RFID基礎知識

本ページでは、RFID(Radio Frequency Identification)とは何か？RFIDの特徴や仕組み、使用している周波数帯、通信原理、通信の流れ、バーコードとの違いといった基礎的な情報とRFIDを活用した業務改善事例を紹介いたします。

RFIDとは？

RFID(radio frequency identification)とは、一般的にはICタグを使い、無線通信によってモノを識別・管理するシステムのことです。
バーコードやQRコードに代わる新しい自動認識技術として、様々な領域でRFIDが活用されています。身近な例としては、公共交通機関や電子マネーの支払いに使うICカードなどがあります。

RFIDの特徴
（バーコードとの違い）

RFIDにはバーコードでは実現できない、以下のような特徴があります。

1.長距離で読み取れる

無線通信を行うことにより、数メートル離れた距離でも読み取ることが可能です。遠くにあるタグや高くて届きにくいタグでも容易に読み取ることができます。
2.複数のタグを一括で読み取れる

RFIDなら、商品のタグを一つ一つ手に取って読み取る必要がなく、スキャナをかざすだけで一括で読み取ることが可能です。棚卸し等に要する時間を大幅に短縮することができます。
3.箱の外からでも読み取れる

電波で通信するため、製品にタグを付けていても、梱包箱を開けず箱の外から読み取る事が出来ます。またバーコードは汚れると読み取ることができなくなりますが、RFIDは汚れに強く、タグの表面が汚れていても読み取りに問題が生じません。
4.長寿命

パッシブ型のRFIDタグは電池不要で長期間ご使用いただけます。またメモリを内蔵している事で、データの書き換えにも対応しています。バーコードと比較すると、多くのデータ量のやり取りを可能にします。

RFIDの通信原理

周波数は920MHz帯（日本、北米等）、860MHz帯（欧州）のISM帯を使用
磁界結合で通信するHF RFID（13.56MHz）と異なり電波方式
RFIDタグは基本的にはバッテリーレスのパッシブタグ（R/Wから送られてくる搬送波（CW）から電力を得て動作する）
RFIDタグ自身は信号源を持たず、R/Wから送られてくる搬送波を反射することで通信を行う（Backscatter方式）
タグのID情報はこの反射波に乗せられて返される。

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RFIDの通信原理についての図解です。以下の通信の流れを図解しています。

通信の流れ

1リーダライタから電波を発信
2ICタグ内のアンテナがリーダライタからの電波を受信
3ICタグ内に電流が流れ、チップ内の情報を信号化
4ICタグ側の電極印刷されたアンテナから信号を発信
5リーダライタのアンテナが返答された信号を受信
6リーダライタの制御コントローラを介して、PCなどでデータ処理を行う

RFID電波の特徴

アンテナとタグの距離の関係

濃い青色（アンテナとタグが近い）ほど読取精度が上がります。
アンテナと障害物の関係 (1)

金属などの障害物の背面にあるタグは読みにくくなります。ただし、電波は障害物を回り込む性質があるため障害物から離れると読むことが可能となります。
アンテナと障害物の関係 (2)

金属などの障害物により電波が反射します。反射した電波同士が干渉し読みやすくなったり読みにくくなったりする場合がございます。
アンテナのタグの方向の関係

アンテナ面に対しタグが垂直の位置に配置されると、タグが読みにくくなります。

RFIDタグのメモリ領域

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ICの種類によって機能の有無、メモリ構造が異なる場合がございます。EPC：GS1(流通標準の国際機関)の定める識別コード。（=書き換え可能）、TID：チップ製造時に書き込まれるタグ固有の重複しないID（=読み取り専用）、User：ユーザが自由に読み書き可能な領域（=書き換え可能）、Reserved：Access/Killパスワードを保存（タグを読み取り専用、無効化など）

RFIDの種類（周波数帯）とその特徴

RFIDでは、LF帯、HF帯、UHF帯、マイクロ波帯の4種類の周波数帯が使用されています。
ムラタのRFIDは、HF帯とUHF帯の通信帯を使用しており、ISO/IEC 18000シリーズの無線通信規格で国際的な互換性が確保されているため、世界各国で利用されています。

LF帯

LF（Low Frequency）帯は、電磁誘導方式を使用しており、他の通信帯と比較すると、歴史的に長く使われています。LF帯は車のキーレスエントリーなどの無線通信に利用されていますが、通信距離が数十センチと短くアンテナの巻数を多く必要とするため、薄型・小型化は困難です。
HF帯 RFID製品のご紹介

HF（High Frequency）帯は、LF帯同様、電磁誘導方式でデータをやり取りしますが、LF帯に比べてアンテナの巻数は少なく済むため、薄型・小型化も可能です。 13.56MHzと短波帯の周波数を使用しているため、通信距離は比較的短め。人やモノを1対1で認証するような、近接エリアでの用途に適しています。おサイフケータイや交通系カードなどの電子マネーに搭載されているNFC（Near Field Communication）も、HF帯RFIDの一つです。
UHF帯 RFID製品のご紹介

UHF（Ultra High Frequency）帯は、電波方式で通信を行う仕組みです。860～960MHzと極超短波帯の周波数を使用しており、一括で読み取りを行う必要のある、数メートル離れた距離での用途に適しています。在庫管理や自動検品などの多くは、この周波数帯が使われています。
マイクロ波帯

マイクロ波帯は、UHFに属する周波数で2.45GHｚを使用しています。電子レンジや無線LAN（Wi-Fi）でも利用されているISMバンドを使用するため、電波干渉の懸念があり、対策を行う必要があります。また、通信距離も2-3mと短く、860～960MHz帯に比べると距離も稼ぐことができない状況です。

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通信帯	LF	HF/NFC	UHF	マイクロ波
周波数	～135KHz	13.56MHz	860～960MHz	2.45GHz
通信方式	電磁誘導	電磁誘導	電波	電波
通信範囲	～10cm	～10cm	～数m	～3m
指向性	広い	広い	中	狭い
金属の影響	中	大きい	大きい	大きい
水の影響	少ない	少ない	中	大きい
用途例	キーレスエントリー	公共系ICカード、セキュリティ管理	アパレルや小売りの在庫管理