嵌入式RFID于物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展與應(yīng)用

      挾著數(shù)量為 10 的 12 次方設(shè)備量的龐大市場(chǎng)商機(jī)，物聯(lián)網(wǎng) (Internet of Things) 無(wú)疑是嵌入式應(yīng)用的機(jī)會(huì)與未來(lái)。

      物聯(lián)網(wǎng)為人、機(jī)、物等 3 種對(duì)象的智能型整合網(wǎng)絡(luò)，強(qiáng)調(diào)個(gè)別對(duì)象的識(shí)別、定位、跟蹤、監(jiān)控與管理。物聯(lián)網(wǎng)重視感、知、行三要素，藉由信息采集、信息闡述、信息處理，進(jìn)一步完成人與物、物與物間的智能型溝通與控制。物聯(lián)網(wǎng)首先涉及的是自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，主要系以無(wú)線射頻識(shí)別 (Radio Frequency Identification；RFID) 技術(shù)為主。RFID 具標(biāo)簽體積小、式樣多、壽命長(zhǎng)、安全性高等特色，其內(nèi)存容量可達(dá) 128K bit，具可穿透式讀寫、多標(biāo)簽同時(shí)讀寫、可重復(fù)讀寫等非接觸式電子卷標(biāo)識(shí)別功能。

      AWID 執(zhí)行長(zhǎng)廖大穎表示，現(xiàn)行 RFID 應(yīng)用系統(tǒng)架構(gòu)多采用單一 RFID 讀寫器連接一至多個(gè)天線，以分時(shí)多任務(wù)方式，讀寫電磁波覆蓋范圍內(nèi)的RFID 標(biāo)簽。由于 RFID 讀寫器運(yùn)算能力有限，不具數(shù)據(jù)分析及儲(chǔ)存能力，所讀寫的卷標(biāo)信息皆由后端服務(wù)器提供服務(wù)及處理。在物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下，由于所需處理的數(shù)據(jù)量與服務(wù)形態(tài)將呈指數(shù)倍增，集中式后端服務(wù)器將無(wú)法應(yīng)付實(shí)時(shí)標(biāo)簽讀寫及大量計(jì)算等需求?？紤]整體系統(tǒng)效能及穩(wěn)定性，物聯(lián)網(wǎng)宜采用以專用或特殊設(shè)計(jì)為目的之嵌入式 RFID 架構(gòu)，最為可行。嵌入式 RFID 系統(tǒng)可直接于本地端完成復(fù)雜的卷標(biāo)讀寫、噪聲排除、錯(cuò)誤更正、數(shù)據(jù)暫存等工作，僅將所需的格式化信息透過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳送至服務(wù)器端處理，有效降低網(wǎng)絡(luò)與服務(wù)器負(fù)擔(dān)，大大提高物聯(lián)網(wǎng)整體效能及穩(wěn)定性。

      嵌入式 RFID 應(yīng)用一般是將 RFID 讀寫器(模塊)包含在產(chǎn)品或系統(tǒng)中，以增加該產(chǎn)品或系統(tǒng)的 RFID 讀寫功能，如捷運(yùn)票卡感應(yīng)匣門、圖書館自動(dòng)化借書柜臺(tái)、超市商品查詢機(jī)等。在物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用上，將出現(xiàn)許多整合溫度、濕度、壓力等環(huán)境參數(shù)的嵌入式 RFID 系統(tǒng)，如自動(dòng)檢測(cè)胎壓及引擎溫度的智能型車機(jī)系統(tǒng)。將 RFID 標(biāo)簽嵌入傳感器中，可用于監(jiān)測(cè)不同位置的物理或環(huán)境狀況(如聲音、振動(dòng)、移動(dòng)或污染物等)。

      廖大穎指出，嵌入式 RFID 傳感器所形成的傳感器網(wǎng)絡(luò)，更可應(yīng)用于智能型電表、影像監(jiān)視、交通監(jiān)控、家居照顧和工廠自動(dòng)化等范疇。將 RFID 功能嵌入于全球定位系統(tǒng) (GPS) 或其他行動(dòng)裝置(如手機(jī))，可針對(duì)個(gè)別對(duì)象進(jìn)行識(shí)別、定位與追蹤，提供實(shí)時(shí)、在地、個(gè)性化的特殊服務(wù)與應(yīng)用。在物聯(lián)網(wǎng)中，嵌入式RFID的創(chuàng)新應(yīng)用，商機(jī)龐大，充滿無(wú)限想象空間。

      在 RFID 應(yīng)用系統(tǒng)架構(gòu)中，介于 RFID 讀寫器與上層應(yīng)用程序間，會(huì)使用 EPCglobal ALE 所定義的中間件，提供上層應(yīng)用程序?qū)τ谧x寫器接收到卷標(biāo)之內(nèi)容數(shù)據(jù)，進(jìn)行數(shù)據(jù)計(jì)算、數(shù)據(jù)過(guò)濾、數(shù)據(jù)聚合等工作，以減少后端服務(wù)器的運(yùn)算負(fù)荷。目前市場(chǎng)上的 RFID 中間件，體積過(guò)于龐大，無(wú)法直接移植至嵌入式 RFID 產(chǎn)品或系統(tǒng)中。嵌入式 RFID 開發(fā)者必須依其產(chǎn)品設(shè)計(jì)目的及功能目標(biāo)，選擇或自行開發(fā)輕型且易于移植的中間件作為其系統(tǒng)應(yīng)用。

      除了產(chǎn)品多功能、低功耗、微型化的要求外，嵌入式 RFID 開發(fā)者所面臨的挑戰(zhàn)來(lái)自RFID端的設(shè)計(jì)與現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用。不同于一般數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)，RFID 電路對(duì)于訊號(hào)噪聲處理及組件質(zhì)量要求較高。RFID 天線設(shè)計(jì)與制作，亦是嵌入式 RFID 產(chǎn)品或系統(tǒng)成敗的關(guān)鍵之一。RFID 讀寫器于現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用時(shí)可能受到其他噪聲源，如日光燈、無(wú)線電話、手機(jī)等干擾，造成讀寫效果不佳。RFID 讀寫器與卷標(biāo)間的通訊亦可能受到環(huán)境中多重路徑影響，無(wú)法正常讀寫。

      廖大穎認(rèn)為，由于自行培養(yǎng) RFID 開發(fā)團(tuán)隊(duì)所費(fèi)不眥，嵌入式系統(tǒng)開發(fā)者多選擇購(gòu)買現(xiàn)成 RFID 模塊、或委外開發(fā)其產(chǎn)品中 RFID 功能部分。在選擇 RFID 合作伙伴時(shí)，應(yīng)選擇產(chǎn)業(yè)領(lǐng)導(dǎo)品牌的產(chǎn)品設(shè)計(jì)，以確保該嵌入式 RFID 產(chǎn)品之可靠度、價(jià)性比及功率效能等成功因素。好的RFID伙伴必須能提供完善的 RFID 開發(fā)工具包，包括所有開發(fā)原型所需的軟/硬件套件，并使用嵌入式系統(tǒng)熟悉的開發(fā)工具，如 C 或 .net。RFID 供貨商應(yīng)提供現(xiàn)成或客制化天線，以因應(yīng)不同應(yīng)用需求。其所提供的 RFID 讀寫器功能應(yīng)能支持多項(xiàng)產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)及專用協(xié)議，可擦寫所有主流 RFID 標(biāo)簽，并能依據(jù)每張標(biāo)簽的特性，使其讀寫效能達(dá)到最佳。