無線射頻技術

RFID，中文稱為無線射頻辨識系統，是一種以無線電波辨識物件的自動辨 識技術。主要是由電子標籤、讀取機和相關應用系統所組成。這是將微小的電子 標籤貼附於物品上，並且由 RFID 感應器透過射頻技術辨識該電子標籤，將辨識 資料回傳至系統後端，達到追蹤、控管、驗證等處理的一種非接觸式自動辨識系 統（邱瑩青，2007）。RFID 主要組成元件說明如下：

1. 電子標籤：標籤的種類與形式繁多，依照需求不同包括有智慧式標籤、腕帶 型、鑰匙型、耐熱型標籤等；若以晶片種類不同則可分為唯讀、只可寫入一 次、可讀寫、內附 CPU 與內附電池等五種；另外若以電子標籤的種類區分，

可由本身是否具有電源分為以下兩種：

（1） 主動式標籤（Active Tag）：標籤本身含有電源裝置，資料通訊距離較 長，可重覆讀寫，記憶體容量較大並且可以主動傳送資料給讀卡機。

缺點是體積較大且需要電池，價格較為昂貴。主要是應用於軍事、醫 療、運輸管理及某些工業等用途。

（2） 被動式標籤（Passive Tag）：標籤本身並無電源，通訊距離較短。被

動式電子標籤由天線線圈收及電磁波，產生運作所需之電力。優點是 體積小、壽命長且價格便宜，缺點則是通訊距離較短，主要使用於儲 存識別資料，例如貨品編號、規格等，或是智慧卡、門禁卡、動物晶 片等應用。

2. 讀卡機：讀卡機包含兩個部分，分別是電腦系統相連的介面以及控制電路收 發模組與收發天線。因應不同應用之需求，讀卡機也可以 CF（Compact Flash）

擴充卡的形式加裝於 PDA 上。

3. 應用程式：主電腦以有線或無線的方式與讀卡機連接，將讀取到的資料經由 電腦應用系統進行管理運用（李宗翰，2006）。

RFID 系統根據標籤種類的不同有不一樣的運作模式。一般來說，其運作原 理是先由讀取機發送無線電波給嵌入或貼在目標物上的標籤，再進行資料擷取與 辨識，工作步驟簡述如下：（1）透過有線（例如 RS -232）或無線（例如藍芽）

的方式，主電腦上的應用系統將控制命令傳達給讀卡機；（2）當讀卡機收到控制 命令後，藉由內建的無線電波收發機（RF Transceiver），內建的控制器會發送出 某一頻率的無線電波能量；（3）當標籤內的天線感應到無線電波能量時，內部 RF 收發機制會耦合出電流，使電容器充電成所需的電源，再由電源驅使記憶體 內的電子產品碼（Electronic Product code, EPC）以另一種操作頻率的數位資料回 傳給讀取機。（4）當讀卡機收到由標籤傳回之電子產品碼後，再以有線或無線的 方式回傳給主電腦。（5）主電腦之應用系統會依據需求，將接收到的電子產品碼 進行辨識管理等工作（陳宏宇，2004）。

RFID 感應器的發送頻率，稱為 RFID 系統的工作頻率或載波頻率，它除了 決定讀卡機可讀取到標籤的距離外，也關係到資料的傳輸率。一般來說，RFID 系統的頻率可概分為低頻（Low Frequency，LF）、高頻（High Frequency，HF）、

超高頻（Ultra High Frequency，UHF）與微波（Microwave），其頻段之比較如表 2-1 所示。

表 2-1 RFID 三段頻段比較表（陳宏宇，2004；邱瑩青，2007）

低頻頻段 高頻頻段 超高頻頻段 微波

通訊頻率 125~135KHz 13.56MHz 100~960MHz 2.45GHz、

5.8GHz

頻率類別 無線電 無線電 無線電 微波

系統型態 被動式 ISO 14443

ISO 15693

被動式 主動式 被動式 主動式

通訊距離 0~50 cm <1m <1.5 m 3~10 m >10 m 3~10 m >10 m

資料傳輸率 低 高 中等 中等

讀寫距離 短 中等 長 長

耦合方式 感應耦合 感應耦合 反向散射耦合 反向散射耦合

抗干擾性 低 中等 高 高

價格成本 低 中等 高 高

另外，RFID 的感應方式分為感應耦合（Inductive Coupling）與反向散射耦 合（Backscatter Coupling）兩種，分述如下：

1. 感應耦合

電子標籤靠近感應器的磁場範圍時，其天線感應耦合會因產生電流獲得電 源，並以 RF 形式將資料傳送給感應器，如圖 2-2 所示。一般低頻的 RFID 大 都採用這種方式，通常為被動式電子標籤，目前使用較為普遍的是 135KHz 和 13.56MHz 頻段，由於所使用的磁場感應受限於感應器所產生的磁場，會影 響傳輸距離，因此感應器與電子標籤之間的感應距離都很短。

圖 2-2 RFID 感應耦合示意圖

2. 反向散射耦合

通常是主動式電子標籤，簡單地說，其動作原理就是感應器發射出去的電磁 波碰到目標後便反射，同時會攜帶回目標通訊，往往是較高頻的 RFID 所採 用的感應方式。主動式電子標籤平常處於省電狀態，要等到進入感應器的有 效偵測範圍時才會轉換為備用狀態，如圖 2-3 所示。

圖 2-3 RFID 反向散射耦合示意圖

近年來，RFID 較常使用的工作頻率分別有低頻 135KHz、高頻 13.56MHz、

超高頻 433MHz、860MHz~930MHz、2.45GHz 與 5.8GHz 六種，其中超高頻頻段 可再細分為超高頻與極高頻（Super High Frequency，SHF）兩類。另外，ISM

（Industrial、Scientific、Medical），則是世界各國保留給專門使用於工業、科學 研究與醫療等方面的頻段，使用時無須提出許可證，僅需要遵守一定的發射功率

並且不會對其他頻段造成干擾即可。例如 2.45 GHz 即將成為各國共同的 ISM 頻 段，因此未來無線區域網路、藍芽等無線網路均可使用 2.45 GHz。詳細工作頻 率的說明比較如表 2-2 所示：

表 2-2 RFID 不同工作頻率的特性差異表（邱瑩青，2007）

工作頻率 頻率區分 感應距離 讀取速度 感應方式 9–135 KHz LF 10 ~ 13 cm 慢 感應耦合 6.78 MHz HF (ISM) 10 ~ 100 cm 慢 感應耦合 13.56 MHz HF (ISM) 10 ~ 100 cm 中 感應耦合 27.125 MHz HF (ISM) 10 ~ 100 cm 中 感應耦合 433.92 MHz UHF (ISM) 2 ~ 20 m 快 反向散射耦合

869 MHz UHF 2 ~ 20 m 快 反向散射耦合 915 MHz UHF 2 ~ 20 m 快 反向散射耦合 2.45 GHz SHF (ISM) 2 ~ 100 m 快 反向散射耦合 5.8 GHz SHF (ISM) 2 ~ 100 m 快 反向散射耦合

二、RFID 相關應用研究

RFID 技術在二次大戰期間由英國軍方所發展，應用於敵我戰機辨識之後，

至今仍持續使用在航空流量管制上，90 年代後更廣泛地應用在門禁管制、運輸 與防盜等各項領域。RFID 不僅漸漸改變人類生活以及消費方式，也是科技發展 上的重要技術之一。加上市場前景看好，具有無限商機，各國對於 RFID 硬體需 求不斷增加（李宗翰，2006）。

根據 ABI 調查報告，如圖 2-4 所示，2007 年全球 RFID 市場規模達美金 38.7 億美元，將於 2012 年達 84.9 億美元，估計年複合成長率為 17%，RFID 全球市 場呈現穩健成長。未來五年 RFID 產值主要來自於硬體市場（標籤與讀卡機），

產值約佔總產值七成。單就標籤產值趨勢來看，如圖 2-5 所示，2008 年 HF 標籤

平均單價為 1.29 美元，預估 2012 年將下降至 27%，約 0.94 美元；UHF Passive 標籤平均單價為 0.17 美元，預期至 2012 年將降至 0.09 美元（李正明，2008）。

圖2-4 2006-2012年 RFID產值趨勢圖 資料來源：李正明，2008

圖 2-5 2006-2012 年 標籤（HF / UHF）產值趨勢圖 資料來源：李正明，2008

早期 RFID 應用多為資料存取、動物或車輛辨識與國防上，隨著零售業的帶 動之下，應用領域也漸漸跨足到醫療管理、資產管理、供應鏈管理，以及技術改 進與標準的訂定等多樣領域範圍。RFID 的導入範圍逐年擴大，以下以實例介紹 RFID 應用在各個領域的現況。現在國人都具備保健的觀念，但很多人到健檢中 心往往有大排長龍的經驗，新光吳火獅紀念醫院健檢中心成為國內首家導入

RFID 應用於醫學健檢中心之醫院。並結合資策會及 RFID 硬體廠商共同進行，

開發建置「醫療產業 RFID 建置導入-打造全方位的預防醫學健檢中心」。由於 受限於無線電波的特性以及若只使用主動式 RFID，則可能因其涵蓋範圍較廣而 造成系統誤判，因此採取透過主動式 RFID 自動辨識健檢來賓身份以及獲取所在 位置，再經由與被動式 RFID 的雙重資訊確認，計算健檢來賓所花費的時間，並 且與後端的自動排程系統連結，便可由系統及時調整健檢流程，更具機動性。導 入後不僅能夠改善以往健檢總是冗長無效率的作業流程，也能幫助醫院消化健檢 來賓，減少醫護人員的混亂。另一方面也提供了醫療資訊分享的便利性，來賓可 使用自己的 RFID 標籤經由觸控式多媒體導覽系統瀏覽相關的健檢及健康資訊；

連結網路查詢歷年健檢資料；提供健檢報告光碟，提供院際之間的資訊交換平 台，達成醫療資訊資源重複使用。除了讓醫護人員即時管理健檢來賓的行蹤，幫 助健檢的服務外，未來也將利用 RFID 儲存個人資料的特點，自動轉換為來賓所 需要的語言，提供非本國人士在台健檢之服務。（呂至剛、繆信宇，2008）。

考試防弊也能導入 RFID 的概念，英國最大考試機構 Edexcel 將 RFID 應用 在試卷與考場作業上，防止考場舞弊或學生作弊。他們將試卷個別附上 RFID 標 籤並且在印刷過程中採用了縮微文本（micro-texting）技術，發給各個學校的試 卷上都印著校名，但肉眼條件下是看不見的，可以有效防止試卷被竊取複印，除 此之外也能協助考卷複查。在 2008 年三月初更進一步嘗試將 RFID 應用於口試 測驗上，把口試結果紀錄成 MP3 聲音檔案後，加上評試人員的標註，以 CD 方 式儲存再加附 RFID 標籤，讓 Edexcel 在管理、追蹤與遞送考生測驗結果更有效 率（RFID 應用推動辦公室，2008）。在休閒遊憩方面，八仙大唐溫泉會館導入亦 導入了 RFID 科技，免除了更換原有設備與器材的成本，大大地減少業主負擔與 降低原有軟硬體之閒置。首先，遊客在櫃台登記後領取 RFID 手環，使用範圍包 含置物櫃開關、個人湯屋使用、自動販賣機消費、館內購物與飲食皆可以運用 RFID 手環輕鬆完成，並且免除了拿錢包、攜帶鑰匙、存放零錢等困擾。以往對 於水上樂園或溫泉館等遊憩場所，無法攜帶錢包帶來低消費意願的情況可獲得改

善，這就是多虧了以 RFID 記帳的消費便利性，應用效益遠高於其他型態的遊樂 場。相較於條碼，RFID 可承載金流以及開關置物櫃，加上導入過程只需要換掉

善，這就是多虧了以 RFID 記帳的消費便利性，應用效益遠高於其他型態的遊樂 場。相較於條碼，RFID 可承載金流以及開關置物櫃，加上導入過程只需要換掉