在第一波熱潮中帶頭導(dǎo)入RFID技術(shù)的企業(yè)先驅(qū)(Pioneer)，或多或少都已執(zhí)行過小規(guī)模RFID驗(yàn)證項(xiàng)目。系統(tǒng)發(fā)展?fàn)顩r并沒有如預(yù)期的大規(guī)模應(yīng)用，業(yè)界似乎抱持觀望態(tài)度。依筆者觀察除了價格因素外，造成RFID產(chǎn)業(yè)推動緩慢之另外原因是系統(tǒng)整合建置技術(shù)需求高。由于射頻運(yùn)作效率受環(huán)境影響甚巨，RFID應(yīng)用環(huán)境的差異性，造成建置時有技術(shù)選用及系統(tǒng)客制化的需求。換言之，系統(tǒng)建置時通用性的解決方案并不存在，一般需相關(guān)技術(shù)人員對環(huán)境特性及環(huán)境干擾進(jìn)行檢測，以確保方案的有效性。其中金屬物品與環(huán)境電波反射所造成的讀取率不足，是系統(tǒng)整合工作經(jīng)常面臨的問題，也是RFID產(chǎn)業(yè)應(yīng)用發(fā)展受限的關(guān)鍵障礙。

　　本文將分享筆者幾年來執(zhí)行RFID系統(tǒng)整合項(xiàng)目的經(jīng)驗(yàn)，針對RFID讀取率改善提供一些參考意見。

　　RFID有幾個硬件組成組件牽涉到讀取率，包括卷標(biāo)(Tag)、天線(Antenna)與讀取器(Reader)。而卷標(biāo)的選用與附著、天線架設(shè)方式及讀取器功率與參數(shù)設(shè)定，此三件因素決定了RFID的讀取率是否穩(wěn)定的因素。以下分別說明:

　　(一)選擇合適卷標(biāo)

　　卷標(biāo)的選用需根據(jù)讀取器操作距離、物品外形及材質(zhì)、卷標(biāo)讀取環(huán)境等三個面向來綜合考慮。

　　1.讀取器操作距離：首先要根據(jù)讀取操作距離需求來決定采用何種頻帶系統(tǒng)之卷標(biāo)

　　(1)短距離手動讀取

　　如果應(yīng)用情境都是以手持式讀取器來操作，讀取范圍需求在20公分之內(nèi)，而且每次只讀取一個卷標(biāo)的話。則選擇近場(Near field)磁感應(yīng)方式的LF或HF卷標(biāo)，適當(dāng)改變手持式設(shè)備感應(yīng)角度，以達(dá)到最佳磁場切割作用，要達(dá)到穩(wěn)定讀取率沒有大問題。

　　(2)短距離移動物讀取

　　如果應(yīng)用情境是要在輸送帶上讀取物品卷標(biāo)，只要天線架設(shè)的有效讀取區(qū)與物品移動方向磁場切割作用，慢速移動物品仍然可以用HF卷標(biāo)。但是快速移動的物品，建議還是采用遠(yuǎn)場(Far field)電波共振式UHF卷標(biāo)，才有較佳的讀取率保證。

　　(3)長距離讀取

　　超過1.5公尺以上距離的讀取需求，卷標(biāo)就要求有足夠感度(sensitivity)。不管是固定或手持方式讀取，1.5公尺距離基本上已超過LF或HF卷標(biāo)的極限。目前被動式(passive)卷標(biāo)中，UHF卷標(biāo)是長距離讀取的唯一選擇。否則就要選擇主動型(active)卷標(biāo)才能確保長距離的穩(wěn)定讀取率。 [nextpage]

　　2.物品外形及材質(zhì)：根據(jù)物品外形與材質(zhì)選擇合適卷標(biāo)規(guī)格

　　(1)敏感度

　　物品外形及材質(zhì)會影響電磁場穿透力(penetration)，連帶也影響卷標(biāo)敏感度。通常卷標(biāo)感度與其本身天線設(shè)計(jì)有關(guān)，感度越好的卷標(biāo)外形尺寸就越大，但是如果搭配天線架設(shè)角度，找到最好的極化面(polarization)，即使小尺寸卷標(biāo)也能達(dá)到穩(wěn)定讀取率。

　　(2)感應(yīng)角度

　　當(dāng)環(huán)境有其他RFID讀取器同時運(yùn)作時，卷標(biāo)感應(yīng)角度就顯得很重要。

　　卷標(biāo)需要根據(jù)物品移動方向，選擇最佳感應(yīng)角度來附著物體，目的是與天線發(fā)射產(chǎn)生最佳的極化面確保較佳讀取方向，避免讀取到其他周遭不相干的卷標(biāo)。

　　3.卷標(biāo)讀取環(huán)境：

　　(1)金屬與含水份環(huán)境

　　物品本身或環(huán)境若帶有水氣或金屬成份也會影響卷標(biāo)的感度性能。水氣會吸收部分電磁波能量影響卷標(biāo)感度，金屬制品則會全面反射電磁波影響卷標(biāo)的受電能力，兩者都會造成讀取率惡化的結(jié)果。其中水氣環(huán)境只要空氣濕度控制得宜應(yīng)該不難解決，對于液體產(chǎn)品只要卷標(biāo)與容器間保持固定間隙，仍然可以達(dá)到穩(wěn)定的讀取率。最難處理的就是金屬反射環(huán)境，因?yàn)榉瓷涞碾姴◤?qiáng)度會蓋住卷標(biāo)背向散射(backscatter)的信號，讓讀取器無法辨識卷標(biāo)的響應(yīng)內(nèi)容。所以在選擇RFID讀取環(huán)境時應(yīng)該盡量避開金屬反射環(huán)境。

　　(2)金屬專用卷標(biāo)或客制化卷標(biāo)

　　若是標(biāo)的物本身就是金屬制品，欲達(dá)到滿意讀取率恐怕只有使用金屬專用卷標(biāo)或客制化卷標(biāo)。金屬專用卷標(biāo)有一特別設(shè)計(jì)隔離層，可以避免金屬材料對卷標(biāo)的特性影響，讀取距離約2~3m但是背景環(huán)境的反射電波太強(qiáng)的話，仍然無法保證100%讀取率。如果卷標(biāo)需求量夠大或是標(biāo)的物屬于高單價物品，筆者建議使用客制化金屬卷標(biāo)?？椭苹饘倬順?biāo)的設(shè)計(jì)原理是將金屬物體視為與卷標(biāo)芯片共振的部份天線，如此所得到的讀取距離與讀取率都大幅提升，依筆者使用過之經(jīng)驗(yàn)在4~6m距離讀取率達(dá)到99.5%水平。

　　(二)天線架設(shè)

　　天線架設(shè)要點(diǎn)是要達(dá)到最佳電磁場型態(tài)同時避開電波反射干擾

　　1.讀取區(qū)

　　目前固定型讀取器通常至少有搭配四組輸出天線，適度控制讀取器輸出功率與調(diào)整四組天線發(fā)射方向，就可以消除讀取死角建構(gòu)有效卷標(biāo)讀取區(qū)。值得提醒的是卷標(biāo)讀取區(qū)最好避免有金屬直接反射平面，這種金屬平面造成高強(qiáng)度反射電波，往往將微弱的卷標(biāo)響應(yīng)信號蓋住，影響讀取器信號辨識能力。

　　2.極化面

　　目前讀取器使用的天線主要有線性波與旋轉(zhuǎn)波兩種極化面，線性波天線穿透力比旋轉(zhuǎn)波天線強(qiáng)，而旋轉(zhuǎn)波天線方向性比線性波天線寬廣，該選擇何種極化面天線是根據(jù)卷標(biāo)在物品上的貼附方向決定。卷標(biāo)貼附方向雜亂的選用旋轉(zhuǎn)波天線讀取效果較為佳，卷標(biāo)貼附方向一致的選用線性波天線會有較遠(yuǎn)的讀取距離。 [nextpage]

　　(三)讀取器功率與參數(shù)設(shè)定

　　設(shè)定適當(dāng)發(fā)射功率與碰撞參數(shù)

　　1.功率設(shè)定

　　讀取器發(fā)射功率可以透過程序操作來控制，功率太強(qiáng)容易產(chǎn)生折射干擾，功率不足則無法達(dá)到啟動卷標(biāo)電磁場的最低能量要求。筆者建議以由弱漸漸加強(qiáng)的方式改變讀取器功率輸出，找出最低啟動卷標(biāo)電源之讀取器輸出功率(Minimum turn on power)平均值。再運(yùn)用讀取器內(nèi)建之RSSI (Received Signal Strength Indication)接收信號強(qiáng)度指針，來分析卷標(biāo)靈敏度平均值。比較卷標(biāo)的RSSI以及最低卷標(biāo)啟動電源之讀取器輸出功率，找出適用于卷標(biāo)最佳讀取率的功率設(shè)定條件。換言之，利用RSSI與卷標(biāo)啟動功率兩個參數(shù)來判斷，目前架設(shè)的天線所發(fā)射之電波環(huán)境是否具合理性。

　　2.碰撞參數(shù)設(shè)定

　　一個Reader針對同一群卷標(biāo)中通信，在同一段時間里面接收到大量的Tag傳送之?dāng)?shù)據(jù)而產(chǎn)生訊號碰撞，結(jié)果就會造成讀取率不佳現(xiàn)象。解決碰撞與Q值設(shè)定有關(guān)，Q值太大也會影響讀取器進(jìn)行盤點(diǎn)所需時間，所以必根據(jù)卷標(biāo)總數(shù)來決定，找出Q與卷標(biāo)總數(shù)優(yōu)化關(guān)系，亦即當(dāng)卷標(biāo)數(shù)量為多少，找出最佳建議Q值。

　　3.利用RSSI值過濾

　　Reader在讀取某一區(qū)域卷標(biāo)時，在同時間也會接收到其他區(qū)域的Tag數(shù)據(jù)。Reader程序可以根據(jù)卷標(biāo)響應(yīng)的RSSI值差異性進(jìn)行過濾，減低誤判現(xiàn)象。

　　4.避開盲點(diǎn)

　　由于環(huán)境折射波與天線直接波會產(chǎn)生相位加成與抵消作用，其中相位抵消的點(diǎn)會在有效讀取區(qū)內(nèi)產(chǎn)生讀不到卷標(biāo)的盲點(diǎn)?？梢岳貌煌嵌忍炀€架設(shè)組合，并藉由Reader程控改變天線切換開關(guān)，達(dá)到讀取區(qū)中盲點(diǎn)的位置移動作用，減低因盲點(diǎn)造成的讀取率不穩(wěn)現(xiàn)象。

　　結(jié)語

　　RFID建置時從硬件選用到系統(tǒng)客制化的執(zhí)行過程中，現(xiàn)場布建經(jīng)驗(yàn)的Know how通常被業(yè)者忽略。由于電磁波是眼睛看不到的東西，當(dāng)發(fā)生RFID讀取率不足時，因?yàn)閼?yīng)用環(huán)境的差異性牽涉到的原因與問題相當(dāng)復(fù)雜，經(jīng)常造成系統(tǒng)整合商與硬件供貨商之間的責(zé)任歸屬爭議。目前RFID系統(tǒng)建置時針對讀取率不足的解決方案，尚未有系統(tǒng)化通用性準(zhǔn)則可以遵行。一般需要仰賴系統(tǒng)整合業(yè)者對環(huán)境特性及設(shè)備性質(zhì)進(jìn)行系統(tǒng)檢測，以確保達(dá)到項(xiàng)目所要求的效益。換言之，系統(tǒng)整合者扮演項(xiàng)目成功與否的關(guān)鍵角色。本篇文章僅就個人執(zhí)行項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)，提出問題解決方向建議供RFID系統(tǒng)整合業(yè)者參考。