深入了解RFID、NFC技術與應用

?新聞資訊 ????|???? ?2018-10-10
  RFID與NFC都是短距離的物聯網通信技術,由于前者使用多種頻段,以及后者被開發出來應用于移動市場,使兩者的發展與應用領域也有所不同。RFID主打射頻辨識,可應用在物品的辨識上,如今RFID已廣泛應用在各行各業;NFC則主打近場通訊,搭配移動裝置,以做到移動支付的應用。接下來深入了解RFID與NFC的技術與應用。
 
  物聯網進步趨勢下,深入了解RFID、NFC技術與應用
 
  RFID最早應用在敵我辨識進而開發出更多應用
 
  RFID(RadioFrequencyIDentification;射頻辨識)是利用無線射頻的技術,來做為標簽辨識的一種應用。其最早在二次世界大戰時期(1935~1950年)被開發出來,英國空軍首度應用在飛航安全領域。
  物聯網進步趨勢下,深入了解RFID、NFC技術與應用
 
  被動式RFID標簽的內部構造
 
  他們當時研發出一套IFF(IdentifyFriendofFoe;敵我辨識)系統,在每架飛機上裝設Active(主動式)標簽,當地面雷達發射并偵測訊號到飛機時,飛機上的標簽也會發出適時響應,以分辨飛機是敵是友,避免友方軍機被誤擊。
 
  到了1960年代,許多與雷達和RF相關的論文被發表出來,而不少公司也開始將RFID的技術商業化、普及化。RFID最早應用在商品的防盜機制,至今這種技術仍被廣泛使用:商家在產品包裝內安裝一組被動式(Passive)卷標,里面僅有1位數據(代表開或關),當該產品有付費時,在結賬時就會把該位關閉,若沒付費的話,當這個人試圖挾帶該商品走出商店的話,店門口的讀取器就會偵測到,并發出響亮的警鈴聲。
 
  直到1973年,第一個申請到美國專利的MarioCardullo,其主動式RFID卷標具備可擦寫內存,可反復使用,成為當今RFID的開山鼻祖。同年,CharlesWalton也獲得美國被動式RFID的專利,應用在門鎖產品上:在一張門卡上安裝轉發器,當門鎖上的讀取器偵測到正確的門卡時,就會開鎖。如今該技術被廣泛應用到飯店與住宅的門鎖上。
 
  RFID提升倉儲與物流效率票務通行也更方便
 
  拜物聯網科技進步之賜,RFID發展至今,已具備輕薄、小型化,并可提供一對多的讀取,可重復使用,儲存容量高。免電池設計,使用壽命長,安全性高。免接觸,在一定距離內即可感應并讀取到??傻挚垢鞣N惡劣環境,延展性高,可制作成各種包裝類型。因此RFID標簽最早被大量應用到倉儲、物流的自動化領域。到了2005年隨著百貨零售業者大量采用之后,加速RFID的市場迅速普及。
 
  如今RFID的應用范圍很廣,除了零售通路之外,如今包含物流倉儲、國防安全、公共領域、醫療照護、旅游休閑、金融服務、電信服務、交通運輸、營建行業、展覽會場、公司門禁、學校安全等等,都有RFID導入的應用案例。常見的有門禁系統、貨品管理、資產回收、物料管理、廢棄物處理、醫療應用、高速公路收費系統、商品防盜防偽、自動化控制、各式票證、動物識別、失智癥防走失等等。
 
  RFID技術與原理
 
  RFID產品主要分成:Tag(標簽)與Reader(讀取器或詢問器)。Tag依照設計可分成Passive(被動式)、Semi-Active(半主動式)、Active(主動式)的種類。這些標簽的共同點,就是內部有一個微型芯片,具備少許內存(主要儲存辨識信息)和無線電波收發器(Transceiver)與天線。
 
  采用點對點(Point-to-Point)的溝通方式,當Tag靠近Reader時,便會接收到Reader發出來的詢問命令與電磁波,讓Tag內部芯片導電并運作,讓其具有足夠的微弱電力來將Tag的各種信息(例如物料編號、生產日期、商品條形碼、房門編號、汽車編號等)發射回去,讓Reader接收到,便可將數據傳到后臺的計算機來進行后續的辨識與處理。
 
  Passive標簽需要接收到足夠的Reader電磁波,才有足夠電力驅動其內部運作,因此反應和訪問速度較慢、距離需要較近。而Semi-Active標簽則是加入一小顆電池,即使在微弱Reader的訊號下依然能夠將信息發射回去,因此具備反應佳、速度快、距離更遠的特性。
 
  而Active卷標則是具備電源供應器或容量大的電池,可利用自有電力在其周圍形成有效的活動區,主動偵測周圍是否有讀取器,以便將ID訊息發送過去。
 
  至于RFID使用到的頻帶與種類,共有6種:LF(低頻,用在動物識別與工廠資料搜集)、HF(高頻,通常設計成卡片類,如MIFARE,ISO/IEC14443規范,運用在公交卡等商品,也是NFC應用的頻段)、UHF(超高頻,搭配主動式標簽,應用在國防領域)、ISM頻段的歐洲與北美UHF頻(應用在EAN歐洲商品編碼,與各種規范)、ISM頻段的微波(即802.11WLAN和藍牙的標準)、超寬帶(UWB,搭配半主動或主動式標簽)段的微波。速度從低速、中速、到高速,距離從10公分到最高200公尺都有。
 
  從RFID演變而來NFC進攻移動裝置市場
 
  NFC(Near-FieldCommunication;近場通訊)技術系自RFID技術演變而來,由NXP(恩智浦)、Nokia和Sony共同研發、以RFID為基礎的一種互連技術,該技術已通過ISO/IECIS18092、EMCA-340、ETSITS102190等國際標準,成為RFID的另一種衍生技術,專攻移動裝置市場。
 
  物聯網進步趨勢下,深入了解RFID、NFC技術與應用
 
  NFC芯片在移動支付領域的3種整合應用
 
  NFC采用HF(高頻,13.56MHz)的頻帶,讓兩種裝置能夠在20公分的距離內,以106Kbps、212Kbps、424Kbps等3種傳輸速度模式來進行信息互通。NFC類似藍牙的裝置認證技術,只不過藍牙需要先進行裝置“配對”才能互通,而NFC則不用,只要裝置近距離感應即可。因此NFC亦可當作藍牙技術的互補,以加速裝置間的互相認證。
 
  NFC瞄準移動裝置市場,目前以智能型手機為主。透過內建NFC芯片,即可達到許多RFID的相關應用。NFC具備3種模式:卡片仿真模式(類似取代悠游卡)、讀取器模式(可主動讀取其他裝置所提供的信息)、點對點模式(可做為裝置之間的數據傳輸),能應用到員工識別證、上下班打卡、門禁管理、電子票證、會員卡集點、計算機安全登入、大眾運輸票券、電子支付等領域。
 
  ICT大廠首先支持金融產業也看好NFC技術
 
  NFC雖然2004年就出道,但礙于當時電子支付與相關法令尚未成氣候,使其發展受到限制。然進行在許多NFC大廠的推廣,與ICT大廠和軟件巨頭的紛紛支持之下,使得NFC近期的發展開始出現曙光。
 
  Google在Android4.0版本內,便支持NFC功能,而微軟也在其WindowsPhone8與Windows8,加入NFC的支持功能,此舉可讓內建NFC芯片的Android手機/平板或WP8手機/Windows8平板/筆電之間,在經由NFC認證之后,便能打開藍牙功能,以便互相傳遞網址、Google/Bing地圖信息、聯絡人(vCard)與圖片。而三星推出的SBeam,則內建在自家的手機內,其在NFC認證之后則是打開Wi-FiDirect功能來進行高速傳輸,以便傳遞大容量的音樂、影片等檔案。NFC可協助手機,讓數據共享更加簡單,不需要再做繁復的設定。
 
  Android的NFC手機,依照其SE(SecureElement;安全組件)的配置方式,可分成內建于手機、內建于SWPSIM卡、內建于SD卡等3種。為統一管理NFC卡片問題,GSMA聯盟定義了TSM(TrustedServiceManagement;信托服務管理)平臺,來滿足移動支付提供者在營運整合上的需求。
 
  然在蘋果部分,其iPhone6/6Plus手機也內建NFC芯片,先應用在ApplePay移動支付。搭配其TouchID(指紋辨識)與NFC技術,消費者能夠在美國地區超過2.2萬個支持ApplePay的在線商店或實體商店來結賬,不須拿出信用卡或簽名,該服務還會擴及到AppleWatch智能手表。因此NFC的流行,將改變消費習慣。


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