RFID的應用:悠遊卡

日期 2010年10月29日   作者 Admin
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「嗶!、嗶嗶!、嗶嗶嗶!」每當你出入捷運站或上下公車時,應該都會聽到不同的感應聲響,而不同的聲響也代表了使用者的身份類別,同時也是現代科技融入生活當中一個相當貼切的應用實例,我想只要是經常在台北市活動的人,皮包裡都不免俗的會有一張「悠遊卡」,因為在台北市裡搭乘所有大眾運輸工具,只一卡在手,幾乎就能夠暢通無阻的穿梭於各個主要交通據點之間(當然也得要裡面的餘額足夠)。
最近它甚至還結合了電子錢包的功能,讓使用者可以直接透過悠遊卡在便利商店或是連鎖超商裡消費,進一步地擴展了它的使用規模與附加價值。
其實悠遊卡的應用不僅如此,它除了是非接觸式的智慧卡之外,也具備了RFID(Radio Frequency Identification:無線射頻識別系統)的功能,所以只要是經由RFID進行資料交換或認證功能的應用型式,基本上你都可以透過悠遊卡來完成。所以有不少業者跟悠遊卡公司合作,將悠遊卡的模組,移植到其它日常生活的用品當中(例:手錶、手機...等),讓悠遊卡的外觀有不一樣的變化,甚至也有不少使用者,自行將悠遊卡中的模組取出,加工至其它個人慣用的物品來使用,不過也得自行承擔其風險。(例:無法儲值的風險或無法退卡的損失)。
不過在介紹悠遊卡的其它應用之前,我們還是得要對於它所支援的RFID技術,有個初步的瞭解,其實現在已經應用在很多領域,說不定未來還或更加擴大它的使用範圍。

RFID的原理
RFID也可以被稱為「電子標籤」技術,它是無線射頻的一種應用,最大的優勢就是無需光學或機械式的接觸,即可進行資料的傳送,因為目前被廣為應用的條碼(Barcode)系統,畢竟還是需要透過光學讀取後,才能夠進行辨識,若是以讀取速度及便利性來說,還是以RFID較有優勢,不過RFID的建製成本較高,也是目前推行時遭遇到的最大障礙。
RFID的操作原理,也是透過RFID讀取器和RFID的電子標籤配合,目前RFID標籤的模式大略可為兩種,分別是「被動式」和「主動式」,其中最大的差異就是RFID標籤本身是否具有電源供應,以現階段來說,應用層面較廣的仍為被動式的RFID標籤(本身不具電源供應),畢竟在大量生產及使用時,若是採用主動式的RFID標籤,對於製作成本和使用的便利性來說,似乎也會因此而大打折扣。
(一)被動式RFID標籤:
所謂被動式的RFID標籤,最大的特點就是內部沒有電源、資料傳送距離較短,主要是一種微型雙面的無線電波晶片,當被動式標籤因受到RFID讀取器發出的電磁波時,內部的積體電路會因為電磁感應而被驅動,進而向讀取器傳送原本在存在於標籤內的資訊,其傳送數據的內容包括本身所代表的ID(唯一代碼),還可以傳遞預先存在於標籤內EEPROM(Electrically-Erasable Programmable Read-Only Memory:電子抹除式可複寫唯讀記憶體)中的數據。
如此一來它就不僅是只有做為身份的辨識,也能夠在標籤中進行資料的讀寫(例:悠遊卡的儲值及扣款機制),因為被動式RFID標籤具有價格低、體積小,而且沒有電源損耗的優點,因此,目前市場的RFID標籤,大都是仍是採用被動式的RFID標籤居多,除非有其它需求才會選用主動式的標籤。
(二)主動式RFID標籤:
與被動式標籤最大的不同就是本身具有內部電源供應器,用來供應內部IC對外的產生無線射頻的訊號,一般來說,主動式的標籤的優勢是讀取距離較長、記憶體的容量較大,甚至可以儲存RFID讀取器傳送的一些附加訊息,以目前的應用市場來說,最常應用的範圍是人員、貴重物品的管理,以及倉儲及物流系統。
其實除了被動和主動式的RFID標籤之外,還有一種半被動式的RFID標籤,它其實就是用來降低被動式標籤的天線負載,因為被動式標籤的天線的功能主要有二:
1.接收讀取器電磁波,透過電磁感應來驅動標籤中的IC。
2.回傳信號,產生0和1的訊號變化。
所以如果把被動式標籤中,加入一個小型電池(大多為水銀電池),讓標籤能夠一直維持在工作狀態之下,那麼天線就能夠單純進行資料傳遞,增進資料讀寫的反應速度,以獲得更好的效率,不過這種應用模式,仍歸類於是否具備電源供應的標籤分類之下,所以就沒有特別將它提出來討論。

RFID的使用頻寬
以目前RFID標籤的應用來說,除了成本、價格之外,最大的技術門檻就是感應距離,除了先前所介紹被動式與主動式的標籤之外,還有一項關鍵技術,那就是讀寫設備訊號傳送的距離,若是以固定的數據傳輸速率與RFID的標籤進行資訊交換,其感應距離可極微小的距離到數百公尺遠都有可能。
一般來說,RFID標籤的外形,主要是由天線決定,目前較為常見的外觀還是以悠遊卡或信用卡的尺寸大小居多,不過,天線的設計與傳送頻率和距離有關,目前在RFID的規範當中,以下列四種頻率較為常見。
1.低頻標籤(LF):讀寫距離最短,常用於進出管制和POS系統,使用頻率為125或134.2 kHz。
2.高頻標籤(HF):讀寫距離在1m之內,常用於物品追蹤和圖書館,使用頻率為13.56 MHz。
3.超高頻標籤(UHF):讀寫距離約2~3m,常用於電子收費和物流,使用頻率為868~956 MHz。
4.微波標籤(Microwave):讀寫距離最長,常用於物流和行李管理,使用頻率為2.45 GHz。
雖然低頻的讀取器和標籤的資料傳輸和通訊頻率,較不受國家政府管制,但是也因為距離的限制,仍有其應用的門檻存在,畢竟頻率愈高,作用距離愈大,數據傳輸率也愈快,而且RFID識別的外形就能更迷你,不過,其建置的成本也相對較高,除此之外,目前對於超高頻標籤(UHF)的使用,還沒有統一的規範,所以此類標籤還不能夠在全球統一使用。

RFID標籤的限制
因為RFID標籤對於金屬和液體操作環境較為敏感,若是被動式的RFID標籤受到金屬包覆或是在液體環境下,則無法正常進行工作,雖然已有標籤公司(參考資料:http://www.eettaiwan.com/ART_8800548221_617723_NP_9005627d.HTM)研發出能夠在金屬或液體環境下使用的RFID被動標籤,但是對於一般使用的被動標籤來說,還是要盡可能避免在上述的環境中操作。

悠遊卡的其它應用
在介紹完RFID的原理之後,我想你對於悠遊卡中使用的RFID技術,應該不再那麼陌生才對,現階段悠遊卡最常應用範圍還是在大眾運輸的電子票證居多,其實你只要瞭解了它本身的特性,它其實還能夠應用在生活中的其它角落,代表你手中的悠遊卡還可以這麼用。
•門禁管制:
其實以目前台灣地區來說,悠遊卡除了能夠做為大眾運輸的票證、消費用的電子錢包之外,甚至它還可以做為門禁管理系統的通行證,就如同某些高價位的飯店,需要透過電子磁卡才能夠通往特定樓層一樣。
現在具備高科技的新興住宅,其實也導入了類似機制,共用的大門及電梯也需要透過RFID的感應才能夠開啟,或是允許使用者前往特定樓層,因此,只要請廠商在原有的RFID讀取器所連結的資料庫中,加入你悠遊卡中的辨識資訊,除了原先廠商所提供的RFID標籤外,你也能夠利用悠遊卡來進入,對於門禁管制來說,提供了另一個層次的管制方式,雖然它無法完全取代鑰匙的地位,以及有悠遊卡遺失帶來的風險,不過對於便利性而言,的確也帶給使用者很不一樣的思維。
•個人化特徵記錄:
因為每張悠遊卡中都具備唯一的代碼,未來說不定可以透過悠遊卡在特定的資料庫中登錄你個人的特徵資料(目前悠遊卡也有提供悠遊記名卡的服務,參考網址:http://www.easycard.com.tw/easycard/03/apply.asp),未來你甚至能夠請朋友帶著你的悠遊卡,到具備RFID讀取器的商店,替你選購個人化的商品。

總結
雖然RFID的技術相當便利,但是對於個人資料及隱私權上的潛在風險也較高,因為只要具備有RFID的讀取器,很有可能在擦肩而過的一瞬間,你的個人習慣、資料及進出場所,都有可能會被有心人士所竊取,這也是為何目前RFID的應用範圍,仍然較不具備個人化的應用,而是專注於物流、票證…等居多。

或許在超高頻或微波的RFID技術更為成熟,並且具備統一規範的條件之下,就能夠看見更多個人化的應用(因為可傳輸資料量較大,並且加密機制也較完整),或許有朝一日我們就真的能夠實現「一卡在手,暢行無阻」的終極目標了。

資料來源:智慧生活科技





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