バーコード、2次元コード、ICカード、RFID等、自動認識のリーディングカンパニー。
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RFIDとRFタグ
用語の定義
RFIDは、Radio Frequency IDentificationの略です。RFIDとRFタグの意味は次のとおりです。
- RFID
- 電波（電磁波）を用いて、RFタグのデータを非接触で読み書きするもの
- RFタグ
- 電波（電磁波）を用いて、内蔵したメモリのデータを非接触で読み書きする情報媒体
RFタグとRFIDとの関係
RFIDは、RFタグとリーダライタを含みます。
呼び方
RFタグは電波タグ、ICタグ、無線タグ、RFIDタグ等、様々な呼び方をされていますが、ここでは、JIS（日本工業規格）で定められている「RFタグ」に統一します。
非接触ICカードとの関係
人が持って、入退室管理、電子乗車券、決済用途等で使用する「非接触ICカード」も広義のRFIDですが、ここでは、物に付けて利用する「RFタグ」を中心に説明します。
表1 RFタグと非接触ICカードの比較
| RFタグ | 非接触ICカード | |||
|---|---|---|---|---|
| 使われ方 | 物に付ける | 人が持つ | ||
| 形状 | コイン型 |  |
カード型 |  |
| 円筒型 | ||||
| ラベル型 | ||||
| カード型 | ||||
| 標準化 | ISO/IEC JTC1 SC31/WG4、自動認識及びデータ取得技術 | ISO/IEC JTC1 SC17/WG8、識別カード及び関連装置 | ||
RFIDの動作原理
使用する周波数によって実現方法は異なりますが、RFタグとリーダ/ライタとの間のデータ伝送の原理は、ほぼ同じです。RFID装置における、データ伝送の原理を図2に示します。
- リーダ/ライタのアンテナから、情報を電波又は磁界に乗せて送信します。
- RFタグのアンテナがリーダ/ライタからの電波又は磁界を受信します。
- 整流（電波の場合）または共振（磁界の場合）により、RFタグのアンテナに電力が発生します。
- 発生した電力により、制御回路、メモリを動作させ、必要な処理を行います。
- RFタグ内のデータを、電波または磁界に乗せてRFタグのアンテナから返信します。
- リーダ/ライタのアンテナで、RFタグからの電波又は磁界を受信します。
- リーダ/ライタの制御部で、電波または磁界から情報を取り出します。
他の自動認識媒体との比較
表2 RFタグと他の自動認識媒体との機能比較
| 方式 | RFタグ | 光学的情報媒体 | ||||
|---|---|---|---|---|---|---|
| 電磁誘導 | 電波 | 1次元シンボル | 2次元シンボル | |||
| 中波 | 短波 | UHF | マイクロ波 | |||
| 交信周波数 | ～135KHz | 13.56MHz | 433MHz、900MHz | 2.45GHz | LEDレーザ | レーザカメラ |
| 交信距離(原理上の実力値) | ～10cm | ～30cm | ～5m | ～2m | ～1m | ～1m |
| データの書換え | ◎ | × | × | |||
| データ量(バイト) | ～4K | ～20 | ～2K | |||
| 耐光ノイズ性 | ◎ | △ | △ | |||
| 耐汚れ・耐水性・耐油性 | ◎ | ○ | ○ | △ | × | △ |
| 遮断物の影響 | ◎ | ◎ | △ | ○ | × | × |
| 価格 | △ | ○ | ○ | ○ | ◎ | ◎ |
RFタグの特徴は、データの書替えができること、汚れ等に強いこと、ある程度遮蔽物があっても交信ができることです。又、表には書かれていませんが、同時に複数の読取りが可能なことも、大きな特徴です。これらの特徴について、次の章で詳しく説明します。図3に、RFタグの周波数別の特徴をまとめました。
RFIDの特徴
非接触通信
周波数によって異なりますが、電波又は電磁誘導方式を使うので、電力供給及び、データ送受信のために接触端子を用いることなく、データの読み書きができます。どのくらいの距離から読み書きができるかは、周波数及び使用するリーダ/ライタ及びRFタグのアンテナの大きさ、環境条件（RFタグを、金属の近くに置くとか、水分の多いものに貼付する等）によって異なります。交信距離の目安は表2を参照してください。
透過性(被覆性)
金属以外のものであれば、リーダ/ライタとRFタグの間に存在しても、ほとんど影響を受けずにデータの読み書きができます。例えば、箱の中や、壁の向こう側に貼られたバーコード、２次元シンボルは読めませんが、RFタグの場合には、読み書きすることができます。この性質をRFタグの「透過性」といいます。
中波帯又は短波帯の場合には「透過性」を生かして、樹脂等で封止すれば、耐環境性の高いRFタグとすることができ、ユニフォームのクリーニング管理や、社員食堂の精算システムのような、食器に付けて洗浄されるような運用にも耐えられます。(マイクロ波帯及びUHF帯では、樹脂封止により通信距離に影響が出るので、注意が必要です。)
複数のRFタグの一括読み取り
いわゆる「アンチコリジョン（衝突防止）」機能のことです。 RFタグは、コリジョン（collision：衝突）を防止する仕組みを備えているため、複数のRFタグが、同時にリーダ/ライタの通信可能領域に入ってきても、正しくデータを読み書きすることができます。
なお、単純にUID(Unique ID)だけを返信するRFタグでは、機能を簡素化するためにアンチコリジョン機能を持たないものもあります。
RFIDの種類と特徴
RFIDは、データ伝送方式によって、電磁誘導方式と電波方式の、大きく二つの方式に分類されます。それぞれの方式の特徴を表3に示します。
表3 RFIDのデータ伝送方式と特徴
| 方式 | ハルツ数 | 特長 | 課題 |
|---|---|---|---|
| 電磁誘導方式(磁界) | 135KHz,13.56MHz |
 |
|
| 電波方式(電波) | 433MHz、900MHz、2.45GHz、5.8GHz |
 |
|
RFIDに関する標準化動向
ISO/IECにおける標準化
RFIDに関する国際標準化の概要を説明します。バーコード、2次元シンボルやRFIDなどの自動認識技術は、ISO（国際標準化機構）/IEC（国際電気標準会議）のJTC1（合同専門委員会）で標準化を進めています。
RFIDに関する標準化は、JTC1の分科委員会の一つであるSC31（自動認識及びデータ取得技術）のWG4（RFID）が担当しています。図4に、審議対象と位置づけを示します。
具体的に審議中の周波数帯を表4にまとめます。
表4 審議中の周波数と対応する規格番号
| 周波数 | エアインターフェース | コンフォーマンス |
|---|---|---|
| 135KHz未満 | 18000-2 | 18047-2 |
| 13.56MHz | 18000-3 | 18047-3 |
| 2.45GHz | 18000-4 | 18047-4 |
| 860～960MHz | 18000-6 | 18047-6 |
| 433MHz | 18000-7 | 18047-7 |
エアインタフェースは、タグとリーダ／ライタ間の通信仕様を規定し、コンフォーマンスは適合性仕様とも呼び、タグとリーダ／ライタの測定方法及び測定条件を明確にしています。
RFIDと各種規制
RFIDシステムを使用するためには、周波数別に電波法で定められた電界強度（放射する電波の強さ）の許容値を満たすことが必要です。但し、電界強度だけでなく、各周波数で使用可能な用途が定められていることに注意が必要です。
表4に、ISO/IECで審議中の周波数を示しましたが、それらの周波数が、RFIDの用途で、日本で使えるかどうかを表5に示します。
表5 日本での使用可否
| 周波数 | 使用可否 | 備考 |
|---|---|---|
| 135KHz未満 | ○ | - |
| 13.56MHz | ○ | - |
| 2.45GHz | ○ | 無線LAN、電子レンジと同じ周波数帯 |
| 952～954MHz | ○ | 高出力型、干渉防止技術なし |
| 433MHz | × | アマチュア無線が使用 |
952～954MHz帯は、2005年4月の省令改正により使用できるようになりました。なお、現在は複数リーダの干渉を防止する技術が備わっていないため、一箇所で複数の機器を動作させた場合、通信距離が短くなるおそれがありますので注意が必要です。また、日本では、430～440MHzはアマチュア無線が使用しているため、今のところ、RFID用途では使用できません。
RFIDシステムを使用する際には電波法以外に、電波防護、EMC規格及び安全規格の規制に注意することが必要です。表6に、注意すべき規制の種類と概要をまとめます。
表6 RFIDに関する各種規制
| 規制の種類 | 規制の概要 | 日本における法規制、自主規制 |
|---|---|---|
| 電波法 | 意図的な電波放射 | 必須:日本電波法、任意:ARIB標準規格 |
| 電波防護(1) | 必須:電波の強度に関する安全施設、任意:電波防護標準規格(ARIB) | |
| EMC規制(2,3) | 不要な電波輻射 | 必須:EMV: VCCI(4)規格、EMS(5):JIS C 1000等 |
| 安全規格 | 火災・感電の防止 | 必須:電気用品安全法、任意:JIS C 6950「情報技術機器の安全性」等 |
- 人体が電波にさらされた場合、好ましくない作用を及ぼさないようにすること。
- Electro-Magnetic Compatibility(電磁両立性)
- EMC:EMI(Electro-Magnetic Interference。他の電子機器の動作に影響を及ぼす電磁妨害)対策とEMS(他の機器からの電磁妨害に対する耐力)対策が両立できること。
- VCCI:Voluntary Control Council for Information Technology Equipment(情報処理装置等電波障害自主規制協議会)
- EMS: Electro-Magnetic Susceptibility(電磁感受性)
導入時の注意点
RFIDは、電波の性質を利用しているため、その特徴をよく理解した上で、システムの導入を進めることが重要です。
システム設計をする際に注意すべき点を簡単にまとめます。これらの記述は、RFIDの定性的な特徴をまとめたものであり、機器によって、その程度は異なります。実際に使う機器、使用環境での検証のステップは必須です。
- RFタグの読み書き性能は、金属の影響を受ける
- RFタグを金属面に貼付したり、アンテナを金属の近くに設置したりすると交信距離は短くなります。
- 複数のRFタグが重なると、タグのアンテナ間の干渉により、 読み書きができなくなる場合がある
- RFタグ同志重ならない状態で読み書きする運用を検討することが必要です。
- 複数のアンテナ間の距離が近いと、 干渉によりRFタグの読み書きができなくなることがある
- 無線LANのアクセスポイントと同じように、相互干渉を避けるため、 アンテナ間の距離をある程度離して設置することが必要です。
- アンテナとRFタグの位置関係によって読取り性能が低下することがある
- 電波、電磁誘導の性質上、アンテナとRFタグの面の位置関係は、 平行のときが最も通信条件が良くなります。逆にアンテナの面に対する角度が大きくなると通信距離は短くなります。
- 周波数によって、交信距離、指向性、水分の影響等に違いがある
- 各周波数の特徴を十分理解して、用途に応じた周波数を選択することが重要です。(図5参照)
