Có thể nói đây là một con số rất lớn, tuy nhiên, vẫn chưa tính đến các bản theo dõi từ
các cổng kiểm soát. Việc xử lý tất cả những bản theo dõi này đòi hỏi phải lên kế hoạch một cách có hệ thống. Nhưng trước khi bắt đầu thiết kế hệ thống (với những ô chức năng và các luồng xử lý), cần phải hiểu về đặc điểm và sự liên quan của các thông tin chứa trong các bảng theo dõi.
Nếu chỉ đơn giản cho những bảng theo dõi này đi qua trung tâm dữ liệu của ứng dụng thì sẽ không thể áp đảo được những ứng dụng này nhưng cũng có thể làm cho hệ thống mạng và các phần tử hạ tầng kỹ thuật đạt tới giới hạn. Cũng như vậy, những ứng dụng ở tuyến tiếp theo cũng có khả năng tìm thấy những bảng theo dõi thô từ đầu đọc RF.
Lấy ví dụ, hãy yêu cầu một khách hàng lấy một đĩa DVD từ giá này và chuyển sang giá khác. Điều này có thể tạo ra hàng loạt các bảng theo dõi do các đầu đọc tương ứng với các giá đó truyền về. Tuy nhiên, nếu nhìn ví dụ này trong bối cảnh hệ thống quản lý đặt hàng, những thông tin này có thể không thực sự quan trọng vì không có sự thay đổi về hàng trong kho. Trên thực tế, thậm chí nếu khách hàng mua chiếc đĩa DVD này, hệ thống quản lý đặt hàng cũng sẽ không quan tâm tới sự kiện này nếu như như bảng
kê của kho lưu trữ về DVD này chưa xuống dưới mức nhất định nào đó (được thiết lập từ trước qua một số quy tắc quản lý kinh doanh).
Ví dụ này minh họa sự cần thiết của một cơ chế để tập hợp kết quả của các bảng theo dõi của các đầu đọc trong một khoảng thời gian nhất định nào đó. Ví dụ cũng minh họa cần phải có lọc, hợp nhất và truyền các bảng theo dõi thô. Điều đó giải thích tại sao hệ thống RFID cần phải có các phần mềm trung gian chạy tại các ứng dụng biên của trung tâm dữ liệu. Theo cách này, chỉ những bảng theo dõi thực sự quan trọng mới
được gửi tới các ứng dụng. Phần mềm trung gian RFID sẽ lọc phần còn lại của dữ liệu. Như vậy, những loại dữ liệu nào sẽ được lọc? Vì các anten đặt khá gần nhau (hai anten mỗi giá) nên vùng quét của chúng sẽ chồng lên nhau. Do đó, những bảng theo dõi từ
các đầu đọc phải được lọc để xóa đi những bảng trùng nhau. Cũng như vậy, vì độ chính xác của quá trình quét luôn nhỏ hơn 100% nên những bảng theo dõi này cần
phải được tổng hợp lại sau các vòng đọc. Vì khách hàng sẽ đi dọc theo lối đi giữa các giá để đồ, họ có thể cầm sản phẩm hàng hóa trên tay hoặc để trên xe đẩy hàng của cửa hàng nên những đầu đọc gần đó cũng có thể bắt được sóng từ các sản phẩm hàng hóa này. Chúng ta nên lọc những bảng theo dõi để bỏ đi bất kỳ một bảng nào không chính xác trong hệ thống điều khiển thống kê. Hình 1.7 minh họa việc lọc và làm mịn hệ thống.
Nhận các bảng theo dõi ở dạng dữ liệu thô (EPC)
Làm mịn các bảng theo dõi
Lọc những bảng theo dõi bị trùng lặp
Lọc những bảng theo dõi khi đối tượng đi qua lối đi giữa các giá
“Công bố” các bảng theo dõi
Hình 1.7: Các bộ lọc sự kiện
- Nhận các bảng theo dõi ở dạng dữ liệu thô (EPC) (Get raw RFID tag observation from the antennas)
Các đầu đọc bắt tín hiệu, lấy dữ liệu dạng thô (các bảng theo dõi). - Làm mịn các bảng theo dõi (Smoothening Filter)
Hiện nay, độ chính xác của các đầu đọc khi bắt tín hiệu từ các thẻ RF thường nhỏ hơn 100% nếu quét 1 lần, vì vậy cần phải phân tích dữ liệu thô từ đầu đọc qua vài lần quét và lấy trung bình các giá trị của bảng theo dõi. Lấy ví dụ, nếu 70% số bảng theo dõi đều
cho ta thấy hộp cáp RCA đang ở quầy thu tiền, thông tin này sẽ được chấp nhận. - Lọc những bảng theo dõi bị trùng lặp (Filter Duplicates)
Việc các bảng theo dõi bị trùng lặp xảy ra khi nhiều hơn một antenna nhận dạng cùng một đối tượng, hiện tượng này có thể xử lý bằng các phương pháp lọc dựa trên cường độ tín hiệu liên quan.
- Lọc những bảng theo dõi khi đối tượng đi qua lối đi giữa các giá (Remove observations picked up from aisles)
Bảng theo dõi của những đối tượng di chuyển qua lối đi giữa các giá để đồ sẽ có
cường độ tín hiệu nhỏ hơn và tồn tại trong khoảng thời gian ngắn hơn. Vì vậy, các tín hiệu này có thể được lọc đi.
- “Công bố” các bảng theo dõi (Publish Observations)
Sau giai đoạn lọc cần thiết, dữ liệu của chúng ta đã sằn sàng để “giao tiếp” với tuyến tiếp theo.
Giao diện mức ứng dụng
Giao diện mức ứng dụng là lớp cao nhất của phần mềm trung gian RFID. Mục đích chính của nó là cung cấp một cơ chế đã được chuẩn hóa cho phép các ứng dụng có thể nhận được các sự kiện RFID đã lọc từ nhiều đầu đọc. Thêm vào điều này, giao diện mức ứng dụng cũng cung cấp API chuẩn để cấu hình, điều khiển và quản lý phần mềm trung gian RFID, các đầu đọc, các cảm biến. Nhiều nhà cung cấp phần mềm RFID đưa ra những giao diện độc quyền được thiết kế cho những mục đích trên. Gần đây, EPCglobal đã đưa ra khái niệm sự kiện mức ứng dụng (Application Level Events,
ALE) để chuẩn hóa việc quản lý sự kiện của chức năng RFID [10].
Cuối cùng, cần lưu ý rằng phần mềm trung gian RFID có thể khai thác trên nhiều góc độ và khía cạnh khác nhau. Những điều trình bày trên đây mới chỉ là sự phân tích thống kê mang tính logic của những gì gọi là phần mềm trung gian và những gì mà
phần mềm trung gian làm được. Trong thực tế, có thể tìm ra rất nhiều nhà cung cấp phần mềm trung gian đưa ra các module cho phép bạn triển khai trên các loại đầu đọc riêng của những ứng dụng nhất định.
1.4.2. Nguyên tắc hoạt động của hệ thống
Để hiểu được làm cách nào một thẻ RFID có thể truyền thông tin tới đầu đọc về sự có mặt của nó và các đặc điểm nhận dạng, hãy quan sát minh họa trong hình 1.8. Trong hình này, đầu đọc truyền tín hiệu Radio với tần số và khoảng thời gian (thường là khoảng vài trăm lần mỗi giây) thiết lập từ trước. Bất kỳ thẻ nào có tần số nằm trong khoảng đọc được của đầu đọc này sẽ bắt được sóng do đầu đọc phát ra vì mỗi một thẻ có gắn sẵn một antenna có khả năng nhận biết được các tín hiệu radio tại tần số nhất
định. Các thẻ này sử dụng năng lượng nhận được từ tín hiệu radio để phản hồi lại tín hiệu này và sau đó có thể sẽ điều chỉnh tín hiệu để gửi thông tin về đầu đọc.
Đầu đọc Thẻ 3 Thẻ 2 Thẻ 1 1 đây! 2 đây! 3 đây! Có thẻ nào ở đây không?
Hình 1.8: Trao đổi thông tin giữ thẻ và đầu đọc
Những loại thẻ và đầu đọc khác nhau sẽ thích hợp với những ứng dụng cũng như môi trường khác nhau. Quyết định sẽ sử dụng loại thẻ và đầu đọc là công việc bao gồm xác định những gì thích hợp nhất so với nhu cầu. Tuy nhiên, chi phí cho hệ thống sẽ chịu ảnh hưởng nhiều nhất từ quyết định chọn loại thẻ nào.
Nguyên tắc chung về hoạt động của hệ thống RFID như sau: các vật phẩm, hàng hóa cần giám sát được gắn với các thẻ RFID (các thẻ này có thể ở dạng nhãn hoặc ở dạng thẻ cứng). Các thẻ này sẽ phát ra tín hiệu, anten của đầu đọc có nhiệm vụ kích thích và bắt tín hiệu để đầu đọc RFID đọc thông tin từ các thẻ khi chúng đi qua những đầu đọc này. Dữ liệu do thẻ đọc được là dữ liệu thô và sẽ được các thành phần trung gian, những thành phần lọc và quản lý sự kiện lọc thông tin và chuyển đến cơ sở dữ liệu máy tính. Qua các thành phần ứng dụng (phần mềm biên, các ứng dụng ERP, …) thông tin trên thẻ được truyền tới người dùng và dưới dạng con người có thể hiểu được. Quá trình xử lý dữ liệu mà đầu đọc đọc được cho tới dạng con người có thể hiểu là rất phức tạp và yêu cầu có sự bảo mật, an toàn dữ liệu nhằm đảm bảo thông tin không bị rò rỉ, tránh những thiệt hại cho người dùng.
Hiện nay các đầu đọc đã cung cấp các khả năng lọc dữ liệu, và vì các đầu đọc ngày càng trở nên “thông minh” hơn nên chúng sẽ có khả năng tự thực hiện được nhiều bước lọc. Tuy nhiên, phần mềm trung gian và phần mềm biên cung cấp các bộ lọc ở mức sâu hơn, các thư viện hàm lập trình, các đặc tả giao tiếp giữa thẻ và đầu đọc còn các thành phần ứng dụng đóng vai trò hiển thị dữ liệu cho người dùng cuối.
1.4.3. Một số chuẩn về RFID
Quá trình ghi dữ liệu lên thẻ, giao tiếp và trao đổi dữ liệu giữa đầu đọc và thẻ RFID là một quá trình phức tạp. Để thực hiện được một hệ thống RFID hoàn chỉnh, phục vụ cho việc đọc và ghi dữ liệu lên thẻ cũng như lên cơ sở dữ liệu, đã có khá nhiều chuẩn và giao thức cũng như thư viện API thực hiện công việc này. Các chuẩn phục vụ cho
hệ thống được phân chia làm hai chuẩn chính cho hai quá trình: quá trình đọc ghi dữ liệu lên thẻ và quá trình giao tiếp giữa đầu đọc với thẻ. Ngoài ra còn có các chuẩn khác cho việc kiểm tra hiệu năng và tuân theo chuẩn quốc tế của thẻ và đầu đọc (ví dụ ISO 18047 và ISO 18046) [12].
ISO 11784 là chuẩn xác định cấu trúc dữ liệu trên thẻ, cách lưu trữ và sắp xếp thông tin. ISO 11785 xác định giao thức giao tiếp giữa đầu đọc và đầu ghi, tần số được sử dụng là 134,2kHz. Hai chuẩn này chủ yếu được sử dụng trong việc nhận dạng và theo dõi động vật. Các chuẩn dùng để nhận dạng các vật thể bao gồm ISO 18000 hay EPCGlobal. Tập đoàn EPCGlobal đã triển khai và áp dụng một chuẩn mới cho quá trình giao tiếp giữa đầu đọc và thẻ, tuy nhiên lại chỉ áp dụng cho dải tần số UHF (tức là dải tần số cao) bởi vì họ cho rằng giao thức UHF của ISO (ISO/IEC 18000-6) quá phức tạp sẽ làm cho chi phí của thẻ tăng lên không cần thiết. Chuẩn này được đặt tên là Gen2, được phổ biến trên toàn cầu. Đi kèm với chuẩn này là sự phát triển của đặc tả ALE, cung cấp các thư viện hàm, API tốt hơn cho việc giao tiếp với đầu đọc và thẻ. Ngoài ISO 18000-6 dành cho dải tần số UHF còn có ISO 18000-3 dành cho dải tần số HF. Bên cạnh chuẩn của ISO và EPCGlobal, Trung Quốc cũng đã đưa ra chuẩn của riêng mình, nhằm phục vụ cho việc ứng dụng RFID trên toàn Trung Quốc thống nhất theo một chuẩn riêng. Việc này được thực hiện vào cuối năm 2004, áp dụng cho công nghệ DVD và chuẩn này không phải miễn phí.
Trung tâm Auto-ID phát triển hai đặc tả Class 1 và Class 0 cho thẻ EPC và thuộc quản lý của EPCGlobal vào tháng 12-2003. Đến tháng 6-2004 hai đặc tả này hoàn thiện chuẩn tiến trình của EPCGlobal và trở thành chuẩn EPC đầu tiên, và đến tháng 12- 2004 thì chuẩn Gen2 ra đời thay thế cho Class 1 và Class 0. Gen2 được thiết kế để làm việc mang tính chất quốc tế, có thể được sử dụng ở bất cứ nơi nào trên thế giới, cải thiện khả năng của đầu đọc và ngăn chặn những tín hiệu nhiễu từ những đầu đọc khác khi có quá nhiều đầu đọc cùng hoạt động trong một phạm vi hẹp. Giá rẻ hơn và khả năng làm việc của thẻ tốt hơn đã khiến Gen2 được chấp nhận rộng rãi. Tuy vậy, dù chuẩn của EPC được thiết kế để hoạt động mang tính chất toàn cầu nhưng nó vẫn không phải là một chuẩn thuộc quản lý của ISO.
Bảng dưới thể hiện một số chuẩn trên thế giới cho RFID:
Tên chuẩn Mô tả
ISO 18000-1 Giao tiếp Air Interface (giao tiếp giữa đầu đọc và ghi) cho tần số được chấp nhận trên toàn cầu
ISO 18000-2 Giao tiếp Air Interface cho tần số dưới 135kHz
ISO 18000-3 Giao tiếp Air Interface tần số 13,56MHz ISO 18000-4 Giao tiếp Air Interface tần số 2,45GHz ISO 18000-5 Giao tiếp Air Interface tần số 5,8GHz ISO 18000-6 (dự định tên sẽ được thay
đổi) Giao tiếp Air Interface tần số 860-930MHz
ISO 18000-7 (chuẩn mới dự kiến) Giao tiếp Air Interface tần số 433,92MHz ISO 18185 Giao thức giao tiếp tần số Radio cho dấu
điện tử
ISO 23330 RFID đọc ghi
ISO 11784 Xác định cấu trúc của mã nhận dạng
ISO 11785 Xác định hệ thống nhận và phát tín hiệu hoạt động và lưu trữ thông tin truyền tới bộ nhận như thế nào (tính chất của việc truyền nhận thông tin giữa bộ phát và nhận)