WeGenius第8刊‧2003年

國立交通大學 電機工程系 唐震寰教授

1.什麼是RFID？

 RFID（Radio Frequency ID）技術廣義上泛指利用無線電通訊進行物件識別的技術；RFID為無線射頻辨識系統，其組成包括電子標籤（tag）、讀取器（reader）及整合系統，透過tag與reader間的通訊，reader可在不需要接觸tag甚至tag不在reader可視範圍內，均可取得tag上儲存的識別資料，進而達成物件識別的功能。從技術的角度來觀察，tag可分為被動式、主動式、半主動式等：

被動式tag：

由reader發送特定頻率的無線電波能量，驅動tag內的電路產生能量並將資料送出，再由reader接收。

主動式tag：

tag內含電池，可主動傳遞資料給reader，其通訊距離多半較被動式tag為遠。

半主動式（semi-active）tag：

以電池維持tag內IC的運作，以reader 的能量進行與reader 的通訊。

Reader在讀取到tag的識別資料後，再透過軟體與企業應用系統連接，並透過Internet進行全球供應鏈資料交換。RFID可應用在大賣場的物流管理、機場的行李管理……等等。

2.為什麼要發展RFID取代條碼？ 

★2-1★RFID具有功能與效率上的優勢

RFID與條碼相較下有很多優點，包括：

a.使用時不需直線對準、讀取範圍大

b.可同時讀取範圍內的多個Tag

c.Tag 表面無需擔心因污損而無法讀取資料

d.Tag 可儲存的資料量大（64bits~2k bits 以上），且某些型式的Tag具有可重複讀寫之功能

然而條碼也有優點，本身已發展成熟且使用成本極低。資策會資工所朱海燕副所長預估，RFID約在2～3年內逐漸普及；至於BarCode條碼，10年內應會是兩者並行，目前國內外有些系統在運作時就是同時貼有條碼及RFIDEPC標籤，做為雙重保險。

★2-2★發展RFID因應國際趨勢與產業需求

因應來自國際的要求，發展RFID技術為必然的趨勢，如美國最大零售商Wal-Mart明訂上游廠商必須再時限內導入RFID技術，如果沒有RFID，就無法將產品銷售給Wal-Mart及其供貨商。其次，RFID的運作方式可提昇物品識別的效率，不需要人工輸入及校對，可以減少人為錯誤。而且，RFID發展過程中同時納入Internet以及e-Commerce的考量規劃，搭配其可以做到辨識同類別中每一商品的唯一性（例如兩瓶一樣的可樂，辨識碼是不同的），可以在全球中即時追蹤管理，或是衍生其他的服務模式。

3.RFID的發展對於晶片製造、設備材料、系統開發、物流管理、交通運輸及電信產業有何影響？

★3-1★晶片製造

雖然推廣RFID可能引發晶片製造需求，但價格將是晶片製造產業對於RFID推廣的挑戰，特別是零售業或物流系統，對於價格敏感度相當高；目前國際公認的tag目標價格為5 cents，而目前RFID tag價格約為20~40 cents，製程改善與市場規模量提高將是RFID降價之兩大關鍵因素；另外RFID標準的成熟亦能提高晶片製造廠商投入誘因。

★3-2★設備材料

在RFID tag方面，天線、被動元件與晶片進一步整合，有利於降低tag製作成本，另外在tag封裝技術的材料研發與改進等，將有助於設備材料廠商在低製造成本的前提下，提供應用在不同場景與環境下之tag產品；RFID tag的製造成本下降與產品多樣化將是設備材料產業的機會之一。

在RFID讀取器方面，為了有效整合無線電讀取tag識別資料以及網路通訊功能，設備製造產業必須摒棄reader使用功能過於單純的微控制系統，而必須改採具有高度運算效能之硬體平台，並能夠整合多項系統單元與輸出入介面、通訊網路模組等；現階段整合方式多半以適當之嵌入式系統平台為基礎，並將必要之RFID掃讀技術，以及網路通訊模組等納入硬體平台之中，並利用功能較為完整的作業系統與應用服務軟體進行較複雜且多元化的RFID應用；RFID reader的功能整合與應用多元化將是設備材料產業的發展方向。

★3-3★系統開發

RFID產業潛力無窮，但對於系統開發產業最重要的是要有殺手級的應用軟體（killer application），才能迅速推廣，而中介軟體（middleware）可稱為是RFID運作的中樞，可以加速殺手級應用的問世，將是系統開發產業的主要發展方向。

系統開發產業在RFID初期的發展多以整合、串接RFID讀寫器為目的；在初期階段成熟之後，應發展具備基本資料蒐集、過濾等功能，同時也滿足企業多對多（devices-to-applications）的介接需求，並具備平台的管理與維運功能；預期未來系統開發廠商將針對不同領域提出各項創新應用解決方案。隨著RFID技術的成熟與應用多元化，預期RFID應用服務與軟體的產值將逐漸超越硬體，系統開發產業應能基於過去在應用服務以及中介軟體的開發經驗，獲得可觀的收益。

★3-4★物流管理

RFID技術可讓物流業者在貨箱上做電子標籤，紀錄擺放位置、產品別、日期等；而透過在貨品上的EPC（電子商品識別碼），則可根據每個產品特有的編碼，隨時掌握貨品狀態以便倉儲管理，取代現有容量較小、傳輸範圍較近的條碼。台灣的優勢在資訊產業的製造技術，期望藉本土製造商降低關鍵零組件成本；此外目前台灣的物流業導入RFID較成熟，特別是外銷製造廠，預估明年中就有較大規模的導入。

★3-5★交通運輸

RFID應用於交通運輸方面傳統上以票證、停車場管理為主；美國太空總署（NASA）將其使用於門禁安全系統，中國將其用於八達嶺長城票務系統和北京一卡通交通系統的「MIFARE」晶片；台北捷運局使用的悠遊卡亦屬於類似的應用。除了高頻RFID的應用外，隨著我國與世界趨勢積極推動交通智慧化與行車定位、電子收費等，超高頻RFID高傳輸速率、通訊距離長的特性將有助於在成本低廉的條件下進行行動車輛識別與資訊收集。

★3-6★電信產業

現階段之RFID讀取器與伺服器端之連線以有線通訊介面為主，讀取功能利用控制IC與相關通訊元件達成，並需要使用一般之電腦系統加以操作與控制。然而從產業需求以及成本的考量來看，需要將RFID讀取功能與通訊功能加以整合，才能有效達成預期效益。

電信產業現階段以提供reader與middleware或應用伺服器的網路服務，然而為了滿足現階段RFID系統所欠缺的功能需求，電信產業應考量使用先進無線通訊技術與reader進行整合，以降低產業導入RFID之基礎建設成本，進而加速RFID的推展；我國若積極發展此種整合系統之技術與建置經驗，將有利於導入RFID應用服務，並使得電信產業與RFID產業間取得相輔相成之效。

4.請介紹國際RFID技術發展？

RFID技術發展

a.美國

美國採用多元化應用的方向為主軸，除了大型零售商的推動外，政府單位亦積極採用RFID技術；美國零售業龍頭Wal-Mart公司發布，將於2005年1月起要求旗下前100大供應商開始採用RFID，2006年起所有供應商將全面適用；美國國防部要求四萬餘軍備商於2005年導入RFID；海關/運輸部亦以RFID技術推動貨櫃安全計畫；美國食品藥物管理局（Food and Drug Administration，簡稱FDA）於 2004年2月公布將引進RFID技術進行藥品真偽追蹤辨識；美國農業部合組了一個動物標籤識別發展團隊，擬訂RFID動物身分識別草案。

b.日本

日本經產省成立「商品追蹤管理研究會」，目前已經有50餘家運輸與物流企業參與，並對RFID的應用與技術標準進行研究；日本政府並於2003年開始，推動四個產業之RFID先導性應用系統，包含家電業、服飾業、圖書出版業及食品流通業，並於2004年計畫發展至十個產業RFID先導性應用系統。

由於日本是電子產業的重要輸出國之一，因此在RFID推動之政策目標包含協助電子標籤技術之研發，期望每一個電子標籤價格能降到5日圓；並開放RFID在UHF頻譜之共通標準為950MHZ~956MHZ，並預計於2005年5月向ISO組織提出以成為國際標準。

c.台灣

國內於2004年3月，在工研院與經濟部的主導下，成立了「RFID研發及產業應用聯盟」。該聯盟結合慶康、光寶、特力、精業、工研院等64家廠商及研究單位力量，以強化國內RFID相關產品設計、開發、量產及系統應用的能力，共同促進台灣RFID產業商機及其國際領導地位。

在國內RFID研發能量的推動，主要有經濟部商業司與工業局。目前相關的計畫方案有S計畫與R計畫。其中與RFID間接相關的S計畫，就是推動大物流聯盟計畫（supply chain），將以新加坡為標竿，除提供獎勵措施與港口基礎建設、提供企業合併、聯盟獎勵辦法外，也修改國內物流責任與保險相關法規，與國際接軌；此外，在R計畫部分，則是推動RFID平台的服務研發計畫，以期所有貨櫃的運輸、通關等業務，均可以透過無線通訊掌握行蹤。此外在RFID tags、RFID readers、系統軟體等技術的研發，也有許多相關的科專計畫，協助提升國內的技術水準。

5.推動RFID對台灣的產業有什麼幫助？

1.解決相關應用服務產業現階段所遭遇的問題

利用RFID的技術優勢，可有效解決相關應用服務產業所遭遇的問題，這些產業可能包括倉儲物流、醫療管理、航站物件管理、智慧型交通管理等，尤其是與倉儲物流管理相關之應用服務，預期能夠有效提昇相關應用服務產業在物件監視、追蹤、與管理之效能；我國若積極推動應用產業導入RFID，並規劃利用RFID技術作為這些物件管理之有效解決方案，這些分析、評估、與規劃模式理論上能夠供不同的應用服務產業相互參考，參與規劃與建置人員亦可吸收務實之產業需求與分析經驗，投入國內較為缺乏之RFID應用需求分析與規劃產業。

2.加速我國發展創新性RFID核心技術

為了順應相關應用服務產業趨勢，並加速我國在RFID技術之發展，推動RFID核心技術、無線通訊核心技術、以及相關設備技術整合課題，將使得我國相關產業技術研發與整合經驗與國際接軌，並促進我國相關產業發展具創新性之RFID技術與設備。

3.促進RFID技術與應用多元化發展

推動RFID除了著重於核心技術之研發與整合外，並需要考慮RFID設備與網路系統、資訊應用系統之技術整合與應用服務發展，相關應用服務產業功能需求以及特性分析亦是我國推廣與發展RFID重點；功能與特性分析是提出技術需求的基礎，根據不同應用服務與場景規劃不同之RFID與通訊網路技術組合與解決方案，在應用模式上可取得創新性的功能與優勢，提供更多元化之RFID應用，並能夠降低RFID系統之建置成本，進而促進RFID技術的推廣。

4.增進相關產業效益

由於實際建置與導入RFID系統需要透過多項產業合作與整合方能完成，因此不但被導入RFID技術之應用服務產業將獲得RFID技術所帶來的效益外，參與RFID系統開發與建置之產業將同時受益；我國現階段之RFID推廣策略採技術研發與應用規劃並重的方式，因此不但是相關應用服務產業能夠獲得RFID技術所帶來的效益，並可促進相關產業的產值，無論對於無線通訊設備研發與製造、資訊與通訊產業、RFID產業等具有商業效。

6.什麼是無線通道模型？

無線電波的頻率範圍是從3KHZ~100GHZ，3KHZ的波長相當長，像這樣低頻的電波可傳非常遠，但問題是它可以擁有使用的頻寬非常有限，能傳的資訊就很有限。低頻電波可穿過牆，高頻電波則不然，每一個頻段在地球上的傳輸特性都不盡相同，但有一個原則，頻率越高傳輸距離越短，頻率越低，因波長可傳的距離比較遠。通道傳播的特性就是要了解傳輸的距離遠近，因為要做無線通訊要知道從基地站台發射出去後接受器多遠就可以收到我訊號，這就是訊號強度。第二個要考慮的是回音的問題，回音會干擾你講的東西，這叫做回音干擾，正式學名叫多重路徑的干擾。這也是通道模型所要研究的東西，因為回音效應會影響到傳輸速率、傳輸品質……等等。

7.天線的功能是什麼？什麼是智慧型天線？

天線基本上有兩個功能，一個是能量的轉換器，我講話的聲音訊號在手機中是以電流呈現，在空中是電磁波，經由天線的作用可將手機裡的電流轉換成空中的信號。另一個是空間濾波器的功能，目的不是在放大聲音而是有效地集中能量、降低干擾，天線是一個好的發射器，同時也是一個好的接受器。智慧型天線系統在電信界已研究很久，智慧的意義在可以隨時隨地調整他空間濾波器的形狀，例如我在基地台架一個智慧型天線，它會偵測人移動的位置而隨其移動。其實智慧型天線技術成熟但造價很高，其他產業有做過的如智慧型麥克風，麥克風會隨著人的聲音移動，和智慧型天線的應用是一樣的意思。

8.什麼是智慧型運輸系統？多用在哪些地方呢？

智慧型運輸系統利用通訊、資訊和其他技術讓我們的人、車、路都智慧化，最簡單的應用是市面上可以做導航的汽車，汽車可以隨時給用路人、用車人及時的路況資訊，甚至進一步做導航，這就是智慧型運輸系統的目的，最近在發展是否可以幫助保護路人、機車族，盲人等等。像由台科大發展的大車隊用的是所謂的Commercial vehicle operation，打電話車子就馬上來載你，這也是一個智慧型運輸系統。未來會感受到更大的改變是電子收費通道：只要在車上貼一個機上單元，開過收費站時就完成了付費動作，不必再用票券或現金，這是所謂的高速公路電子收費。接下來交通部想推道路使用者付費，在車上裝一個GPRS（全球定位系統）它會跟手機連接，把手機放在車上，就像一個碼表，記錄開了多少路，要付多少錢。德國在明年可能就開始實施，希望民眾少開車減少污染，台灣則可能在2010年左右開始實行。智慧型運輸系統ITS是各國都在推的產業，但因為牽扯到兩網一流（路網、電信網、資訊流），需要跨領域的整合，相當不容易。日本很早就在推CAR PC，因為車子可能是工作休閒的地方，希望把生活中的便利移到車內。台灣也希望能用這波的興起帶起其他產業。智慧型運輸系統的優點是安全（例如智慧型防撞雷達）、環保、便利。