間時，讀寫器將不會發現RFID晶片 天線的體積過大，成本過高： 一個2公厘的RFID晶片，卻要搭配一個約7.6公分乘4.5公分的天線才能夠達成良好的通訊 IT RFID

15 RFID的標準 RFID目前有以下幾種標準派系： EPCglobal： 條碼界的正宗自居
美國的Wal-Mart以及英國的Tesco大型零售企業都在開始以EPC的系統進行現場測試 Ubiquitous ID Center： 由日本東京大學的坂村健教授率領的TRON專案為中心，在日本對各種應用進行實驗 ISO/IEC： 主要是規範使用13.56Mhz至2.45GHz以及UHF頻帶的RFID標準 IT RFID 全華

16 EPC(Electronic Product Code)
EPC是目前與RFID技術最常被聯想的用詞 中文為電子產品碼，是一組數字 由EPCGlobal公司制定的標準 主要以開發商品編碼體系為主，也進行RFID技術規格制定與教育訓練 可當作產品的身分證號碼一樣，這個號碼被儲存在Tag中，藉由RFID的Reader來與後端應用系統來互動 EPC碼為EPC系統最重要的設計 為物件在資訊系統中的唯一代號，藉此物件相關資訊得以在散佈全球的EPC網路中存取，進而建立資訊交換標準 EPC碼被喻為新一代條碼，編碼結構延伸自現行的傳統條碼，在物件資訊描述上，更為豐富、詳細，並更具時效優勢 IT RFID 全華

17 EPC編碼的特色 EPC編碼的特色： 號碼容量大： 也兼顧未來發展進行擴充 獨一無二的編碼： 視物件的單一品項為不同的個體 可擴充性：
IT RFID 全華

18 頻譜 頻譜中的頻率分為七段： 無線電：30 Hz ~ 3 GHz 微波： 3 GHz ~ 300 GHz
紅外線： 300 GHz ~ 428 THz 可見光： 428 THz ~ 750 THz 紫外線： 750 THz ~ 30 PHz χ射線： 30 PHz ~ 30 EHz γ射線： 30 EHz ~ 3000 EHz IT RFID

19 RFID的三種頻段 RFID感應器發送的頻率，稱為工作頻率 低頻頻段（LF） 高頻頻段（HF） 超高頻頻段（UHF） 頻率範圍
30K~300KHz 3M~30MHz 300M~3GHz 頻率類別 無線電 無線電與微波 成 本 低 中 高 尺寸大小 大 小 讀寫距離 短 長 讀寫速度 慢 快 耐惡劣環境性 佳 差 典型應用 防盜 智慧卡 運輸偵測 IT RFID

20 RFID的六種工作頻率 RFID常使用的工作頻率 低頻135 KHz、高頻13.56 MHz
超高頻433 MHz、860 MHz~930 MHz、2.45 GHz、5.8 GHz 135 KHz以下低頻頻段 傳輸距離短只有10 cm左右，例如動物晶片、門禁管制和防盜追蹤 13.56 MHz高頻頻段 傳輸距離在1 m以下，用在識別證、閘道口出入管理等 433 MHz和860 M ~ 960 MHz超高頻頻段 433 MHz傳輸距離最遠可達近5 m 860 M ~ 960 MHz傳輸距離最遠可達近10 m ，適合供應鏈使用 2.45 GHz和5.8 GHz極高頻頻段 2.45 GHz的最佳傳輸距離有100 m 5.8 GHZ更是2.45 GHz的數倍，適用於電子收費系統和及時定位系統 IT RFID

21 RFID的感應方式 感應耦合： 一般低頻的RFID大都採用這種方式，通常是被動式電子標籤 反向散射耦合：
IT RFID

22 RFID系統的類型 RFID系統的類型： 近耦合系統（Close Coupling System）： 感應距離很短（0.1～1公分）
操作時，Tag（或智慧卡）必須很靠近Reader（或插在讀卡機上） 遠耦合系統（Remote Coupling System）： 感應距離可達1公尺 操作時，Tag可離Reader遠一點 長距離系統（Long Range System）： 感應距離可達10公尺（或更遠） 操作時，Tag可離Reader更遠 IT RFID 松崗

23 RFID系統的操作頻率 越高的資料傳輸率，需有越高的操作頻率：
RFID的操作頻率除了決定Reader可讀取（感應）到Tag的距離外，亦關係到資料的傳輸率；也就是越高的資料傳輸率，需有越高的操作頻率 較低的頻率意謂較低的讀取範圍，及較慢的資料傳輸率： 常用的操作頻率範圍是以低頻、高頻和微波為主；一個較低的頻率意謂一個較低的讀取範圍，以及較慢的資料傳輸率 極高頻（UHF）的頻帶是有管制的： RFID的操作頻率大多屬於非管制之低頻帶，傳輸能量較低，不受當地國家限制的，但有些極高頻（UHF）的頻帶是有管制的，如日本開放950～960MHz的頻率給RFID系統使用 IT RFID 松崗

24 感應卡 感應卡 除了非接觸式智慧卡外，常見的還有感應卡（proximity card）
使用的工作頻率是125 KHz ，無法寫入資料只能唯讀 感應卡不是智慧卡 注意： 只有記憶儲存功能是記憶卡，包含運算能力的才是智慧卡 IT RFID

25 智慧卡 智慧卡： 又稱晶片卡、IC卡 所謂IC（integrated circuit）即積體電路，廣義來說，只要含有積體電路的卡片，都泛稱IC卡、智慧卡 廣義的IC卡可依功能區分為 只有記憶儲存功能的記憶卡 兼具運算能力的智慧卡 狹義來說，智慧卡指其晶片具有邏輯運算能力的IC卡 非接觸式智慧卡： RFID是「RF無線技術」與「ID辨識」的組合 大部分RFID也都只有辨識功能而少有安全認證機制，僅適用於低安全且簡單的識別或標記 而非接觸式智慧卡是目前普及使用之兼具RF通訊及安全機制的RFID IT RFID

26 條碼與RFID之比較 表4-1 條碼與RFID之比較 識別方式 RFID 條碼 最大資料量 最大通信距離 5~6公尺 50公分
多(數萬bytes) 少(數十bytes) 最大通信距離 5~6公尺 50公分 不正當之複製行為 非常困難 容易 對環境變化的忍受度及耐污性 高 低 一次讀取多個標籤 困難 成本 表4-1　條碼與RFID之比較 IT RFID 全華

27 RFID與條碼相比的優點 圖4-1　RFID與條碼相比的優點 IT RFID 全華

28 條碼卡、磁卡及智慧卡的差異及特性比較 智慧卡具有記憶容量大、安全性高、具邏輯運算能力及使用壽命長等優點，優劣比較下，已經漸漸取代條碼和磁條
項 目 條碼卡 磁卡 智慧卡 通訊方式 接觸式讀卡 接觸式刷卡 接觸式或非接觸式 讀取時間 約1秒 約0.5~1秒 安 全 性 低，可變造複製 低，可複製 高，無法變造複製 資料更新 否，只能讀 可以讀寫 記憶容量 只有條碼 低 高 價 格 最低 使用壽命 中，退色既失效 短，磁條易磨損 長 適用範圍 無安全性的識別 低安全性的資料 高安全性的資料 IT RFID