RFID 系統與應用介紹

2.1.1 RFID 系統組成

RFID 是一種非接觸式的無線射頻辨識系統，是利用無線電的識別系統，可在 附著於人或物之 ID 標籤 (IC 由晶片、天線所構成)、讀取機和控制器之間進行通 訊，以無線方式實施必要資訊交換。即利用無線電波來傳送識別資料，達到身份 識別的目的。主要是由電子標籤 (Tag)、讀取器 (Reader) 、中介軟體與相關應 用系統 (Application System) 所組成。

電子標籤 (Tag)：主要是由具有類比 (Analog)、數位 (Digital) 與記憶體 (Memory) 功能的晶片，以及依不同頻率、應用環境而設計之天線所組成。其中被 動式電子標籤是以讀取器所提供的能量作為本身操作所需的能源，所以被動式電 子標籤可以達到體積小、價格便宜以及使用壽命長等目的。

讀取器 (Reader)：主要是由類比控制 (Analog Control)、數位控制 (Digital Control)、中央處理單元 (單晶片或單板電腦) 以及讀取天線組所組成，讀取器 可以利用相關搜尋技術或協定，達到每秒辨識數百個不同的電子標籤的辨識能力。

中介軟體 (Middleware)：中介軟體主要是透過有線或無線的方式經由讀取器擷 取或接收電子標籤之內部數位資訊，並利用這些資訊配合不同的應用需求做進一 步的加值處理，也可以結合網路功能應用於生產、物流、倉儲、保全等。

RFID運作原理是先由讀取器（Reader）發射特定頻率的無線電波給發射器

（Transponder），用以驅動發射器晶片之電路，再將晶片內部所儲存的資料傳回，

讀取器便可以接收到資料，進行識別。其運作過程如圖2-1所示：

圖 2-1 RFID 運作原理

資料來源：Accenture, “Radio Frequency Identification (RFID) White Paper.” 2001, p.3

2.1.2 RFID 系統的分類

1. 依據電子標籤是否附加電池可區分如表 2-1 所示：

表 2-1 電子標籤類型

主動式 被動式

電源 標籤自發性電力 透過讀取器以感應或RF 方式傳輸

電池 有 沒有

電源持久性 連續性 只有在感應區產生電力

訊號強度需求 很低 很高

傳輸距離 長距離 (100 m or more) 短距離 (3 m or less) Multi-Tag Collection 20 tags moving at more

than 100 Mph

20 tags moving at 3 Mph or slower

資料儲存容量 128Kb read/write 128 bytes read/write

資料來源：Accenture, “Radio Frequency Identification (RFID) White Paper.”

2001, p.4

讀取器 (感測器)

驅動發射器 (晶片) 辨識代碼

無線電波 識別

被動式 (Passive)：被動式電子標籤其能源是由讀取器提供，所以標籤上不需附加 電池，所以體積小、使用期限較長，但是讀取的距離較短。

主動式 (Active)：與被動式不同的部份是其標籤是附加電池的，系統另外增加所 謂的喚醒裝置，平時標籤是處於休眠的狀態，當標籤進入喚醒裝置的範圍時，喚 醒裝置利用無線電波或磁場來觸發或喚醒標籤，標籤這時才進入正常工作模式，

開始傳送相關資訊，由於本身具備工作所需之電源所以傳輸距離較長，但是相對 具有體積較大、需更換電池及成本較高等缺點。

2. 依據記憶體讀寫功能可以區分為：

唯讀 (Read-Only, R/O)：標籤晶片內的資訊出廠時已固定，使用者僅能讀取標籤 晶片內的資訊而無法進行寫入或修改的程序。成本較低，一般應用於門禁管理、

車輛管理、物流管理、動物管理等。

僅能寫入一次但多次讀取 (Write-Once Read-Many, WORM)：和唯讀不同的是使 用者可以寫入或修改標籤晶片內資料一次，和唯讀標籤相同也可進行多次讀取。

成本較高，一般應用於資產管理、生物管理、藥品管理、危險品管理、軍品管理 等。

可重複讀寫 (Read-Write, R/W)：使用者可以透過讀取器進行標籤內晶片資訊之 讀取與寫入，資料可以視需要附加或重新寫入。成本最高，一般應用於航空貨運 及行李管理、客運及捷運票證、信用卡服務等。

3. 依據使用頻率的不同，可以區分如表 2-2 所示：

表 2-2 電子標籤類型

資料來源：經濟部 RFID 應用推動辦公室網站(2007)

低頻 (Low Frequency)：使用的頻段範圍為 10KHz ~ 1MHz，常見的主要規格有 125KHz、135KHz。一般這個頻段的電子標籤都是被動式的，低頻的最大的優點 在於其標籤靠近金屬或液體的物品上時能夠有效發射訊號，不像其他較高頻率之 標籤，在這種情況下訊號會被金屬或液體反射回來，但缺點是讀取距離短、無法 同時進行多標籤讀取以及資訊量較低，一般應用於門禁系統、動物晶片、汽車防 盜器和玩具等。

高頻 (High Frequency)：使用的頻段範圍為 1MHz ~ 400MHz，常見的主要規格為 13.56MHz。這個頻段的標籤主要還是以被動式為主，最大的應用就是我們所熟知 的Smart Card。和低頻相較，其傳輸速度較快且可進行多標籤辨識，一般應用於 圖書館管理、產品管理、Smart Card 等。

超高頻 (Ultra High Frequency)：使用的頻段範圍為 400MHz ~ 1GHz，常見的主

要規格有433 MHz、868 ~ 950MHz。 主動式和被動式的應用在這個頻段都很常 見，被動式標籤讀取距離約3 ~ 4 公尺左右，傳輸速率較快，而且因為天線可採 用蝕刻或印刷的方式製造，因此成本較低，雖然在金屬與液體的物品上的應用較 不理想，但由於讀取距離較遠、資訊傳輸速率較快，而且可以同時進行大數量標 籤的讀取與辨識，因此目前已成為市場的主流，未來將廣泛應用於航空旅客與行 李管理系統、貨架及棧板管理、出貨管理、物流管理等。

微波 (Microwave)：使用的頻段範圍為 1GHz 以上，常見的主要規格有 2.45GHz、

5.8GHz。微波頻段的特性與應用和超高頻段相似，讀取距離約為 2 公尺，但是對 於環境的敏感性較高，一般應用於行李追蹤、物品管理、供應鏈管理等。

2.1.3 RFID 系統的特性 A. 數據讀取功能

感應晶片只要通過讀取器，不需任何接觸，即可直接讀取訊息或數據至資料 庫內，且一次可同時處理多個標籤，並可將受感應物處理的狀態寫入標籤，供下 一階段處理判斷之用。

B. 標籤形狀小型化與多樣化

RFID在讀取上不受尺寸大小與形狀限制，不需為了讀取精確度而配合紙張的 固定尺寸和印刷品質。故RFID標籤可往小型化與多樣型態發展，以應用在不同載 體上。

C. 不受環境影響

傳統上所用的二維條碼，印在紙張上易受到污損就無法識別，但RFID標籤讀 取時不受水、油和藥品等污漬影響，且不易折損。無論該標籤處於黑暗或髒污的 環境中，均可明確讀取與傳遞數據資料。

D. 可重複使用

由於RFID標籤可以反覆被覆寫。因此，標籤可回收重複使用，是相當具有環 保概念的識別技術。

E. 穿透性佳

RFID標籤以紙張、木材和塑料等非金屬或非透明的材質包覆時，也可進行穿 透性通訊；但若是金屬材料的話，就無法進行通訊。

F. 數據的記憶容量大

數據傳輸容量會隨著記憶體規格的發展而擴大。有利於未來物品所攜帶的資 料需求量愈大，標籤所能擴充容量也可隨著物品的需求增加。

2.2 創新的定義與其擴散