Transcript RFID無線射頻技術介紹

近距離無線通訊技術及RFID
近距離無線通訊技術
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ＩrDA（紅外線傳輸）
Wi-Fi (Wireless Fidelity, 無線高保真)
Bluetooth
Zigbee
UWB (Ultra WideBand)
NFC (Near Field Communication)
• RFID(Radio Frequency Identification，
無線射頻識別)
ＩrDA（紅外線傳輸）
• IrDA ：Infrared Data Association 的縮寫
(紅外線傳輸)
• 光無法通過大部分的遮蔽物
• 有方向性
– IR 波長：850 ~ 950 nm
– 範圍：10 公尺
– 16-PPM ：傳輸率為 1 Mbps
– 4-PPM ：傳輸率為 2 Mbps
藍芽Bluetooth
• 藍芽(一種晶片)的運作原理是在2.45 GHz的頻
帶上傳輸，除資料外，亦可傳送聲音甚至是影
像。
• 每個藍芽技術連接裝置都具有根據 IEEE 802
標準所制定的48-bit 地址；可以一對一或一對
多來連接，傳輸範圍最遠在 10 公尺。
• 藍芽技術不但傳輸每秒鐘高達 1MB~2MB，同
時可以設定加密保護，每分鐘變換頻率一千六
百次，因而很難截收，也較不受電磁波干擾。
藍芽的特色
• 優點:
– 價格便宜
– 操作容易
– 功率較低
• 缺點:
– 距離較短
– 速率較慢
藍芽的特色
• 支援多個藍芽設備互相連接
– Piconet, Scatternet
Piconet
Slave
Slave
Master
Slave
Scatternet
Master
藍芽的特色
• 支援多個藍芽設備互相連接
– 1個Master, 7個Slave, 255個Park
ZigBee
• 無線感測器網路 (Wireless Sensor
Networks, WSN)。WSN是由一到數個無線
資料收集器以及為數眾多的感測器(sensors)
所構成的網路系統，而元件之間的溝通則是
採用無線的通訊方式。
• 為了達到大量佈建的目的，無線感測網路必
須具備低成本、低耗電、體積小、容易佈建，
並具有感應環境裝置，可程式化、可動態組
成等特性。
ZigBee
• ZigBee的命名，源自於蜜蜂在發現花粉時，
展現如同 ZigZag 形狀的舞蹈。
• ZigBee是一種無線網絡協定，主要由
ZigBee Alliance制定，底層是採用 IEEE
802.15.4 標準規範的媒體存取層與實體層。
ZigBee
• Zigbee是一種短距離、架構簡單、低消耗功率
與低傳輸速率之無線通訊技術，其傳輸距離約
為數十公尺，使用頻段為免費的 2.4GHz 與
900MHz 頻段，傳輸速率為 10K 至 250Kbps，
網路架構具備Master/Slave 屬性，可達到雙向
通信功用。
• Zigbee具有以下特性：
(1)省電：透過電池即可支援Zigbee長達6~24 個月左
右的使用時間。
(2)可靠度高：當有資料傳送需求時則立即傳送，並進
行雙向確認，以此方式大幅提高系統資訊傳輸之可
靠度。
(3)高度擴充性：一個 Zigbee 的網路最多包括有255
個Zigbee網路節點
ZigBee
• ZigBee 應用領域主要有家庭自動化、家庭
安全、工業與環境控制與個人醫療照護等，
可搭配之應用產品則有家電產品、消費性
電子、PC 週邊產品與感測器等，提供家電
感測、無線PC周邊控制、家電遙控等功能。
ZigBee無線通訊協定之家庭自動化應用
Wi-Fi
• Wi-Fi(Wireless Fidelity,無線高保真)是一
種無線通訊協定，正式名稱
IEEE802.11b，也是屬於短距離無線通訊
技術。Wi-Fi 速率最高可達 54Mbps。
• 雖然在安全性方面略遜於藍芽技術，但
在電波的覆蓋範圍方面卻略勝一籌，可
達100 公尺左右。
UWB (Ultra WideBand)
• 超寬頻(Ultra wideband, UWB)為一最新的高速無線傳
輸技術，主要應用在小範圍的數據傳輸，約在10公尺
的範圍內有500Mbps的傳輸速度，也就是新一代的
WPAN技術。
• 特性：
– 極大的頻寬
– 高傳輸速度
•UWB信號的傳輸範圍為10m之內100Mbps，若在2m之內其傳輸速率
可達480Mbps
– 安全性極高
– 消耗功率低
– 抗干擾性強
– 可用於定位系統
NFC
(Near Filed Communication，近場無線通訊)
• 近場與遠場的不同：
– 近場指的是在距離電子標籤 λ/2π範圍內的磁場作用，
主要透過磁場負責產生與蓄積能量。
– 遠場指的是超過近場外的作用，主要電磁波的傳遞。
• NFC 技術是由感應式識別和互連技術的結合演變
而來。是由Philips、NOKIA和Sony 主推的一種
Near Field Communication (NFC)
 屬於無線射頻識別（Radio Frequency Identification,
RFID）技術的一種。
 NFC 是一項結合了非接觸識別(Contactless
Identification)與互聯(Interconnection)的技術。
 NFC技術是由Philips 、NOKIA和Sony共同開發制定的
通訊方式，目前已經在ISO18092內進行國際標準化。
 NFC 是從非接觸式智慧卡(Contactless Smart Card, CSC)
技術演變而來，能夠向下相容Sony 的FeliCa 與Philips
的Mifare 以及符合ISO/IEC14443 type A 的非接觸式
智慧卡。
Near Field Communication (NFC)
Short Range Wireless Communication Technology
工作RFID頻段 13.56 MHz
典型的工作距離為10 cm
完全相容於目前通行的RFID技術
Pear-to-pear
13,56MHz RF Link
RFID object
NFC 相關標準
 NFC目前的標準有 ECMA-340 、ECMA-352、ISO/IEC 18092
與ISO/IEC 21481，這些標準詳細定義了 NFC 裝置無線射頻
的調變技術、編碼技術、傳輸速率、碼框架構、防碰撞機制
與通訊協定。
NFC運作模式
• 被動模式
1、被動設備的接收器僅須在推進時，確定其存在及證明參與通訊
的可行性，並對資料接收作出回應。
2、被動模式不需要電池，但是缺乏獨立發射訊號的能力。
• 主動模式
– 主動模式裝置 Initiator作為初始端，亦即NFC系統定義的讀取端，
利用本身的電能傳送載波，讓目標端吸收載波電能運作，被動地
回應初始端的通訊連結。
– 主動模式亦可藉由讀取外部 NFC相容的 RFID Tag，觸發各種手
機應用服務。
1、需要兩邊設備都支援全雙向資料交換 (Duplex Data Exchange)，
2、需兩個節點同時參與協商資料交換。
3、需要電池，有獨立發射訊號的能力。
無線區域網路的安全機制
RFID無線射頻技術介紹
大 綱
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無線射頻識別(RFID) 相關技術
EPCglobal：全球標凖射頻識別系統
RFID之應用
RFID相關之議題(安全、隱私)
台灣發展RFID之現況
結論
RFID之發展
• RFID (Radio Frequency Identification)起源於1901
年，義大利人Marconi製作無線電機之實驗。
• 1932年英軍在二次世界大戰時首先應用RFID於
「敵我識別(identification friend or fee)」，來識別
盟軍或敵軍的飛機。
• 美國國防部(DoD)在1970年代為了能有效管理軍事
系統，進行RFID研發製作。
• RFID之應用已有60多年了，主要是在軍事用途。
• 1999年MIT成立Auto-ID中心，研發RFID於日常生
活之應用，開啟RFID之熱潮。
• 2003年以後的商業市場的需求，例如美國最大的零
售商Wal-Mart，及德國的Metro公司。
RFID標籤介紹
一個RFID Tag的組成包含：RFID chip、天線(antenna)及電力來源(Power source)
天線(Antenna)
電容器(Capacitor)
RFID chip
亦稱 Application Specific
Integrated Circuit (ASIC)
RFID chip組成包含有：
調變電路(modulation circuitry)
控制電路(control circuitry)
記憶體( memory)
處理器(processor)
有時也稱為感應線圈
(inductor coil)
RFID 工作原理
Antenna
Reader
Computer
Tag
RFID的原理
邏輯電路
Control
Module
記
憶
體
RF
Module
電磁感應
(主要規格使用的頻率有125KHz、135KHz、13.56MHz)
讀取距離短之RFID Tag
邏輯電路
Control
Module
記
憶
體
RF
Module
無線電波
(主要規格使用的頻率有433 MHz、860~960MHz、2.45GHz、5.8GHz)
讀取距離長之RFID Tag
標籤(Tag)
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•
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•
TI 13.56MHz
Passive
1M
Read / Write
2K bits
標籤(Tag)
• Alien
915MHz
• Passive
• 5M
• Write once
• 96 bits
讀取器(Reader)
固定式讀取器
手持式讀取器
Hitachi Develops a New RFID with
Embedded Antenna µ-Chip
Makes Possible Wireless Links that Work Using Nothing More
Than a 0.4mm X 0.4mm Chip, One of the World's Smallest ICs
射頻識別標籤類型
• 依電源特性
– 主動式(active)：具電源
– 被動式(passive) ：不具電源，由讀取器啟動。
– 半被動式(semi-passive)：具電源，但由讀取器
啟動。
• 依記憶體特性
– 僅可讀取(Read only)
– 可一次寫入(Write once)
– 可讀寫(Read / Write)
電子標籤(Tag)的類型
• 通常以有無內建電池區分為被動式和主動
式兩種類型。
– 被動式Tag是接收讀取器所傳送的能量，轉換成
電子標籤內部電路操作電能；被動式Tag具有便
宜、 壽命長、體積小等優點。
– 主動式Tag由於內建電池、可有較長的感應距離，
但電力耗盡時則無法使用。
http://www.wikipedia.org/
被動式Tag
• 被動式標籤是由天線收集電磁能量，產生
運作時所需的能量。
– 優點：無電池、體積小、成本低和壽命長。
– 缺點：通訊距離較短。
主動式Tag
• 主動式標籤內部具有電池供應Tag使用，有
的主動式標籤內還具有各式感應器。
– 優點：通訊距離長、記憶容量大。
– 缺點：電池需定期更換、成本高昂。
主動式與被動式標韱之比較
標韱型態 讀寫距離
特徵
主動式
>100公尺
具電源，成本高，效率高，
偵測性強。
被動式
5公尺左右
不具電源，最便宜。
半被動式 15公尺左右 具電源，有效讀取距離及精
確性都較高。
電磁波頻譜
Tag依讀取頻率分類
RFID
LF
(125KHz)
EAS系統
ISO 18000-2
ISO 11784
ISO 11785
HF
(13.56MHz)
ISO 14443
ISO 15693
ISO 10536
ISO 18000-3
UHF
(433MHz)
UHF
(860~960MHz)
微波
(2.45GHz)
ISO 18000-7
ISO 18000-6
ISO 18000-4
RFID的類型(以頻率分類)
Ticket
ISO 14443
Animal
Identification
Item
Management
Item
Management
Item
Management
Item
Management
ISO 11784
ISO 15693
ISO 18000
(part 6)
ISO 18000
(part 4)
ISO 11785
ISO 18000
(part 3)
ISO 18000
(part 7)
EPC UHF0
ISO 14223
EPC HF1
Item
Management
ISO 18000
(part 2)
100KHz
EPC UHF1
Near Field
Communication
1MHz
ISO 18092
400MHz
1GHz
Heiko Knospe and Hartmut Pohl, “RFID Security”, Information Security Technical Report. Vol. 9, No. 4, 2004.
各種RFID頻率的傳輸距離和應用範圍
頻率
傳輸距離
應用
低頻
135KHz 以下
約10 公分左右，
通訊速度較慢。
多數的國家採開放政策，少涉
及法規和執照申請的問題，使
用層面最廣包括寵物晶片、門
禁管制和防盜追蹤等。
高頻
13.56MHz
傳輸距離最長可達 薄化效果佳，近距離的非接觸
1 公尺。
式IC 卡，大多用於會員、識別
證、飛機機票和建築物出入管
理等。
最遠可達近5 公尺 適合用在供應鏈品（Items）管
超高頻
的傳輸距離，速度 理，但各國頻率與法規各異。
860M~960MHz 快、通訊品質佳。
微波
2.45GHz、
5.8GHz
最遠可達近15 公 適合用在供應鏈品（Items）管
尺的傳輸距離，速 理，但各國頻率與法規各異。
度快、通訊品質佳。
各頻率分類的比較
頻率
LF(125KHz) HF(13.56MHz)
UHF(868~922M
微波(2.45GHz)
Hz)
通信距離
< 0.5M
< 1.5M
>3M
> 10M
工作方式
磁場式感應
磁場式感應
反向散射式
反向散射式
紙箱、電子收費
商品防僞、證
件
應用層面
門禁、動物晶 智慧卡、圖書
片
館
資料讀取速
率
慢 >>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>> 快
讀取能力
佳 <<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<< 差
被動式尺寸
大 >>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>> 小
RFID不同頻段之範圍與標準
各國對超高頻頻段所開放的頻率
國家
UHF 開放頻率
台灣
美國
歐洲
日本
922-928MHz 2004年厎開放
902-928MHz
868MHz 上下
950MHz
識別資料的種類
Passive Tag
Functionality
• R/W Memory
• Non-Line-of-Sight
• Simultaneous ID
• Robust
Active Tag
•Long Range
• Location Finding
• Larger R/W Memory
• Non-Line-of-Sight
• Simultaneous ID
Smart Materials
(Magnetic, Chemical, Nuclear …)
•Non-Line-of-Sight
2D Bar Code
• Larger Data Capacity
• Greater Data Integrity
Linear Bar Code
1 2 34
5 6 7 0
• Lowest Cost
Cost
But ...
• More Expensive
• Limited Life
• Less Robust
RFID與條碼的比較
功
能
成本
條碼與RFID之比較
條碼
RFID
唯讀
需要對準標的
一次讀一個
易破損
可讀寫
不需對準標的
同時讀取多個
堅固全天候使用
可不需人力介入操作
RFID與人工輸入及條碼比較
•作業效率
數據量
錄入方式
1筆
10筆
100筆
1000筆
人工錄入
10秒
100秒
1000秒
2小時47分
掃瞄條碼
2秒
20秒
200秒
33分
射頻辨識
0.1秒
1秒
10秒
1分40秒
•資料取得
– 以一個棧板的貨到達倉庫進行收貨作業為例
人工錄入
10分鐘－保管員點收－簽收單據－交由計算器操作員錄入
條碼掃瞄
3分鐘－保管員點收－簽收單據－以掃瞄條碼錄入
射頻辨識
少於1秒－RFID讀取器讀取貨物資訊直接錄入計算器
射頻辨識為即時讀取，貨物到達倉庫的同時，資料即錄入資料庫
RFID的特性
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•
•
•
•
•
•
•
體積小
•
多變形狀
•
可更新重複使用
•
穿透性非接觸式傳輸
•
自動識別
安全性高
主動式感應
讀取快速
大量化
具快速回應能力
可抵抗惡劣環境
壽命長
RFID 取代條碼？
No ！
两者並行
RFID國際標準
• EPC (Electronic Product Code)
- 美國 MIT Auto-ID 中心
• ISO - 全球標準組織
• UID(Ubiquitous ID) - 日本標準
• AIM Global - 全球自動識別組織
• IP-X - 加拿大標準
ISO國際標準(一)
密 接 型 [通 訊 距 離 ： 數 (釐 米 )] IS O 10536
卡片型
(S C 17) 13 .56 M H z
[人 員 用 ]
安全機能非常高
偽造、變造、改寫上強
記憶體容量大
近 接 型 [通 訊 距 離 ： 10 公 分 以 下 ] IS O 14443
近 側 型 [通 訊 距 離 ： 70 公 分 以 下 ] IS O 15693
R F ID IS O 的
標準化作業
S C 17 人 (人 員
用 )每 通 訊 距
離 和 S C 31 (物
品 用 )每 頻 率
使 用 頻 率 ： 135 K H z以 下
IS O 18000 -2
使 用 頻 率 ： 13.56 M H z以 下
IS O 18000 -3
標試型
(S C 31) [無 特 定 形
狀 ][人 員 用 ]
在各種卡片、電話卡上採用
使 用 頻 率 ： 2.45G H z以 下
IS O 18000 -4
使 用 頻 率 ： 5 .8 G H z以 下
IS O 18000 -5
使 用 頻 率 ： 868 ~ 922 M H z以 下
IS O 18000 -6
使 用 頻 率 ： 433 M H z以 下
IS O 18000 -7
高 速 通 訊 [2 1 2/1 0 6k b p s]
可以取得通訊距離
有希望低價格化
記憶容量可以擴大
「物品」上添設的
R F ID 可 因 應 各 種
A p p licatio n
利用磁廠和電波
的特質
重視低價格化
可以進行長距離
通訊
具備多數同步讀
取機能
記憶體容量從數
B ite到 1K B ite 都 有
具安全機能
通訊速度可因新
技術而提高
ISO國際標準(二)
• ISO 10536
• ISO 14443
– 金融業：VISA卡
– 小額付費：悠遊卡
• ISO 15693
– 門禁
• ISO 18000
– 物流業
http://www.eantaiwan.org.tw/
EPCglobal：全球標凖射頻識別系統
• 1999年由UCC，P&G & Gillette贊助在MIT
成立Auto-ID 中心，致力研發自動識別系統。
• 2003年8月由EAN (European Article
Numbering Association) 及UCC (Uniform
Code Council)聯合成立非營利組織
EPCglobal (Electronic Product Code)。
• EPCglobal 總部在美國波士頓
• 網址：http://www.epcglobalinc.org
Auto-ID Center
 Founded at MIT in October, 1999
 Currently has over 100 members and
new Centers in England, Switzerland,
Australia, China and Japan
http://www.autoidcenter.org/
Global benefits of an integrated Smart Item network estimated to be over U.S.$240 billion annually.
Over 550 billion different items pass through the members’ supply chains every year.
Forrester 預測
IDTechEx 預測
EPC 從研究到實用
EPCglobal 之宗旨
•
•
•
•
•
•
•
建立EPC的商業合作機制
全球性
免費且開放的標凖
跨多行業
跨平台(Interoperability)
滿足使用者的需求
非營利性質並客觀的立場
EPCglobal 之任務
1. 研發
– In collaboration with the 6 Auto-ID Labs
2. 制定標凖
– Process for Hardware & Software standards
3. 管理 EPCglobal Network
– Numbering system
– Object Name Service
– Certification Services
4. 推廣
– Marketing, Awareness, Business Development,
Implementation support
6 Auto-ID Labs
– 總部 – School of Engineering, MIT
– 英國 – Cambridge University, England
– 瑞士 – St. Gallen University, Switzerland
– 澳洲 – University of Adelaide
– 日本 – 應慶大學
– 中國 – 復旦大學
EPCglobal 與 ISO 之關係
RFID國際標準
• 除之前介紹的EPC，尚有四種主流國際標
準：
–
–
–
–
ISO - 全球標準組織
UID - 日本標準
AIM Global - 全球自動識別組織
IP-X - 加拿大標準
ISO國際標準(一)
密 接 型 [通 訊 距 離 ： 數 (釐 米 )] IS O 10536
卡片型
(S C 17) 13 .56 M H z
[人 員 用 ]
安全機能非常高
偽造、變造、改寫上強
記憶體容量大
近 接 型 [通 訊 距 離 ： 10 公 分 以 下 ] IS O 14443
近 側 型 [通 訊 距 離 ： 70 公 分 以 下 ] IS O 15693
R F ID IS O 的
標準化作業
S C 17 人 (人 員
用 )每 通 訊 距
離 和 S C 31 (物
品 用 )每 頻 率
使 用 頻 率 ： 135 K H z以 下
IS O 18000 -2
使 用 頻 率 ： 13.56 M H z以 下
IS O 18000 -3
標試型
(S C 31) [無 特 定 形
狀 ][人 員 用 ]
在各種卡片、電話卡上採用
使 用 頻 率 ： 2.45G H z以 下
IS O 18000 -4
使 用 頻 率 ： 5 .8 G H z以 下
IS O 18000 -5
使 用 頻 率 ： 868 ~ 922 M H z以 下
IS O 18000 -6
使 用 頻 率 ： 433 M H z以 下
IS O 18000 -7
高 速 通 訊 [2 1 2/1 0 6k b p s]
可以取得通訊距離
有希望低價格化
記憶容量可以擴大
「物品」上添設的
R F ID 可 因 應 各 種
A p p licatio n
利用磁廠和電波
的特質
重視低價格化
可以進行長距離
通訊
具備多數同步讀
取機能
記憶體容量從數
B ite到 1K B ite 都 有
具安全機能
通訊速度可因新
技術而提高
ISO國際標準(二)
• ISO 10536
• ISO 14443
– 金融業：VISA卡
– 小額付費：悠遊卡
• ISO 15693
– 門禁
• ISO 18000
– 物流業
http://www.eantaiwan.org.tw/
Auto-ID Center
 願景
 資訊連結達到即時(real time)、隨時
(all the time)
 提供直接(direct)和連續(continual)實
體物件識別、區別和狀態的存取功能
 目標
 連結實體世界和資訊世界
 工具
 智慧標籤＋網路技術＋資訊平台
Auto-ID Center
•標籤價格：
$1.00 => $0.50 => $0.15 => $0.05 ? => ?
•讀取器價格：
$5,000 => $1,000 => $300 => $100 => ??
EPC 標凖規格
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
EPC標籤資料規格1.1版
900MHz Class 0射頻識別標籤規格
13.56MHz ISM頻譜Class 1射頻識別標籤介面規格
860MHz~930MHz Class 1射頻識別標籤之射頻與邏輯
的通訊介面規格
讀取器協定
Savant 規格
實體標記語言(Physical Markup Language，簡稱PML)
核心規格
物件名稱服務(Object Name Service，簡稱ONS)系統規
格
EPCglobal 標籤規範
名稱
描述
注釋
Class 0
簡單、被動式及僅在製造廠(factory)中規
制之唯讀標籤
Matrics可從2003年2月開始提供Class
0 標籤
Class 1
簡單、被動式及擁有可供一次編寫、非
易變性(non-volatile)記憶體之唯讀標籤
Alien Technology可從2003年3月開始
提供Class 1 標籤
Class 2
具可讀寫(read/write)記憶體之被動式標
籤
Auto-ID Center尚未完成晶片的設計與
相關規範
Class 3
準被動式(Semi-passive)標籤，具可讀寫
(read/write)記憶體以及一個內建電池以
支援增加讀取距離
Auto-ID Center尚未完成晶片的設計與
相關規範
Class 4
準被動式(Semi-passive)標籤或可與每一
個或與其他儀器溝通之主動式(active)標
籤
這些標籤還有多年才能完成，其最可
能適用於收集感應式(sensory)資料
EPC 第二代規格
1. EPCglobal將於2004年厎完成UHF第二代
規格標準。
2. UHF第二代規格標準將會納入ISO/IEC
18000 系列之標準。
EPC 的編碼特色
• 彈性設計
– 可擴充性
– 與條碼相容
– 不拘產業別
– 兼具簡單與細節性編碼
• 容量大
• 獨特性 唯一性
• 應用多元
EPC 編碼標凖
01.0203D2A.916E8B.0719BAE03C
Auto-ID Center epc
8 bits
28 bits
(268 million units)
24 bits
(16 million units)
96 bits
18 quintillion(1016 objects)
36 bits
(68 billion units)
物件的數量研究
位元(容量)
數量
對象
23
6.0×106/年產量
汔車
29
5.8×108/年產量
電腦
33
6.0×109/年產量
人類
34
2.0×1010/年產量
刮鬍刀片
54
1.3×1016/年產量
米粒
EAN．UCC條碼與EPC碼的轉換
EAN：European Article Number
UCC：Universal Code Council)
EAN-13：國家代碼（前3位）
生產商代碼（後4位）
貨品代碼（再5位）
EAN．UCC條碼與EPC碼的轉換
RFID運作模式
貨品編號
實際上，完整的貨品規格資料是從後端資料庫取得…
完整的貨品規格資料通常可能會超過一般RFID標籤的記憶體空間
RFID運作模式
EPC Network Elements
EPC – Electronic Product Code
EPC Tags & readers
ONS – Object Name Service
PML – Physical Markup Language
Savant
antenna
chip
ONS - Object Name Service
ID
ID
data
Internet
telemetry
telemetry
reader
ePC - electronic product code
computers
PML - physical markup language
物件命名系統(ONS)
 目錄服務“directory service”
 類似網際網路之區域名稱伺服器(DNS,
Domain Name Service)
 可傳達物件的產品電子碼之訊息給存放
所在位址資訊的電腦系統，其功能為把
實體之物件與其相關之資訊作一連結
物件標示語言(PML)
 PML是什麼？
 為一組用來描述實體物件、實體流程和環境的語言
 使用可延伸標示語言(XML)作為程式語言
 What does PML look like?
 Here is the sort of PML which might be output from the Savant:
 <?xml version="1.0"?>
<PML VERSION="0.10">
<READ EPC="00000000B000001000000002">
<DATE LABEL=”ADD">81274007659</DATE>
<EPC>0000000A1000001000000003</EPC>
</READ>
<READ EPC="00000000B000001000000002">
<DATE LABEL=”REMOVE">81274009968</DATE>
<EPC>0000000A1000001000000003</EPC>
</READ>
</PML>
Savant 作業平台





是Auto-ID System的基本作業平台
處理巨量之數據
提供非常靈活的數據過濾及監視功能
控制reader(讀取器)
作為溝通之介面，提供應用軟體或ERP所需之數據
EPCglobal Network
常見的RFID應用
門禁管制：人員出入門禁監控、管制及上下班人事管理
回收資產： 棧板、貨櫃、台車、籠車等可回收容器管理
貨物管理： 航空運輸的行李識別，存貨、物流運輸管理
物料處理： 工廠的物料清點、物料控制系統
廢物處理： 垃圾回收處理、廢棄物管控系統
醫療應用： 醫院的病歷系統、危險或管制之生化物品管理
交通運輸： 高速公路的收費系統
防盜應用： 超市的防盜、圖書館或書店的防盜管理
動物監控： 畜牧動物管理、竉物識別、野生動物生態的追蹤
自動控制： 汽車、家電、電子業之組裝生產
聯合票證： 聯合多種用途的智慧型儲值卡、紅利積點卡
EPC在供應鏈運作流程
RFID於自動化供應鏈管理系統的應用
應用EAN system的利益
（European Article Number, 歐洲商品編碼）
• 對製造商的益處
– 便於蒐集商品情報，了解消費趨勢，快速回應消
費需求。
– 使用統一標籤，減少重覆作業，節省貼標人力。
– 庫存管理工作效率提高，精確度提高。
– 出貨、送貨工作效率提高，降低物流作業成本。
– 由於情報的迅速蒐集分析，便於產品計劃及訂
價。
應用EAN system的利益
• 對批發業者的益處
– 迅速、精確地處理訂貨、送貨工作，提高服務
品質。
– 庫存管理精確、詳細，防止資本積壓。
– 提高對零售業的服務品質。
– 確實掌握商情，增強競爭力，創造更高利
潤。
應用EAN system的利益
• 對零售商的益處
– 排除使用店內條碼之負面影響。
–
–
–
–
–
–
蒐集運用商品資料，掌握暢銷商品，增加獲利。
結帳更迅速而精確。
節省大量人力，防止櫃檯人員的舞弊。
便利商品價格的變動。
得到有效的管理，如庫存、訂/出貨、營業分析等。
對消費者提供更好的服務，建立顧客的忠誠
度。
應用EAN system的利益
• 對從業人員的益處
– 作業更快速無誤，精神愉快不易疲勞。
– 避免例行性工作的枯燥，造成職業倦怠。 於
實施自動化系統能使從業人員 享受工作的樂趣，
提高工作士氣。
– 簡化了作業流程，工作更是輕鬆不少。
應用EAN system的利益
• 對顧客的益處
– 獲得迅速、友善而且正確的服務。
– 結帳前排除了計算上的錯誤，使顧客可以安心
購買。
– 商店能維持較多、較好的商品選擇，而不致有
缺貨的情形發生。
– 因而獲得較佳的購物環境。
EPC射頻識別應用效益
• 較低的存貨準備
– 由於能提供產品在哪裡的即時資訊，使得整體供應鏈
的產品動態透明化，所以低存貨準備不致影響銷售，
因而改善現金流量並降低經常費用
• 減少缺貨產生
– 當貨架須補貨或產生商品錯放位置時，使用RFID可即
時通知員工或警示經理採取行動，零售商估計通常可
提昇1%的貨架利用率，增加0.5%的銷售額
• 降低盤損
– 據估計由於耗損造成總銷售額2%的損失，相當等於
320億美元（2001年在美國）；透過庫存掃描標籤正確
收貨，RFID可為零售商減少損耗25%-40%。
EPC射頻識別應用效益
• 提高資產使用率
– EPCglobal技術的應用讓公司很容易追蹤可回收性資產，
如棧板、條板箱或手推車等，並且更為精確，因而提
高資產使用率。
• 杜絕仿冒
– RFID標籤成為仿冒廠商的符咒，假如本來應該要有
RFID標籤的產品，若沒有該標籤，那麼就會被懷疑是
否仿冒；商品若是附有標籤，也會被讀取並與製造商
之資料庫對照，以確定是否經過授權，健康醫藥產業
在這方面會產生更大的效用。
• 改善產品回收作業
– EPCglobal網路讓我們能唯一性識別及記錄任何產品，
因此我們僅需回收有問題的產品，不須大費周章去過
濾，因而大大降低回收成本。
uID標準
• 日本在電子標籤方面的發展，即時嵌入式系統
TRON。以T-Engine為其中核心的體系架構。
• 在東京大學教授Ken Sakamura提出的TEngine架構領導下，Ubiquitous ID Center
（uID中心）設立於T-Engine論壇。
• uID中心設立目標為建立並推廣“泛在環境”
自動辨識技術標準，最後得以實現Ubiquitous
Computing（U化環境運算）的應用目標。
• uID中心並得到日本政府經產省和總務省以及
大企業的支援。
uID技術架構
• Ubiquitous ID Architecture（uID架構）是
把利用RFID等感應元件產出的ucode標籤
植入各種物品的技術。
– 目前ucode Tag只儲存
物品識別ID碼，以及容
量範圍內可附加的屬性
資料；而無法儲存在
ucode Tag的資料，則
放在網路端的資料庫。
http://www.uidcenter.tw/architecture-1.html
http://www.uidcenter.tw/images/tracability1.png
uID的特點(一)
• 頻段：2.45GHz、
13.56MHz
• Class 1 ～ Class 6；6等級
• 資訊位元數：128bits
• 具PKI的認證功能
• Ubiquitous ID Center主導
• 日本國家標準
http://www.t-engine.org/index.html
uID的特點(二)
• ucode的最大特點是，其為可吸收已有各種
ID代碼的meta代碼體系。
• 例如，ucode的128位元組這樣一個龐大的
號碼空間，可將使用條碼的JAN代碼、
UPC代碼、 EAN代碼、書籍的ISBN和
ISSN、在網際網路上使用的IP位址、分配
在電話終端上的電話號碼等各種號碼或ID，
均包含在其中。
ucode的編碼
• ucode是uID的整體核心，採用了128位元記
錄資訊，提供了340×1036編碼空間。
• ucode的基本代碼長度128位元，視需要可
以以128位元為單位進行擴充，備有256 位
元、384位元、512位元的結構。
AIM Global 標準
• Automatic Identification and Mobility; AIM
http://www.aimglobal.org/
IP-X 標準
• IPICO RFID與傳統RFID間的比較
http://www.ipico.com/
RFID應用
隱私與安全性的問題
RFID 安全議題的影片
隱私權風險
• RFID影響隱私權風險因素有：
– 標簽存放有個人資訊。
– 附有標簽之物品關於個人隱私，如藥品、政治
或宗教書籍等。
– 使用者攜帶之標簽適用於該處之讀取器 。
109
RFID 的資訊安全
RFID 系統架構
Wire
電子標籤
讀取器
後端資料庫
Wireless
Data/Clock
Energy
110
攻擊RFID資訊安全的可能方式
竊聽(Sniffing)
廣播式的無線電波環境，在標纖與讀取器傳輸
過程中產生的資料洩漏。
追蹤(Tracking)
運用標纖所屬的EPC碼或ID碼可對應出使用者
路徑的軌跡，以達到Tracking的目的。
哄騙(spoofing)/複製(cloning)
複製合法標籤黏貼於物件。或將合法EPC碼或ID碼
寫入標籤內。
中間者攻擊/偽裝(impersonation)
攔截標纖與讀取器之直接通訊。偽裝成中間者
與標籤或讀取器進行通訊。
攻擊RFID資訊安全的可能方式
重播攻擊(Replay)
攔截標纖與讀取器之合法EPC碼或ID碼。利用
此合法碼轉送與重複進行驗證。
阻斷服務攻擊(deny of service)
阻截或干擾RFID的合法服務。
例如：Farady cage 或多承載飽和jamming。
實體攻擊
去除晶片封裝實施逆向或微探針破解EPC碼或
ID碼(據稱Mifare被攻擊的手法。
攻擊RFID技術的可能方式
緩衝區溢位攻擊(buffer overload attack)
針對網路伺服器的攻擊。若RFID不斷接收傳送
標籤將導致應用程式或中介軟體緩衝區溢位。
SQL指令植入攻擊(SQL injection attacks)
在輸入的資料中植入特定SQL語法使資料庫做
非預期的查詢指令。
程式碼插入攻擊
針對網頁裡描述的語言的攻擊。例如攻擊者可以
利用以網頁查詢EPC資訊的EPC global網路攻擊
後端資料庫系統。
攻擊RFID技術的可能方式
旁路攻擊(side channel/power analysis attack)
標籤晶片的功率消耗與電磁場因處理的作業類型
與數據有不同的特徵。依其關聯性獲取秘密資訊。
暴力攻擊法(brute force attack)
猜測所有密碼的可能組合以進行攻擊(Byers, M.,
2007)。以暴力法大約30天可猜出UHF Class-1
Generation-2標籤所用的密碼。
攻擊RFID技術的可能方式
RFID安全的需求與目標
機密性
確保只有獲得授權的使用者才可以存取資訊，也就是說，資料在
網路傳送時，若有偷窺者亦無法得知傳送的資料內容，以防止資料
受到網路監聽的攻擊。
確認性
主要目的在於確認通訊傳輸的雙方的個人之身份。
完整性
資料在網路傳輸過程中，不會被任何人修改或破壞。若檔案內容
或傳輸中的資訊可能受到竄改攻擊，則竄改行為將會被察覺出來。
RFID安全的需求與目標
不可否認性
系統必須紀錄與管理這些商業性行為所相對的電子化證據，有能力
在糾紛發生時，將證據提供給仲裁者驗證進行仲裁。
匿名性
因為RFID的編碼特性，攻擊者可以收集有關物品的訊息可能會
透露出有關消費者的私人隱私問題，及位置。
RFID安全的對策
隱私與安全性的問題
• 標籤編碼的唯一性及不必接觸即可讀取標
籤之資料之特性，造成隱私的安全的顧慮。
• Example:
• EPCglobal 對隱私與安全性的規範
– Kill 指令
– 資料加密
• 阻絕式標籤(Blocker tag)
RFID 的議題
•
•
•
•
•
RFID的成長瓶頸
RFID的技術問題
RFID風險
RFID安全控管
RFID保護機制
RFID的成長瓶頸
• 目前影響RFID成長的四大因素
– 成本問題
• cost too high, needs to be < $0.1
– 國際標準的制定與推動
• Lack of standards and protocols
– 市場問題
• 主要是需求不足：技術的供應商比較熱情，用戶則相
對理智。
• RFID技術的應用存在著上游投資、下游受益的現象。
– 安全與隱私問題
•
Security concerns and privacy
issue
http://www.wikipedia.org/
RFID的技術問題
• 應用材料會影響Tag天線效能
• 天線的方向性影響RFID的讀取率
RFID風險
• RFID風險可分為以下幾類：
–
–
–
–
商業流程風險
商業智慧風險
內部性風險 (隱私權風險)
外部性風險
RFID安全控管
• RFID安全性問題已受各界關注，在控管部
份大致分為三大類：
– 管理部份(Management)
• 針對RFID系統制定安全性方針。
– 操作部份(Operational)
• 針對管理者與使用者制定操作方針。
– 技術部份(Technical)
• 以額外技術保護標簽內資料，避免有心人士讀取。
RFID保護機制
• 額外設備
– 法拉第籠(上圖)
– 阻擋器標籤(Blocker Tag)(下圖)
• 密碼技術
• 其他方法
台灣發展RFID之現況
• 在國內，政府政策傾向獎勵與投資並重
• 主導單位為經濟部
– 商業司、技術處和工業局為三執行單位
• 經濟部目前是採取「重點先導計劃」推動
• 業者投資RFID產業可獲得抵減或是五年免
稅及低利貸款。
• 技術研發部分，已自2003年委託工研院研
發RFID超高頻晶片、天線及Reader技術。
RFID產業國內的發展
• RFID讀卡機及Tag設計
• RFID相關應用軟體開發和服務
資料出處：工研院經資中心
經濟部的『 RFID重點先導計劃』
計劃/ 小組名稱
參與廠商
應用RFID 於物流棧板示範計劃 新竹貨運、永豐餘、
飛利浦
C-TPAT/SST先導系統推動計劃
RFID 物流追蹤應用系統
SARS 醫院防疫追蹤資訊系統 臺北醫學大學附設
醫院
建立後SARS 時期專科醫院的 財團法人辜公亮基
金會和信治癌中心
管理模式
醫院
經濟部的『 RFID重點先導計劃』
計劃/ 小組名稱
智慧型數位健康網
應用於3C 產業之RFID 中介軟
體技術應用研發聯盟先期研究
計畫
供應鏈RFID 資訊應用開發規
劃案
影像顯示產業鏈RFID示範性應
用計劃
研訂汽車輪胎附加RFID 追蹤
功能
參與廠商
秀傳紀念醫院
光寶、燦坤、奈訊、
資策會
永豐餘
大同、Acer
車輛工會協辦、橡
膠公會
經濟部的『 RFID重點先導計劃』
計劃/ 小組名稱
篩選合適軍警用品分年導入
RFID 應用
參與廠商
國防部軍備局
專利文件管理分年導入RFID
應用
經濟部標檢局
3C 電子及消費性家電品附加
RFID 追蹤功能
經濟部商業司、電
電工會
經濟部工業局、電
電公會
RFID 結合無線寬頻在公共區
域或家庭網路之應用
RFID研發中心
研發中心 設立公司
設立日期
定位
RFID卓越 台灣惠普 2004.04.13 • 針對製造與零售
產業提供客製化
中心
HP
RFID 系統模擬
與解決方案
• 提供企業導入服
務
• 由製造、零售、
倉儲等產業著手
RFID
驗證中心
工研院
備註
HP 在亞太區第
一個卓越中心，
全球第四個卓
越中心
2004.05.19 • 功能測試、信號 驗證中心國內
模擬
首座RFID
RFID研發中心
研發中心 設立公司
設立日期
定位
備註
RFID實驗 台灣微軟 2004.06.25 • 專注RFID資訊
系統研發
室
• 提供相關技術支
援給台灣的硬體
合作夥伴
RFID實驗 台灣微軟 2005
室
• 重整合服務跨合 繼美國、印度
地區後，微軟
作
在全球所設立
的第三個RFID
中心
RFID研發中心
研發中心 設立公司
RFID研發 昇陽
與測試中
心
設立日期
定位
備註
• 為亞太地區的
繼美國英國研
發中心設後此
RFID技術測試
為昇陽在全球
基地
• 透過R F ID 技術，的第三個佈局
強化台灣資訊業
的供應鏈管理能
力
產業應用RFID現況
產業別
公司
應用範圍
製造業
台積電
• 將RFID 應用在南科晶圓十四廠，使製造生
產自動化
• 在晶片外盒貼上RFID 標籤，以追蹤客戶晶
片進度
製造業
聯電
•以應用於晶圓生產，採用125K頻率產品
製造業
廣達
•將建置RFID 出貨系統，掌握產品庫存
製造業
仁寶
•導入RFID
製造業
鴻海
•導入RFID
製造業
中華汽車
•零件管理
製造業
裕隆汽車
• 零件管理
• 導入RFID 技術於集團內汽車製造、紡織及
高科技等領域運用
產業應用RFID現況
產業別
公司
應用範圍
製造業
永豐餘
•傳已完成RFID 訊號發射天線印刷化技術
•整合RFID科技與紙箱，今年下半年可量產
物流運輸業 新竹貨運
•採用RFID 處理大量運貨量
物流運輸業 遠翔航空
貨運園區
•利用RFID 追蹤園區車輛與人員管制
流通業
大潤發
•應用RFID 於物流供應鏈與零售
•倉儲管理
醫療應用
北醫
秀傳
和信
東元
•採用433MHz 規格醫護人員安全性跟蹤應用
政府RFID計劃
• 教育部
教育部RFID推動辦公室
• 經濟部
– RFID加值應用旗艦示範計畫網站
– RFID公領域應用推動辦公室
結 論
• RFID 提供
更有效率的方法
-意謂能帶來更多的利潤
• 將重點放在解決方案而不是科技本身