1 問題的提出

　　RFID的系統(tǒng)架構(gòu)大致上可以分成3個(gè)部分，主要由卡片閱讀機(jī)(Reader)與電子卷標(biāo)(Tag)及軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)整合(Middleware & System Integration)所組成。Tag包含RFID射頻與一個(gè)超薄天線環(huán)路的RFID芯片，天線與一個(gè)塑料薄片一起嵌入到標(biāo)簽內(nèi)。當(dāng)Reader接收到Tag所送出的ID Code后，再送給后端Middhware的Apphcation，作為后續(xù)相關(guān)應(yīng)用。

　　EPC編碼是EPC系統(tǒng)里最重要的設(shè)計(jì)，因?yàn)槊總€(gè)EPC碼都是獨(dú)一無二的，是對(duì)象唯一在信息系統(tǒng)中的代號(hào)，藉此跟對(duì)象相關(guān)的信息得以在散布全球的EPC網(wǎng)絡(luò)中存取，以獲得相關(guān)應(yīng)用，進(jìn)而建立信息交換標(biāo)準(zhǔn)。在目前的應(yīng)用方面，EPC碼最有機(jī)會(huì)成為下一代條形碼，編碼結(jié)構(gòu)延伸自現(xiàn)行的傳統(tǒng)條形碼，在對(duì)象信息描述上，更為豐富、詳細(xì)，并更具時(shí)效優(yōu)勢(shì)。但是Barcode與EPC存在各自的優(yōu)缺點(diǎn)：使用Barcode成本較低，EPC較昂貴;條形碼需人工操作，容易產(chǎn)生人為錯(cuò)誤，而EPC屬于自動(dòng)識(shí)別科技，不需人工操作。EPC碼的標(biāo)示對(duì)象除了使用傳統(tǒng)條形碼的物品外，小至單一對(duì)象、盒子，大至貨柜、貨車等，甚至擴(kuò)及服務(wù)項(xiàng)目的物品都合適使用EPC碼，提供這些實(shí)體或虛擬對(duì)象的全球唯一編號(hào)。

　　EPCglobal網(wǎng)絡(luò)(EPCglobal Network)結(jié)合EPC碼、RFID與信息網(wǎng)絡(luò)等科技設(shè)施，建立了RFID的全球標(biāo)準(zhǔn)架構(gòu)。為適應(yīng)自動(dòng)化供應(yīng)、貨品追蹤與倉(cāng)儲(chǔ)管理的要求：增進(jìn)商品信息的透明度，提供了高效與信息準(zhǔn)確的對(duì)象信息交換。同時(shí)，這些技術(shù)的應(yīng)用，使得交易伙伴間達(dá)到了能夠加速處理訂單，快速且直接的反映顧客需求，增進(jìn)物品的收送、計(jì)算、分類以及運(yùn)送過程中的效率，在同業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)中增加競(jìng)爭(zhēng)力。圖1顯示由Local EPC網(wǎng)絡(luò)所串聯(lián)成為Global EPC網(wǎng)絡(luò)的架構(gòu)圖。

圖1 Global EPC網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用示意圖

　　EPC系統(tǒng)的信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)是在因特網(wǎng)互聯(lián)的基礎(chǔ)上，透過Savant管理軟件系統(tǒng)。以對(duì)象名稱解析的服務(wù)系統(tǒng)(Object Name Service，ONS)，實(shí)體標(biāo)記語言(Physical Markup Language，PML)實(shí)現(xiàn)全球的“實(shí)物互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)”。EPC標(biāo)簽對(duì)于一個(gè)開放式且全球性可追蹤物品相關(guān)信息的網(wǎng)絡(luò)，需要特殊的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)來查詢EPC卷標(biāo)機(jī)制。因?yàn)榫順?biāo)中只儲(chǔ)存了產(chǎn)品電子代碼(EPC Code)，計(jì)算機(jī)還需要一些可將產(chǎn)品電子代碼符合相對(duì)應(yīng)商品相關(guān)信息的機(jī)制，此角色由對(duì)象名稱服務(wù)(ONS)來擔(dān)當(dāng)。它是一個(gè)自動(dòng)化的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)系統(tǒng)，類似區(qū)域名稱解析系統(tǒng)(DNS)，而DNS主要目的是將一臺(tái)計(jì)算機(jī)定位到因特網(wǎng)上的某一具體地點(diǎn)。ONS運(yùn)作過程分幾個(gè)步驟，以圖2說明。

圖2 ONS及PML運(yùn)作架構(gòu)圖

　　1)從卷標(biāo)上讀入一個(gè)符合EPC電子貨品代碼規(guī)定數(shù)據(jù)的字符串。

　　2)讀碼器將此字符串EPC電子貨品代碼發(fā)送到本地端服務(wù)器進(jìn)行處理。

　　3)本地端服務(wù)器對(duì)EPC電子貨品代碼數(shù)據(jù)進(jìn)行適當(dāng)排序且過濾掉不必要信息，將EPC電子貨品代碼發(fā)送到本地端ONS進(jìn)行下一步處理。

　　4)本地ONS利用格式化轉(zhuǎn)換字符串將EPC位編碼轉(zhuǎn)變成EPC網(wǎng)域名稱前置編碼，再將EPC網(wǎng)域名稱前置編碼與EPC網(wǎng)域名稱后置編碼結(jié)合成一組完整的EPC網(wǎng)絡(luò)區(qū)域名稱，經(jīng)由ONS再進(jìn)行一次ONS查詢，將EPC區(qū)域名稱發(fā)送到指定的ONS服務(wù)器基礎(chǔ)架構(gòu)，以獲得所需要的信息。

　　5)ONS基礎(chǔ)架構(gòu)機(jī)制給本地ONS運(yùn)算器傳回EPC網(wǎng)域名稱對(duì)應(yīng)一個(gè)或多個(gè)PML服務(wù)器對(duì)應(yīng)的IP地址。

　　6)本地ONS再將IP地址傳回本地端服務(wù)器。

　　7)本地端服務(wù)器再根據(jù)IP地址，聯(lián)系正確的PML服務(wù)器，以獲取所需的EPC相關(guān)信息。

　　如何將RFID與EPC網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用推廣至智能型居家生活應(yīng)用之中將是本論文主要目標(biāo)。本文作者針對(duì)RFID技術(shù)的EPC網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)實(shí)作一套綜合智能手機(jī)、RFID和EPC網(wǎng)絡(luò)的智能移動(dòng)采購(gòu)系統(tǒng)。

　　2 Mobile RFID

　　Mobile RFID網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)于2004年提出，Nokia發(fā)表的RFID手機(jī)終端設(shè)備Nokia Mobile RFID Kit在EPC系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中支持移動(dòng)式RFID讀取器，并兼容EPC Class-1 Generation 2 UHF(860-960M Hz)標(biāo)準(zhǔn)，提供使用者使用手機(jī)終端設(shè)備存取Mobile EPC網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的Information Server，見圖3。

圖3 Mobile RFID網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

　　1)RFID手機(jī)終端設(shè)備向Local ONS提出EPC Information Server Query。

　　2)Local ONS轉(zhuǎn)向Remote ONS查詢EPC Information Server地址。

　　3)Local ONS將EPC Information Server地址回傳給RFID手機(jī)終端設(shè)備。

　　4)RFID手機(jī)終端與EPC Information Server交換EPC相關(guān)信息。

　　5)由Location Based Service Provider提供RFID手機(jī)終端與EPC Information Server所需AAA信息。

　　由韓國(guó)Mobile RFID Forum所提出的Mobile RFID網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)如圖4所示。使用者持mRFID-MS手機(jī)(內(nèi)嵌RFID Reader)透過Mobile Network向遠(yuǎn)程ODS(Object Directory Service)取得EPC Code信息，轉(zhuǎn)向WAP Server取得URL數(shù)據(jù)，進(jìn)而取得URL內(nèi)容的信息。

圖4 韓國(guó)MobileRID

　　圖5顯示韓國(guó)Mobile RFID網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)中Mobile RFID網(wǎng)絡(luò)與EPC網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)時(shí)所產(chǎn)生的4種情形。

圖5 Mobile RFID存取方式

　　Case A：EPC使用者存取EPC網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的EPC-IS(Information Server)。

　　Case B：Mobile RFID使用者存取Mobile RFID網(wǎng)絡(luò)mRFID-IS。

　　Case C：EPC使用者存取EPC Mobile RFID網(wǎng)絡(luò)mRFID-IS。

　　Case B：Mobile RFID使用者存取EPC網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的EPC-IS。

　　3 智能移動(dòng)采購(gòu)情境

　　智能移動(dòng)采購(gòu)系統(tǒng)的Scenario說明如下：

　　Scenario 1：使用者于商場(chǎng)中以具有RFID Reader的智能手機(jī)進(jìn)行采購(gòu)，Content Web Server與ODS Server負(fù)責(zé)記錄EPC Code的商品數(shù)據(jù)，透過EPC網(wǎng)絡(luò)的Object Tracing功能將商品直接運(yùn)送到使用者家中。

　　Scenario 2：當(dāng)使用者于賣場(chǎng)中購(gòu)買商品時(shí)，運(yùn)用Smart Phone查詢家中冰箱或儲(chǔ)存室中是否已有相關(guān)商品的數(shù)量與保存期限數(shù)據(jù)。由家中的RFID冰箱或儲(chǔ)存室主動(dòng)通知使用者所需采購(gòu)信息，傳送至智能手機(jī)進(jìn)行采購(gòu)，完成電子交易。

　　圖6顯示本文作者實(shí)作的智能行動(dòng)采購(gòu)系統(tǒng)的架構(gòu)，實(shí)驗(yàn)中共有3部機(jī)器，分別扮演Root ONS(1臺(tái))及Local ONS & EPCIS(2臺(tái))，運(yùn)用Web Service達(dá)成ONS與EPCIS間的聯(lián)機(jī)實(shí)作。客戶端使用Mobile RFID Smart Phone操作訂購(gòu)流程，以下簡(jiǎn)介客戶端如何由商場(chǎng)訂購(gòu)商品，并藉由EPC Network提供相關(guān)訂購(gòu)數(shù)據(jù)由廠商將訂單配送的流程。

圖6 EPC/Mobile RFID網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

　　1)使用者以Mobile RFID Smart Phone的RFIO Reade，讀入商場(chǎng)的EPC Code。

　　2)由EPC Network查看本地Local ONS，以EPC Code中產(chǎn)品代碼查詢是否有EPCIS主機(jī)符合所需的相關(guān)數(shù)據(jù)，若存在，傳回?fù)碛袛?shù)據(jù)的EPCIS主機(jī)的IP(商場(chǎng)有足夠的產(chǎn)品庫(kù)存)。

　　3)若無(商場(chǎng)無足夠的產(chǎn)品庫(kù)存)，聯(lián)機(jī)至Root ONS以EPC Code中廠商代碼查詢所屬的Local ONS主機(jī)(查詢產(chǎn)品存貨地區(qū)與存貨量)。

　　4)在至新查詢的Local ONS中，再以EPC Code中產(chǎn)品代碼查詢擁有所需商品數(shù)據(jù)的EPCIS主機(jī)。

　　最后，聯(lián)機(jī)至EPCIS主機(jī)，取得商品相關(guān)數(shù)據(jù)(生產(chǎn)日期、生產(chǎn)地、配送商、配送日期等信息)，同時(shí)將商品配送至使用者家中。

　　4 系統(tǒng)實(shí)作

　　本文作者制作了智能行動(dòng)采購(gòu)系統(tǒng)的EPC網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)與采購(gòu)流程，結(jié)合RFID與EPC網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用推廣至智能型居家生活應(yīng)用之中。圖7與圖8為系統(tǒng)實(shí)作所使用的Smart Phone與CF Card based RFID Reader。Smart Phone從CF Card based RFID Reader讀取到商品的EPC Code，然后將EPC Code傳送至EPC Network進(jìn)行后續(xù)處理。

圖7 智能移動(dòng)電話規(guī)格

圖8 RFID CE 卡 readers

　　圖9為使用RFID Smart Phone與EPC Network采購(gòu)的流程：廠商首先將Tag放入商品中，運(yùn)用自行開發(fā)的廠商端程序注冊(cè)Tag所對(duì)應(yīng)的商品數(shù)據(jù)，注冊(cè)完成后將商品上架/出貨;使用者運(yùn)用Smart Phone所開發(fā)的使用者端程序讀取商品Tag數(shù)據(jù)，使用者端程序聯(lián)機(jī)自數(shù)據(jù)庫(kù)并顯示商品數(shù)據(jù)后，由使用者確認(rèn)是否購(gòu)買，如要購(gòu)買，即由使用者端程序聯(lián)機(jī)系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)購(gòu)買，完成電子交易。

圖9 采購(gòu)流程

　　圖10至圖14顯示系統(tǒng)操作接口，廠商使用廠商端程序并搭配RFID Reader新增商品管理貨物，使用者以具有RFID Reader的智能手機(jī)進(jìn)行采購(gòu)，Content Web Server與ODS Server負(fù)責(zé)記錄EPC Code的商品數(shù)據(jù)，透過EPC網(wǎng)絡(luò)的Object Tracing功能將商品直接運(yùn)送到使用者家中;或由家中的RFID冰箱主動(dòng)通知使用者所需采購(gòu)信息，傳送至智能手機(jī)進(jìn)行采購(gòu)，完成電子交易?；诳紤]系統(tǒng)安全性，本研究改良韓國(guó)所提出的Mobile RFID網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，以Mobile RFID使用者存取EPC網(wǎng)隔架構(gòu)的EPC IS作為基礎(chǔ)，結(jié)合AAA網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，其步驟如下：

　　Step1.使用者以Smart Phone讀取其EPC Tag，經(jīng)由Wireless Network傳送Query至Local ONS進(jìn)行EPC Code解析與查詢。

　　Step2.Local ONS回復(fù)EPC Code解析資料回傳給Mobile RFID使用者。

　　Step3.Mobile RFID使用者傳送Query至EPC PAS Server進(jìn)行使用者身份與EPC Code認(rèn)證。

　　Step4.EPC PAS根據(jù)Query內(nèi)容得知此Query為Mobile RFID使用者欲連接EPC IS Server，因此將此Query傳送給EPC/Mobde RFID Gateway。

　　Step5.EPC/Mobile RFID Gateway調(diào)整Query格式轉(zhuǎn)送給EPC IS Server。

　　Step6.EPC IS Server回傳Query資料給EPC/Mobile RFID Gateway。

　　Step7.EPC/Mobih RFID Gamway透過WirdessNetwork回傳Query資料給Mobile RFID使用者。

圖10 Smart phone的使用者接口

　　圖11 新增/刪除數(shù)據(jù)的廠商端接口

圖12 透過EPC Network交易清單

圖13 單筆交易查詢

圖14 系統(tǒng)信息窗口

　　此外，在上述步驟中運(yùn)用RADIUS(Remote Access Dial In User Service)，此Protocol提供Authentication機(jī)制，辨認(rèn)使用者的身份與密碼，提升智能采購(gòu)系統(tǒng)的安全性(如圖15、圖16)。確認(rèn)通過之后，經(jīng)由Authorization授權(quán)使用者登入網(wǎng)域使用相關(guān)資源，并提供Accounting機(jī)制，保存使用者的網(wǎng)絡(luò)使用記錄，以完成系統(tǒng)服務(wù)業(yè)者完整認(rèn)證收費(fèi)機(jī)制的基礎(chǔ)。

圖15 AAA機(jī)制下的EPC網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

圖16 安全渠構(gòu)圖

　　圖17透過802.11b的無線網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中進(jìn)行讀取實(shí)驗(yàn)，CF Card based RFID Reader取得EPC Code并且將EPC Code傳至EPC Network中查詢商品信息。本實(shí)驗(yàn)針對(duì)同一個(gè)Tag進(jìn)行讀取，因此每一筆資料量皆相同，在圖17中可以發(fā)現(xiàn)每次讀取所需要的時(shí)間大約在400 ms左右，可確定Mobile RFID Reader可穩(wěn)定且成功讀取EPC編碼。

　　5 結(jié)論與未來工作

　　本論文于RFID與EPC Network中實(shí)作智能移動(dòng)購(gòu)買系統(tǒng)，結(jié)合RFID與EPC Network至智能型居家生活應(yīng)用與采購(gòu)流程之中。使用者透過具有RFID Reader的智能型手機(jī)進(jìn)行采購(gòu)，利用本研究開發(fā)的使用者接口，藉由Content Web Server與ODS Server記錄EPC Code的商品數(shù)據(jù)，并透過EPC網(wǎng)絡(luò)的Object Tracing功能將商品直接運(yùn)送到使用者家中，或由家中的RFID智能型冰箱主動(dòng)通知使用者所需采購(gòu)信息，并傳送至智能手機(jī)進(jìn)行采購(gòu)，以完成電子交易。本研究未來將設(shè)計(jì)Mobile EPCIS與Mobile RFID之間的購(gòu)買情境，結(jié)合EPC Network的安全性研究，制作Mobile RFID網(wǎng)絡(luò)安全架構(gòu)。