การรวม RFID และ IoT: แท็ก เครื่องอ่าน Edge Logic และระบบคลาวด์ทำงานร่วมกันอย่างไร

RFID และ Internet of Things มักถูกเปรียบเทียบราวกับว่าโครงการต้องเลือกอย่างใดอย่างหนึ่ง ในระบบอุตสาหกรรมจำนวนมาก นั่นเป็นคำถามทางสถาปัตยกรรมที่ผิด

RFID คือเทคโนโลยีการระบุตัวตนและเก็บข้อมูลอัตโนมัติ- IoT อธิบายอุปกรณ์และระบบที่เชื่อมต่อซึ่งแลกเปลี่ยนข้อมูลผ่านเครือข่าย การใช้ RFID จึงสามารถกลายเป็นชั้นข้อมูลเดียว-ภายในสถาปัตยกรรม IoT ขนาดใหญ่ได้ แท็กระบุวัตถุทางกายภาพ ผู้อ่านสังเกตวัตถุเหล่านั้น ซอฟต์แวร์ Edge แปลงการอ่านข้อมูลดิบเป็นเหตุการณ์ที่เป็นประโยชน์ และแอปพลิเคชันในเครือข่ายแบ่งปันเหตุการณ์เหล่านั้นกับระบบคลาวด์หรือองค์กร

คู่มือนี้อธิบายว่าขอบเขตการบูรณาการสำหรับทีมงานสินทรัพย์ คลังสินค้า การผลิต และการค้าปลีกที่ต้องเชื่อมต่อฮาร์ดแวร์ RFID กับแอปพลิเคชันที่เชื่อมต่อที่ทันสมัย ​​โดยไม่ถือว่าแท็กพาสซีฟทุกรายการเป็นอุปกรณ์ที่เชื่อมต่ออินเทอร์เน็ต-

 

RFID และ IoT แก้ปัญหาเลเยอร์ที่แตกต่างกันของปัญหาทางกายภาพ-ถึง-ทางดิจิทัล

NIST ให้คำจำกัดความอุปกรณ์ IoT ว่าเป็นอุปกรณ์ที่มีทรานสดิวเซอร์อย่างน้อยหนึ่งตัวสำหรับการโต้ตอบกับโลกทางกายภาพ และอินเทอร์เฟซเครือข่ายอย่างน้อยหนึ่งตัวสำหรับการโต้ตอบกับโลกดิจิทัล โดยปกติ แท็ก RFID แบบพาสซีฟไม่ตรงกับรุ่นนั้นโดยลำพัง แท็กไม่มีอีเทอร์เน็ต, Wi-Fi หรือการเชื่อมต่อเครือข่ายโทรศัพท์เคลื่อนที่ และโดยทั่วไปจะสื่อสารเฉพาะเมื่อมีการจ่ายไฟจากเครื่องอ่านที่เข้ากันได้เท่านั้น

เครื่องอ่านหรือเกตเวย์มักเป็นสะพาน

สำหรับมุมมองระดับส่วนประกอบ-ของ RFID นั้น Syntek'sคู่มือสถาปัตยกรรมระบบ RFIDอธิบายแท็ก เสาอากาศ เครื่องอ่าน มิดเดิลแวร์ และซอฟต์แวร์ประยุกต์ หน้านี้มุ่งเน้นไปที่การบูรณาการระหว่างสแต็ค RFID และสภาพแวดล้อม IoT

 

โดยทั่วไปแท็ก RFID แบบพาสซีฟจะไม่ใช่อุปกรณ์ปลายทาง IoT

ขอบเขตการออกแบบที่มีประโยชน์ที่สุดประการหนึ่งคือการหยุดเรียกออบเจ็กต์ที่แท็กทุกรายการว่าเป็นอุปกรณ์ที่เชื่อมต่ออินเทอร์เน็ต-

แท็ก UHF แบบพาสซีฟอาจเก็บ EPC และตอบสนองต่อผู้ซักถาม โดยปกติแท็กจะไม่เปิดการเชื่อมต่อ TCP/IP ตรวจสอบสิทธิ์กับนายหน้าระบบคลาวด์ หรือเผยแพร่ข้อความของตัวเองผ่าน Wi-Fi โครงสร้างพื้นฐานของเครื่องอ่านทำธุรกรรม RF จากนั้นส่งข้อมูลไปยังซอฟต์แวร์เครือข่าย

ความแตกต่างนี้ส่งผลต่อความปลอดภัย การจัดการอุปกรณ์ และการแก้ไขปัญหา แท็ก-ความล้มเหลวในการอ่านเป็นปัญหา RF จนกว่าจะพิสูจน์ได้เป็นอย่างอื่น ความล้มเหลวของ Cloud API คือปัญหาเครือข่าย/แอปพลิเคชัน การรวมทั้งสองอย่างเข้าด้วยกันภายใต้วลี "ปัญหา IoT" ทำให้การวิเคราะห์สาเหตุ-ทำได้ยากขึ้น

 

เครื่องอ่านเปลี่ยนการสังเกตทางกายภาพเป็นอินพุตดิจิตอล

เครื่องอ่านควบคุมการสื่อสารด้วยแท็ก RFID ในโซนการอ่าน โดยขึ้นอยู่กับระบบ โดยสามารถจัดทำ EPC, อ่านหน่วยความจำอื่นๆ, เขียนข้อมูล, รายงานข้อมูลเสาอากาศ และเปิดเผยสถานะอุปกรณ์ผ่าน SDK, LLRP, API หรืออินเทอร์เฟซของผู้จำหน่าย ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับระบบ

ในขั้นตอนนี้ ผลลัพธ์ยังคงใกล้เคียงกับการสังเกตของเซ็นเซอร์มากกว่ากิจกรรมทางธุรกิจ:

แท็ก EPC X ถูกสังเกตโดยผู้อ่าน Y บนเสาอากาศ Z ณ เวลา T

การสังเกตนั้นอาจเกิดขึ้นซ้ำหลายครั้งในขณะที่แท็กยังคงอยู่ในสนาม การส่งทุกการสังเกตดิบไปยังแอปพลิเคชันระบบคลาวด์โดยตรงสามารถสร้างการรับส่งข้อมูลเครือข่ายที่ไม่จำเป็นและตรรกะทางธุรกิจที่ไม่ชัดเจน

 

Edge Logic ควรทำความสะอาดข้อมูล RFID ก่อนที่ระบบคลาวด์จะใช้

ซอฟต์แวร์หรือมิดเดิลแวร์ขอบ RFID มักใช้การประมวลผลเหตุการณ์ในชั้นแรก

• ลบการอ่านซ้ำภายในกรอบเวลาที่กำหนด
• กรองตัวระบุที่ไม่อยู่ในเวิร์กโฟลว์ออก
• เชื่อมโยงการอ่านกับเครื่องอ่าน เสาอากาศ ประตู เวิร์กสเตชัน หรือโซน
• ใช้ทิศทางหรือตรรกะทริกเกอร์เมื่อการติดตั้งรองรับ
• การสังเกตบัฟเฟอร์ระหว่างการหยุดชะงักของเครือข่าย
• แปลงตัวระบุแท็กเป็นตัวระบุแอปพลิเคชัน
• เพิ่มข้อยกเว้นสำหรับแท็กที่ไม่รู้จัก ซ้ำ หรือไม่คาดคิด
• เผยแพร่กิจกรรมขนาดกะทัดรัดไปยังระบบถัดไป

สถาปัตยกรรมระบบของ GS1 วางเครื่องอ่าน RFID และซอฟต์แวร์การกรอง/การรวบรวมไว้ใน-เส้นทางการจับข้อมูลก่อน-ข้อมูลเหตุการณ์ระดับแอปพลิเคชัน กลุ่มมาตรฐาน RFID ประกอบด้วยอินเทอร์เฟซ เช่น LLRP และเหตุการณ์ระดับแอปพลิเคชันสำหรับขอบเขตนี้

หลักการออกแบบที่สำคัญคือ คลาวด์ควรได้รับเหตุการณ์ที่เป็นประโยชน์ ไม่ใช่การสังเกตการณ์ RF ที่ไม่สามารถควบคุมได้

 

ใช้โมเดลเหตุการณ์เพื่อรักษาความหมายข้ามระบบ

เมื่อชั้น RFID ได้ระบุวัตถุแล้ว คำถามต่อไปคือเกิดอะไรขึ้นกับวัตถุนั้น

GS1มาตรฐานอีพีซีซิสจัดทำรูปแบบที่เป็นประโยชน์สำหรับเหตุการณ์การมองเห็นโดยการแสดงอะไร เมื่อใด ที่ไหน ทำไม และอย่างไรของผลิตภัณฑ์และทรัพย์สิน EPCIS 2.0 ยังรองรับข้อมูลเซ็นเซอร์ ซึ่งทำให้มีความเกี่ยวข้องเมื่อมีการรวมข้อมูลประจำตัว RFID เข้ากับอุณหภูมิ สภาพ หรือการสังเกต IoT อื่นๆ

โปรเจ็กต์ไม่จำเป็นต้องใช้ EPCIS เพื่อเรียนรู้จากโครงสร้างนี้ อย่างน้อยที่สุด เหตุการณ์ RFID- ถึง - IoT ควรมีบริบทเพียงพอที่จะตอบ:

• วัตถุหรือวัตถุใดที่เกี่ยวข้อง
• เมื่อเหตุการณ์เกิดขึ้น
• การสังเกตนั้นอยู่ที่ไหน
• ขั้นตอนทางธุรกิจใดเกิดขึ้น
• อุปกรณ์หรือกระบวนการใดที่ทำให้เกิดเหตุการณ์
• ไม่ว่าเหตุการณ์จะเป็นเรื่องปกติหรือพิเศษก็ตาม

 

การระบุ RFID และการตรวจจับ IoT สามารถแชร์เหตุการณ์เดียวกันได้

RFID มักจะตอบว่า "นี่คือวัตถุอะไร" ขณะที่เซนเซอร์จะตอบว่า "อยู่ในสภาวะใด"

ตัวอย่างเช่น ระบบห่วงโซ่ความเย็นที่เชื่อมต่ออยู่- อาจใช้ RFID หรือตัวระบุบาร์โค้ดสำหรับการจัดส่งและเซ็นเซอร์อุณหภูมิแบบเครือข่ายสำหรับการตรวจวัดสภาพแวดล้อม ระบบการผลิตอาจระบุเครื่องมือหรือชิ้นงานผ่าน RFID และรวมข้อมูลประจำตัวนั้นกับ-ข้อมูลสถานะเครื่องจักรหรือการสั่นสะเทือนจากเซ็นเซอร์ที่แยกกัน

สถาปัตยกรรมควรรักษาแหล่งข้อมูลให้ชัดเจนแม้ว่าแอปพลิเคชันจะเข้าร่วมในภายหลังก็ตาม

 

ตัดสินใจว่าอะไรจะต้องอยู่ที่ Edge

การเชื่อมต่อระบบคลาวด์มีประโยชน์สำหรับการมองเห็นไซต์หลาย- การวิเคราะห์ และการจัดการแบบรวมศูนย์ แต่ไม่ใช่ทุกการตัดสินใจของ RFID ที่ควรรอการเดินทางแบบไปกลับสู่ระบบคลาวด์

เก็บตรรกะไว้ในเครื่องเมื่อกระบวนการต้องดำเนินต่อไปในระหว่างที่เครือข่ายหยุดชะงักหรือต้องการการควบคุมทางกายภาพที่มีเวลาแฝงต่ำ- เช่น:

• การเปิดหรือหยุดประตูสายพานลำเลียง
• การเรียกไฟสแต็กหรือออด;
• การปฏิเสธรายการที่ติดแท็กโดยไม่คาดคิด
• การบัฟเฟอร์การอ่านระหว่างการสูญเสียการเชื่อมต่อ WAN
• ขจัดความซ้ำซ้อนของการอ่าน-ในปริมาณมาก
• การควบคุมกำลังเครื่องอ่านหรือลำดับเสาอากาศ

ส่ง-กิจกรรมระดับสูงกว่าไปยังคลาวด์เมื่อค่ามาจากการมองเห็นข้าม-การมองเห็นไซต์ การวิเคราะห์ประวัติ แดชบอร์ด การดูแลระบบระยะไกล หรือการผสานรวมกับแอปพลิเคชันระดับองค์กร

 

ใช้เลเยอร์เครือข่ายสำหรับกิจกรรม เพื่อไม่ให้ซ่อนปัญหาการออกแบบ RF

เครื่องอ่านที่เชื่อมต่อไม่สามารถแก้ไขโซนการอ่านที่ไม่ถูกต้อง

หากแท็กหายไปเนื่องจากติดตั้งไม่ถูกต้อง คัดกรองด้วยโลหะหรือของเหลว มีการวางแนวที่ไม่ดี หรืออยู่นอกเขตเสาอากาศที่ต้องการ API ระบบคลาวด์ที่เร็วขึ้นจะไม่สามารถกู้คืนข้อมูลระบุตัวตนที่หายไปได้ ในทำนองเดียวกัน พอร์ทัลที่อ่านแท็กข้างเคียงจะส่งการสังเกตที่ไม่ดีได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้น

ชั้นฮาร์ดแวร์ RFID จะต้องได้รับการตรวจสอบก่อน ซินเทคคู่มือเทคโนโลยี RFIDให้ข้อมูลพื้นฐานเกี่ยวกับความถี่ แท็ก เครื่องอ่าน และเสาอากาศ ก่อนขั้นตอนการรวมเครือข่าย

 

เลือกอินเทอร์เฟซการรวมจากขนาดการปรับใช้

GS1 ตั้งข้อสังเกตว่าสถาปัตยกรรม IoT ขึ้นอยู่กับการระบุตัวตน การบันทึกข้อมูลอัตโนมัติ และการแบ่งปันข้อมูลที่ทำงานร่วมกันได้ ของมันภาพรวมมาตรฐาน IoTวางตำแหน่ง EPC/RFID ไว้อย่างชัดเจนว่าเป็นหนึ่งในเทคโนโลยีที่เชื่อมโยงวัตถุทางกายภาพกับข้อมูลดิจิทัล

 

แยกความปลอดภัย RFID ออกจากความปลอดภัยเครือข่าย IoT

RFID และ IoT เพิ่มรูปแบบการรักษาความปลอดภัยที่แตกต่างกัน

เลเยอร์ตัวอ่านแท็ก-อาจเกี่ยวข้องกับตัวระบุสาธารณะ รหัสผ่าน-หน่วยความจำที่ควบคุม การตรวจสอบแท็ก หรือไม่ต้องมีการตรวจสอบเลย ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับเทคโนโลยี เลเยอร์ผู้อ่าน/เครือข่ายอาจเกี่ยวข้องกับข้อมูลรับรองอุปกรณ์, คีย์ API, TLS, การแบ่งส่วนเครือข่าย, การจัดการเฟิร์มแวร์ และการอนุญาตบนคลาวด์

มาตรการรักษาความปลอดภัยบนคลาวด์ที่แข็งแกร่งไม่ได้เปลี่ยนแท็ก RFID แบบคงที่-ให้เป็นข้อมูลรับรองที่มีการเข้ารหัสรับรองความถูกต้อง ในทำนองเดียวกัน แท็ก RFID ที่ปลอดภัยจะไม่รักษาความปลอดภัยระบบปฏิบัติการของเครื่องอ่านหรือการเชื่อมต่อเครือข่ายโดยอัตโนมัติ

คำแนะนำ IoT ของ NIST กำหนดความปลอดภัยของเครือข่าย-อุปกรณ์ที่เชื่อมต่อเป็นปัญหาวงจรชีวิตของตัวเอง ถือว่าอินเทอร์เฟซอากาศ RFID เครื่องอ่าน/อุปกรณ์ Edge และแอปพลิเคชันระบบคลาวด์เป็นขอบเขตความน่าเชื่อถือที่แยกจากกัน

 

วางแผนการดำเนินงานออฟไลน์ก่อนที่คุณต้องการ

ระบบอุตสาหกรรมควรกำหนดว่าจะเกิดอะไรขึ้นเมื่อการเชื่อมต่อคลาวด์หรือ WAN ไม่พร้อมใช้งาน

คำถามสำหรับนักบินได้แก่:

• ผู้อ่านยังคงดำเนินงานในพื้นที่ต่อไปหรือไม่
• เหตุการณ์ใดถูกบัฟเฟอร์และนานเท่าใด
• เหตุการณ์บัฟเฟอร์ที่ซ้ำกันถูกป้องกันหลังจากการเชื่อมต่อใหม่อย่างไร
• ซึ่งการตัดสินใจในท้องถิ่นยังสามารถทำได้
• ระบบทำเครื่องหมายเหตุการณ์ที่สร้างขึ้นขณะออฟไลน์อย่างไร
• จะเกิดอะไรขึ้นหากเวลาของอุปกรณ์ลอยไป
• การเปลี่ยนแปลงการกำหนดค่าจะซิงโครไนซ์อย่างไรหลังการกู้คืน

การเชื่อมต่อบนคลาวด์ควรขยายระบบ ไม่ให้กลายเป็นจุดล้มเหลวเพียงจุดเดียวโดยไม่ได้วางแผนไว้

 

นำร่องธุรกรรมทางกายภาพทั้งหมด-สู่-ระบบคลาวด์

โปรแกรมนำร่อง RFID/IoT ที่เป็นประโยชน์จะทดสอบห่วงโซ่ทั้งหมด:

1. ติดแท็กรายการทางกายภาพที่เป็นตัวแทน
2. ตรวจสอบโซนการอ่านที่ต้องการ
3. จับตัวระบุดิบ
4. ใช้การกรองขอบและบริบท
5. สร้างกิจกรรมทางธุรกิจที่ตั้งใจไว้
6. ส่งงานผ่านเครือข่าย
7. ยืนยันว่าระบบคลาวด์หรือแพลตฟอร์มองค์กรจัดเก็บรายการ สถานที่ และเวลาที่ถูกต้อง
8. กระตุ้นให้เกิดการกระทำดาวน์สตรีมที่คาดหวัง
9. ทดสอบการอ่านซ้ำ แท็กที่ไม่รู้จัก การหยุดชะงักของเครือข่าย และการรีสตาร์ทอุปกรณ์
10. ตรวจสอบการกระทบยอดหลังการกู้คืน

การอ่านแท็กที่ประสบความสำเร็จจึงเป็นเพียงจุดตรวจสอบแรกเท่านั้น

 

สิ่งที่ต้องใส่ในข้อกำหนดการรวม RFID- ถึง- IoT

หากโครงการยังคงเลือกใช้ฮาร์ดแวร์ RFID ของ Syntekหมวดเครื่องอ่าน RFIDเป็นขั้นตอนถัดไปเชิงพาณิชย์หลังจากกำหนดขอบเขตเหตุการณ์การอ่านและการรวมเข้าด้วยกัน

 

กฎการรวม

ลำดับการปฏิบัติคือ:

วัตถุทางกายภาพ → ข้อมูลประจำตัว RFID → โซนการอ่าน → การสังเกตผู้อ่าน → การกรองขอบ → กิจกรรมทางธุรกิจ → การขนส่งเครือข่าย → แพลตฟอร์ม IoT/คลาวด์ → การดำเนินการขององค์กร

RFID และ IoT ไม่ใช่คำตอบที่แข่งขันกันสำหรับคำถามเดียวกัน RFID สามารถระบุตัวตนทางกายภาพและการสังเกตเหตุการณ์ที่เชื่อถือได้ โครงสร้างพื้นฐาน IoT สามารถเชื่อมต่อ รวม และกระจายกิจกรรมเหล่านั้นได้ สถาปัตยกรรมจะทำงานเมื่อแต่ละเลเยอร์มีความรับผิดชอบที่ชัดเจน และโปรเจ็กต์จะตรวจสอบความถูกต้องของห่วงโซ่ทั้งหมด แทนที่จะคิดว่าการเชื่อมต่อเพียงอย่างเดียวจะสร้างข้อมูลที่เป็นประโยชน์