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ICタグ

目次 †

ICタグ？電子タグ？RFID？ †

　ICチップを内蔵したタグの名前は正式に決まっていない。そのため、業界や本・資料によって呼び方が違う。

• マスコミ
  • ICタグ
• 政府
  • 電子タグ
• 海外
  • RFID（Radio Frequency IDentification：無線による自動認識技術）はICタグとその技術的名称の総称。

ICタグの歴史 †

• 1991年
  • アリムラ技研が2個のリチウム電池を積んだ密着型という非接触カードを紹介した。これは『データキャリア』という本で見ることができる。この頃はまだ相当のパワーを必要とするものであった。
• 1995年
  • TI社が134kHzのガラス管タグを開発した。車のキーや牛につけるICタグとして非接触の便利さを印象付けた。TI社のICタグはTagitと呼ばれる。
• 1997年
  • 長波帯125kHzを利用した電池レスのHitag（現在のPhilips社、西ドイツ）の近接型が登場した。これが日本のICカード型タグの幕開けとなった。
• 1999年
  • ローエネルギーのEEPROM半導体によって短波13.56MHz帯を使用し、かなり飛ぶICタグが登場した。初の近傍型のICタグであった。
• 2001年
  • 吉川アールエフシステム社が、ISO14443の量産を始めた。
• 2003年8月
  • 総務省が「ユビキタスネットワーク時代における電子タグの高度利用に関する調査研究会がまとめて中間報告」において、「2010年には最大31兆円の経済波及効果が見込まれる」と発表した。これより、現在ICタグが注目を浴びるようになった。

ICタグとSCM †

　SCM（サプライチェーンマネジメント）という経営管理手法がある。これは資材の調達から在庫管理、製品の配送までをコンピュータを使って総合的に管理することにより、在庫を切らし、コストを引き下げようというものである。製品やサービスの流れをひとつの供給の連鎖として捉えることから、サプライチェーンと名付けられた。

　このSCMは、原材料メーカー、部品メーカー、製品メーカー、卸売業、小売業、物流業、メンテナンスサービス業などの企業が参加する必要がある。なぜなら、全体を最適化するのが狙いなので、個人企業で実施しても効果は期待できないからである。

　いくつもの企業がコンピュータネットワークを介してモノの流れを管理する場合、大事なのは情報の共有である。それもリアルタイムの情報が望ましい。そうした条件を満たしてくれる技術がICタグだと期待されている。実際、SCMの先進国である米国では、ICタグがビジネスを変えると期待されている。

1. 小売店は売り切れでビジネスチャンスを逃すことはない。
2. 製造業者は、製造したモノがほぼ完売になり不良在庫を抱える恐れがなくなる。
3. 流通業者も効率的な輸送ができるうえ、誤配などのトラブルがなくなる。

ICタグとバーコード †

・バーコードから比べれば、ICタグはまだ普及している段階の途中といえる。バーコードも今日のインフラの地位を得るまで約35年を要したのである。

・バーコードは印刷だが、ICタグは半導体である。これはコストに大きく影響する。バーコードタグのシステムコスト（段取り1対1対応する機器、発行機器、入力費用などすべてを含む）は20円といわれている。これに対して、今日のICタグのシステムコストは3〜10倍といわれている。

・工場の生産ラインでは製造工程で製品や部品の管理に導入されている。従来はバーコードを貼り付けて製品を識別して、その製品ごとに加工条件を選択して加工を行う方式が多い。しかし、製造工程では、油やゴミなどでしばしばバーコードラベルが汚れて読み取り不良が発生する。このため時々ラベルを張り替える作業が発生する。これらの用途ではバーコードラベルに代わって、無線ICタグを装着して、読み書き方式に変更することにより、格段に信頼性が向上する。

・さらにバーコードの場合、レーザー光線やCCDカメラで製品に貼り付けられたバーコードラベルを読み取るためにはある程度正確な位置決めを要する。これに対して、無線ICタグの場合は、リーダー・ライタの交信エリア（動作可能領域）に無線ICタグが入ってくると読み取りが可能となるため、バーコードと比較して位置決めが容易である。

・ICタグ・バーコード・QRコードの特徴を比較すると次のようになる。

ICタグと万引き防止システム †

　万引き防止システムとして、商品にはタグが貼られている。これはEAS（電気的防御装置）というシステムである。

　ICタグシステムとの違いはICチップがないことである。一見ゲートリーダーは同じように見える。ICタグは非常に小さくて、見てないところに貼ってあるシステムもあるほど、細くて薄いものである。

　ICタグが出現するよりも、弟分にあたるEASが先に活躍してしまったという状況である。

ICタグと周波数 †

・現在135kHz未満、13.56MHz、2.45GHz、UHF帯のタグが存在する。

・13.56MHzと2.45GHzは全世界で産業科学医療機器用として使われている。よって、こうした機器からの電波干渉を許容することが使用の条件となっている。

・欧米では433MHzが使用でき、欧州の一部では868Mhz、米国では915MHzが使用できる。

・この900MHz前後の周波数帯（UHF帯）は使い勝手がよいので、日本でも利用の動きがある。

・UHF帯タグは交信エリアが広く、最大で5〜10m程度まで交信距離を確保できるので、大型荷物やパレットの荷物管理に用いると効果が大きい。

・周波数はICタグの利便性にも影響を与える。周波数が低いと直進性が弱く（指向性が弱く）なり、長距離通信が難しい。一方、高すぎると直進性が強く（指向性が強く）なり、長距離通信ができるとはいえ、障害物があると電波が届かなくなる。

　その点、2.45GHzは直進性が強すぎ、UHF帯のほうが障害物の陰にも回りこめるので使いやすい。

・周波数の低い135KHz以下や13.56MHzでは、通信距離は1mと短いが、通信可能領域が広い。そのため、リーダ・ライタの正面にICタグがなくても読み取れる。また、水があっても通信が可能なので、生鮮飲食良品などを扱うときには使いやすい。ただし、長いアンテナが必要なために、クレジットカードぐらいの大きさになってしまうのが難点である。

　例えば、135KHz以下のタグはすでにスキー場のゲートや自動倉庫、食堂の清算などに使われている。電波の出力が弱いので、電波法上の特別な手続きを取らなくても運用できるのが都合がよいわけです。JRの自動改札のSuicaや住基カードは、13.56MHzを使う。

・周波数の高いICタグは、通信距離を長くできる他、アンテナを短くできるため、ミューチップおように小型化できるのがメリットである。しかし、電波の直進性が強くなるので、通信可能な領域は狭くなる。

　また、水も透過できないし、背面に金属があると電波が弱くなるという弱点がある。例えば、物流管理、トレーサビリティ、車両管理に使われている。

・ICタグは、リーダー・ライターが発した電波を反射するときに出す電波である搬送波の中にデータを載せている。うまく反射するには、電波の波長とアンテナの長さが整数比になっていなければならない。

[補講]2.45GHzというのは1秒間に24億5000万回振動しているということである。光の速さである秒速30万kmを24億5000万回で割ると、1波長の長さは約12cmになる。つまり、アンテナの長さは12cmか、その半分の6cm（λ/2波長）、さらにその半分の3cm（λ/4波長）となる。同様に計算するとUHF帯なら30cm、15cm、7.5cmとなるので、2.45GHzの場合のアンテナがかなり小さいことが実感できるだろう。

・UHF帯といっても、利用周波数は欧州が868MHz、米国が915MHzと異なる。日本では現在、この周波数帯域は携帯電話やパーソナル無線などに使われています。このため、ICタグで利用するには、こうした機器からの電波の影響を受けず、こうした機器へ悪影響を与えない技術開発が必要となる。しかし、ICタグリーダーから出る電波が他の機器に干渉しないようにしたり、逆にICタグが他の機器の影響を受けないようにするには、計算上は数百m〜数km離す必要があるため、実際にはかなり難しい。そのため、日本で検討されているのは950〜956MHzである。この周波数帯域は2003年3月までauの2G携帯電話で使われてきたのが、サービスは終わったので、今後ICタグで利用できる可能性が高くなった。これに備えて日本は、従来は860〜930MHz帯だったISO規格を860〜960MHz帯に拡張するように提案されている。

・ICタグのICチップは、一般的に広い周波数に対応することができる。アンテナも設計の際にある程度幅広い周波数に対応するようにしておけばよいのだ。ICタグが対応していれば、リーダーは対応可能なため、日米欧で多少周波数が違っていても相互運用性に大きな影響は出ないと考えられている。

ICタグの出力 †

・周波数の他に、出力もICタグの性能に関係してくる。

・日米欧で電波法で認められている出力は異なる。米国は4W、欧州は大雑把にいうと0.5W、日本のUHF帯ではまだ決まっていないが、GHz帯は0.1W〜1Wとなっている。

・出力が違うため、同じ周波数を使っていても、米国は通信距離が長く、日本や欧州は短くなるという差が出てくる。

ICタグと無線の伝送方式 †

・タグ側はアンテナコイルと同調コンデンサによる共振特性を用いて、信号のエネルギーを増幅して、交信距離を大きくしている。

・無線ICタグには、その動作方式により電磁誘導方式（磁界型タグ）と電波通信方式（電界型タグ）と電磁結合方式がある。このうち前の2つの方式は共に交流磁界によるコイルの相互誘導を利用しているが、その基本原理はまったく異なる。

• 電磁誘導方式（磁界型タグ）
  • ファラデーの電磁誘導法則を用いる。
  • 2次電流を用いて無線ICタグのLSIチップが動作する。
• 電波通信方式（電界型タグ）
  • ヘルツの電磁波発生の法則を用いる。
  • 電磁波は磁界と電界のエネルギーから成り、波と呼ばれるようにそれぞれ固有の周波数を持っている。
• 電磁結合方式

・交信可能領域内であってもICタグにとって電源供給源となるアンテナからのエネルギー密度はアンテナから離れるほど低くなるため、例えば電磁誘導方式では、情報を書き込み可能な電圧に昇圧されるまでに時間差が発生してしまうことに注意しなければならない。

・リーダー・ライターとICタグが一対で使用される場合は問題が発生しないが、リーダー・ライターを複数台同時に利用したい場合は、各リーダー・ライターの交信領域の重なりによる相互干渉の問題が発生する。

　相互干渉によるICタグの読み取りエラーを防ぐための対策としては、次のようなものがある。

• 同期型
  • リーダー・ライター同士の交信状況を互いに知らせあい相互干渉を防ぐ。
• マスター・スレーブ型
  • 1台のリーダー・ライターが他のリーダー・ライターをコントロールして相互干渉を防ぐ。
• 切替え型
  • 相互干渉が発生しないようにリーダー・ライターをマルチプレクサ（スイッチを使って複数の信号からひとつの信号を運ぶ切り替え器のこと。詳細は入出力制御を参照せよ）により制御する。

アンチコリジョン †

　複数のICタグの通信の衝突を回避するための技術をアンチコリジョンという。FIFOアクセス方式、マルチアクセス方式、セレクティブアクセス方式の3つの開発が進んでいる。

• FIFOアクセス方式
  • FIFOはファーストイン・ファーストアウトの略で、リーダーの交信可能領域に入ってきたICタグから順番に交信をし、交信を終わると、ICタグに対してアクセス禁止処理を行う仕組みである。
  • ICタグが付けたものが交信可能領域に入ってくる度に交信を行い、領域外に出ると、アクセス禁止処理は解け、再び交信できるようになる。
  • ただし、ICタグがひとつずつ入ってくればよいが、複数が同時に入るとエラーになるのが欠点である。
• マルチアクセス方式
  • 複数のICタグが入ってきても、すべてのICタグと同時に交信できる。
• セレクティブアクセス方式
  • 交信可能領域にあるICタグのうち、特定のものとだけ交信する。
  • アンテナの向きがリーダに対して平行にならないと、きちんとタグの存在を検知できないことがある。

ICタグの変調方式 †

　無線ICタグの分野では変調方式として次の3つの方式が採用されている。

• 振幅変調方式（ASK）
  • この方式はISOのドラフトでも早くから提案された方式である。なぜならば、非接触ICカードの方式（ISO 14443やISO 15693）と基本的に同じ流れの方式である。情報の0と1を伝送の変調波形の振幅の大きさに対応させて送る方式である。
  • 非接触ICカードの分野では、この方式には振幅の大きさ（波形の大小）に対応して、ASK 100%方式やASK 90%方式なども存在する。
• 周波数変調方式（FSK）
  • 情報（0,1）を変調波形の異なる2つの周波数に対応させて情報を伝達させる方式である。
  • 一般的に高い周波数の信号から分周などの方法で周波数の異なるキャリア波を生成する。この2つのキャリア波をデジタル信号0,1に対応させて切り替え出力する。
• 位相変調方式（PSK）
  • 情報（0,1）を変調波形の位相に対応させて情報を伝達する方式である。
  • キャリア波の位相を基準として変調器でデジタル信号0と1に対応して波形の位相をシフトする（ずらす）。
  • キャリア波を基準にして情報0の場合はそのままとし、情報1の場合は位相を反転（180度シフト）している。位相角度差θ°は自由に変えられるが、一般的に2値方式（0°,180°）や4値方式（0°,90°,180°,270°）などが採用されている。

タグの形状 †

• インレー
  • 最も典型的な量産型タグ。
  • コストも安い。
  • 13.56MHz
• コイン型
  • 直径が数mm〜10cm
  • ABS樹脂ケースで覆ってある。
  • 真中に固定用の穴を持つ。
  • 耐熱用にエポキシ樹脂製のものもある。
  • 125kHz、134kHz、13.56MHzが使われている。
  • 環境の悪い場所での物への装着用に使われる。
• ガラス管
  • 動物の個体認識用に開発され普及している。
  • 小さいものは、専用注射器で注射される。
  • 大きさは長さ12〜32mm、直径2.12mm。
  • ガラス管の中は、30ミクロン径のアンテナコイルがフェライトコア芯に巻かれている。
  • 日本では飼い犬に付ける運動もありましたが、注射が怖い人間の配慮で一向に進まないようだ。
  • 134kHzが使われている。
• 自動車キー
  • ガラス管の中身と同様の構造ですが、機械的な振動や耐熱の考慮がなされている。
  • 125kHz、134kHzが使われている。
• 金属埋込型
  • 工具やガスボンベなどの金属に付けたり埋めたりする。そのため、フェライトコアに巻コイルが埋まった構造をとっている。
  • コイルのスタートとエンドの橋渡しに一工夫がある。
  • 125kHz、134kHz、13.56MHzが使われている。
• 時計型
  • かなり古くからアイデアである。
  • 両手のふさがったスキー場のパスとして使われている。
  • 125kHz、134kHz、13.56MHzが使われている。
• （スマート）カード型
  • 接触ICのスマートカードを兼ねて非接触としても使えるようにしたヨーロッパのICカード。
  • 半導体チップそのものから両用のメモリを持ったものが開発されている。それを埋め込む。
  • カード型やより大きなタグはFAラインなどの長い読み取り距離を必要とする用途などに採用されている。
• スマートラベル
  • ロール状剥離紙の上にシールとしてタグが貼られている。使用時にはがして使う。シールは上が印刷面、その下にタグがある。
  • 手荷物につけるラベルに貼ることもできる。
  • 13.56MHzが使われている。
• 光るタグ
  • CPUが光っているので、プログラムによってLEDを光らせることができる。
  • 125kHzが使われている。
• コイルオンチップ
  • 半導体作りのウエハ段階からタグ＋アンテナの大きさで作られる。
  • 大体3×3mmの正味サイズがフォーミングすると直径6mm、厚さ1.5mmになる。
  • 本来はコスト低減のためのアイデアであったが、ウエハ1枚の中でのチップ量が多く取れないのが欠点である。
  • 13.56MHzが使われている。
• CDタグ
  • CD・CD-ROM・DVDすべてにつけることができる。
  • データのセキュリティにも利用できる。
  • 13.56MHzが使われている。
• 指輪タグ
  • リング上部にガラス管タグが入っている。
  • 非接触カードを持ちながら、リーダへかざすと同時に読むことができる。
  • 長く可変の暗証番号を保持することができる。
  • 125kHz、134kHz、13.56MHzが使われている。
• 腕輪タグ
  • 病院用に開発された柔らかい時計型腕輪。
  • 金具止めを使用しないで、マジック止具がよい。
• ネックレスタグ
  • 体につける種類の中で一番気にならない。ただし、ネックレスをするのが嫌な人、特に男性などは抵抗があるかもしれない。
  • アンテナ径も大きく取れる。
  • 13.56MHzが使われている。
• 35cm径タグ
  • タグとしては最大級の大きさ。
  • アンテナは2ターンで、ベースはラミネート。
  • サイズは名前のまま直径35cmである。
  • 13.56MHzが使われている。
• 創作キー
  • 入退室用のキー。
  • 125kHz、134kHz、13.56MHzが使われている。
• 創作タグ
  • 配布のときはカードサイズで、キーホルダーにするときはカットして取り出し、ひもなどを付けて使う。

ICタグのリーダー †

リーダーとタグ †

誘導 †

　リーダーとタグは、アンテナを通して磁束が電流を誘導する。

　まず、リーダーからタグにエネルギー補充のために電波を送る。タグはそれを受けて電流が誘導され、それで搬送波を検波して半導体のチップを動かすエネルギーとして、またデータを読み、次にリーダに向けてデータを送り返す。このタイミングは電力の転送、リーダからタグへの通信、タグからリーダへの通信の3つについて、重なり方を区別して、次の3種類の方式がある。

• シーケンシャル方式
  • リーダーから電力と信号を出す間、タグは聞くだけで沈黙している。リーダーが止まると、タグが返事の信号を出す。電力転送の充電とタグの送信（ダウンリンク）というI工程とタグとリーダーへの返信（アップリンク）のII工程の繰り返し。
  • 初期のICタグシステムの仕組みとして利用されていた。
• 半二重方式
• 全二重方式

　現在の多くのシステムの電力転送は、常時2重、そして通信を「リーダー→タグ」「タグ→リーダー」をどれかひとつだけで切り替える半二重方式を取っている。これからは、さらに通信も二重にして、都合三重（これを全二重という）の方式に進んでいく。

　長い間リーダーに読ませてなかったカードは時間がかかり、たった今読ませたカードは素早く反応する。また、距離が長いと時間がかかり、近いと反応は早く帰ってくる。これらはいずれもICタグがエネルギーを満たすのに時間を要するせいである。このICタグをパッシブ型と呼ぶ。これに対して、エネルギーは自分の電池で、他はすべてパッシブと同じ仕組みのアクティブ型もある。

　リーダーとタグは次のような手続きで通信をやり取りしあう。

1：リーダは、強力な電波（搬送波）を発し続けながら、変調が起こるのを監視しています。電磁界に起きた小さな変調を見つけると、タグがあることを検知する。

2：タグがリーダによって作られている誘導電磁界に入る。そこからタグが、ひとたび正常に稼動するのに十分なエネルギーを受けると、搬送波を分周し、出力トランジスタへクロックに従い、データを送り始める。このトランジスタは通常コイルの入力端に接続されている。

3：タグの出力トランジスタは、メモリアレイからクロックに従って引き出されたデータに対応した順番で、上記のコイルに短絡する。

4：タグの短絡はキャリア波形の振幅低下を起こす。キャリア波の振幅が一瞬ほんの少し変化する。

5：リーダは、この変調を検知して、即ちタグの場所がわかり、符号化と変調の約束に則りビットの列に復調処理する。

共振 †

　リーダーとICタグのアンテナは、コイル状なので並列共振しあう。

ICタグリーダの種類 †

• ドアリーダー
  • カードをかざして出入りの情報を取る。
  • マグネティックロック（電子錠）と連動もできる。
  • 125kHz、134kHz、13.56MHzが使われている。
• ゲートリーダー
  • ドアゲートのところに代わってゲートアンテナを設けることもできる。
  • リーダーはサイドか天井に置くことが多い。
  • お金の絡む入室・退室ならいざしらず、いちいちカードをポケットから出してかざして、出入りするのは面倒である。また、両手に荷物を持って出入りするときも不便である。そのため、こうした不便さを解決したゲートリーダーは必要とされる。
  • 見た目は盗難防止のゲートと同じである。
  • 125kHz、134kHz、13.56MHzが使われている。
• 工夫ゲートリーダー
  • 全方位に傾いた面のタグが読める工夫をしたゲート。
  • アンテナが1本んでなく3本から7本のものまである。
  • 他にLED列の、しかも多色で点滅するものもある。
  • 13.56MHzが使われている。
• のれんリーダー
  • 人がタグ付きの商品を持ってのれんを掻き分けてくぐる。よって、必ずリーダのアンテナが品物と人にまとわりつく。
  • 出力はいらないし、検知率は抜群。
  • コストも設置時間もリーズナブル。
  • 13.56MHzが使われている。
• 卓上リーダー
  • マイコンやPC併設の机上に置く比較的大きいアンテナを持つリーダー。
  • 125kHz、134kHz、13.56MHzが使われている。
• PCサイドリーダー
  • PCのUSB端子に挿して使用するタイプ。
  • これからどんどん登場すると思われる。
  • 125kHz、134kHz、13.56MHzが使われている。
• ポータブルリーダー
  • 最も小さい、ハンドヘルド用途のリーダー。
  • 意外と飛ぶ距離を持っている。
  • 在庫管理に最適。
  • 13.56MHzが使われている。
• バーコード兼用リーダー
  • バーコード時代からの移行時にタグが併用されるときに、現場でバーコード専用とICタグ専用の2台の維持は大変である。そこで両用のリーダが登場した。
  • 13.56MHzが使われている。
• マンホールリーダー
  • 上水道マンホール用に開発されたICタグとストックリーダーである。
  • タグには位置情報と隣のタグ情報が入っている。
  • 耐熱耐水性。
• 棚リーダー
  • 既存のファイル棚や商品棚を、ICタグ対応の棚にすることで、書類を管理できる。
  • アンテナユニットは基本と拡張があって、またアクティブ型とパッシブ型がある。組みあせて既存棚に載せて使用する。
• キット
  • 個人で作れるキットあるいは半キットである。
  • 一般的に個人的な勉強・研究用に使われる。

トポロジー的分類 †

タグとコンピュータの数に着目した分類 †

　ICタグを使ったシステムは、ICタグとリーダライタを持ったコンピュータからなる。ICタグの情報を読み取る際のタグとコンピュータの数の組み合わせによって、応用例が異なる。

• ICタグ：リーダー＝1：1
  • バーコードの使い方とあまり変わらない。
  • ひとつひとつゲートをくぐらせて確認する必要のあるものである。
  • 技術的には、「多：1」と同じものを使えばよい。
• ICタグ：リーダー＝多：1
  • 複数のタグの情報を一度に読み取るというもの。
  • 複数のタグを同時に読むことができるのは、ICタグの特長のひとつであり、業務を効率化するための本来的な使い方である。
  • レジの清算、在庫管理でも、このパターンが最も多いと考えられる。
  • ICタグに電源を持たなくてもよい。リーダーから供給すればよい。
• ICタグ：リーダー＝1：多
  • 複数のリーダーでひとつのタグの情報を同時に読むようなもの。
  • 美術館の作品紹介などの場合は、ひとつの作品のまわりに複数の人が集まって、それぞれのPDAで作品の情報を読みたいというニーズがあるだろう。ただし、同時に複数のリーダーで読む取るには、ICタグ側から情報を発信する「放送」のような仕組みが必要であり、現在のところ技術的に難しい。これが実現すれば、新しい用途が広がることになる。
• ICタグ：リーダー＝多：多
  • 複数のリーダーで複数のタグの情報を同時に読み取るようなもの。
  • 複数の人が、同じ箱の検品を行う場合など、特殊な場合に限られるが。この分野を研究すると面白いアプリケーションを考えられるかもしれない。

タグとコンピュータの移動性に着目した分類 †

　タグとコンピュータをそれぞれモビリティの観点から、固定と移動の2つに分類できる。その組み合わせは2×2＝4となりそうなものだが、リーダーとタグがどちらも固定ということはありえないから、実質3パターンになる。

• 「リーダー：移動」かつ「タグ：固定」
  • 美術館における作品の情報提供など。
  • このタイプのアプリケーションを考えるときは、通信距離をどのくらいにするかが重要なポイントとなる。リーダを持った人間がどこまでICタグに近づくことができるか、または離れる可能性があるかを考慮することになる。
• 「リーダー：固定」かつ「タグ：移動」
  • 物流管理において、タグの付いた商品がリーダを持ったゲートを通過するごとに認識するシステム。
  • 本屋やレンタルショップで、決済処理されていないICタグの付いた商品が入り口を通過すると警告を鳴らすシステム。
  • コンビニにおけるレジ清算は、リーダを固定してある台にタグの付いた商品を載せる方式であり、このタイプに入る。
  • このタイプの場合は、動いているICタグの情報を読み取る技術が要求される。というより、どのくらいの速さでタグの付いた物を動かしてよいかという点を考慮したアプリケーションの設計が必要になる。
  • 速ければ速いほど作業の効率は高まるが、逆に読み取りの精度は低くなる。
  • 通信距離は比較的短いものになると考えられる。
• 「リーダー：移動」かつ「タグ：移動」
  • 在庫管理、検品処理など。
  • 動物にタグを付けて、観測する側がリーダを持つというパターンもこれに含まれる。
  • このタイプの場合、タグとリーダの両者が動いているので、さらに高度な読み取り技術が要求される。

タグ間の情報の引継ぎに着目した分類 †

　ICタグは流通の様々な過程において、情報を引き継いでいく必要がある。

• 一品一タグ型
  • 流通過程の最初から最後まで、同じICタグに情報を保持するもの。
  • 書籍や動物の管理はこのタイプである。部品や部品を管理する必要が無いものである。
• 統合型
  • 部品が組み立てられ製品となるような場合、製品のタグにすべての部品の情報をもたせるもの。
  • このバリエーションとして、部品ごとのタグはそのまま残して、製品に新しいタグを付ける方法もある。部品ごとのリサイクルを考えるような場合はこういう方式になるだろう。
• 分配型
  • ひとつのタグの情報を複数のタグに分配するもの。
  • 単体の牛の履歴情報を、その牛から作られたすべての牛肉のパッケージに引き継ぐような場合に使われる。
• 混合型
  • 上記の組み合わせ。
  • 牛肉と豚肉の合い挽きを卵でつないで作るハンバーグのような場合は、こういう情報の引継ぎが必要になるだろう。

ICタグのアンテナ †

　UHF対の電波を使うアンテナはリーダーでもタグでもダイポールアンテナが基本である。しかし、電波は縦になったり、横になったり、それが円形に回ったりして飛ぶ。これを偏波という。

　ダイポールを2組直行して立て、位相を90度付けた円状（円偏波）になって電波は回りながら飛んでいく。ICタグのように平たいアンテナは色々な方向に向いているので、円偏波対応のアンテナが有効といえる。

ICタグのアンテナの種類 †

　ICタグの形状も様々であると同時にアンテナ形状も今後色々登場すると思われる。幾何学的形状から、大きく分けて線状アンテナ・面アンテナ・立体アンテナの3種類に分類できる。

• 線状アンテナ
  • ダイポールアンテナ、ループアンテナ、八木アンテナなど共に線状である。
• 面アンテナ
  • スロットアンテナ、パッチアンテナ、2次元アレイアンテナ、球面アレイアンテナなどは面アンテナに含まれる。
    • スロットアンテナは、ダイポール形状のスロットが基本である。スロットの長さは1波長、1/2波長である。
    • パッチアンテナは、ズボン膝の継ぎはぎのようなアンテナである。アレイに並べることもできる。
    • 2次元アレイアンテナは、ダイポールを2次元平面に整列展開したものである。
    • 球面アレイアンテナは、ダイポールなどを球面状に展開したものである。
• 立体アンテナ
  • ヘリカルアンテナ、ホーンアンテナ、コーナリフレクタアンテナ、パラボラアンテナなどは立体アンテナに含まれる。
    • ヘリカルアンテナは、円偏波を螺旋状線で受けるものである。
    • ホーンアンテナは、ラッパ状になっている。メガホンと基本は同じである。
    • コーナリフレクタアンテナは、板状のメガホンである。作りやすい利点がある。
    • パラボラアンテナは、BS放送でお馴染みの球面アンテナである。

ICタグの規格 †

　IDは広い意味で、人・動物・モノ・サービス・環境などあらゆる実社会と仮想社会に付与され、識別や関連付けに利用されている。ICタグによる物品識別のためのID標準化は、様々なユーザー団体が提案している。

EPC †

　EPCは米国のICタグの規格。現在広く使われているバーコードの代替を目的に開発が始まったものである。原点と狙いが日本とは異なるが、今後両者がうまく共存できるかどうかも、世界的に導入が進むかどうかのポイントとなっている。

GTAG（Global Tag） †

　米国・カナダ商品コード管理機構及び国際EAN協会が協同で創設したイニシアチブグループである。 GTAGは、SCMにおけるRFIDの調査研究・標準化を目的としている。ISO/IEC 18000-6への提案などが行われている。

GCI（Global Commerce Initiative） †

　国際的な製造業と小売業が組織した任意団体。流通業界の開発をサポートし、国や地域間の業務上の障壁を取り払い、国際的なサプライチェーンの効率化を図ることを目的としている。GCI内にインテリジェント・タギング・ワーキンググループが設立され、ICタグに関するビジョン・ビジネス仕様・コンセプト・標準化推進、要求条件などを検討している。

AIAG（Automotive Industry Action Group） †

　RFIDタイヤ＆ホイール識別ワーキンググループで、ICタグの標準化を推進している。

　ICタグには、製造場所やタイヤサイズ、製造年月日などがコード化されて12文字で記述される。

　スキャンされたICタグは、タイヤの識別から社労識別番号を得るためにデータベースに問い合わせが行われる。ICタグは3つのフェーズでテストされる予定になっている。

• フェーズ1
  • タイヤが置かれる様々な環境下での技術的なリードー・ライト試験が行われる。
• フェーズ2,3
  • 車両製造工場、タイヤ製造工場での試験が行われる。

Auto-ID Center †

　米国のMITが中心となり、1999年に自動識別の研究機関として同大学内に設立されている。また、2003年1月に慶應義塾大学SFC（湘南藤沢キャンパス）内にAuto-ID Centerが設立された。

　EPC（Electronic Product Code）と呼ばれるコードにより製品を個体レベルで識別し、商品管理を行うことを構想している。EPCはバーコードをさらに進化させた次世代の製品識別コードである。EPCはバーコードと異なり、製品を個体レベルで認識するための特別な数字枠を持っている。また、EPCはICタグ内に保存される唯一の情報となる。ICタグ内に保存する情報を限定することで低価格化を狙っている。情報は、EPCと関連付けられるデータベース上に構築され、ネットワークを利用してアクセスする。

　EPCと関連付けられるデータベースを結び付ける仕組みであるONS（Object Name Service）というものがある。ONSは、インターネットで用いられているURLをIPアドレスに変換するDNS技術と同様で、EPCからネットワーク上のデータベースへのアドレスに変換する。

　EPCに関連付けられたネットワーク上のデータを保存するための標準言語であるPML（Physical Markup Language）が用意されている。Savantは、EPCに関連付けられるデータの更新や参照を行い、階層構造で処理し、ネットワーク負荷を軽減する。

ユビキタスIDセンター †

　モノを自動認識するための基盤技術の確立と普及、さらに最終的にはユビキタス・コンピューティングの実現を目的に設立されている。ユビキタスIDセンターは、T-Engineフォーラム内に設置されている。

　主な活動内容として、モノに付与するID体型（uID：ユビキタスID）の構築や、uIDを利用するための基盤技術の確立、uIDとそれに結び付けられた情報を流通させるセキュアな高域分散システムの基盤技術の確立がある。uIDは128ビット長コードで、128ビット単位で拡張できる枠組みも用意されている。既存の各種IDコードを吸収できるメタコードであり、センターからuIDの割り当てを受けなくても利用できるコード領域も用意する。

ICタグの具体的な製品 †

ミューチップ（ゴマ粒チップ、ダストチップ） †

・日立製作所が開発。

・インレット型とアンテナ内蔵型がある。

・ROMには最大39桁分の数字を記録できる。ROMなので出荷後は一切書き換えができない。

　これはひとつのものにひとつの番号を付け、管理はデータベースで行おうというシステムである。日立にID発行センターを置き、基本ID基本サーバーでミューチップのIDを管理して、発行したIDとチップやタグの製造に関する情報などが蓄積される。これと発注者の情報がリンクする。併せて、同じIDを持つミューチップが2つ生まれないようにする。

　ミューチップを買った顧客は、IDと利用形態などの情報を関連付けてデータベースに入れる。必要があれば、ミューチップを付けた製品の製造、流通、そしてミューチップの破棄までの情報を逐次データベースに登録する。

・リーダーライターで読み出せるのはIDの番号だけ。番号を読み出したら、データベースにアクセスして情報を取り出す。この方法であれば、IDを知られてもデータベースにアクセスする権限を持っていないと内容がわからないので、セキュリティ的に安心。しかも、ROMだけだとチップを小さくでき、コストも安くなる。

　例えば、コンビニのレジなら商品名と売値に限り、トラブルが生じた場合は製造過程まで明らかになるというシステムを作ることもできる。

・インレット型の場合、外部アンテナは53mm。これで最大30cmの距離の通信距離を持つ。

・アンテナ内蔵型の場合、通信距離は1〜2mmで、実際には密着させて使う。

・利用する周波数帯は2.45GHz帯だが、900MHz帯の利用が国内で認められれば、これに対応する予定。

・ミューチップは、元々は偽札防止など紙に組み込めるICタグの開発が狙いだったが、すべてのものにICタグをという時代になり幅広い利用が期待できるようになっている。

　そのひとつが金属用である。金属板に磁界を与えると、表面に渦電流という渦巻状の電流が生じ、与えられた磁界が打ち消されてしまう。そのため、金属表面に付けたICタグは、リーダーからの供給電力が低下し、動かない。そこで、金属表面から発生する磁界の影響をなくす必要がある。ミューチップの利用周波数は2.45GHz帯で、本来金属のある環境では利用しにくいが、通常のミューチップの下にエポキシ樹脂をつけたICタグを開発・販売している。

MMチップ †

・金沢市にあるFEC社が開発。

・世界で初めて13.58MHz〜2.45GHzまでの全周波数帯域（マルチバンド）に対応した超小型のICタグ。

・これを付ければ、どこの国のどのタイプのリーダでも読み取ることができる。

・2.45GHz帯ではICチップの中にアンテナを内蔵しているので、外部アンテナを付ける必要がない。

・マルチバンドにすると、13.58MHzでは金属に弱く長距離通信が困難、2.45GHzでは水分に弱く指向性が強いという弱点があっても、状況に合わせて周波数を変えればいいので利用しやすい。

・メモリの容量はユーザーエリアが256ビット、固定IDが126ビットになっている。

・固定IDはミューチップと同じで、ユビキタスIDとしても使える。

・ユーザーエリアは一度しか書き込みができないライトワンス型で、書き込みは赤外線方式を採用している。

・チップの大きさは0.5mm四方で、ミューチップより一回り大きい。しかし、チップ内部に赤外線受光素子を内蔵して、書き込みができる点では高性能。

動物管理用のRFID（動物タグ、電子式個体識別システム、トランスポンダ） †

・1996年ISO11784,11785にデータ伝送方式やコーディング方式の統一が規定された。ヨーロッパで普及している。

・従来135kHzの長波帯を使っていたが、最近は13.56MHz（ICカードと同じ）が使われている。コイルの小型化で少巻き数に移行した。

・次のようなタイプがある。

• 首輪型
  • ひとつの動物から別の動物へ移すことができるので内容を書き換えて再利用できる。
• 耳用タグ
  • 非接触型トランスポンダが組み込まれていて、1mまでの距離なら読み取り可能である。
• 注射式
  • 動物の皮膚の下に埋め込む。
  • 血統の確認、伝染病の管理といった単一組織でのアプリケーションに用いられる。
• 丸薬型
  • 酸に侵されない円筒形のハウジングに取り付けれていて、反芻動物が持つ反芻胃に食堂経由で投与される。

盗難車対策のイモビライザー †

　欧州では盗難車対策のイモビライザーとして、RFIDが利用されている。車両側が鍵（トランスポンダ側）の電子データを非接触で認証するシステムである。

ペンギンの動態調査 †

　フランスでは、ペンギンの体に埋め込んで動態調査に活用している例がある。

ブロッカータグ †

・米RSAセキュリティ社が開発。

・ICタグの上にブロッカータグを貼ることで、このタグによってリーダーが受け取れる以上の情報を発信し、ICタグからの情報をブロックする仕組み。

ICタグのセキュリティ †

プライバシーの問題 †

　RFIDは、電波を使って自分自身のこと（記憶させられた情報）を伝えることができる。誰でも他人の持っているRFIDの情報を読み取れるようだと、プライバシーがなくなってしまう。映画「デモリショマン」に似たような様子が描かれている。

ジャミング †

偽造 †

参考文献 †

• 『トコトンやさしい非接触ICカードの本』
• 『よくわかるICタグの使い方』
• 『ICタグって何だ？』
• 『ICタグのすべて』