1 問題的提出

　　RFID的系統(tǒng)架構(gòu)大致上可以分成3個部分，主要由卡片閱讀機(Reader)與電子卷標(Tag)及軟件系統(tǒng)設計整合(Middleware & System Integration)所組成。Tag包含RFID射頻與一個超薄天線環(huán)路的RFID芯片，天線與一個塑料薄片一起嵌入到標簽內(nèi)。當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)應用。

　　EPC編碼是EPC系統(tǒng)里最重要的設計，因為每個EPC碼都是獨一無二的，是對象唯一在信息系統(tǒng)中的代號，藉此跟對象相關(guān)的信息得以在散布全球的EPC網(wǎng)絡中存取，以獲得相關(guān)應用，進而建立信息交換標準。在目前的應用方面，EPC碼最有機會成為下一代條形碼，編碼結(jié)構(gòu)延伸自現(xiàn)行的傳統(tǒng)條形碼，在對象信息描述上，更為豐富、詳細，并更具時效優(yōu)勢。但是Barcode與EPC存在各自的優(yōu)缺點：使用Barcode成本較低，EPC較昂貴;條形碼需人工操作，容易產(chǎn)生人為錯誤，而EPC屬于自動識別科技，不需人工操作。EPC碼的標示對象除了使用傳統(tǒng)條形碼的物品外，小至單一對象、盒子，大至貨柜、貨車等，甚至擴及服務項目的物品都合適使用EPC碼，提供這些實體或虛擬對象的全球唯一編號。

　　EPCglobal網(wǎng)絡(EPCglobal Network)結(jié)合EPC碼、RFID與信息網(wǎng)絡等科技設施，建立了RFID的全球標準架構(gòu)。為適應自動化供應、貨品追蹤與倉儲管理的要求：增進商品信息的透明度，提供了高效與信息準確的對象信息交換。同時，這些技術(shù)的應用，使得交易伙伴間達到了能夠加速處理訂單，快速且直接的反映顧客需求，增進物品的收送、計算、分類以及運送過程中的效率，在同業(yè)的競爭中增加競爭力。圖1顯示由Local EPC網(wǎng)絡所串聯(lián)成為Global EPC網(wǎng)絡的架構(gòu)圖。

圖1 Global EPC網(wǎng)絡應用示意圖

　　EPC系統(tǒng)的信息網(wǎng)絡系統(tǒng)是在因特網(wǎng)互聯(lián)的基礎上，透過Savant管理軟件系統(tǒng)。以對象名稱解析的服務系統(tǒng)(Object Name Service，ONS)，實體標記語言(Physical Markup Language，PML)實現(xiàn)全球的“實物互聯(lián)網(wǎng)絡”。EPC標簽對于一個開放式且全球性可追蹤物品相關(guān)信息的網(wǎng)絡，需要特殊的網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)來查詢EPC卷標機制。因為卷標中只儲存了產(chǎn)品電子代碼(EPC Code)，計算機還需要一些可將產(chǎn)品電子代碼符合相對應商品相關(guān)信息的機制，此角色由對象名稱服務(ONS)來擔當。它是一個自動化的網(wǎng)絡服務系統(tǒng)，類似區(qū)域名稱解析系統(tǒng)(DNS)，而DNS主要目的是將一臺計算機定位到因特網(wǎng)上的某一具體地點。ONS運作過程分幾個步驟，以圖2說明。

圖2 ONS及PML運作架構(gòu)圖

　　1)從卷標上讀入一個符合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)送到本地端服務器進行處理。

　　3)本地端服務器對EPC電子貨品代碼數(shù)據(jù)進行適當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)絡區(qū)域名稱，經(jīng)由ONS再進行一次ONS查詢，將EPC區(qū)域名稱發(fā)送到指定的ONS服務器基礎架構(gòu)，以獲得所需要的信息。

　　5)ONS基礎架構(gòu)機制給本地ONS運算器傳回EPC網(wǎng)域名稱對應一個或多個PML服務器對應的IP地址。

　　6)本地ONS再將IP地址傳回本地端服務器。

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

　　如何將RFID與EPC網(wǎng)絡應用推廣至智能型居家生活應用之中將是本論文主要目標。本文作者針對RFID技術(shù)的EPC網(wǎng)絡架構(gòu)實作一套綜合智能手機、RFID和EPC網(wǎng)絡的智能移動采購系統(tǒng)。

　　2 Mobile RFID

　　Mobile RFID網(wǎng)絡架構(gòu)于2004年提出，Nokia發(fā)表的RFID手機終端設備Nokia Mobile RFID Kit在EPC系統(tǒng)網(wǎng)絡中支持移動式RFID讀取器，并兼容EPC Class-1 Generation 2 UHF(860-960M Hz)標準，提供使用者使用手機終端設備存取Mobile EPC網(wǎng)絡架構(gòu)的Information Server，見圖3。

圖3 Mobile RFID網(wǎng)絡架構(gòu)

　　1)RFID手機終端設備向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手機終端設備。

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

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

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

圖4 韓國MobileRID

　　圖5顯示韓國Mobile RFID網(wǎng)絡架構(gòu)中Mobile RFID網(wǎng)絡與EPC網(wǎng)絡互聯(lián)時所產(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)絡架構(gòu)的EPC-IS(Information Server)。

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

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

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

　　3 智能移動采購情境

　　智能移動采購系統(tǒng)的Scenario說明如下：

　　Scenario 1：使用者于商場中以具有RFID Reader的智能手機進行采購，Content Web Server與ODS Server負責記錄EPC Code的商品數(shù)據(jù)，透過EPC網(wǎng)絡的Object Tracing功能將商品直接運送到使用者家中。

　　Scenario 2：當使用者于賣場中購買商品時，運用Smart Phone查詢家中冰箱或儲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冰箱或儲存室主動通知使用者所需采購信息，傳送至智能手機進行采購，完成電子交易。

　　圖6顯示本文作者實作的智能行動采購系統(tǒng)的架構(gòu)，實驗中共有3部機器，分別扮演Root ONS(1臺)及Local ONS & EPCIS(2臺)，運用Web Service達成ONS與EPCIS間的聯(lián)機實作?？蛻舳耸褂肕obile RFID Smart Phone操作訂購流程，以下簡介客戶端如何由商場訂購商品，并藉由EPC Network提供相關(guān)訂購數(shù)據(jù)由廠商將訂單配送的流程。

圖6 EPC/Mobile RFID網(wǎng)絡架構(gòu)

　　1)使用者以Mobile RFID Smart Phone的RFIO Reade，讀入商場的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主機符合所需的相關(guān)數(shù)據(jù)，若存在，傳回擁有數(shù)據(jù)的EPCIS主機的IP(商場有足夠的產(chǎn)品庫存)。

　　3)若無(商場無足夠的產(chǎn)品庫存)，聯(lián)機至Root ONS以EPC Code中廠商代碼查詢所屬的Local ONS主機(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。

　　最后，聯(lián)機至EPCIS主機，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)，同時將商品配送至使用者家中。

　　4 系統(tǒng)實作

　　本文作者制作了智能行動采購系統(tǒng)的EPC網(wǎng)絡架構(gòu)與采購流程，結(jié)合RFID與EPC網(wǎng)絡應用推廣至智能型居家生活應用之中。圖7與圖8為系統(tǒng)實作所使用的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進行后續(xù)處理。

圖7 智能移動電話規(guī)格

圖8 RFID CE 卡 readers

　　圖9為使用RFID Smart Phone與EPC Network采購的流程：廠商首先將Tag放入商品中，運用自行開發(fā)的廠商端程序注冊Tag所對應的商品數(shù)據(jù)，注冊完成后將商品上架/出貨;使用者運用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)機自數(shù)據(jù)庫并顯示商品數(shù)據(jù)后，由使用者確認是否購買，如要購買，即由使用者端程序聯(lián)機系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫購買，完成電子交易。

圖9 采購流程

　　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的智能手機進行采購，Content Web Server與ODS Server負責記錄EPC Code的商品數(shù)據(jù)，透過EPC網(wǎng)絡的Object Tracing功能將商品直接運送到使用者家中;或由家中的RFID冰箱主動通知使用者所需采購信息，傳送至智能手機進行采購，完成電子交易。基于考慮系統(tǒng)安全性，本研究改良韓國所提出的Mobile RFID網(wǎng)絡架構(gòu)，以Mobile RFID使用者存取EPC網(wǎng)隔架構(gòu)的EPC IS作為基礎，結(jié)合AAA網(wǎng)絡架構(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進行EPC Code解析與查詢。

　　Step2.Local ONS回復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進行使用者身份與EPC Code認證。

　　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，在上述步驟中運用RADIUS(Remote Access Dial In User Service)，此Protocol提供Authentication機制，辨認使用者的身份與密碼，提升智能采購系統(tǒng)的安全性(如圖15、圖16)。確認通過之后，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機制，保存使用者的網(wǎng)絡使用記錄，以完成系統(tǒng)服務業(yè)者完整認證收費機制的基礎。

圖15 AAA機制下的EPC網(wǎng)絡架構(gòu)

圖16 安全渠構(gòu)圖

　　圖17透過802.11b的無線網(wǎng)絡環(huán)境中進行讀取實驗，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。本實驗針對同一個Tag進行讀取，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中實作智能移動購買系統(tǒng)，結(jié)合RFID與EPC Network至智能型居家生活應用與采購流程之中。使用者透過具有RFID Reader的智能型手機進行采購，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)絡的Object Tracing功能將商品直接運送到使用者家中，或由家中的RFID智能型冰箱主動通知使用者所需采購信息，并傳送至智能手機進行采購，以完成電子交易。本研究未來將設計Mobile EPCIS與Mobile RFID之間的購買情境，結(jié)合EPC Network的安全性研究，制作Mobile RFID網(wǎng)絡安全架構(gòu)。