Tải bản đầy đủ

Tài liệu Luận văn: Công nghệ mới (RFID) docx



…………..o0o…………..



















Luận văn: Công nghệ mới (RFID)
Lời mở đầu
Báo cáo đồ án tốt nghiệp - 1 -
LỜI MỞ ĐẦU
Công nghệ RFID là thế hệ mới nhất trong d òng công nghệ nhận dạng tự động (Auto -
ID) hứa hẹn những ưu điểm và tính năng nổi trội so với các thế hệ đ àn anh trước đó. Ứng
dụng công nghệ RFID v ào thực tế không chỉ là quá trình triển khai các thiết bị RFID tại khu
vực kinh doanh mà còn cần phải xây dụng các giải pháp phần mềm b ên trên để xử lý các
thông tin RFID. Nhi ều nhà phát triển phân mềm nổi tiếng nh ư Sun và Microsoft đ ã có những
bước tiến đáng kể trong việc giới thiệu các công nghệ hỗ trợ xây dựn g các giải pháp RFID.
Câu hỏi đặt ra là, làm thế nào để xây dựng một hệ thống thông tin RFID hiệu quả trong môi
trường kinh doanh. Theo quan điểm của ng ười viết, một hệ thống thông tin RFID nh ư vậy cần
phải đảm bảo hai yếu tố: tuân theo một kiến trúc RFID chuẩn dành cho doanh nghiệp, và có
một công nghệ hỗ trợ đủ mạnh. Theo h ướng tiếp cận này, nội dung báo cáo sẽ đ ược chia
thành hai phần: phần đầu giới thiệu kiến trúc chuẩn RFID v à phần hai giới thiệu công nghệ
Microsoft BizTalk RFID.
Thành phố Hồ Chí Minh, ngày 20 tháng 11 năm 2007
Mục lục
Báo cáo đồ án tốt nghiệp - 2 -
MỤC LỤC
PHẦN I: KIẾN TRÚC RF ID................................ ................................ ........... 8
CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CÔNG NGHỆ RFID .............................................................. 8
1.1 Các trường hợp sử dụng RFID ................................................................ ..................... 9
1.2 Các ưu điểm của RFID so với các công nghệ khác ................................................... 10
1.3 Tiềm năng của RFID ................................................................................................ ..11
CHƯƠNG 2: KIẾN TRÚC RFID ...................................................................................... 13
2.1 Nơi hội tụ nhiều công nghệ ................................ ................................ ......................... 13
2.2 Các chức năng chính: ................................ ................................ ................................ .14
2.3 Các thành phần của hệ thống RFID ................................................................ ...........17
2.3.1 Thẻ RFID (RFID Tag) ......................................................................................... 19
2.3.1.2 Chọn lựa thẻ................................ ................................ ................................ ..21
2.3.2 Đầu đọc RFID (RFID Readers) ................................................................ ...........21
2.3.2.1 Các thành phần luận lý của đầu đọc ............................................................. 22
2.3.2.2 Chọn lựa đầu đọc ................................ ................................ .......................... 22
2.3.3 RFID Middleware ................................................................ ................................ 22
2.3.3.1 Các động lực thúc đẩy sử dụng RFID Middleware ......................................23
2.3.3.2 Bộ tương thích đầu đọc (Reader Adapter) ................................ .................... 24
2.3.3.3 Bộ quản lý sự kiện ................................ ................................ ........................ 24
2.3.3.4 Giao diện mức ứng dụng ................................ ................................ ..............28
2.3.3.5 Các chuẩn EPCglobal ................................ ................................ ................... 28


2.3.4 Kênh dịch vụ RFID................................ ................................ .............................. 28
2.3.5 Dịch vụ thông tin RFID ................................ ....................................................... 29
2.3.6 Mạng thông tin RFID ................................ ................................ .......................... 29
CHƯƠNG 3: RFID MIDDLEWARE................................ ................................ ................ 32
3.1 Động lực thúc đẩy ................................ .......................................................................32
3.1.1 Cung cấp một giao diện đầu đọc ................................ ................................ .........32
3.1.2 Lọc sự kiện ................................ ..........................................................................32
3.1.3 Cung cấp một giao diện dịch vụ chuẩn ................................ ................................ 33
3.2 Kiến trúc luận lý ................................ ................................ ................................ .........33
3.3 Đặc tả “Các sự kiện mức ứng dụng” (Application Level Events) ............................. 35
3.3.1 Các lợi ích trọng tâm của đặc tả ALE ................................ ................................ ..35
3.3.2 Các khái niệm và thuật ngữ quan trọng trong đặc tả ALE ................................ ..36
3.3.2.1 Nguồn phát sinh sự kiện (Event originators) ................................ ................ 36
3.3.2.2 Các chu kì đọc (Read cycles) ................................ ................................ .......36
3.3.2.3 Các chu kì s ự kiện (Event cycles) ................................................................ 37
3.3.3 Các mô hình t ương tác................................................................ ......................... 38
3.3.4 Các thành phần dữ liệu ................................ ................................ ........................ 38
3.3.5 Giao diện dịch vụ ALE ................................ ................................ ........................ 38
3.3.6 Lọc và phân nhóm ................................................................ ............................... 39
PHẦN 2: MICROSOFT BI ZTALK RFID PLATFORM ............................ 40
CHƯƠNG 4: GIỚI THIỆU MICROSOFT BIZTALK RFID PLATFORM ................. 40
Mục lục
Báo cáo đồ án tốt nghiệp - 3 -
4.1 Các khái niệm và thuật ngữ trong BizTalk RFID ................................ ....................... 40
4.1.1 Các thiết bị RFID................................ ................................ ................................ .40
4.1.2 Device Providers ................................................................................................ ..41
4.1.3 Các quá trình RFID (RFID Processes) ................................ ................................ 41
4.1.4 Bộ xử lý sự kiện RFID ................................................................ ......................... 42
4.1.5 Gắn kết cấu kiện và gắn kết thiết bị................................ ................................ .....42
4.1.5.1 Gắn kết thiết bị ................................ ............................................................. 42
4.1.5.2 Gắn kết cấu kiện ................................ ................................ ........................... 43
4.1.6 Bộ mô phỏng thiết bị ................................ ................................ ........................... 45
4.1.7. Cơ chế truyền lệnh đồng bộ (Synchronous Command Model) .......................... 45
4.1.8 Cơ chế xử lý sự kiện bất đồng bộ (Asynchronous Event Handler Model) ..........45
4.1.9 Sử dụng luật lệ (rules) trong BizTalk RFID ................................ ........................ 45
4.1.9.1 Các công cụ về chính sách................................................................ ............46
4.1.9.2 Tính đa dạng trong chính sách (Policy Morphing) .......................................46
4.2. Kịch bản ví dụ : Quy tr ình cung ứng sản phẩm sử dụng công nghệ RFID ............... 46
CHƯƠNG 5: KIẾN TRÚC CỦA BIZTALK RFID................................ .......................... 49
5.1 Device Service Provider Interface (DSPI) ................................ ................................ .50
5.2 Event Processing Engine ................................ ............................................................ 50
5.2.1 RFID và ống sự kiện (RFID and Event Pipeline) ................................ ................ 50
5.3 BizTalk RFID OM/APIs .............................................................................................. 51
CHƯƠNG 6: XÂY DỰNG GIẢI PHÁP BIZTALK RFID ................................ .............. 52
6.1 Mô hình đối tượng của BizTalk RFID (BizTalk RFID Object Model) ....................... 52
6.1.1 Các lệnh đồng bộ tương tác với thiết bị................................ ............................... 52
6.1.2 Mô hình đối tượng xử lý sự kiện bất đồng bộ ................................ ..................... 53
6.1.3 Mô hình đối tượng của các sự kiện quản lý................................ ......................... 54
6.1.4 Mô hình đối tượng dành cho các thao tác qu ản trị ................................ .............. 55
6.2 Sử dụng mô hình truyền lệnh đồng bộ ................................ ................................ ........57
6.2.1 Dòng điểu khiển trong mô h ình truyền lệnh đồng bộ ................................ ..........57
6.2.2 Các ghi chú bổ sung về mô hình lệnh đồng bộ.................................................... 59
6.2.3 Sử dụng mô hình truyền lệnh đồng bộ trong giải pháp “quy tr ình cung ứng sản
phẩm”................................ ................................ ............................................................ 60
6.2.3.1 Dòng dữ liệu trên diễn ra theo trình tự sau:................................ .................. 61
6.2.3.2 Giao diện và code tham khảo cho ứng dụng “Tagging Application” ...........62
6.2.3.3 Các đoạn mã tham khảo trong ứng dụng: ..................................................... 62
6.3 Sử dụng mô hình xử lý sự kiện bất đồng bộ (Assynchoronous Event Processing
Model)................................ ................................ ............................................................... 63
6.3.1 Cây xử lý sự kiện ................................ ................................ ................................ .65
6.3.2 Bộ xử lý sự kiện ................................ ................................ ................................ ...65
6.3.2.1 Các quy tắc khi viết một bộ xử lý sự kiện t ùy chọn (custom event handler) 66
6.3.2.2 Bộ xử lý sự kiện chuẩn SqlServerSink ......................................................... 66
6.3.2.3 Bộ xử lý sự kiện chuẩn RuleEnginePolicyExecutor ................................ .....68
6.3.3 Mô hình xử lý sự kiện bất đồng bộ trong kịch bản “quy tr ình cung ứng sản
phẩm”................................ ................................ ............................................................ 69
Mục lục
Báo cáo đồ án tốt nghiệp - 4 -
6.3.3.1 Dòng dữ liệu trong quy tr ình RFID “OrderFulfillment” .............................. 70
6.3.3.2 Viết bộ xử lý sự kiện “TagVerify” ................................ ............................... 71
6.3.3.3 Cơ chế giao dịch (transaction model) ................................ ........................... 74
6.3.3.4 Xử lý lỗi cho quy trình RFID ................................ ................................ .......75
6.4 Sử dụng các sự kiện quản lý của BizTalk RFID ......................................................... 75
6.4.1 Dòng dữ liệu các sự kiện quản lý ................................................................ ........76
6.4.2 Lắng nghe các sự kiện quản lý ................................ ............................................77
6.4.2.1 Tạo một đối tượng ManagementEventWatcher ................................ ...........77
6.4.2.2 Viết phương thức xử lý sự kiện quản lý ................................ ....................... 77
6.4.2.3 Bắt đầu lắng nghe các sự kiện quản lý ................................ ......................... 78
6.5 Sử dụng các quy tắc kinh doanh (business rules) trong quá tr ình sử lý sự kiện ........79
6.5.1 Các quy tắc kinh doanh (Business Rules) ........................................................... 79
6.5.2 Sử dụng chính sách trong quy tr ình RFID................................ ........................... 81
6.6 Windows Communication Foundation v ới BizTalk RFID ................................ ..........81
6.6.1 Các bước xây dựng một WCF Service trong quy tr ình RFID: ............................ 82
6.6.2 Sử dụng WCF trong quy tr ình “dây chuyền cung ứng sản phẩm” ...................... 82
6.6.2.1 Hàm xử lý sự kiện của WCF EH ................................ ................................ ..82
6.6.2.2 Ứng dụng client sử dụng WCF Service ........................................................ 82
CHƯƠNG 7: ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG VÀ ĐIỀU CHỈNH HIỆU SUẤT HỆ THỐNG
RFID ................................ ....................................................................................................84
7.1 Tổng quan ................................ ................................ ................................................... 84
7.1.1 Các định nghĩa ................................................................ ................................ .....84
7.1.2 Dòng dữ liệu hiệu suất (Performance Data Flow) ................................ ............... 85
7.1.3 Xử lý sự kiện ................................ ................................ ................................ .......85
7.1.4 Hồi đáp lệnh (Command Response) ................................ ................................ ....86
7.2 Giai đoạn lập kế hoạch (Planning Phase) ................................ ................................ ..86
7.2.1 Các yêu cầu................................ ................................ ................................ .......... 87
7.2.2 Khái quát thiết bị RFID ................................................................ ....................... 87
7.2.3 Số thiết bị quản lý bởi 1 node ................................ ................................ .............. 87
7.2.4 Kịch bản đánh giá: ................................................................ ............................... 87
7.2.5 Các kết quả thực nghiệm: ................................ ................................ .................... 88
7.2.6 Kết luận................................................................ ................................ ................ 88
7.3 Giai đoạn thiết kế và phát triển (Design and Developm ent Phase) ........................... 88
7.3.1 Các chế độ xử lý thẻ RFID ................................................................ .................. 88
7.3.1.2 Kịch bản đánh giá: ................................ ................................ ........................ 89
7.3.1.2 Các kết quả thực nghiệm: ................................ ................................ ............. 89
7.3.1.3 Kết luận................................ ................................ .........................................90
7.3.2 Thiết kế quy trình RFID ................................ ................................ 90
7.3.2.1 Kịch bản đánh giá: ................................ ................................ ........................ 90
7.3.2.2 Các kết quả thực nghiệm: ................................ ................................ ............. 90
7.3.3.3 Kết luận: .......................................................................................................91
7.3.4 Lưu giữ kết nối thiết bị trong bộ đệm (Device Connection Caching) ................. 91
Mục lục
Báo cáo đồ án tốt nghiệp - 5 -
7.3.4.1 Kịch bản đánh giá: ................................ ................................ ........................ 92
7.3.4.2 Các kết quả thực nghiệm: ................................ ................................ ............. 92
7.3.4.3 Kết luận: .......................................................................................................92
7.4 Giai đoạn sau triển khai (P ost-Deployment Phase) ................................ ................... 92
7.4.1 Giám sát hiệu suất................................ ................................ ................................ 93
7.4.1.1 Hướng dẫn chung: ................................................................ ........................ 94
7.4.1.2 Đo thông lượng................................ ................................ ............................. 94
7.4.1.3 Đo độ trễ từ đầu cuối đến đầu cuối trong ống quy tr ình............................... 95
7.4.1.4 Đo độ trễ trên pipeline khi ghi d ữ liệu vào SQL Server ............................... 95
7.4.1.5 Đo thời gian đáp ứng lệnh ................................ ................................ ............ 95
7.4.2 Khắc phục sự cố liên quan đến hiệu suất hệ thống................................ .............. 95
7.4.2.1 Quá trình xử lý sự kiện bị trì hoãn và thông lượng hệ thống xuống thấp .....96
7.4.2.2 Hệ thống bị trì hoãn và sinh ra nhiều luồng (threads) ................................ ..96
7.4.2.3 Độ trễ xử lý sự kiện từ đầu cuối đến đầu cuối cao ................................ .......96
7.4.2.4 Thời gian đáp ứng cao đối với các thao tác lên thiết bị................................ 96
Mục lục
Báo cáo đồ án tốt nghiệp - 6 -
Mục lục hình
Hình 1.1: Các thiết bị RFID................................ ................................ ................................ ......8
Hình 1-2: Thẻ và đầu đọc RFID ................................................................ ............................... 9
Hình 1-3: Loại reader nhỏ nhất hiện nay ................................................................................ 10
Hình 2-1: Quá trình phát triển của công nghệ RFID ................................ .............................. 15
Hình 2-2: Kiến trúc hệ thống RFID ................................ ........................................................ 18
Hình 2-3: Cơ chế truyền thông giữa đầu đọc v à thẻ RFID................................ ..................... 19
Hình 2-4: Thẻ RFID ................................................................ ................................ ............... 20
Hình 2-5: Các thành phần logic của đầu đọc RFID ................................ ................................ 22
Hình 2-6: Các thành phần của RFID Middleware ................................ ................................ ..23
Hình 2-7: Cơ chế gắn kết trực tiếp từ đầu đọc đến ứng dụng RFID ................................ ......23
Hình 2-8: Cơ chế gắn kết gián tiếp giữa đầu đọc và ứng dụng RFID thông qua middleware 24
Hình 2-9: Hệ thống lọc trong RFID middleware ................................................................ ....27
Hình 2-10: Mô hình EPCIS ................................ ................................ ......................................30
Hình 3-1: Thành phần logic của RFID middleware ............................................................... 32
Hình 3-2: Lượng sự kiện và tính ứng dụng tương ứng qua các lớp khác nha u của hệ thống
RFID ................................................................................................ ................................ .........33
Hình 3-3: Kiến trúc lý thuyết của một sản phẩm RFID Middleware .....................................35
Hình 3-4: Ví dụ về các chu kì đọc................................ ................................ .......................... 37
Hình 3-5: Ánh xạ các chu kì sự kiện tới các chu k ì đọc................................ ......................... 38
Hình 3-6: Các kiểu dữ liệu chính................................ ................................ ............................ 38
Hình 3-7: Giao diện dịch vụ ALE chính ................................ ................................ ................. 39
Hình 4-1: Các giao thức truyền thông giữa BizTalk RFID, thiết bị v à thẻ ............................ 41
Hình 4-2: Kịch bản quy trình xử lý đơn đặt hàng................................ ................................ ...47
Hình 4-3: Mô hình giải pháp của BizTalk RFID cho quy tr ình đề xuất.................................48
Hình 5-1: Kiến trúc Microsoft BizTalk RFID ................................................................ ........49
Hình 5-2: Bộ xử lý sự kiện và các tương tác của nó với các thành phần khác trong kiến trúc
RFID ................................................................................................ ................................ .........50
Hình 6-1: Chuỗi tương tác trong mô h ình truyền lệnh đồng bộ ................................ .............53
Hình 6-2: Các tương tác trong mô h ình xử lý sự kiện bất đồng bộ ................................ ........54
Hình 6-3: Dòng tương tác trong mô hình sự kiện quản lý ................................ ...................... 55
Hình 6-4: Dòng tương tác của các đối tượng quản trị trong BizTalk RFID ........................... 57
Hình 6-5: Dòng điều khiển của mô hình lệnh đồng bộ .......................................................... 59
Hình 6-6: Mô hình truyền lệnh đồng bộ trong quy tr ình................................ ........................ 61
Hình 6-7: Dòng dữ liệu của mô hình truyền lệnh đồng bộ trong giải pháp “dây chuyền cung
ứng sản phẩm” ................................ ................................ ................................ .......................... 61
Hình 6-8: Giao diện của ứng dụng “Tagg ing Application”.................................................... 62
Hình 6-9: Dòng dữ liệu trong mô hình xử lý sự kiện bất đồng bộ ................................ .........64
Hình 6-10: Ví dụ về cây xử lý sự kiện củ a BizTalk RFID ................................ ....................... 65
Hình 6-11: Ví dụ về cây xử lý sự kiện của BizTalk RFID ................................ ....................... 65
Hình 6-12: Mô hình xử lý sự kiện bất đồng bộ trong q uy trình cung ứng sản phẩm ............... 70
Hình 6-13: Dòng dữ liệu trong quy trình “OrderFulfillment” .................................................. 71
Hình 6-14: Tạo một bộ xử lý sự kiện với Event Handler Template của Visual Studio 2005 ..72
Hình 6-15: Dòng dữ liệu của sự kiện quản lý ................................ ................................ ........... 76
Hình 6-16: Công cụ Business Rule Composer ................................ ................................ .........81
Hình 6-17: Giao diện ứng dụng sử dụng WCF Service ................................ ............................ 83
Hình 7-1: Dòng dữ liệu hiệu suất BizTalk RFID ...................................................................85
Hình 7-2: Công cụ Performance của Windows XP cho phép giám sát hiệu suất BizTalk RFID
................................................................ ................................ ................................ .................. 93
Mục lục
Báo cáo đồ án tốt nghiệp - 7 -
Mục lục bảng
Bảng 2-1: Bảng kê khai số lượng hàng hóa của cửa hàng Nirvana................................ ..........25
Bảng 2-2: Bảng kê khai số lượng quan sát RFID của chuỗi cửa h àng Nirvana ....................... 26
Bảng 4-1: Các tham số của lớp xử lý sự kiện ...........................................................................45
Bảng 6-1: Các tham số của bộ xử lý sự kiện SqlServerSink ................................ .................... 67
Bảng 6-2: Các tham số của bộ xử lý sự kiện RuleEnginePolicyExecutor ................................ 69
Bảng 7-1: Các thuật ngữ và từ viết tắt ...................................................................................... 85
Bảng 7-2: Bảng đo hiệu suất thực thi các thao tác quản trị ................................ ...................... 88
Bảng 7-3: Bảng đo hiệu suất các chế độ xử lý thẻ ................................ ....................................90
Bảng 7-4. Bảng số liệu hiệu suất củ a các quy trình RFID ....................................................... 91
Bảng 7-5: Bảng số liệu hiệu suất trong tr ường hợp lưu đệm kết nố................................ .........92
Bảng 7-6: Các thông số hiệu suất do BizTalk RFID hỗ trợ................................ ...................... 94
Chương 1: Giới thiệu công nghệ RFID
Báo cáo đồ án tốt nghiệp -8-
PHẦN I: KIẾN TRÚC RFID
CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CÔNG NGHỆ RFID
Trong cuốn “Đêm thứ 12”, Shakespeare đã viết: “một số người vĩ đại ngay từ khi sinh
ra, một số người cố gắng để đạt đ ược sự vĩ đại, và một số khác thì được người ta giúi sự vĩ đại
vào tay”. RFID là m ột trong những từ viết tắt 4 kí tự gần đây nhất đ ược trở nên vĩ đại trong
cơn náo động của các yêu cầu từ các ngành công nghiệp, từ pháp chế chính phủ. RFID l à từ
viết tắt của Radio Frequency Ident ification (Nhận dạng bằng sóng vô tuyến), 1 thuật ngữ mô
tả 1 hệ thống định danh trong đó 1 thiết bị điện tử d ùng sóng vô tuyến hay các biến thi ên từ
trường để giao tiếp, được gắn vào một món hàng. Hai bộ phận được nói đến nhiều nhất trong
một hệ thống RFID là thẻ (tag), một thiết bị định danh gắn v ào món hàng ta cần theo dõi, và
đầu đọc (reader), một thiết bị nhận biết sự có mặt của thẻ RFID v à đọc thông tin lưu trên thẻ.
Sau đó dầu đọc sẽ thông báo với một hệ thống khác về sự hiện diện của các món h àng có gắn
thẻ. Hệ thống giao tiếp với đầu đọc n ày thường chạy một loại phần mềm đứng giữa các đầu
đọc và các ứng dụng. Phần mềm n ày gọi là RFID middleware. Hình 1 -1 cho thấy các bộ phận
gắn với nhau như thế nào.
Hình 1.1: Các thiết bị RFID
Rất nhiều mối quan tâm về RFID đ ã xuất hiện từ các yêu cầu và khuyến nghị của các
cơ quan nhà nước như Bộ quốc phòng Mỹ, Cơ quan quản lý thực phẩm v à dược phẩm Mỹ, và
từ một số tập đoàn lớn trong khu vực kinh tế t ư nhân. Ví dụ, trong khi cố gắng để cải thiện
hiệu quả kinh doanh, Wal -Mart đã kêu gọi 100 nhà cung cấp lớn nhất của họ d ùng thẻ RFID
trước năm 2005 cho các kiện h àng gởi đến cửa hàng của họ. Yêu cầu này làm cho các công ty
nằm trong chuỗi cung cấp của Wal -Mart phải chú trọng vào việc thực hiện các giải pháp
RFID. Nhiều công ty đã nghiên cứu để quyết định n ên dùng thẻ và đầu đọc nào, làm sao để
gắn thẻ vào container hay s ản phẩm, và thử tốc độ đọc của thẻ gắn tr ên các kiện hàng khi
chúng đi qua các c ửa và vào xe tải như thế nào. Một số công ty đã tuyên bố họ ủng hộ cho các
ứng dụng ngày nay thường gọi là “tag and ship” (gắn và gởi), theo đó món hàng sẽ được gắn
thẻ ngay trước khi được gởi đi đến 1 nơi khác, nhưng rất ít công ty trong số n ày đi xa hơn việc
đáp ứng yêu cầu tối thiểu đối với việc sử dụng thông tin tr ên thẻ RFID để tăng hiệu quả trong
quá trình sản xuất nội tại công ty.
Ban đầu các yêu cầu đã tập trung nhiều vào việc gắn thẻ, nghĩa là tập trung vào khía
cạnh vật lý của hệ thống RFID. Tuy nhi ên, lợi ích thật sự (và cũng là sự phức tạp thực sự) của
hệ thống RFID không phải xuất phát từ việc đọc thẻ, m à từ việc đưa thông tin từ các lần đọc
này tới đúng nơi có thể thu lợi, trong khi việc lực chọn thẻ v à đầu đọc và việc tìm ra cách sắp
Chương 1: Giới thiệu công nghệ RFID
Báo cáo đồ án tốt nghiệp -9-
xếp antenne nhận diện thẻ khi chúng đi qua cảng và băng chuyền đều quan trọng. 100 nh à
cung cấp ban đầu chỉ là khởi đầu của chương trình RFID của Wal-Mart. Nhiều nhà cung cấp
cũng sẽ gắn thẻ vào các kiện hàng và từng món hàng vào cuối năm 2006. Trong khi đó, thông
tin quan trọng nhất về RFID có thể sẽ l à những sáng kiến ePedigree, những sang kiến n ày
nhằm vào việc giảm thiểu hàng giả và cải thiện tính hiệu quả v à an toàn trong phân ph ối dược
phẩm. Đến lúc đó, nhiều s áng kiến mới hơn chắc đã được ứng dụng để đưa RFID vào các
ngành công nghiệp khác theo những cách thức m à chúng ta không thể nào tiên đoán được.
1.1 Các trường hợp sử dụng RFID
Công nghệ RFID đem đến những lợi ích thiết thực cho hầu hết những ai cần theo d õi
tài sản vật chất của m ình. Các nhà sản xuất cải tiến quá tr ình hoạt định và điều hành dây
chuyền cung ứng bằng cách sử dụng công nghệ RFID. Các nh à bán lẻ dùng RFID để hạn chế
mất cắp, tăng hiệu quả trong dây chuyền cung ứng của họ.
Các cửa hàng bán máy móc dùng RFID đ ể theo dõi dụng cụ trong cửa h àng để tránh
thay nhầm dụng cụ và theo dõi xem các d ụng cụ làm việc như thế nào. Thẻ thông minh có gắn
RFID giúp kiểm soát lối vào các tòa nhà. Và trong vài n ăm gần đây, chủ yếu do nhu cầu của
Wal-Mart và bộ quốc phòng, phần lớn các chuỗi cửa hàng bán lẻ và các nhà sản xuất hàng
tiêu dùng đã bắt đầu thử nghiệm việc gắn thẻ v ào hàng hóa theo t ừng kiện hàng một để cải
thiện vấn đề quản lý việc giao h àng cho khách.
Một phần làm nên sự lớn mạnh của công nghệ RFID l à việc giảm giá và kích cỡ các
bộ phận bán dẫn. Một số thẻ RFID đầu ti ên có kích cỡ của một cái lò vi ba, và những đầu đọc
đầu tiên là những tòa nhà có antenne l ớn. Hình 1-2 là 1 thẻ RFID và 1 đầu đọc.
Hình 1-2: Thẻ và đầu đọc RFID
Cũng như thẻ RFID, kích cỡ của đầu đọc thẻ cũng nhỏ dần. Trong khi đa số đầu đọc
thẻ vẫn còn ở kích cỡ của 1 cuốn sách lớn, những đầu đọc nhỏ h ơn và rẻ hơn có thể mở ra cơ
hội cho nhiều ứng dụng RFID. Những ứng dụng n ày có thể trở thành một phần tất yếu trong
cuộc sống của chúng ta.
Chương 1: Giới thiệu công nghệ RFID
Báo cáo đồ án tốt nghiệp -10-
Trên phương diện cá nhân, chúng ta sẽ xem công nghệ n ày sẽ ảnh hưởng đến cuộc
sống của chúng ta nh ư thế nào. Cơ chế theo dõi rất kín đáo và hiệu quả này có thể được sử
dụng trong những trường hợp cần quan tâm đến quyền ri êng tư và an ninh cá nhân. L à những
người công dân, chúng ta phải hiểu đ ược những ích lợi và ảnh hưởng của của công nghệ n ày
đối với đời sống của chúng ta. Ng ược lại, trên quan điểm các nhà phát triển công nghệ, chúng
ta biết rằng “kín đáo” l à một cách nói vòng của “ làm việc chính xác vì rất nhiều nỗ lực đã đổ
vào thiết kế, thực hiện và thử nghiệm”. Là nhà quản lý, kiến trúc sư, và là người phát triển,
chúng ta phải làm cho công nghệ này làm việc tốt đến mức chúng trông nh ư không hề tồn tại.
Hình 1-3: Loại reader nhỏ nhất hiện nay
1.2 Các ưu điểm của RFID so với các công nghệ khác
Có nhiều cách để định danh đồ vật, con vật v à người. Vì sao dùng RFID? Con ng ười
đã chú ý đến việc kiểm kê hàng hóa từ rất lâu. Ngay cả những cách d ùng chữ để định danh
việc vận chuyển hàng và định nghĩa hợp đồng vận chuyển h àng giữa 2 người có thể chưa bao
giờ gặp mặt. Thẻ viết tay v à băng ghi tên hoạt động tốt trong việc định danh 1 số mặt h àng
hay 1 vài người, nhưng để định danh và chỉ dẫn hàng ngàn gói hàng trong 1 gi ờ thì cần phải
có 1 cơ chế tự động.
Mã vạch có lẽ là loại thẻ đọc bằng máy tính phổ biến nhất, nh ưng ánh sáng dùng đ ể
quét tia laser lên mã v ạch lại có một số y êu cầu hạn chế. Quan trong nhất là, nó đòi hỏi một
“tia nhìn” trực tiếp, không có vật n ào cản trở tia laser đến m ã vạch. Những loại ID khác, như
dùng từ trường (trên thẻ tín dụng), cũng phải “xếp h àng” ngay ngắn trước đầu đọc thẻ hay
phải nhét vào đầu đọc thẻ đúng cách. D ù bạn theo dõi hàng hóa trên băng chuyền hay trẻ con
trong một chuyến trượt tuyết thì việc xếp chúng vào hàng cũng mất thời gian. Sinh trắc học có
thể giúp nhận diện người, nhưng nhận diện nhờ dấu vân tay v à tròng mắt cũng cần phải xếp
hàng, cũng như dùng thẻ từ. Quét mao mạch tr ên mặt cũng đòi hỏi bạn phải quay mặt v ào
camera, và ngay cả nhận diện bằng giọng nói cũng hoạt động tốt h ơn nếu bạn nói trực tiếp v ào
thiết bị nhận diện. Thẻ RFID cung cấp c ơ chế định danh 1 món h àng trong 1 khoảng cách nào
đó, mà không cần phải xếp món hàng hay đầu đọc vào một vị trí nhất định n ào đó. Đầu đọc có
thể “nhìn” xuyên qua món hàng th ấy thẻ ngay cả khi thẻ không h ướng về phía đầu đọc.
RFID có những giá trị khác làm cho nó thích hợp với việc làm nên một “Internet của
mọi thứ” hơn các công nghệ khác (như mã vạch hay thẻ từ). Người ta không thể thêm thông
tin vào mã vạch sau khi in, trong khi 1 số loại thẻ RFID có thể được ghi đi ghi lại nhiều lần.
Hơn nữa, vì RFID làm giảm yêu cầu xếp các vật thành hàng để kiểm tra nên nó hoạt động kín
đáo hơn. Nó chỉ hoạt động phía sau hiện tr ường, đưa dữ liệu về các mối quan hệ giữa các vật
Chương 1: Giới thiệu công nghệ RFID
Báo cáo đồ án tốt nghiệp -11-
thể, nơi chốn và thời gian rồi im lặng tập trung dữ liệu m à không cần sự can thiệp của ng ười
sử dụng hay người vận hành.
Tóm lại, sau đây là một số lợi ích của RFID:
- Không cần xếp hàng khi quét. Đi ều này tiết kiệm thời gian.
- Kiểm kê nhanh. Có thể quét nhiều món hàng cùng lúc. Nhờ đó, thời gian đếm
hàng sẽ giảm.
- Đa dạng về kích cỡ và hình dáng
Kích cỡ thẻ RFID có thể dao động từ những thẻ chống h ơi lớn như những hộp đựng
thức ăn trưa đến những thẻ thụ động nhỏ xíu nh ư một hạt gạo. Những khác biệt về h ình dạng
này cho phép công ngh ệ RFID được sử dụng trong rất nhiếu môi tr ường đa dạng.
- Theo dõi ở cấp độ từng món h àng
- Khả năng ghi lại. Một số loại thẻ có thể đ ược ghi đi ghi lại nhiều l ân. Trong trường
hợp của một kiện hàng có thể tái sử dụng, đây l à một lợi thế lớn.
1.3 Tiềm năng của RFID
Như đã đề cập, khả năng gắn định danh điện tử v ào một vật thể có thể mở rộng
Internet vào thế giới vật chất, biến vật thể th ành một “Internet của mọi thứ” (Internet of
things). Thay vì đỏi hỏi con người phải tương tác với nhau để theo d õi tài sản hay hàng hóa
trong nhà chúng ta, các ứng dụng sẽ có thể “thấy” món h àng trên mạng nhờ định danh điện tử
và kết nối RF không dây.
Đối với các doanh nghiệp, điề u này có nghĩa là quá trình tự động hóa diễn ra nhanh
hơn, kiểm soát qui trình sản xuất chặt chẽ hơn, kiểm kê hàng hóa liên tục và chích xác hơn.
Các đối tác kinh doanh cuối c ùng sẽ có thể trao đổi thông tin về sản phẩm từ đầu n ày đến đầu
kia của dây chuyền cung ứng và có thể nhận ra ngay tức th ì vị trí và tình trạng hiện thời của
các món hàng. Ví d ụ, dược sĩ sẽ có thể theo d õi những thứ dễ phân hủy đ ã được đem ra khỏi
tủ lạnh bao lâu.
Các quân nhân, cảnh sát, cứu hộ viên có lẽ cũng sẽ sớm dùng thẻ RFID để xây dựng
và cấu hình những thiết bị phức tạp dựa tr ên các luật được bảo đảm nhờ các đầu đọc thẻ.
RFID đã theo dõi những tài sản lớn và nhạy cảm được dùng trong các lãnh vực này.
Đối với cá nhân, RFID có thể cung cấp các hệ thống giao diện ít cần đến sức n gười.
Những hệ thống thông minh n ày có thể cho bạn biết quần áo n ào trong tủ đồ của bạn hợp với
nhau. Các quầy thuốc thông minh có thể cảnh báo bạn về việc 2 loại thuốc n ào sẽ tương tác
bất lợi với nhau khi đ ược uống cùng. Cũng có thể các siêu thị trong tương lai cũng không cần
quầy tính tiền, bạn có thể lấy đổ đầy giỏ xe đẩy rồi đầu đọc trong xe đẩy sẽ quét v à cộng lại
thành tổng số tiền bạn phải trả. M àn hình trên kệ sẽ mời bạn mua th êm hàng gì, thậm chí
chúng sẽ hướng dẫn bạn đến quầy bán những nguy ên liệu trong một công thức nấu ăn, dựa
trên những món bạn đã chọn. Khi bạn bước qua cửa, bạn sẽ đặt ngón tay cái v ào 1 ô trên tay
đẩy xe để xác nhận việc chi trả. Tuy nhi ên, một người ăn cắp vặt sẽ không l àm được gì nhiều
trước khi đầu đọc nhận ra món h àng không được chi trả đang đi ngang qua tầng bán h àng.
Chương 1: Giới thiệu công nghệ RFID
Báo cáo đồ án tốt nghiệp -12-
Một số ứng dụng như thế đã được dùng trong nghề phi công. Thư viện và kho video
dùng RFID để ngăn trộm. Một số cửa h àng ở Nhật dùng điện thoại di động có RFID để mua
hàng qua máy bán hàng t ự động. Các doanh nghiệp dùng RFID để theo dõi hàng hóa, và việc
theo dõi động vật cũng đã xuất hiện nhiều năm nay.
RFID sẽ vào nhà và vào siêu th ị khi giá đầu đọc v à thẻ giảm đủ và khi hạ tầng thông
tin để sử dụng và duy trì công ngh ệ mới này đã sẵn sàng. Một số ứng dụng này nghe có vẻ xa
vời, nhưng chúng là những thứ mà chúng ta biết chúng ta có thể l àm được mà không đòi hỏi
quá nhiều kĩ thuật. Những g ì RFID hứa hẹn nhất là sẽ làm chúng ta ngạc nhiên với những tác
dụng mà chúng ta chưa từng tưởng tượng ra trong giai đoạn đ ầu này.
Chương 2 : Kiến trúc RFID
Báo cáo đồ án tốt nghiệp -13-
CHƯƠNG 2: KIẾN TRÚC RFID
“Một kiến trúc RFID có thể hiểu l à một sự phân rã của một hệ thống máy tính cụ thể
thành các thành ph ần riêng biệt, nhằm chỉ ra cách thức các th ành phần này làm việc với nhau
như thế nào để đáp ứng được các yêu cầu của hệ thống tổng thể.”
2.1 Nơi hội tụ nhiều công nghệ
RFID dường như sẽ là bước tiếp theo của các hệ thống theo dõi (tracking system) và
mạng cảm biến (sensor network) bởi các tiến bộ về mặt công nghệ trong nhiều lĩnh vực. Sau
đây chúng ta hãy lướt qua các tiến bộ đã hiện thực nên RFID.
Các tiến bộ trong công nghệ bán dẫn
RFID có lẽ vẫn mãi là một công nghệ dạng tiềm năng nếu nh ư nó không tuân theo
định luật Moore và khả năng của ngành công nghiệp bán dẫn sản xuất các con chíp có sức
mạnh xử lý ở mức có thể chấ p nhận được đối với thị trường RFID rộng lớn.
Các thiết bị thông minh
Các tiến bộ trong ngành công nghiệp bán dẫn chưa làm giảm giá thành của của các
chip RFID cũng là nguyên nhân chính d ẫn đến sự phát triển các thiết bị thông minh, bao gồm
các bộ cảm biến như các đầu đọc RFID. Các thiết bị thông minh h ơn và băng thông dư ờng
như “lúc nào cũng có” đã mở rộng tính di động v à các ứng dụng rìa. RFID là một sự triển
khai dựa trên ý tưởng chung của một “mạng li ên kết mọi thứ” được kết nối với nhau nhằm
đáp ứng tính tự động bên ngoài các rìa của các trung tâm dữ liệu.
Các mạng băng rộng có dây v à không dây, các máy ch ủ xử lý rìa có giá thành thấp hơn
Tính sẵn sàng của các mạng dữ liệu băng rộng, c ùng với các máy chủ mạnh mẽ với giá
thành phải chăng đã dẫn dến sự phát triển của các kiến trúc mang sự xử lý đến ngay tại n ơi
các quy trình kinh doanh được diễn ra. Điều này có nghĩa là ngày nay, việc triển khai nhiều
phần nhỏ của một ứng dụng doanh nghiệp tại các khu vực r ìa như các nhà xưởng và cửa hàng
đã trở nên dễ dàng hơn rất nhiều.
Khả năng xử lý rìa
Khả năng xử lý rìa có được nhờ năng lực mạnh mẽ của các máy chủ v à máy tính cá
nhân có giá thành th ấp được triển khai tại rìa, cũng như một kết nối băng rộng tới trung tâm
dữ liệu.Tại đây, các hệ thống RFID xử lý nhiề u hơn các yêu cầu về băng thông, quản lý dữ
liệu và tính toán. Đây không ph ải là một hiện tượng hiếm hoi duy nhất, m à là sự tiếp nối theo
một xu hướng chung. Ở đây, “r ìa” có thể là một vị trí bất kì có thể thực hiện các quy tr ình
kinh doanh nằm ngoài trung tâm dữ liệu hoặt trụ sở chính.
Kiến trúc hướng dịch vụ (SOA)
Sự triển khai thành công công nghệ RFID vào doanh nghiệp của bạn phụ thuộc v ào
việc bạn tích hợp dữ liệu RFID tốt đến đâu v ào các quy trình kinh doanh c ủa mình. Các đầu
đọc RFID có thể sinh ra nhiều dữ liệu. Nếu chúng đ ược gửi xuống các ứng dụng xuôi d òng
một cách tùy tiện, chúng có thể l àm tràn các ứng dụng này. Để ngăn ngừa các ứng dụng
không bị quá tải với các dữ liệu RFID, v à tách chúng ra khỏi các thiết bị vật lý nh ư các đầu
đọc và ang-ten, bạn có thể dùng các thành phần lớp trung gian nh ư là các bộ giám sát sự kiện.
Chương 2 : Kiến trúc RFID
Báo cáo đồ án tốt nghiệp -14-
Kiến trúc hướng dịch vụ cho phép chúng ta phát triển v à triển khai nhiều module “li ên kết
lỏng lẻo” với nhau sử dụng các chuẩn dựa tr ên dịch vụ web. Ở các phần sau, chúng ta sẽ thấy
rằng nhiều thành phần RFID lớp trung gian dựa tr ên các chuẩn của dịch vụ web, v à kiến trúc
tổng quan của một hệ thống RFID tuân theo các nguy ên tác mà ngày nay đư ợc chấp nhận
rộng rãi như là nền tảng của kiến trúc h ướng dịch vụ.
2.2 Các chức năng chính:
Một hệ thống RFID trong giống nh ư thế nào? Bởi vì RFID có rất nhiều công dụng,
nên cũng có nhiều kiến trúc khác nhau cho nó. Ví dụ, một ứng dụng “gắn v à gửi” (tag and
ship) điển hình mà 1 nhà sản xuất hàng tiêu dùng đóng gói s ử dụng sẽ tập trung chủ yếu vào
việc tự động hóa quá tr ình gắn thẻ RFID vào hàng hóa và bảo đảm rằng các thẻ n ày sẽ được
các đầu đọc đọc một cách chính xác nhất. Nói chung, những hệ thống n ày tập trung vào khía
cạnh vật lý của quá tr ình triển khai, bên cạnh việc giúp làm đơn giản hóa các bản báo cáo ví
dụ như các thông báo chuy ển hàng (ASNs), chúng có khuynh hư ớng giảm thiểu các y êu cầu
trao đổi và quản lý dữ liệu. Mặt khác, một công ty d ược phẩm nếu muốn theo d õi việc lưu
thông dược phẩm từ nhà máy đến nhà phân phối và đến các cửa hàng bán lẻ sẽ muốn có
những thông tin mới nhất, bao gồm cả chi tiết một sản phẩm cụ thể n ào đó ở đâu trong quy
trình sàn xuất, nó được sản xuất ở đâu và như thế nào, và nó đã từng ở đâu. Có vẻ nh ư là cả
nhà sản xuất và nhà bán lẻ cũng sẽ cần những thôn g tin theo dõi này. Vì th ế, một hệ thống
như vậy sẽ không chỉ cần khả năng theo d õi ở cấp độ mặt hàng mà còn phải ở một mức độ
trao đổi thông tin giữa các doanh nghiệp (B2B) n ào đó.
Hệ thống RFID sẽ tiếp tục phát triển để đáp ứng các nhu cầu đa dạng v à vì thể sẽ đòi
hỏi các kiến trúc khác nhau. Nh ư chúng ta đã đề cập từ đầu chương, không có một kiến trúc
hệ thống RFID tổng thể hay 1 cách triển khai thích hợp với tất cả những ứng dụng RFID. Tuy
nhiên, hệ thống RFID nào cũng đòi hỏi một số khả năng nhất định. Trong chương này, chúng
ta sẽ tập trung vào những nền tảng căn bản này. Một khi chúng ta đã nắm được phần cơ bản,
chúng ta có thể đưa ra một số chỉ dẫn để phát triển những kiến trúc sẽ giúp bạn khởi đầu.
Chương 2 : Kiến trúc RFID
Báo cáo đồ án tốt nghiệp -15-
Hình 2-1: Quá trình phát tri ển của công nghệ RFID
Hình 2-1 nêu ra 5 thời kì RFID và các khả năng đáp ứng yêu cầu của hệ thống RFID
qua từng giai đoạn.
Mã hóa thẻ RFID
Mã hóa thẻ RFID gồm 2 bước : bước thứ nhất là chọn lựa một phương pháp nhận dạng
để theo dõi những sản phẩm nhất định. Trong RFID, một identity l à một chuỗi các kí tự v à
con số được gắn vào một sản phẩm, cho phép một hệ thống tự động hoặc con ng ười nhận
dạng loại sản phẩm hoặc thậm chí chính bản thân sản phẩm đó.
Mã hóa nhận dạng trên thẻ RFID
Một khi bạn đã chọn được một phương pháp nhận dạng hàng hóa, bạn phải xem xét
phương pháp này s ẽ được mã hóa trên một thẻ RFID như thế nào và ở đâu. Mã hóa là quá
trình theo đó các quy luật được sử dụng để biến một thông điệp chỉ con người mới có thể đọc
thành một loại mã mà máy móc có th ể đọc được. Mỗi loại thẻ nhận dạng từ m ã vạch và mã
quang đến các thẻ từ và thẻ RFID, đều có một ph ương thức mã hóa của riêng nó để đại diện
cho một nhận dạng.
Trên lý thuyết, một khi một nhận dạng đ ược gán cho một món h àng, chúng ta có th ể
ghi thông tin nhận dạng lên một nhãn và dán nó vào món hàng đó. Nhờ đó, người khác dễ
dàng nhận ra món hàng (nhờ vào chữ viết của chúng ta). Tuy nhi ên một hệ thống tự động có
Chương 2 : Kiến trúc RFID
Báo cáo đồ án tốt nghiệp -16-
thể gặp nhiều rắc rối h ơn. In nhận dạng theo một font chữ nhất định có thể giúp cho hệ thống
làm việc dễ dàng hơn nhưng nếu thông tin nhận dạng chỉ cần đ ược đọc từ hệ thống tự động,
tại sao không in thông tin nhận dạng đó theo một mẫu m à hệ thống có thể đọc đ ược một cách
dễ dàng?
Loại mã vạch phổ biến hiện nay là kết quả của cách lý luận n ày. Trong mã vạch,
những vạch có bề rộng khác nhau chỉ những kí tự hay chữ số cụ thể. M ã vạch có rất nhiều
loại, và mỗi loại có những quy tắc ri êng để mô tả cách thức nó đ ược tạo ra từ một loại nhận
dạng cụ thể nào đó. Các quy t ắc này quyết định cách thức chúng ta chuyển các kí tự v à chữ số
thành vạch và chúng ta có thể them chữ hoặc số n ào để tạo thành một thẻ hợp lệ. Những quy
tắt này được gọi là mã hóa thẻ, hay chỉ đơn giản là mã hóa. Vì thế, mạ vạch có thể ch ứa đựng
thông tin nhận dạng của món hàng, một số để chỉ ra loại m ã vạch, và trong nhiều trường hợp,
nó chứa một con số đại diện cho tổ chức quy định loại nhận dạng n ày.
Để chọn ra một phương pháp mã hóa thích hợp để ghi một thông tin nhận dạng v ào
thẻ RFID, bạn phải biết cả loại nhận dạng bạn muốn sử dụng cũng nh ư dung lượng nhớ và
loại thẻ.
Gắn thẻ RFID
Gắn thẻ vào hàng hóa là một quy trình cần nhiều thời gian. Cũng nh ư rất nhiều quy
trình khác, việc gắn thẻ bằng tay l à phương pháp dễ nhất nhưng cũng kém hiệu qua nhất. Mã
vạch thường dùng các máy “in và dán”. Lo ại máy sẽ ép hay dán chiếc tem dính v ào một món
hàng khi nó đi qua băng chuy ền. Một số thiết bị c ùng loại còn dùng nhãn RFID thông minh.
Nhiều loại trong số này vừa viết cả mã vạch lẫn thông tin bằng chữ trên miếng nhãn trước khi
dán nó.
Cần cân nhắc kĩ l ưỡng khi lựa chọn ph ương pháp dán nh ãn thông minh tự động bởi vì
những thẻ RFID này rất dẽ hỏng.
Theo dõi việc lưu thông hàng hóa
Gắn thẻ vào thời điểm món hàng được chuyển đi sẽ mang lại lợi í ch cho người nhận
bởi vì họ có thể theo dõi được đường đi của món h àng từ nơi gửi đến nơi nhận. Người gửi chỉ
có lợi ở môt điểm là họ đã đáp ứng được mong muốn của ng ười nhận.
Sử dụng dữ liệu RFID trong các ứng dụng kinh doanh
Điều quan trọng là chúng ta phái lựa chọn đúng các thẻ, đầu đọc v à ang-ten và chúng
phải được cấu hình và sắp xếp để đạt được tần suất đọc yêu cầu. Bạn sẽ nhận ra ích lợi thật sự
của công nghệ RFID chỉ khi n ào bạn tích hợp thông tin theo d õi từ các thành phần RFID vào
các ứng dụng của bạn. Sử dụng thông tin RFID cũng đ òi hỏi việc tích hợp v à cải tiến các ứng
dụng hiện có. Tích hợp thông tin RFID v ào ứng dụng doanh nghiệp không khác g ì việc tích
hợp nhiều nguồn dữ liệu khác nhau. Các sản phẩm, công nghệ v à cách tiếp cận theo hướng
kiến trúc sẵn có cho việc tích hợp ứng dụng cũng ph ù hợp với các giải pháp RFID.
Chia sẻ dữ liệu RFID giữa các doanh nghiệp (B2B)
Một khi các công ty tích hợp dữ liệu RFID nội bộ v à áp dụng vào các quy trình kinh
doanh để thu lợi từ các dữ liệu n ày, họ sẽ tìm ra nguyên nhân đ ể chia sẻ nó với các đối tác
kinh doanh và sẽ bắt đầu cung cấp các dịch vụ B2B dựa tr ên các dữ liệu này. Hay xem xét
Chương 2 : Kiến trúc RFID
Báo cáo đồ án tốt nghiệp -17-
một nhà thuốc sử dụng RFID. Ng ười dược sĩ làm việc trong một nhà thuốc như thế có thể
nhận được những cảnh báo kịp thời n hất từ cơ quan quản lý dược phẩm hoặc các thông tin
liên quan khác về thuốc chỉ đơn giản bằng cách đem hộp đựng thuốc đến gần một máy đọc.
Hệ thống tính tiền tự động (POS) của hiệu thuốc có thể sẽ y êu cầu một dịch vụ web đ ược
cung cấp bởi nhà sản xuất thuốc hoặc một các thông tin của b ên trung gian. Công ty dư ợc
phẩm có thể sẽ có được thông tin theo d õi hoàn chỉnh về từng loại thuốc m à họ đã sản xuất ra
và gửi đến một vùng nào đó bằng cách yêu cầu các nhà phân phối, nhà vận chuyển, và các
nhà thuốc truyền thông tin này vào hệ thống theo dõi của họ.
Tổ chức tự vận hành của các thiết bị thông minh
Khi số lượng các thiết bị đ ược kết nối internet ng ày một tăng lên, nhiệm vụ dự báo,
cấu hình, giám sát và qu ản lý chúng trở th ành một thách thức ngày càng lớn. Một cửa hàng
bán lẻ trung bình có 12 máy chủ kết nối với nhiều nhất l à vài chục thiết bị đầu cuối POS. Tuy
nhiên, khi một cửa hàng tương tự sử dụng các kệ thông minh d ùng RFID và các thi ết bị đầu
cuối POS, hàng trăm ang-ten và đầu đọc có thể được kết nối tới cơ sở hạ tầng. Các tiêu chuẩn
RFID Middleware như “đ ặc tả sự kiện mức ứng dụng” ALE giúp tách ứng dụng khỏi các đầu
đọc và ang-ten, nhưng việc cấu hình những thành phần này để làm việc với RFID middleware
có thể là môt công việc tiêu tốn thời gian. Các công nghệ như Jini và mạng hình lưới, và các
chuẩn cũ SMTP cung cấp ph ương thức cấu hình động và những tính năng tự phục hồi để
RFID middleware có th ể thích ứng với những thay đổi về cấu h ình vật lý của các đầu đọc v à
bộ cảm biến.
2.3 Các thành phần của hệ thống RFID
Hình 2-2 chỉ ra các thành phần chính của một hệ thống RFID. Chúng ta sẽ giái thích
từng thành phần một cách chi tiết, nh ưng trước hết hãy nhìn vào bức tranh tổng thể, bắt đầu
với các thành phần điển hình xuất hiện tại rìa.
Hình 2-2 chỉ ra các thành phần điển hình tìm thấy trong một cửa hàng bán lẻ. Từ góc
trái-dưới của sơ đồ, các thẻ RFID đại diện cho các h àng hóa được đánh thẻ. Cửa hiệu cũng có
các đầu đọc trên các kệ và tại khu vực tính tiền. Những đầu đọc n ày có thể đọc thẻ hàng trăm
thậm chí hàng ngàn lần một phút, nhưng phần lớn những lần đọc n ày không hữu ích cho ứng
dụng của chúng ta. Các đầu đọc cũng phải đ ược cấu hình, quản trị và phải biết cách làm việc
với nhau để phủ những v ùng khuất mà một đầu đọc không đọc đ ược. RFID Middleware đại
diện cho một hoặc nhiều module phần mềm xử lý những công việc n ày. Những ứng dụng tại
rìa đại diện cho bất kì một ứng dụng doanh nghiệp n ào có các thành ph ần chạy trong cửa hiệu
như các thành phần của hệ thống POS. Dịch vụ thông tin RFID đại diện cho một c ơ chế lưu
trữ các sự kiện RFID v à dữ liệu liên quan tại rìa. Như bạn có thể thấy, chúng tôi có các dịch
vụ thông tin RFID tương tự nhau tại trung tâm dữ liệu của doanh nghiệp v à tại các trung tâm
dữ liệu của các đối tác kinh doanh của nó. Đó l à do thông tin RFID được lưu trữ tại nhiểu
điểm khác nhau trong c ơ sở hạ tầng: tại rìa, trong trung tâm dữ liệu, và các đối tác kinh doanh.
Chương 2 : Kiến trúc RFID
Báo cáo đồ án tốt nghiệp -18-
Hình 2-2: Kiến trúc hệ thống RFID
RFID Tag : Thẻ RFID
Reader : đầu đọc
RFID information service : d ịch vụ thông tin RFID
Edge application: ứng dụng rìa
Enterprise application: ứng dụng dành cho doanh nghi ệp
Enterprise service bus : kênh d ịch vụ doanh nghiệp
2 thành phần khác nằm trong trung tâm dữ liệu của doanh nghiệp trong hình 2-5 là
kênh dịch vụ doanh nghiệp v à các ứng dụng dành cho doanh nghi ệp. Kênh dịch vụ doanh
nghiệp là một cơ chế bất kì được công ty lưa chọn cho việc tích hợp các ứng dụng. C ác sản
phẩm dựa trên các tiêu chuẩn có thể hỗ trợ cho việc n ày hiện đã có sẵn. Các ứng dụng doanh
nghiệp là bất kì một ứng dụng nào đó có các trình khách đang dùng (clients) ho ặc bị ảnh
hưởng bởi dữ liệu RFID từ doanh nghiệp của bạn.
Chương 2 : Kiến trúc RFID
Báo cáo đồ án tốt nghiệp -19-
Bây giờ, chúng ta hãy đi vào chi tiết các thành phần chính RFID.
2.3.1 Thẻ RFID (RFID Tag)
Như chúng ta đã thảo luận ở chương 1, thuật ngữ "RFID" thường được dùng để mô tả
những hệ thống mà trong đó 1 trạm gốc của 1 loại đầu đọc n ào đó có thể nhận ra 1 thiết bị
điện tử khác (1 thẻ) bằng cách dùng 1 trong số các cơ chế truyền tải không dây . Những cơ chế
này có thể bao gồm luôn cả sóng viba nh ưng không có sóng h ồng ngoại hay các sóng ánh
sáng có thể nhìn thấy được. Vì một đầu đọc có thể nhận dạng một thẻ cụ thể, một hệ thống có
thể xác định chính xác đối t ượng được gắn thẻ đó. Các thẻ có thể đ ược đặt trong các nút nhựa
nhỏ, các viên nang thủy tinh, các nhãn giấy. hay thậm chí các hộp kim loại. Chúng có thể
được dán chặt vào một gói hàng, gắn vào người hoặc động vật, kẹp v ào quần áo hay giấu
trong đầu chìa khóa.
Để hiểu cách thức một thẻ RFID báo cho một đ ầu đọc về sự tồn tại v à định danh của
nó, ta hãy xem xét m ột tình huống đơn giản được mô tả trong hình 2-3. Trong hình này, đầu
đọc RFID truyền tải tín hiệu vô tuyến tại một tần số v à tần suất định sẵn (th ường là vài trăm
lần một giây). Bất k ì một thẻ RFID nào trong tầm phủ sóng của đầu đọc n ày sẽ bắt được
đường truyền bởi vì mỗi thẻ đều có một ang -ten tích hợp bên trong có khả năng bắt sóng vô
tuyến tại một tần số quy định. Các thẻ d ùng năng lượng từ tín hiệu của đầu đọc để truyền tín
hiệu này ngược trở lại. Các thẻ có thể điều chế tín hiệu n ày để gửi thông tin, ví dụ nh ư một
ID, trở lại đầu đọc.
Hình 2-3: Cơ chế truyền thông giữa đầu đọc v à thẻ RFID
Các loại thẻ và đầu đọc khác nhau thích hợp với từng loại môi tr ường và ứng dụng
khác nhau. Dựa trên nhu cầu mà bạn hãy chọn lựa loại thẻ và đầu đọc phù hợp nhất. Loại thẻ
được chọn có ảnh hưởng lớn tới giá thành của hệ thống trong khi các đầu đọc cũng có nhiều
giá cả và chủng loại khác nhau.
2.3.1.1. Các đặc điểm quan trọng nhất của thẻ RFID
Tính đóng gói (Packaging)
Như đã đề cập trước đây, các thẻ có thể đ ược gắn vào các nút nhựa PVC, các lọ nhỏ
bằng thủy tinh, các nh ãn giấy hay các tấm nhựa. Chúng có thể đ ược gắn vào trang sức, treo
Chương 2 : Kiến trúc RFID
Báo cáo đồ án tốt nghiệp -20-
vào xâu chìa khóa, ho ặc gắn vào đầu các chìa khóa. Chuẩn DIN/ISO 69873 định nghĩa một
chuẩn cho phép các thẻ có thể đ ược gắn vào bên trong các thiết bị máy móc. Một số thẻ d ùng
trong các dây chuyền lắp ráp xe hơi được thiết kế và đóng gói để không bị phá hủy bởi nhiệt
độ cao của những căn ph òng làm khô sơn. Tóm lại, cách thức đóng gói thẻ l à rất đa dạng.
Hình 2-4 đưa ra 2 thẻ: một thẻ thanh toán nhanh gắn tr ên xâu chìa khóa bày ra ph ần ang-ten
và chíp, và một đầu chìa khóa chứa một chip khóa xe.
Hình 2-4: Thẻ RFID
Tính móc nối (Coupling)
Tính móc nối đề cập đến cách thức đầu đọc v à thẻ truyền thông cho nhau. Các ph ương
pháp móc nối khác nhau có những điểm mạnh -yếu riêng. Sự lựa chọn phương pháp đặc biệt
ảnh hưởng tới phạm vi liên lạc, giá thành của thẻ và các điều kiện gây ra nhiễu.
Nguồn điện
Nhiều thẻ RFID dùng một hệ thống “passive”, có tr ường điện từ hoặc xung điện sóng
vô tuyến phát ra từ đầu đọc cung cấp năng l ương cho thẻ. Trong các thẻ “active” khác, một
pin cấp năng lượng cho một vi mạch hoặc các mạch cảm ứng. Tuy nhi ên, thẻ “active” vẫn
dùng năng lượng phát ra từ đầu đọc để li ên lạc. Một loại thẻ thứ ba đ ược gọi là “thẻ 2 chiều” ,
cấp nguồn cho quá trình truyền thông của riêng nó và thậm chí có thể liên lạc trực tiếp với các
thẻ khác mà không cần đầu đọc.
Khả năng lưu trữ thông tin
Có nhiều loại thẻ có vùng nhớ khác nhau. Thẻ chỉ đọc chỉ l ưu trữ một giá trị cụ thể
duy nhất tại nhà máy. Người dùng có thể ghi 1 giá trị vào các thẻ “ghi một lần”, trong khi các
thẻ “ghi nhiều lần” cho phép thay đổi giá trị nhiều lần. Một số thẻ cũng có thể thu thập các
thông tin mới, như nhiệt độ hay tần suất đọc, tr ên chính nó. Dung lư ợng vùng nhớ của thẻ đi
từ 1 bit dùng để chống trộm đến các thẻ có thể l ưu trữ vài ngàn byte dùng trong các dây
chuyền sản xuất xe h ơi.
Tính tương thích chu ẩn
Chương 2 : Kiến trúc RFID
Báo cáo đồ án tốt nghiệp -21-
Nhiều loại hệ thống RFID tuân theo các chuẩn quốc gia v à quốc tế. Một nhà phát triển
làm việc trong 1 hệ thống “ISO 11785” nghĩa l à đang làm việc trên một hệ thống đáp ứng
được tiêu chuẩn này. Một số các tiêu chuẩn, như hệ thống phân lớp dùng bởi EPCglobal, quy
định các tần số, loại móc nối, khả năng l ưu trữ thông tin và nhiều khía cạnh khác.
2.3.1.2 Chọn lựa thẻ
Có nhiều khía cạnh cần xem xét khi chọn lựa thẻ.
Phạm vi đọc yêu cầu
Thẻ “active” cho phạm vị đọc lớn hơn các thẻ “passive”. Đối với các ứng dụng bán lẻ,
phạm vi đọc của thẻ “passive” vẫn hiệu quả.
Chất liệu và cách đóng gói
Nhiều chất liệu có các đặc tính sóng vô tuyến khác nhau.Ví dụ, chất lỏng cản trở sóng
vô tuyến. Các côngtenơ kim loại cũng gây ra nhiễu cho các đầu đọc.
Các yếu tố hình học
Các thẻ RFID có nhiều kích th ước khac nhau. Yếu tố h ình học của thẻ dùng trong các
sản phẩm cá nhân sẽ phụ thuộc v ào tính đóng gói dùng trong các s ản phẩm này.
Tính tương thích chu ẩn
Rất quan trọng khi xem xét liệu hầu hết các đầu đọc đang có mặt tr ên thị trường sẽ đọc
được các thẻ RFID bạn chọn hay không. EPCglobal v à ISO cung cấp các chuẩn cho việc
truyển thông giữa thẻ v à đầu đọc RFID.
Chi phí
Chi phí của một thẻ RFID đóng vai tr ò quan trọng trong việc lựa chọn nó vì hầu hết
các ứng dụng dùng rất nhiều thẻ RFID.
2.3.2 Đầu đọc RFID (RFID Readers)
Các đầu đọc RFID, còn được gọi là những “người thẩm vấn” (interrogators), đ ược
dùng để nhận dạng sự tồn tại của các thẻ RFID xung quanh. Một đầu đọc RF ID truyền năng
lượng thông qua 1 hay nhiều ang -ten. Một ang-ten trong một thẻ gần đó thu đ ược năng lượng
này, và thẻ sẽ chuyển nó th ành dạng năng lượng điện qua quá tr ình cảm ứng. Năng lượng điện
này cấp điện cho vi mạch bán dẫn bằng cách tăng -giảm điện trở theo định luật của m ã Morse.
Đây chỉ là một tình huống cụ thể, và các thẻ khác nhau có thể l àm việc theo nhiều cách khác
nhau, nhưng đây là cách th ức điển hình mà các thẻ và đầu đọc tương tác với nhau.
Các đầu đọc có nhiều hình dạng và kích thước khác nhau từ dạng cố định đến di động
và nhỏ gọn. Bạn có thể xem các đầu đọc l à các điểm mà tại đó các thẻ kết nối v ào mạng. Hình
2-5 trình bày cách thức một đầu đọc gắn kết các thẻ với thế giới b ên ngoài và mô tả các thành
phần của một đầu đọc
Chương 2 : Kiến trúc RFID
Báo cáo đồ án tốt nghiệp -22-
Hình 2-5: Các thành phần logic của đầu đọc RFID
2.3.2.1 Các thành ph ần luận lý của đầu đọc
Giao diện lập trình ứng dụng cho đầu đọc (Reader API)
Hệ thống con này cho phép các chương tr ình đăng kí và nhận các sự kiện đọc thẻ
RFID. Nó cũng cung cấp khả năng cấu h ình, giám sát và qu ản lý đầu đọc.
Liên lạc (Communications)
Các đầu đọc là các thiết bị rìa, và giống như bất kì một thiết bị RFID nào khác, chúng
kết nối vào một mạng rìa chung. Các b ộ phận liên lạc đảm nhận các chức năng mạng.
Quản lý sự kiện (Event Management)
Khi một đầu đọc thấy một thẻ, chúng ta gọi đó l à một quan sát (observation). Một
quan sát khác với quan sát trước đó được gọi là một sự kiện. Sự phân tích các quan sát đ ược
gọi là lọc sự kiện (event filtering). Bộ phận quản lý sự kiện quy định loại quan sát n ào là các
sự kiện cần xem xét v à các sự kiện nào đủ thú vị để được đưa vào báo cáo hoặc gửi ngay đến
một ứng dụng bên ngoài trên mạng.
Ang-ten
Hệ thống con này gồm 1 hay nhiều ang -ten và các giao diện hỗ trợ cho phép các đầu
đọc RFID thăm dò các thẻ RFID.
2.3.2.2 Chọn lựa đầu đọc
Đầu đọc do bạn chọn có thể mâu thuẫn với thẻ đ ược chọn. Một số đầu đọc t ương thích
với một số loại thẻ nhất định nh ưng với một số khác thì không. Các đầu đọc, là các máy phát
sóng vô tuyến mạnh, cũng phải tuân theo các quy định nội bộ về tần số, mức năng l ượng và
chu kì làm việc (tần suất phát sóng của đầu đọc) Khi chọn lựa một đầu đọc, cũng cần phải
quan tâm đến môi trường vật lý mà đầu đọc đó sẽ hoạt động. Các đầu đọc phải đủ nhỏ để
không ảnh hướng tới hoạt động con ng ười và thiết bị nhưng cũng đủ chắc chắn trước các yếu
tố bụi bặm, va đập, độ ẩm hay nhiệt độ cao. Cuối c ùng, một sự xem xét thường bỏ qua trong
khi chọn đầu đọc là nó sẽ phối hợp tốt như thế nào với các công cụ tin học giám sát v à quản lý
hiện tại của bạn.
2.3.3 RFID Middleware
Chương 2 : Kiến trúc RFID
Báo cáo đồ án tốt nghiệp -23-
Chọn lựa thẻ và đầu đọc phù hợp và xác định xem nên đặt chúng ở đâu chỉ l à bước
đầu tiên để xây dựng nên một hệ thống RFID, bởi v ì nhận dạng hàng hóa chỉ là bước đầu để
quản lý chúng. Khả năng đọc hàng triệu thẻ khi chúng di chuyển qua các dây chuyền cung cấp
và nhu cầu ghi các thông tin hữu ích l ên thẻ sẽ tại ra một lượng lốn dữ liệu với nhiều mối
quan hệ qua lại phức tạp. Một trong các lợi ích chính của việc sử dụng RFID mi ddleware là
nó sẽ chuẩn hóa cách thức xử lý luồng thông tin do các thẻ sinh ra. B ên cạnh lọc sự kiện, bạn
cũng cần một cơ chế đóng gói các ứng dụng để ngăn chúng khỏi các chi tiết v à cơ sở vật chất
(các đầu đọc, các thẻ và cấu hình của chúng). Lý tưởng nhất, bạn muốn một giao diện mức
ứng dụng dựa trên các chuẩn, giao tiếp tới hạ tầng RFID cho phép các ứng dụng có thể sử
dụng nó để yêu cầu các quan sát RFID cần thiết.
Hình 2-6 trình bày các thành ph ần chính của RFID middleware
Hình 2-6: Các thành phần của RFID Middleware
2.3.3.1 Các động lực thúc đẩy sử dụng RFID Middleware
Có 3 động lực chính để sử dụng RFID middleware: cung cấp kết nối tới các đầu đọc
(thông qua bộ tương thích đầu đọc), xử lý các quan sát RFID thô tr ước khi chuyển cho các
ứng dụng (thông qua bộ quản lý sự kiện) v à cung cấp một giao diện mức ứng dụng để quản trị
các đầu đọc và ghi nhận các sự kiện RFID đ ã được lọc.
Chúng ta hãy bắt đầu bằng một tiếp cận đ ơn giản tới quá trình xử lý dữ liệu do đầu
đọc thu thập được, qua hình 2-7. Trong hình này, chúng ta chuy ển đầu ra của các đầu đọc trực
tiếp đến các ứng dụng. Các đầu đọc ng ày nay cung cấp chức năng lọc sự kiện ở mức tối thiểu.
Hình 2-7: Cơ chế gắn kết trực tiếp từ đầu đọc đến ứng dụng RFID
Chương 2 : Kiến trúc RFID
Báo cáo đồ án tốt nghiệp -24-
Trong hình 2-11, một middleware xử lý sự kiện đ ược đưa vào giữa các đầu đọc và ứng
dụng. Cách tiếp cận n ày phù hợp với những triển khai nhỏ sử dụng các tí nh năng được cung
cấp bởi các sản phẩm tích hợp phần ứng dụng.
Hình 2-8: Cơ chế gắn kết gián tiếp giữa đầu đọc v à ứng dụng RFID thông qua
middleware
2.3.3.2 Bộ tương thích đầu đọc (Reader Adapter)
Hàng chục loại đầu đọc RFID có mặt tr ên thị trường ngày nay, và mỗi loại có giao
diện của riêng nó. Mong muốn các nhiều nhà phát triển ứng dụng tìm hiểu hết các loại giao
diện đầu đọc là điều không thực tế. Giao diện đầu đọc, cũng nh ư phương thức truy xuất dữ
liệu và tính năng quản lý thiết bị, là rất đa dạng, vì thế bạn nên thử dùng middleware để giúp
bạn không phải tìm hiểu các đặc tính của từng loại đầu đọc. Bộ t ương thích đầu đọc đóng gói
các giao diện đầu đọc do đó các nh à phát triển ứng dụng không phải quan tâm tới chúng.
2.3.3.3 Bộ quản lý sự kiện
Các dây chuyền dùng RFID cho doanh nghi ệp có thể có hàng trăm thậm chí hàng ngàn
đầu đọc quét hàng trăm lần đọc một phút. Đa số các quan sát n ày quá chi tiết nên không có lợi
cho các ứng dụng, cho nên bạn muốn đóng gói các giao diện đầu đọc để các ứng dụng không
bị tấn công bởi dữ liệu thô. V ì thế, các doanh nghiệp sẽ cần triển khai RFID middleware
chuyên dụng nằm tại rìa của hạ tầng công nghệ thông tin.
Các đầu đọc không thăm d ò đầy đủ 100% lượng thẻ trong khu vực của nó. Giả sử có
100 món hàng nằm gần một đầu đọc, đ ã được cấu hình sẽ quét vài trăm lần một phút. Đầu đọc
tại mỗi lần quét sẽ t ìm thấy từ 80 đến 99 món h àng. Nếu món hàng 2, được tìm thấy trong
80% số lần quét của đầu đọc sẽ l à một bằng chứng cho thấy nó tồn tại. Tuy nhi ên, tình huống
này giải thích vì sao các dòng quét RFID t ừ đầu đọc được xem là thô và yêu cầu xử lý nhiều
hơn để thu được những sự kiện kinh doanh thật sự hữu ích. Giả sử đầu đọc n ày được đặt trong
một hệ thống kệ thông minh. Bạn có muốn chuyển hết các quan sát thô từ đầu đọc v ào các

Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

Tải bản đầy đủ ngay

×