無線射頻辨識

2.1.1 無線射頻辨識的意義

無線射頻辨識(Radio Frequency Identification, RFID)是一種結合嵌入貨品中 的晶片、標籤、接收器、後端系統中介軟體等形成的辨識技術。其主要的原理為 利用無線電波發送的磁場(Field)進行無線資料辨識及擷取的工作，可以爲用戶提 供快捷、方便、即時的資訊，是實現移動通信的關鍵技術之一[1]。

藉由晶片發射電波，加速貨物流通的過程，並且拉大可監控距離。RFID 標 籤最大目的在於取代目前廣泛運用的條碼，透過結合無線網路的技術，可以加速 資料傳遞的速度，改善以往條碼還必須運用人工以讀取機方式讀取的步驟。

所有 RFID 系統的最大特色是 NLOS ( Non-Line of Sight )，例如賣場結帳時，消 費者可以直接地將裝滿商品的推車推過收銀台，即時地就完成結帳作業，大大縮 短人工作業時間[15]。

RFID 與目前接觸式、循序讀取的磁卡或條碼技術相較，具有防磁、防水、

耐高溫、使用壽命長、讀取距離較長、安全性高、儲存容量大、儲存資料可修改 及體積小等優勢，加上 RFID 讀取器可在每秒同時讀取 200 至 240 個標籤，具有 更高的系統效率，因此極具取代條碼的潛力[6]。

在舊式環境中，如果條碼與讀取機之間存在著雪、霧、冰、灰燼等物質，就 有可能影響作業。RFID 能在短時間內並在較遠的距離內取得資訊，尤其是主動 式標籤更能在互動式的運用中，發揮極大功效。例如生產線追蹤、維修紀錄、維 修紀錄、動態環境偵測等[6]。

RFID 利用射頻技術辨識貼附於商品上之微小 IC 晶片（RFID Tag, RFID 標籤）

內的資料，再將資料傳到後端系統，以進行追蹤、統計、結帳、查核及存貨控制 等處理，其為一種非接觸式、短距離的自動識別技術[15]。

2.1.2 RFID 的演進

這樣的技術演進至今已超過一甲子。RFID 在歷史上的首次應用可以追溯到 第二次世界大戰期間 (約 1940 年代) ，其當時的功能是用於分辨出敵方飛機與 我方飛機。我方的飛機上裝載有高耗電量的主動式標籤(Active Tag)，當雷達發出 詢問的訊號，這些標籤就會發出適當的回應，藉以識別出自己是友軍或是敵軍。

此系統稱為 IFF(Identify: Friend or Foe)。目前世界上的飛安管制系統仍是以此為 概念[2]。 展至所有供應商，加上 IBM、Microsoft、Home Depot、CVS、Target、Lowe's 與 日本三越百貨公司等大廠相繼宣布使用 RFID 系統，使得 RFID 商機突然湧現。

整個演進過程可以見下表 1 [3]。

表 1 RFID 的演進

Year The Decades of RFID

1940 – 1950

Radar refined and used, major World War II development effort.

RFID invented in 1948.

1950 - 1960 Early explorations of RFID technology, laboratory experiments.

1960 - 1970 Development of the theory of RFID.

Start of applications field trials.

1970 - 1980

Explosion of RFID development.

Tests of RFID accelerate.

Very early adopter implementations of RFID.

1980 - 1990 Commercial applications of RFID enter mainstream.

1990 - 2000

Emergence of standards.

RFID widely deployed.

RFID becomes a part of everyday life.

2.1.3 RFID 原理

RFID 系統的主要組成元件為[4]

(1). Tag 標籤：主要負責儲存被識別物的相關資料,如品號, 品名, 規格等等。

(2). 讀取器：負責讀/寫電子標籤上的資料。

(3). 天線：負責無線電訊號的感應。

(4). 後端系統平台：後台系統控管與其他相關系統的連結。

標籤可以分為主動式( active )和被動式( passive )，主動式標籤內部包含了電 池以及天線，而被動式標籤只有線圈。主動式標籤因為多了電池，其內部的資料 可以被改寫，傳輸距離也較大，內部資料容量也大。而被動式標籤因為只有線圈，

所以必須要靠讀取機發出的電場取得能量。被動式標簽上的線圈可以感應讀取機 送來的訊號而改變電場電壓，因此讀取機可以經由降壓的變化而探知標籤所攜帶 的信號。雖然容量以及距離較小，但是相對的其構造就較為簡單、並且便宜而且 壽命就維持久[17]。

讀取機可以利用其天線對標籤作讀取或寫入的動作，根據不同的 RFID 系統 會有不同種類的天線。讀取機有固定式以及手持式兩種，後者較為輕便，有方向 性但感應距離不長，通常讀取機天線的感應距離可為一英吋至一百公尺以上。

當讀取器接近標籤時，讀取器就會透過天線發送訊號，標籤收到訊號後轉換為運 作時所需的能量，在執行某些運算（若有必要時）後，回傳資料給讀取器，讀取 器將收到的訊號解碼之後，再傳送給後端系統做下一步的處理[17]。

圖 2 RFID 運作示意圖

2.1.4 RFID 中介軟體

此外，我們必須透過依個所謂的 RFID 中介軟體的角色，才能夠讓我們後端 的資訊系統來和 RFID 讀取機進行動作。就軟體來說，中介軟體扮演著與現有流 程資料整合，及處理 RFID 資料的重大角色[17]。

此中介軟體設計必須達成下列四個目標[18]：

(1). 中介軟體需具有協調性，提供一致的介面給不同廠商的應用系統。

(2). 提供一個開放且具有彈性系統所需要的中介軟體架構。

(3). 制定 reader 硬體廠商所需提供的韌體功能標準介面。

(4). 達成 AutoID 所訂定中介軟體的基本功能，並強化對多個讀卡機介面的功 能，及對其他系統端的資料安全保護。

根據 Auto-ID Center 提出的中介軟體系統架構 （如圖 3 所示)設計中介軟 體，將 RFID 中介軟體區分為 Reader Interface、Processing Module、及 Application Interface [5]。

圖 3 RFID 中介軟體架構圖

各模組的功能說明如下：

1. Reader Interface

Reader Interface 的功能，包含下列三個部分：

(1). 提供 RFID Reader 硬體與 Middleware 之連接介面。

(2). 負責 Reader Adapter 與後端軟體之通訊介面，並要能支援多種 Reader Adapter。

(3). 能夠接受遠端命令，控制 Reader Adapter。

2. Process Module

Porcess Module 的功能，包含下列五個部分：

(1). 在系統管轄下，能夠觀察所有 Reader 的狀態。

(2). 提供 Processing Modules 向系統註冊的機制。

(3). 提供 EPC code 和 non-EPC code 轉換的功能。

(4). 提供 Reader 管理的功能，例如新增、刪除、停用、群組…等功能。

(5). 提供過濾不同 Reader 所接收內容的功能。

3. Application Interface

Application Interface 功能，包括：

(1). 透過一致的 XML-RPC/SOAP-RPC 溝通方式。

(2). 連接企業內部既有資料庫（如存貨系統)或 EPC 相關資料庫，使外部應用系 統可透過此 RFID Middleware 取得相關 EPC/nonEPC 資訊。