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RFID感應網(wǎng)路更彈性且多元的回應
作者：EPCglobal Taiwan 張錦萍
來源：臺灣經(jīng)濟部RFID應用推動辦公室
日期：2009-04-13 11:03:07
摘要：RFID作為自動識別技術之一 ，透過標簽所載物件編號可識別個別產(chǎn)品或物件，以主動式標簽還能應用在長距離(1公尺以上)追蹤與定位資產(chǎn)；進一步利用內(nèi)嵌感應器的RFID標簽，加上感應與控制(Control)機制，能讓標簽所承載資料更多元，功能更豐富。
RFID作為自動識別技術之一 ，透過標簽所載物件編號可識別個別產(chǎn)品或物件，以主動式標簽還能應用在長距離(1公尺以上)追蹤與定位資產(chǎn)；進一步利用內(nèi)嵌感應器的RFID標簽，加上感應與控制(Control)機制，能讓標簽所承載資料更多元，功能更豐富。數(shù)年前，由美國軍方Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA)所進行smart dust專案，即已應用無線感應網(wǎng)路于農(nóng)產(chǎn)與葡萄園監(jiān)管。
RFID結合無線感應網(wǎng)路
以感應節(jié)點建構之RFID感應網(wǎng)路，在技術上可以透過動作(motion)、圖像(image)來驅動歸類，同時根據(jù)所建邏輯估計標的物行動方向與速度可進行相關協(xié)合作業(yè)，具有運算、感應與無線通訊能力。不過，要能整合RFID與感應網(wǎng)路于一規(guī)模性運算網(wǎng)路，就需要：
?；貞谟嵪虻闹薪檐涹w(The corresponding message-oriented Middleware)。
。整合標準化的智能型感應裝置與RFID讀取器于該網(wǎng)路。
對于RFID與感應網(wǎng)路間主要資料流是從網(wǎng)路邊界(Network Edge)上許多裝置流向一些集中伺服器(server)，而非由中央伺服器流向網(wǎng)路上的應用端(client)，特別在有條件式維護感應網(wǎng)路與RFID網(wǎng)路在制造商與集散中心應用時。在這些系統(tǒng)中，感應器或RFID讀取器偵測到特定事件(event)，傳輸這些資料給中央伺服器作一些商業(yè)應用，應用業(yè)者得以回應這些input與安排相關回應活動，例如在精細元件失靈前先替換之，或在銷罄前下新增訂單。為了能處理從感應器或RFID讀取器所取得的大量資料或事件過濾、集成(aggregation)與摘要(Abstraction)，以加速新應用的執(zhí)行，就需要一個具有彈性且自動化發(fā)展的軟體。而在銷售點POS(points of sale)或門禁控制的即時流程控管上，RFID感應系統(tǒng)除了RFID讀取器與感應器外，還需要能自動回應的驅動器(actuators)。
智能感應裝置與網(wǎng)路的整合
對于RFID讀取器與感應裝置的組合，通常有三類：
I)第一類是實體感應器或RFID讀取器加32位元微處理器，以有線通訊與網(wǎng)路連結；主要是感應單位與通信閘或RFID讀取器與RFID控制器，這類系統(tǒng)應用可見于工業(yè)自動化的即時流程控制。
II)第二類是移動式(類PDA)有電池驅動的手持裝置，以無線通訊于backone網(wǎng)路連結；這類系統(tǒng)應用可見于RFID-base存貨管理、人員智能感應器系統(tǒng)(例如醫(yī)療控管)與遠距條件式(可能一天內(nèi)只啟動1或2次)的維護系統(tǒng)，在前兩者應用時，則需考慮到電池壽命。
III)第三類是電池驅動、非常低電力、低performance的智能感應單位，這些裝置包括實體感應器加上低效能(通常只有8位元)微處理器、很小記憶體與一個低電力、近距的無線射頻通訊范圍。相較于第二類的使用，在本類中電池壽命可以更長，因為相關系統(tǒng)在99.9%時間下都處于“睡眠(sleep)”mode。這些感應單位需要一通信閘來連結到一般電腦網(wǎng)路。
RFID感應網(wǎng)路運作機制
為取得可接受回應時間，RFID讀取器或感應器可直接就最近的(edge)伺服器或感應控制器來做相關回應的決定；如果有必要讓回應時間再縮短，可以在感應器/RFID控制器上安置能啟動(Shifiting)智能與責任回應性(responsibility)的零件。
有些系統(tǒng)有遠距(遙控)規(guī)格需要，遙控裝置軟體更新、系統(tǒng)診治(包括感應器診治)、網(wǎng)路可靠性與安定性，和基于主題(by-topic base)而非就每個裝置(per -device)來存取資料，特別是在大規(guī)模裝置架設時，很多裝置都架離IT人員很遠，這種情形下，要能有效提供mission-critical inputs以即時診治與系統(tǒng)概覽，包括是RFID產(chǎn)品電子碼(EPC)、溫度或其他參數(shù)等。因此，在特定應用情境下，智能型網(wǎng)路架構自動回應相關資料，同時還能兼顧到一定的網(wǎng)路可信賴度與安全性。
利用感應器單位或RFID讀取器連結于通信閘(gateway)與驅動單位之有線或無線網(wǎng)路，其通信閘通常為一感應器或RFID控制器，再加上一個32位元的微處理器；不過，在不同情況下還是有所不同。
至于RFID感應網(wǎng)路中所需資料過濾、整合與摘要動作，本來通信閘是第一優(yōu)先點，但在考慮通信閘效能可能受限于電力與相關記憶體，而沒法在地(local)儲存，變通方法是就網(wǎng)路中的感應單位直接連結于通信閘(參考IBM所提出的軟體架構，如圖1)，將部分資料整合與過濾動作在RFID Premises Sever內(nèi)完成，至于進階的資料累積與摘要，則透過RFID Integration Server與不同應用系統(tǒng)驅動來運作。
RFID感應網(wǎng)路除早期軍方應用外，近期也見諸報章更多元的報導，例如在2006年6月，BP石油集團在英國的petrochemical廠所展開的RFID感應網(wǎng)路先導計劃，將主動式RFID標簽貼附在儲存在Hull petrochemical廠的化學貨柜，藉由RFID科技為其改善其油料管理，提升存貨可見度與強化庫存安全管理。
最新應用則可見美國太空總署NASA與國家科學基金會NSF于南極洲所進行的溫度與空氣壓力監(jiān)控計畫，利用RFID感應節(jié)點或標簽收集與傳輸資料給遠在美國的研究中心，讓研究人員得每個節(jié)點上唯一識別碼、環(huán)境與內(nèi)容(包括形式與數(shù)量)作遠距監(jiān)控。
不過，若要做到端對端RFID感應網(wǎng)路解決方案，那么整合RFID技術與相對運算的網(wǎng)路架構就是關鍵之一 ，另外，RFID與WSN相關技術所組構的無線感應系統(tǒng)，也代表著新應用的可能。如何在不同系統(tǒng)階層(level)中，定義出摘要、工程(engineering)準則與溝通概念？以及如何讓跨層級(cross-layer)互動更有效？而為求協(xié)合作業(yè)得以實現(xiàn)，要能減少回應時間、資料集成與清除有問題資料(cleaning)、意外管理等，如何強化back-end與讓該系統(tǒng)更具規(guī)模性？值得業(yè)界持續(xù)觀察之。
RFID結合無線感應網(wǎng)路
以感應節(jié)點建構之RFID感應網(wǎng)路，在技術上可以透過動作(motion)、圖像(image)來驅動歸類，同時根據(jù)所建邏輯估計標的物行動方向與速度可進行相關協(xié)合作業(yè)，具有運算、感應與無線通訊能力。不過，要能整合RFID與感應網(wǎng)路于一規(guī)模性運算網(wǎng)路，就需要：
?；貞谟嵪虻闹薪檐涹w(The corresponding message-oriented Middleware)。
。整合標準化的智能型感應裝置與RFID讀取器于該網(wǎng)路。
對于RFID與感應網(wǎng)路間主要資料流是從網(wǎng)路邊界(Network Edge)上許多裝置流向一些集中伺服器(server)，而非由中央伺服器流向網(wǎng)路上的應用端(client)，特別在有條件式維護感應網(wǎng)路與RFID網(wǎng)路在制造商與集散中心應用時。在這些系統(tǒng)中，感應器或RFID讀取器偵測到特定事件(event)，傳輸這些資料給中央伺服器作一些商業(yè)應用，應用業(yè)者得以回應這些input與安排相關回應活動，例如在精細元件失靈前先替換之，或在銷罄前下新增訂單。為了能處理從感應器或RFID讀取器所取得的大量資料或事件過濾、集成(aggregation)與摘要(Abstraction)，以加速新應用的執(zhí)行，就需要一個具有彈性且自動化發(fā)展的軟體。而在銷售點POS(points of sale)或門禁控制的即時流程控管上，RFID感應系統(tǒng)除了RFID讀取器與感應器外，還需要能自動回應的驅動器(actuators)。
智能感應裝置與網(wǎng)路的整合
對于RFID讀取器與感應裝置的組合，通常有三類：
I)第一類是實體感應器或RFID讀取器加32位元微處理器，以有線通訊與網(wǎng)路連結；主要是感應單位與通信閘或RFID讀取器與RFID控制器，這類系統(tǒng)應用可見于工業(yè)自動化的即時流程控制。
II)第二類是移動式(類PDA)有電池驅動的手持裝置，以無線通訊于backone網(wǎng)路連結；這類系統(tǒng)應用可見于RFID-base存貨管理、人員智能感應器系統(tǒng)(例如醫(yī)療控管)與遠距條件式(可能一天內(nèi)只啟動1或2次)的維護系統(tǒng)，在前兩者應用時，則需考慮到電池壽命。
III)第三類是電池驅動、非常低電力、低performance的智能感應單位，這些裝置包括實體感應器加上低效能(通常只有8位元)微處理器、很小記憶體與一個低電力、近距的無線射頻通訊范圍。相較于第二類的使用，在本類中電池壽命可以更長，因為相關系統(tǒng)在99.9%時間下都處于“睡眠(sleep)”mode。這些感應單位需要一通信閘來連結到一般電腦網(wǎng)路。
RFID感應網(wǎng)路運作機制
為取得可接受回應時間，RFID讀取器或感應器可直接就最近的(edge)伺服器或感應控制器來做相關回應的決定；如果有必要讓回應時間再縮短，可以在感應器/RFID控制器上安置能啟動(Shifiting)智能與責任回應性(responsibility)的零件。
有些系統(tǒng)有遠距(遙控)規(guī)格需要，遙控裝置軟體更新、系統(tǒng)診治(包括感應器診治)、網(wǎng)路可靠性與安定性，和基于主題(by-topic base)而非就每個裝置(per -device)來存取資料，特別是在大規(guī)模裝置架設時，很多裝置都架離IT人員很遠，這種情形下，要能有效提供mission-critical inputs以即時診治與系統(tǒng)概覽，包括是RFID產(chǎn)品電子碼(EPC)、溫度或其他參數(shù)等。因此，在特定應用情境下，智能型網(wǎng)路架構自動回應相關資料，同時還能兼顧到一定的網(wǎng)路可信賴度與安全性。
利用感應器單位或RFID讀取器連結于通信閘(gateway)與驅動單位之有線或無線網(wǎng)路，其通信閘通常為一感應器或RFID控制器，再加上一個32位元的微處理器；不過，在不同情況下還是有所不同。
至于RFID感應網(wǎng)路中所需資料過濾、整合與摘要動作，本來通信閘是第一優(yōu)先點，但在考慮通信閘效能可能受限于電力與相關記憶體，而沒法在地(local)儲存，變通方法是就網(wǎng)路中的感應單位直接連結于通信閘(參考IBM所提出的軟體架構，如圖1)，將部分資料整合與過濾動作在RFID Premises Sever內(nèi)完成，至于進階的資料累積與摘要，則透過RFID Integration Server與不同應用系統(tǒng)驅動來運作。
圖1、由IBM所提出的RFID Software Solution Architecture將所感應資料分段處理
RFID感應網(wǎng)路除早期軍方應用外，近期也見諸報章更多元的報導，例如在2006年6月，BP石油集團在英國的petrochemical廠所展開的RFID感應網(wǎng)路先導計劃，將主動式RFID標簽貼附在儲存在Hull petrochemical廠的化學貨柜，藉由RFID科技為其改善其油料管理，提升存貨可見度與強化庫存安全管理。
最新應用則可見美國太空總署NASA與國家科學基金會NSF于南極洲所進行的溫度與空氣壓力監(jiān)控計畫，利用RFID感應節(jié)點或標簽收集與傳輸資料給遠在美國的研究中心，讓研究人員得每個節(jié)點上唯一識別碼、環(huán)境與內(nèi)容(包括形式與數(shù)量)作遠距監(jiān)控。
不過，若要做到端對端RFID感應網(wǎng)路解決方案，那么整合RFID技術與相對運算的網(wǎng)路架構就是關鍵之一 ，另外，RFID與WSN相關技術所組構的無線感應系統(tǒng)，也代表著新應用的可能。如何在不同系統(tǒng)階層(level)中，定義出摘要、工程(engineering)準則與溝通概念？以及如何讓跨層級(cross-layer)互動更有效？而為求協(xié)合作業(yè)得以實現(xiàn)，要能減少回應時間、資料集成與清除有問題資料(cleaning)、意外管理等，如何強化back-end與讓該系統(tǒng)更具規(guī)模性？值得業(yè)界持續(xù)觀察之。
