富士通：RFID操盘高手

【RFID射频快报2005年11月20日讯】RFID技术象征着网络无所不在社会的代表，已开始被运用在各种领域中。富士通从2003下半年度开始，正式启动RFID业务。自2004上半年度起，陆续提供13.56MHz频带的产品，并且在今年上半度开始提供UHF频带的产品，保持领先业界的开发脚步。在此透过RFID的实际运用案例，说明富士通将如何为今后的业务发展提供助力。

电子卷标对于网络无所不在社会的意义：

面临突破点的RFID市场

日本总务省「网络无所不在时代的电子卷标高度运用情形调査研究会」指出，预计RFID业务将在2007年出现突破点，并于2010年度达到超过17兆日圆的市场规模。 根据我们实际经手业务的感想，这个突破点似乎将会来得更早，或许是在2005年度或2006年度时出现。 理由是，以往在2003年度时，只需向客户说明什么是RFID就够了，但进入到2004年度之后，以制造业、流通业为主的咨询案件急速增加，至今仍有持续上升的趋势，预估2005年度时，除了进行测试导入的企业会比前一年度增加，连正式展开运作的企业数量也将随之攀升。 当然，这种情形有一部份也是来自于日本总务省、经济产业省、国土交通省、农林省等各机关、业界团体与媒体等运作的结果。 预测今后在迈向网络无所不在的社会时，RFID仍将是一个最基本的要素，并且发挥出极为重要的效果。 

      图1.RFID概念

RFID的最新动向：

UHF频带登场

在这样的情势之中，今年4月日本总务省也修正法律，开放UHF频带的使用。 UHF频带和过去的13.56MHz等频带相比之下，不论是在读取或写入范围方面，都具有遥遥领先的优势地位。 以13.56MHz为例，它虽然可以进行60cm左右的通信，但UHF频带更可达到超过2.5m的长距离通信效果。 通信距离越长，就越能送达至以往周波数频带无法读取的目标位置物品，藉此不但能够提升读取时的准确度，可供批次读取的可能性也越高，优点相当地多。因此，UHF频带得以运用在过去难以导入RFID的业务上，可说是具有促进RFID加速发展的效果。 然而，通信距离越长，多个读写机之间的电波干扰问题（共享化），以及设置读写机时，必须考虑到传送讯号越大，对于人体所造成的影响等问题，都不得不令人注意。 因此，虽然并非所有业务都适合使用UHF频带，但它的确可以发送至过去以13.56MHz或2.45GHz无法传达到的距离，目前富士通也正在为众多客户展开UHF频带的导入作业。

RFID业务的优点

富士通所提供的项目，从构成IC卷标的芯片、到读写机、天线等各种硬件，以及从客户本身运用观点出发的各种业务套装方案、实验室、系统整合、RFID系统导入咨询等软件服务商品也很齐全，提供了RFID系统的整体化解决方案。

从RFID的最小构成系统来看，包括了对于储存数据用的IC卷标（芯片）进行读写的读写机、可从端末控制的API及执行其上层指示的业务应用软件。

为了完成能够充份发挥RFID性能的系统，必须彻底了解这些零件才行。因此富士通也自行制造各种RFID相关硬件。

拥有了自行制造的硬件之后，就可以达成各种设计目标，例如：为了提升IC卷标的读取性能，而将天线形状调整到最佳化。并且采用FRAM芯片，力求芯片层级的高速化。由于我们充分了解硬件的可能性，及其它应该由软件处理范围的分界点，更可着重于性能的提升。

我们也了解应该如何运用其它公司的产品，以发挥出最佳性能，系统工程师要进行最佳的整合作业时，是否能够运用自家公司制造的产品，也变得越来越重要了。

当然所谓自行开发的产品，必须是拥有最尖端科技的硬件才行，因此我们也结合了整体力量，挑战UHF频带的产品制作。

富士通目前正在推动新的对策，强化与富士通研究所之间的合作关系，将最新研究开发成果立即加以实用化。 
 

          图2.富士通的RFID业务概要


正式导入时的课题

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过去大家一再检讨导入RFID时的各种问题，主要的课题可分为下述4点。
• 成本过高
• 性能（是否能100％读写资料）
• 安全性
• 隐私权的保护
其中，在实际业务现场特别受到关注的问题，在于安全性和性能。成本方面，已在供货商之间的价格竞争和销售量增加等情形之下，逐渐地降价。

而在安全性方面，也随着透过硬件∕软件控制内存的架构，以及限制特定读写机与IC卷标传送讯号的概略架构出现，隐私权的问题，在交付给末端使用者时，可以删除IC卷标里的数据等技术的运用已渐稳固，因此这些课题正逐步获得解决。

        图3.UHF频带登场

符合业务需求的RFID运用方式

富士通所实现的导入案例业种可分类如下图。

             图4.各业种的运用场景
接下来，让我们来思考掀起话题的UHF频带运用情形吧。

UHF频带有两大规格，分别是目前富士通所提供的ISO18000-6 Type B(1)与EPC global。(2)
EPC global是以该组织的前身Auto-ID中心所开发之商品编码体系为基础，制定RFID的技术规格及展开各种教育训练活动。目前正逐渐被美国沃尔玛超市等，以流通业为主的业种加以运用，报章杂志也常有报导。

这种规格的运用方式，是假定于一开始就将64位或96位商品代码等数据，写入IC卷标里，在各个业务流程中读取后，透过中央服务器对照详细数据。

相对之下，ISO18000-6 Type B不仅可以读取数据，还能自由地写入数据，可以在各个流程中覆盖或替换一部份的数据，很适合用在制造业的工程管理上。使用者所运用的内存虽是由供货商决定，但通常都有数十字节以上的大小。富士通的UHF频带IC卷标拥有192字节的内存空间，可以运用在各种业务场合。

使用者可以视其运用场景，从上述两种规格中选择，不过EPC global已有美国的先行案例，可以运用在大规模的流通业中，而ISO18000-6 Type B则可于各项工程中读∕写数据，应该是适合于制造业和需要追踪的事物上。

富士通在UHF频带硬件方面，目前仅提供对应ISO18000-6 Type B的产品，预定今年底也将开始提供对应EPC的产品。

将RFID的价値进一步提升

之前提到，对业务现场来说，成本与性能是RFID的重大课题，但随着导入作业顺利展开后，却可以实现：随着导入业务而降低成本；
     提升了作业的准确度；
     获得前所未有的经验；

例如，在客户的工厂里生产订制的车辆时，以往都是采用条形码来管理车辆的工程。然而，由于必须将条形码读写机贴近车辆来读取，工程中停车的时间过长，读取时也曾出现人为的疏失。

在导入RFID之后，车辆进入到IC标签的读取范围内，就会自动读取信息，需要停下车辆的时间相当短，也不会再发生读取时的人为疏失，大幅地提升了作业时的准确度。而且，还可以减少负责处理条形码读写机的工作人手，得以降低成本。

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还有其它的案例，是在通信企业的展示室里，运用主动式标签，掌握展示室内的顾客位置，以简讯方式传送到顾客的手机，说明接下来即将观赏的展示系统信息，创造出全新的体验。

RFID的导入作业正在各种运用场景中逐步开展，而成本也在近年来有降低的趋势，预估成本的问题不用多久将可获得解决。

相对之下，现在的课题似乎偏重于性能方面，不过这个问题却不能被动地等待技术进歩而让性能随之提升，而是应该去思考如何将目前的性能提升，或是创造出具有实用性的架构，才是最重要的。
 
注脚：（1).ISO18000-6 Type B: ISO18000-6是指管理商品用的Radio Frequency Identification(RFID)。
Part 6：860～960MHz空中接口的通信参数规格
(2).EPC global。: EPCglobal是由EAN.international与美国UCC(Uniform Code Council)所设立的非营利性法人。EPCglobal目前可运用的规格有Generation1的Class0与Class1。

成为RFID运用高手的提示：

富士通常接到客户的咨询案件，表示虽然已试着导入RFID，但却有着无法顺利运作的问题。 这些客户的问题如下：

1. 硬件的选择不适当：大多是在选择IC标签与读写机时，未做出适当地选择。原本应该在一开始就选择符合环境或对象物品的周波数频带、读写机与IC标签的类型，却直接选用了容易取得的规格。

2. 对于实现的可能性研究不足：没有经过实际贴附在运用环境与对象物品上的测试，就直接导入系统，因此无法取得预期的效果。
3. 设置场所与系统结构不适当：天线∕读写机的设置场所及系统结构不适当，使得机器的性能无法充分发挥。
4. 需读写的数据量过大：在IC卷标上读写过多的数据时，会花费较长时间，对于需要取得响应讯号的业务来说并不适合。

在这些失败的案例中，隐含着推动RFID实用化时的暗示。想要根据这些提示来成为RFID运用高手，就得留意下列4点：

1. 业务分析
导入前需将业务流程详细分析，检讨适当的运用方法。首先，可定义出业务所需的IC卷标数据内容处理方式，以及应该何时∕如何进行IC卷标的初期发行作业等问题。此外，进行读写动作的时机与规则等运用设计也很重要。
RFID即使是在和条形码不同的位置，也可以读写数据，对于以传统条形码为前提的业务内容，会造成业务流程的改变。而且，选择适当的时机来进行写入的动作，将有助有提升整体业务的准确度。

2. 实现可能性的研究∕测试
RFID是利用电波来进行数据通信，所使用的环境会影响其性能。
各家供货商所公开的性能，都是在实验室里的性能。如果放在工厂或物流中心等场所时，多少会因为不容易特定出来的原因，造成通信距离等稍微减弱。不过，新的隐藏式配线地板等办公环境，有时反而会拉长通信距离。这也要依据地面造成的电波反射情况而定。因此导入前需就实现的可能性进行研究，尽量在实际环境中加以确认，这一点将是影响RFID性能的最关键要素。

3. 选择符合对象物品∕环境∕业务的适当硬设备
透过实现可能性的研究，来选择适当的硬件。
有时欲使用UHF频带或2.45GHz的客户，在经过实现可能性的研究之后，会发现选择13.56MHz反而比较合适。

4. RFID系统的最佳化
在通过上述（1）～（3）的运用阶段之后，要踏上运用高手的这个等级，还是得进行系统的最佳化作业才行。

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RFID系统的最佳化：

在此以工厂的生产线和物流中心的输送带等，需要在一定时间内读写数据的情形为例。

<IC标签与读写机的最佳化>
由于生产线与输送带上的数据读取对象物品，接下来将会被运送至其它据点或门市。因此我们会针对这些环境与业务流程，选择可利用的IC标签。
物流中心等场所，若是使用无线LAN时，为了避免干扰，得先排除2.45GHz的选项，然后若想配合对象物品进行有弹性的加工作业时，则以13.56MHz较为适当。从多样化的观点，来选择IC卷标类型、贴附位置、读写机的类型（携带型或平台式）等，必要时还得调整IC卷标的天线来提升读取性能。
此外还可以用架设复数的天线，来迅速扩大读取范围等方法对应。

<系统的最佳化>
思考RFID的整体系统时，必须以包含了数据库、网络等整个系统的观点出发才行。
例如在ISO的18000-6 B Type IC卷标中，放入8字节的使用者数据时，会在读取UID(3)之后，读取该项数据。将此段读取时间当成α的话，α就是指向API发出指令后，透过读写机（装置）-IC卷标-装置-API取得含有UID数据的时间长度。

接下来，若使用者数据为96字节，IC卷标与装置间的数据读取处理动作，会在每8个字节执行一次，以8字节来说，等于要再加上11次的来回通讯动作。因此必须花费α＋11的往返通讯时间才行。
所以，在实际上进行系统设计时，应该将数据的读取∕写入动作降低到最小限度。 至于EPCglobal的规格，每1个步骤都会读取数据，花费的时间会比ISO稍微短一点。

而且，根据运用测试的结果，又将最开始设计要储存在卷标内的数据，再次缩小了。 视业务需求的不同，有时也必须转换应用程序层级的编码，或是改变业务流程。

目前为止已介绍了几个案例，只要避免「见树不见林」的观点，而是采取“见树也见林，更进一步观察树的根・干・枝・叶”的思考方式，就可以将RFID的性能更加提升。 

        图5.RFID系统的最佳化
RFID已进入到软件服务的时代。在今后越来越强调软件服务色彩的业务环境中，为了协助您成为RFID的运用高手，富士通将以RFID系统的导入咨询服务，提供各式各样的支持。

注脚：（3）.UID: UID为Unique Identifier（固有标识符元）的略称，是指IC卷标的制造厂商于制造时赋予的独特ID。

结束语：

目前RFID处于刚开始步入实用化的阶段，相信在不久的将来，网络无所不在的社会日常使用的RFID系统，会需要更高速的处理性能以及更高度的安全性，而且也必须配合不同业种∕业务，提供多样化的IC标签。