射频识别

沃尔玛正在使用的射频标签

射频识别（英文：Radio Frequency IDentification，縮寫：RFID）是一种無線通信技术，可以通过无线电讯号识别特定目标并读写相关数据，而无需识别系统与特定目标之间建立机械或者光学接触。

無線電的訊號是通過調成無線電頻率的電磁場，把數據從附著在物品上的標籤上傳送出去，以自動辨識與追蹤該物品。某些標籤在識別時從識別器發出的電磁場中就可以得到能量，並不需要電池；也有標籤本身擁有電源，並可以主動發出無線電波（調成無線電頻率的電磁場）。標籤包含了電子存儲的信息，數公尺之內都可以識別。與條形碼不同的是，射頻標籤不需要處在識別器視線之內，也可以嵌入被追蹤物體之內。

許多行業都運用了無線射頻辨識技術。將標籤附著在一輛正在生產中的汽車，廠方便可以追蹤此車在生產線上的進度。倉庫可以追蹤藥品的所在。射頻標籤也可以附於牲畜與寵物上，方便對牲畜與寵物的積極識別（積極識別意思是防止數隻牲畜使用同一個身份）。無線射頻辨識的身份識別卡可以使員工得以建築進入鎖住的部分，汽車上的射頻應答器也可以用來徵收收費路段與停車場的費用。

某些射頻標籤附在衣物、個人財物上，甚至於植入人體之內。由於這項技術可能會在未經本人許可的情況下讀取個人資訊，這項技術也會有侵犯個人隱私隱憂。

應用

射頻標籤可以附著於物品上並用於對庫存、資產、人員等的追蹤與管理。譬如，射頻標籤可以附著於轎車上，電腦設備上，書籍上，移動電話上等。

貼式商品RFID

讀取機

醫療用RFID

在社会媒体領域裏，射頻識別被用於鏈接虛擬世界和現實世界。社會媒體中的射頻識別於2010年面簿年會上首次亮相。

射頻識別與手動系統如條形碼相比有幾項優勢。即便標籤被他物遮蓋或者不可見，射頻標籤只要靠近通過一個讀取器就可以讀取。無論是在手提箱裏，紙箱裏，盒子裏，或是其他什麼容器裏，射頻標籤都可以被讀取。讀取機可以一次讀取上百個射頻標籤，而條形碼只能一次一讀。

在2011年，生產一個被動式射頻標籤的價格是美元五分起跳；配在金屬上的或是可以承受伽馬射線除菌過程的特殊標籤最高可以達到美金五元。用於追蹤貨櫃、醫療器械、或者在數據中心監視環境的主動式標籤的單價是美金五十元起跳，一百元封頂。可以監控溫度與濕度的“電池援助型被動標籤”（Battery Assisted Passive tags，BAP tags）在美元三至十元之間。

射頻識別技術可應用的領域十分廣泛，主要決定因素是該項技術在相應領域中的經濟效益。經常提到的具體應用包括：

• 鈔票及產品防偽技術
• 身份證、通行證（包括門票）
• 電子收費系統，如香港的八達通與台灣的悠遊卡、臺灣通、一卡通 (高雄捷運)
• 家畜或野生動物識別
• 病人識別及電子病歷
• 遇难者寻找
• 物流管理

RFID技術可以實現從商品設計、原材料採購、半成品與製成品之生產、運輸、倉儲、配送、銷售，甚至退貨處理與售後服務等所有供應鏈環節之即時監控，準確掌握產品相關資訊，諸如各類、生產商、生產時間、地點、顔色、尺寸、數量、到達地、接收者等

• 行李分揀

香港國際機場、荷蘭阿姆斯特丹國際機場等都部署了基於被動式無源標簽的RFID行李分揀解決方案。同基於條碼行李分揀解決方案相比，基於被動式無源標簽的RFID行李分揀解決方案可從不同角度識別行李標簽的ID，識讀速度更快，結果更准確，標簽上的信息存儲量也比條碼多。

• 門禁系統
• 機動遊戲

許多居民小区、仓库、辦公室、大學 (如香港城市大學、香港理工大學、高雄師範大學、屏東教育大學)都在大門及房門設有讀卡器，用以控制何人，何時，何地的出入。

在整個電子商務領域，許多人把射頻識別技術看作為繼互聯網和移動通信兩大技術大潮後的又一次大潮。但是目前RFID在中國大陸、香港、台灣的發展遠遠落後於美國及歐洲，需要非常的努力方能趕上這次「新的浪潮」。

射頻識別晶片植入人體

美國食物及藥物管理局允許 VeriChip 公司把 RFID 晶片直接移植到人體內，讓使用者不需攜帶卡片也可被識別。此外，也有科技狂熱者將RFID植入體內，控制自己的電子設備。

運作

無限射頻辨識系統將標籤附著在要辨識的物體上。一個叫詢問器（或稱閱讀器）的雙向無線電波收發器向標籤發出訊號並解讀其應答。閱讀器一般會將其受到的資訊傳輸到載有射頻識別中間件或者射頻識別軟件的電腦系統上。

射頻識別標籤通過電子技術將訊息存儲在一個永久性的存儲器上，標籤中間有一個微型無線電波收發器。閱讀器發出編碼過的無線電訊號來“詢問”射頻標籤，標籤收到訊號後發出自身的識別訊息來應答。識別訊息既可以是標籤自身的序列號，也可以是其他有關產品的資訊，如物料編號、生產日期、批數或批號、抑或其他特定信息。

射頻識別標籤包括被動式標籤（無源標籤）、主動式標籤（有源標籤）、以及电池辅助式無源标签。主動（有源）標籤內置有電池，週期性發射識別訊號。電池輔助式無源（BAP）標籤內置有小電池，只在射頻閱讀器附近才會觸發。被動式標籤沒有電池，而是用閱讀器傳出的無線電波的能量來供給自身電力。閱讀或詢問須離標籤足夠近，無線電場才能強到足以給標籤供電。因沒有電池，被動式反而更加便宜小巧。 因為標籤有本身獨特的序列號，設計出來的射頻識別系統可以同時分辨並讀取閱讀器範圍內的數個標籤。

標籤可以是唯讀式或讀寫式的：唯讀式標籤，廠方定出一個序列號，作為登陸該物品數據庫的密碼；讀寫式標籤，系統使用者可以把某物品的特定數據寫進標籤。現場可編程序的標籤是单次写入多次读取（WORM）的，用戶可以把產品的電子碼寫進空白標籤裏。

射頻識別標籤至少有兩部分：一是一個集成電路來存儲和處理信息、調製和解調一段射頻信號、從閱讀器傳來訊號中的收集直流電能等等；二是一個a天線收取信號傳導信號。

固定式閱讀器，裝置若干部便可以創造一個可嚴密控制的“詢問區”，標籤進出詢問區時就可以在這個界限分明的閱讀器區域中被讀取。移動式閱讀器則可以手持使用或者裝在車輛上使用。

射頻識別頻帶

頻帶	規章管理	讀取範圍	數據速度	備註	標籤估價 （以2006年美元計算）
120到150千赫(低频)	無規定	10公分	低速	動物識別，工廠數據的收集	1元
13.56兆赫(高频)	全世界通用ISM频段	1公尺	低速到中速	小卡片	0.50元
433兆赫 (特高頻)	近距离设备 SRD	1到100公尺	中速	國防應用（主動式標籤）	5元
868到870兆赫(歐洲) 902到928百萬赫茲(北美）特高頻	ISM頻段	1到2公尺	中速到高速	欧洲商品编码，各種標準	0.15元（被動式標籤）
2450到5800兆赫(微波)	ISM頻段	1到2公尺	高速	802.11WLAN（無線局域網）,藍牙標準	25元(主動式)
3.1到10吉赫(微波)	超寬頻	最高200公尺	高速	需要半主動或主動標籤	設計為5元

閱讀器和標籤之間的訊號傳播有好幾種方式。這幾種方式卻相互不能兼容，而是要取決於標籤所使用的頻帶。靠短波和長波運作的標籤的非常接近讀取器的天線（短於一個波長的距離）。在近場區中，標籤 is closely coupled electrically with the transmitter in the reader. The tag can modulate the field produced by the reader by changing the electrical loading the tag represents. By switching between lower and higher relative loads, the tag produces a change that the reader can detect. At UHF and higher frequencies, the tag is more than one radio wavelength from the reader. The tag can backscatter a signal. Active tags may contain functionally separated transmitters and receivers, and the tag need not respond on a frequency related to the reader's interrogation signal.

An Electronic Product Code (EPC) is one common type of data stored in a tag. When written into the tag by an RFID printer, the tag contains a 96-bit string of data. The first eight bits are a header which identifies the version of the protocol. The next 28 bits identify the organization that manages the data for this tag; the organization number is assigned by the EPCGlobal consortium. The next 24 bits are an object class, identifying the kind of product; the last 36 bits are a unique serial number for a particular tag. These last two fields are set by the organization that issued the tag. Rather like a URL, the total electronic product code number can be used as a key into a global database to uniquely identify a particular product.

Often more than one tag will respond to a tag reader, for example, many individual products with tags may be shipped in a common box or on a common pallet. Collision detection is important to allow reading of data. Two different types of protocols are used to "singulate" a particular tag, allowing its data to be read in the midst of many similar tags. In a slotted Aloha system, the reader broadcasts an initialization command and a parameter that the tags individually use to pseudo-randomly delay their responses. When using an "adaptive binary tree" protocol, the reader sends an intialization symbol and then transmits one bit of ID data at a time; only tags with matching bits respond, and eventually only one tag matches the complete ID string.

An example of a binary tree method of idenfiying an RFID tag.

Both methods have drawbacks when used with many tags or with multiple overlapping readers.

RFID EPC 資訊系統

RFID 標籤中的 EPC 資訊，可由後台資訊系統 EPCIS 來儲存與管控，EPCIS (EPC Information Service)是GS1 在其EPCglobal Network 架構中的一個重要標準，它負責儲存EPC 及其相關動態資訊，每一筆資訊稱為事件(Event)，並依權限提供查詢介面。

EPCIS 所儲存的EPC 事件中，包含此EPC 在某時某地之各種狀態，並歸納成4W (What/When/Where/Why)，各參與單位都能以本身的權限查詢物品的狀態，其事件資料可以被如下範例解讀：

• What - 識別代碼為12345 商品於
• When - 2012 年3 月1 日上午10 時在
• Where - 工廠甲之閘門A，被讀取到
• Why - 正要被運送 (shipping)，其後續狀態為運送中 (in-transit)

EPCIS 標準是公開且免費的，有意願的廠商都可以從GS1 EPCglobal 下載規格後開發實作，如果儲存及查詢的資料是跨國性的，則建議採用標準EPC編碼、標準商用字彙編碼及標準資料格式，以期對商品資料的判讀一致。在實務上，各廠商亦可不自行建置而租賃集中式的EPCIS 系統，例如國內創識科技的 T2 EPCIS 系統。

RFID标签的类别

RFID backscatter.

依據标签內部供电有無，RFID标签分为被动式、半被动式（也稱作半主动式）、主动式三類。

被動式

被动式标签没有内部供电电源。其内部集成电路通过接收到的电磁波进行驱动，这些电磁波是由RFID讀取器发出的。当标签接收到足够强度的訊号时，可以向讀取器发出数据。这些数据不仅包括ID号（全球惟一代碼），还可以包括预先存在于标签内EEPROM (電可擦拭可編程唯讀記憶體)中的数据。

由于被动式标签具有价格低廉，体积小巧，无需电源等优点。目前市场所運用的RFID标签以被动式为主。

半被動式

一般而言，被動式標籤的天線有兩種作用：

1. 接收讀取器所發出的電磁波，藉以驅動標籤內的IC
2. 標籤回傳信號時，需要藉由天線的阻抗作訊號的切換，才能產生0與1的數位變化。

關鍵是，想要有最好的回傳效率的話，天線阻抗必須設計在“開路與短路”，這樣又會使信號完全反射，無法被標籤的IC接收，半主動式的標籤設計就是為了解決這樣的問題。半主動式的規格類似於被動式，只不過它多了一顆小型電池，電力恰好可以驅動標籤內的IC，若標籤內的IC僅收到讀取器所發出的微弱訊號，標籤還是有足夠的電力將標籤內的記憶體資料回傳到讀取器。這樣的好處在於，半主動式標籤的內建天線不會因讀取器電磁波訊號強弱，而無法執行任務，並自有足夠的電力回傳信號。相較至下；半主動式標籤，比被動式標籤在反應上速度更快，距離更遠及效率更好。

主動式

與被動式和半被動式不同的是，主動式標籤本身具有內部電源供應器，用以供應內部IC所需電源以產生對外的訊號。一般來說，主動式標籤擁有較長的讀取距離和可容納較大的記憶體容量可以用來儲存讀取器所傳送來的一些附加訊息。主動式與半被動式標籤差異為；主動式標籤可藉由內部電力，隨時主動發射內部標籤的記憶體資料到讀取器上。

技术及性能参数

射频识别标签是目前射频识别技术的关键。射频识别标签可存储一定容量的信息并具一定的信息处理功能，读写设备可通过无线电讯号以一定的数据传输率与标签交换信息，作用距离可根据采用的技术从若干厘米到1千米不等。

识别标签的外形尺寸主要由天线决定，而天线又取决于工作频率和对作用距离的要求。目前有四种频率的标签在使用中比较常见。他们是按照他们的无线电频率划分：低频标签（125或134.2 kHz），高频标签（13.56 MHz），超高频标签（868~956 MHz）以及微波标签（2.45 GHz）。由于目前尚未制定出针对超高频标签使用的全球规范，所以此类标签还不能够在全球统一使用。而超高频标签的應用目前也最受人们的注意，此类标签主要應用在物流領域。频率越高，作用距离就越大，数据传输率也就越高，识别标签的外形尺寸就可以做得更小，但成本也就越高。目前面向消费者的识别标签外形尺寸需求，一般以信用卡或商品条形码为准。

2005年初每标签的价格仍在30欧分左右，大批量（十亿个以上）生产的射频识别标签的价格在2011年已在10欧分上下。

鉴于标签和读写设备之间无需建立机械或光学接触，密码技术在整个射频识别技术领域中的地位必将日益提高。随着射频识别的普及，不同厂家的标签和读写设备之间的兼容性也将成为值得关注的问题。

此外，使用寿命、使用环境和可靠性也是重要参数。

射频识别技术還包括了一整套信息技术基础设施，包括：

• 射频识别标签，又称射频标签、电子标签，主要由存有识别代码的大规模集成线路芯片和收发天线构成，目前主要为无源式，使用时的电能取自天线接收到的无线电波中的能量；
• 射频识别读写设备以及
• 与相应的信息服务系统，如进存销系统的联网等。

將射頻類別技術與條碼技術相互比較，射頻類別擁有許多優點，如：

• 可容納較多容量。
• 通訊距離長。
• 難以複製。
• 對環境變化有較高的忍受能力。
• 可同時讀取多個標籤。

相對地有缺點，就是建置成本較高。不過目前透過該技術的大量使用，生產成本就可大幅降低。

局限、問題與隱憂

金屬及液體環境對RFID的影響

RFID超高頻（UHF）標籤因電磁反向散射（Backscatter）特點，對金屬和液體等環境比較敏感，可導致這種工作頻率的被動標籤（Passive tag）難以在具有金屬表面的物體或液體環境下進行工作，但此類問題隨著技術的發展已得到完全解決，例如，韋僑科技（SAG）已研發出能夠在金屬或液體環境下進行完好讀取應用的被動標籤產品，以方便在上所述的環境或應用下部署RFID標籤。

使用風險

由於 RFID 標籤無須直接與收發器接觸，使用者會在不知情的情況下被他人讀取標籤內存儲的信息，構成安全隱憂。

争议

• 美國：從自由到法西斯主義（America: From Freedom to Fascism）是一部在2006年由阿罗·拉索执导拍摄的纪录片，这部片在美国部分城市上映。

这部纪录片探讨了许多有关抗税运动的题材，包括了美国税务局（Internal Revenue Service）、所得税、联邦储备系统、国民身分证、植入人体RFID标示（间谍芯片）、Diebold电子投票机器、全球化、美国沦为警察国家的可能性，以及其他主张政府迫害公民权利的案件。

外部链接

• RFID 讲解 包括信息关于技术，建筑学, 标准，安全。(英语)
• 黃永東，無線射頻編碼在農產品供應鏈的追蹤管理系統探討。（PDF格式）
• The RFID Network 中文應用篇
• SAG 金屬應用標籤
• Academic Papers on RFID & inventory problems
• RFID
• AutoID LabMIT（麻省理工）auto-id实验室。（English）
• VeriChip 公司
• rfid
• RFID相關新聞匯集
• rfid旗艦計畫:跨生活圈整合
• 悠遊卡解決方案
• 租賃集中式的 T2 EPCIS 系統