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物聯(lián)網(wǎng)

深入了解RFID與NFC技術(shù)與應(yīng)用 通往物聯(lián)網(wǎng)與電子商務(wù)的康莊大道

2025China.cn   2017年08月28日

 

  RFID與NFC都是短距離的物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù),由于前者使用多種頻段,以及后者被開發(fā)出來應(yīng)用于移動(dòng)市場,使兩者的發(fā)展與應(yīng)用領(lǐng)域也有所不同。RFID主打射頻辨識(shí),可應(yīng)用在物品的辨識(shí)上,如今RFID已廣泛應(yīng)用在各行各業(yè);NFC則主打近場通訊,搭配移動(dòng)裝置,以做到移動(dòng)支付的應(yīng)用。接下來深入了解RFID與NFC的技術(shù)與應(yīng)用。

  RFID最早應(yīng)用在敵我辨識(shí) 進(jìn)而開發(fā)出更多應(yīng)用

  RFID(Radio Frequency IDentification;射頻辨識(shí))是利用無線射頻的技術(shù),來做為標(biāo)簽辨識(shí)的一種應(yīng)用。其最早在二次世界大戰(zhàn)時(shí)期(1935~1950年)被開發(fā)出來,英國空軍首度應(yīng)用在飛航安全領(lǐng)域。

 

  他們當(dāng)時(shí)研發(fā)出一套IFF(Identify Friend of Foe;敵我辨識(shí))系統(tǒng),在每架飛機(jī)上裝設(shè)Active(主動(dòng)式)標(biāo)簽,當(dāng)?shù)孛胬走_(dá)發(fā)射并偵測訊號(hào)到飛機(jī)時(shí),飛機(jī)上的標(biāo)簽也會(huì)發(fā)出適時(shí)響應(yīng),以分辨飛機(jī)是敵是友,避免友方軍機(jī)被誤擊。

  到了1960年代,許多與雷達(dá)和RF相關(guān)的論文被發(fā)表出來,而不少公司也開始將RFID的技術(shù)商業(yè)化、普及化。RFID最早應(yīng)用在商品的防盜機(jī)制,至今這種技術(shù)仍被廣泛使用:商家在產(chǎn)品包裝內(nèi)安裝一組被動(dòng)式(Passive)卷標(biāo),里面僅有1位數(shù)據(jù)(代表開或關(guān)),當(dāng)該產(chǎn)品有付費(fèi)時(shí),在結(jié)賬時(shí)就會(huì)把該位關(guān)閉,若沒付費(fèi)的話,當(dāng)這個(gè)人試圖挾帶該商品走出商店的話,店門口的讀取器就會(huì)偵測到,并發(fā)出響亮的警鈴聲。

  直到1973年,第一個(gè)申請(qǐng)到美國專利的Mario Cardullo,其主動(dòng)式RFID卷標(biāo)具備可擦寫內(nèi)存,可反復(fù)使用,成為當(dāng)今RFID的開山鼻祖。同年,Charles Walton也獲得美國被動(dòng)式RFID的專利,應(yīng)用在門鎖產(chǎn)品上:在一張門卡上安裝轉(zhuǎn)發(fā)器,當(dāng)門鎖上的讀取器偵測到正確的門卡時(shí),就會(huì)開鎖。如今該技術(shù)被廣泛應(yīng)用到飯店與住宅的門鎖上。

  RFID提升倉儲(chǔ)與物流效率 票務(wù)通行也更方便

  拜物聯(lián)網(wǎng)科技進(jìn)步之賜,RFID發(fā)展至今,已具備輕薄、小型化,并可提供一對(duì)多的讀取,可重復(fù)使用,儲(chǔ)存容量高。免電池設(shè)計(jì),使用壽命長,安全性高。免接觸,在一定距離內(nèi)即可感應(yīng)并讀取到??傻挚垢鞣N惡劣環(huán)境,延展性高,可制作成各種包裝類型。因此RFID標(biāo)簽最早被大量應(yīng)用到倉儲(chǔ)、物流的自動(dòng)化領(lǐng)域。到了2005年隨著百貨零售業(yè)者大量采用之后,加速RFID的市場迅速普及。

  如今RFID的應(yīng)用范圍很廣,除了零售通路之外,如今包含物流倉儲(chǔ)、國防安全、公共領(lǐng)域、醫(yī)療照護(hù)、旅游休閑、金融服務(wù)、電信服務(wù)、交通運(yùn)輸、營建行業(yè)、展覽會(huì)場、公司門禁、學(xué)校安全等等,都有RFID導(dǎo)入的應(yīng)用案例。常見的有門禁系統(tǒng)、貨品管理、資產(chǎn)回收、物料管理、廢棄物處理、醫(yī)療應(yīng)用、高速公路收費(fèi)系統(tǒng)、商品防盜防偽、自動(dòng)化控制、各式票證、動(dòng)物識(shí)別、失智癥防走失等等。

  RFID技術(shù)與原理

  RFID產(chǎn)品主要分成:Tag(標(biāo)簽)與Reader(讀取器或詢問器)。Tag依照設(shè)計(jì)可分成Passive(被動(dòng)式)、Semi-Active(半主動(dòng)式)、Active(主動(dòng)式)的種類。這些標(biāo)簽的共同點(diǎn),就是內(nèi)部有一個(gè)微型芯片,具備少許內(nèi)存(主要儲(chǔ)存辨識(shí)信息)和無線電波收發(fā)器(Transceiver) 與天線。

  采用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)(Point-to-Point)的溝通方式,當(dāng)Tag靠近Reader時(shí),便會(huì)接收到Reader發(fā)出來的詢問命令與電磁波,讓Tag內(nèi)部芯片導(dǎo)電并運(yùn)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(hào)、生產(chǎn)日期、商品條形碼、房門編號(hào)、汽車編號(hào)等)發(fā)射回去,讓Reader接收到,便可將數(shù)據(jù)傳到后臺(tái)的計(jì)算機(jī)來進(jìn)行后續(xù)的辨識(shí)與處理。

  Passive標(biāo)簽需要接收到足夠的Reader電磁波,才有足夠電力驅(qū)動(dòng)其內(nèi)部運(yùn)作,因此反應(yīng)和訪問速度較慢、距離需要較近。而Semi-Active標(biāo)簽則是加入一小顆電池,即使在微弱Reader的訊號(hào)下依然能夠?qū)⑿畔l(fā)射回去,因此具備反應(yīng)佳、速度快、距離更遠(yuǎn)的特性。

  而Active卷標(biāo)則是具備電源供應(yīng)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(dòng)區(qū),主動(dòng)偵測周圍是否有讀取器,以便將ID訊息發(fā)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(dòng)物識(shí)別與工廠資料搜集)、HF(高頻,通常設(shè)計(jì)成卡片類,如MIFARE,ISO/IEC 14443規(guī)范,運(yùn)用在公交卡等商品,也是NFC應(yīng)用的頻段)、UHF(超高頻,搭配主動(dòng)式標(biāo)簽,應(yīng)用在國防領(lǐng)域)、ISM頻段的歐洲與北美UHF頻(應(yīng)用在EAN歐洲商品編碼,與各種規(guī)范)、ISM頻段的微波(即802.11 WLAN和藍(lán)牙的標(biāo)準(zhǔn))、超寬帶(UWB,搭配半主動(dòng)或主動(dòng)式標(biāo)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(jìn)攻移動(dòng)裝置市場

  NFC(Near-Field Communication;近場通訊)技術(shù)系自RFID技術(shù)演變而來,由NXP(恩智浦)、Nokia和Sony共同研發(fā)、以RFID為基礎(chǔ)的一種互連技術(shù),該技術(shù)已通過ISO/IEC IS 18092、EMCA-340、ETSI TS 102 190等國際標(biāo)準(zhǔn),成為RFID的另一種衍生技術(shù),專攻移動(dòng)裝置市場。

 

  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(nèi),以106Kbps、212Kbps、424Kbps等3種傳輸速度模式來進(jìn)行信息互通。NFC類似藍(lán)牙的裝置認(rèn)證技術(shù),只不過藍(lán)牙需要先進(jìn)行裝置“配對(duì)”才能互通,而NFC則不用,只要裝置近距離感應(yīng)即可。因此NFC亦可當(dāng)作藍(lán)牙技術(shù)的互補(bǔ),以加速裝置間的互相認(rèn)證。

  NFC瞄準(zhǔn)移動(dòng)裝置市場,目前以智能型手機(jī)為主。透過內(nèi)建NFC芯片,即可達(dá)到許多RFID的相關(guān)應(yīng)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(dòng)讀取其他裝置所提供的信息)、點(diǎn)對(duì)點(diǎn)模式(可做為裝置之間的數(shù)據(jù)傳輸),能應(yīng)用到員工識(shí)別證、上下班打卡、門禁管理、電子票證、會(huì)員卡集點(diǎn)、計(jì)算機(jī)安全登入、大眾運(yùn)輸票券、電子支付等領(lǐng)域。

  ICT大廠首先支持 金融產(chǎn)業(yè)也看好NFC技術(shù)

  NFC雖然2004年就出道,但礙于當(dāng)時(shí)電子支付與相關(guān)法令尚未成氣候,使其發(fā)展受到限制。然進(jìn)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(fā)展開始出現(xiàn)曙光。

  Google在Android 4.0版本內(nèi),便支持NFC功能,而微軟也在其Windows Phone 8與Windows 8,加入NFC的支持功能,此舉可讓內(nèi)建NFC芯片的Android手機(jī)/平板或WP8手機(jī)/Windows 8平板/筆電之間,在經(jīng)由NFC認(rèn)證之后,便能打開藍(lán)牙功能,以便互相傳遞網(wǎng)址、Google/Bing地圖信息、聯(lián)絡(luò)人(vCard)與圖片。而三星推出的S Beam,則內(nèi)建在自家的手機(jī)內(nèi),其在NFC認(rèn)證之后則是打開Wi-Fi Direct功能來進(jìn)行高速傳輸,以便傳遞大容量的音樂、影片等檔案。NFC可協(xié)助手機(jī),讓數(shù)據(jù)共享更加簡單,不需要再做繁復(fù)的設(shè)定。

  Android的NFC手機(jī),依照其SE(Secure Element;安全組件)的配置方式,可分成內(nèi)建于手機(jī)、內(nèi)建于SWP SIM卡、內(nèi)建于SD卡等3種。為統(tǒng)一管理NFC卡片問題,GSMA聯(lián)盟定義了TSM(Trusted Service Management;信托服務(wù)管理)平臺(tái),來滿足移動(dòng)支付提供者在營運(yùn)整合上的需求。

  然在蘋果部分,其iPhone 6/6 Plus手機(jī)也內(nèi)建NFC芯片,先應(yīng)用在Apple Pay移動(dòng)支付。搭配其Touch ID(指紋辨識(shí))與NFC技術(shù),消費(fèi)者能夠在美國地區(qū)超過2.2萬個(gè)支持Apple Pay的在線商店或?qū)嶓w商店來結(jié)賬,不須拿出信用卡或簽名,該服務(wù)還會(huì)擴(kuò)及到Apple Watch智能手表。因此NFC的流行,將改變消費(fèi)習(xí)慣。

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