Текст книги "RFID-технологии на службе вашего бизнеса"

Часть II
Развертывание RFID

4. Стандарты RFID

Пять вопросов, на которые ответит эта глава

• Как стандарты способствуют принятию технологий?

• Каковы важнейшие стандарты RFID?

• Что такое стандарт EPCglobal и что такое второе поколение EPC?

• Чем стандарты США отличаются от стандартов Европы или Китая?

• Как при развертывании RFID гарантировать соблюдение постоянно развивающихся стандартов?

Разработка и принятие официальных (или действующих де-факто) стандартов могут заметно ускорить распространение новых технологических достижений. Стандарты обеспечивают возможности для межсистемных взаимодействий, стимулируя новых поставщиков к предложению новых решений, что повышает качество сервисов и снижает издержки. Соблюдая стандарты, разработчики технологий и поставщики смогут избежать рисков, связанных с требующими больших затрат модификациями решений, которые возникли в результате внедрения систем с закрытой спецификацией, корпоративных, созданных по заказу или без соблюдения нормативов. Стандарты дают потребителям уверенность в том, что выбранные ими решения будут работать совместно, выбор продуктов будет богаче, а сами продукты не пострадают от политики обособленности поставщиков. Технологические рынки по очереди подтверждают истинность этих слов. Не станет исключением и RFID.

В этой главе нам предстоит решить следующие задачи:

• описать роль стандартов в развитии технологий,

• представить обзор важнейших стандартов RFID, подробнее остановившись на стандартах EPCglobal,

• дать рекомендации по использованию вновь принимаемых стандартов при развертывании RFID.

Стандарты во многих отношениях полезны для потребителей. Они служат гарантией того, чтобы функционирование одних изделий и продуктов не нарушало работу других, независимо от того, какая фирма-производитель их выпускает. Скажем, мобильные телефоны работают на конкретных частотах. Эти частоты отличны от тех, что используются для передачи телесигнала. В результате мобильные телефоны и телевизоры не мешают друг другу, даже если работают рядом.

Кроме того, стандарты обеспечивают возможность взаимодействия приложений или устройств. Когда потребитель приобретает мобильный телефон стандарта GSM, его аппарат снабжен небольшим модулем идентификации абонента – SIM-картой (Subscriber Identification Module). В этой карте хранятся все данные об аппарате, такие как его номер и телефонная книга. Если позднее абонент решит обновить аппарат, ему потребуется лишь вставить старую карту во вновь купленный телефон. В новом устройстве будет использоваться прежний номер, и доступна будет телефонная книга. Легкий переход с первого устройства на второе обеспечивается благодаря стандартизации форматов SIM-карт.

Иногда для дальнейшего продвижения какой-либо конкретной технологии требуется принять серию взаимосвязанных стандартов. Ярким примером этого являются основанные на соответствующих стандартах протоколы передачи данных по сети Интернет. В данном случае стандарты обеспечивают прозрачную передачу данных через набор последовательных интерфейсов. Влияние таких последовательных транзакций, ставших возможными в результате согласования и точного увязывания стандартов, может затронуть весь рынок включая производителей, поставщиков и конечных потребителей. Рассмотрим, например, случай с корпоративным клиентом, который использует беспроводной портативный компьютер для ввода данных в приложение, формирующее заказ на оказание услуг. В этом, казалось бы, простом сценарии в игру вступают многочисленные стандарты. Все вместе они вызывают мощную и эффективную цепную реакцию, охватывающую все звенья, например, такую, как приведена ниже:

• Стандарты, такие как XML или Java, гарантируют успешную передачу данных между различными приложениями.

• Стандарты Wi-Fi[19]19
  Понятие Wireless Fidelity, больше известное по своему сокращению Wi-Fi, обозначает набор стандартов, позволяющих подключать различные устройства (портативные или карманные компьютеры) к сети (например, к Интернету), не используя для этого проводную инфраструктуру. Стандарты Wi-Fi также известны как стандарты серии IEEE 802.11x и обеспечивают производительность канала передачи данных, сравнимую с широкополосным соединением.


[Закрыть] обеспечивают беспроводную связь портативного компьютера и сети.

• Стандарты Федеральной комиссии связи США (FCC) регламентируют уровень электронного излучения компьютера и гарантируют, что его работа не опасна для окружающих, а сигналы не мешают работе других устройств, расположенных поблизости от него.

Совместно эти стандарты создают даже большую стоимость, чем по отдельности. Не будь таких четко заданных стандартов, бизнес-пользователи, вероятно, были бы вынуждены тратить больше средств, а взамен получали бы худшие результаты и, возможно, даже не могли бы выполнить намеченные транзакции. В отсутствие всеобъемлющего стандарта, как до недавнего времени было в случае с RFID, технология может быть пригодной лишь для узких секторов рынка. Впрочем, с учреждением консорциума EPCglobal такие полноценные стандарты RFID стали вполне возможны.

До выработки стандартов на метки и считыватели системы RFID проектировались главным образом по частным, корпоративным спецификациям, в которых считыватели конкретной фирмы часто работали только с метками того же поставщика. Ранние приложения RFID, такие как для электронного сбора пошлин и платежей, отслеживания железнодорожных вагонов или скота, были основаны на подобных частных, корпоративных системах. И хотя RFID-системы изначально могут работать в четырех частотных диапазонах (135 кГц, 13,56 и 900 МГц или 2,45 ГГц), только один из них (13,56 МГц) всемирно признан как стандарт ISO (см. раздел «Международная организация по стандартизации и стандарты RFID» в этой главе). Отсутствие возможностей межсистемных взаимодействий ограничивало стремление компаний заниматься активным внедрением RFID-систем и желание разработчиков создавать новые RFID-технологии.

Ситуация начала меняться с конца 1990-х гг., когда при Массачусетском технологическом институте (MIT) открылся Центр автоидентификации (Auto-ID Center), инициировавший создание стандарта, который упрощает полномасштабное взаимодействие RFID-систем, созданных с использованием программ и оборудования разных поставщиков, и способствует продвижению технологий RFID на целый ряд рынков, прежде всего в сферу цепочек поставок. В 2003 г. работа, начинавшаяся при содействии Центра автоидентификации, привела к созданию самостоятельной некоммерческой организации EPCglobal. Консорциум EPCglobal, являющийся совместным проектом Европейского совета по числовому кодированию товаров (European Article Numbering – EAN) и Совета по единым системам кодирования (UCC), формирует и поддерживает систему электронных кодов продуктов (EPC) как мировой стандарт оперативного автоматического и безошибочного распознавания любого товара в цепочке поставок. Поддержку EPCglobal оказывают многие корпорации, занимающие ведущие позиции на мировом рынке. На сегодняшний день консорциум опубликовал серию стандартов с описаниями протоколов RFID, известных как версии 1.0 спецификаций[20]20
  Поскольку организация по стандартам носит название EPCglobal, разработанные ею спецификации и стандарты формально должны именоваться стандартами EPCglobal. Однако обычно их называют стандартами EPC. В этой книге мы будем использовать оба наименования.


[Закрыть]. Университетская лаборатория бывшего Центра при MIT по-прежнему существует, но теперь носит название Лаборатории автоидентификации (Auto-ID Labs). В этой лаборатории продолжаются исследования проблем, связанных с автоматической (радиочастотной) идентификацией, и смежных тем.

Версия 1.0 спецификаций EPCglobal описывает систему в целом, а также такие разнообразные функциональные требования, как специальные схемы кодирования и интерфейсы коммуникации RFID-систем, использующих метки класса 0 («только чтение») или класса 1 («чтение-запись»). Эти спецификации стандартизируют связь меток и считывателей, открывая широкие возможности взаимодействия компонентов. Спецификации включают следующие ключевые составляющие:

• Спецификация данных метки об электронном коде продукта, версия 1.1 (Electronic Product Code (EPC) Tag Data Specification Version 1.1). Эта спецификация может быть полезна производителям при переводе различных схем идентификации (многие из которых используются по всему миру) в электронные коды продуктов (EPC), которые однозначно идентифицируют любое изделие. Как было сказано в главе 3, система RFID распознает и отслеживает изделие по EPC-коду. Серверное ПО использует эти спецификации для привязки товара и соответствующих данных о нем к иным схемам распознавания, реализованным во многих существующих приложениях. К таким схемам распознавания относятся:

– EAN.UCC Global Trade Item Number (GTIN) – глобальный номер товара,

– EAN.UCC Serial Shipping Container Code (SSCC) – серийный номер транспортной тары,

– EAN.UCC Global Location Number (GLN) – глобальный код региона,

– EAN.UCC Global Returnable Asset Identifier (GRAI) – глобальный идентификатор возвращаемого актива,

– EAN.UCC Global Individual Asset Identifier (GIAI) – глобальный индивидуальный идентификатор актива,

– General Identifier (GID) – общий идентификатор объекта[21]21
  Подробности различных существующих схем числового кодирования, таких как GTIN, SSCC и GID в книге не обсуждаются, поскольку эти схемы не созданы для RFID. Детальное описание их работы заинтересованные читатели смогут найти на веб-сайтах соответствующих организаций.


[Закрыть].

Одно из главных достоинств этой спецификации – возможность однозначной идентификации и отслеживания любого объекта. Без нее были бы невозможны борьба с фальсифицированной продукцией и определение местоположения товара. Отсутствие данной спецификации могло бы вызвать ряд дополнительных затруднений. К примеру, данные меток оказались бы недоступны для других приложений, неспособных реагировать на прием этих данных, что снизило бы их ценность. Существующие приложения потребовали бы перезаписи данных на метках, чтобы их можно было прочесть, а это привело бы к значительным расходам для предприятий.

• Спецификация меток радиочастотной идентификации класса 0 с частотой 900 МГц (900 MHz Class 0 Radio Frequency (RF) Identification Tag Specification): Описывает интерфейс и протокол (параметры радиоинтерфейса, а также набор команд) связи меток класса 0 и считывателей на частоте 900 МГц (СВЧ) включая требования к эфиру и меткам и операционные алгоритмы. Метки класса 0 являются метками «только для чтения» и программируются во время изготовления на заводе, где в них заносится EPC-код. Спецификация также описывает структуру 64– и 96-битовых радиометок и набор функций, которые они должны выполнять. Для проверки совместимости меток с техническими условиями разработчики приложений могут использовать предложенную консорциумом тестовую спецификацию. Важнейшей сферой применения меток, соответствующих этим стандартам, являются приложения для цепочек поставок товаров. Метки, допускающие как чтение, так и запись, относятся к так называемому классу 0+.

• Спецификация меток радиочастотной идентификации класса 1 с частотой 13,56 МГц (13.56 MHz ISM Band Class 1 Radio Frequency (RF) Identification Tag Specification). Описывает интерфейс и протокол связи меток класса 1 и считывателей на частоте 13,56 МГц включая требования к радиочастоте и меткам. Метки класса 1 – это метки однократной записи и многократного считывания (Write Once, Read Many, по WORM) либо метки с режимом работы «чтение-запись» (Read-Write), допускающие авторизованную запись новой информации в любой момент времени на протяжении периода жизни. Такие метки очень полезны для хранения изменяющихся сведений о товаре, например, данных о происхождении и трансформации изделия в процессе сборки. Этот частотный диапазон регламентирован также стандартами радиочастотной идентификации ISO, поэтому сегодня найдется немало приложений RFID, работающих на указанной частоте. Данная же спецификация EPCglobal может проложить путь к межсистемным взаимодействиям ряда элементов инфраструктуры, необходимых для работы подобных приложений RFID.

• Спецификация меток радиочастотной идентификации класса 1 с частотами 860–930 МГц (860 MHz–930 MHz Class 1 Radio Frequency (RF) Identification Tag Specification). Описывает интерфейс и протокол связи меток класса 1 (WORM и Read-Write) и считывателей включая требования к радиочастоте и меткам. Рабочая частота входит в диапазон СВЧ.

Еще один стандарт консорциума на интерфейс «метка – считыватель», с которым связаны немалые перспективы аппаратного взаимодействия компонентов RFID, – это стандарт второго поколения СВЧ-связи (EPC UHF Generation 2 Standard), обычно называемый стандартом Gen 2. Метки, которые соответствуют названному стандарту, имеют функции чтения-записи (т. е., многократного считывания и занесения данных) и с равным успехом могут связываться со считывателями на разных частотах в диапазоне 860–930 МГц, куда входят рабочие частоты СВЧ-считывателей, применяемых как в Северной Америке, так и в Европе. Выгода для международных компаний в данном случае очевидна. Товары, маркированные метками стандарта Gen 2, могут перевозиться по всему миру, поскольку метки на них будут доступны для считывания установленной в пункте доставки инфраструктурой СВЧ-считывателей. Таким образом, отпадает необходимость в использовании товарных меток различных типов в зависимости от места назначения груза. Стандарт gen 2 был принят в декабре 2004 г. и вскоре, возможно, займет свое место в ряду таких стандартов, как ISO 18000-6.

EPCglobal содействует также созданию множества иных спецификаций и протоколов, таких как перечисленные ниже:

• Протокол работы считывателей описывает связь (протокол и обмен сообщениями) между считывателями и межплатформенным программным обеспечением EPC.

• Спецификация межплатформенного ПО (получена на основе прежней спецификации Savant) описывает такие сервисы межплатформенного ПО, как сбор и фильтрация данных меток, а также управление считывателями.

• Базовая спецификация физического языка разметки (Physical Markup Language – PML), а также схема расширяемого языка разметки и файлы с именами экземпляров (Extensible Markup Language (XML) Schema and Instance Files) образуют словарный набор, предназначенный для применения в качестве эталона связи между приложениями.

• Спецификация сервиса Object Name Service (ONS) описывает порядок использования ONS для размещения метаданных и сервисов, связанных с EPC.

Эти спецификации закладывают фундамент развертывания RFID-системы в соответствии со стандартами EPC. Сводные данные о различных спецификациях EPC, их статусе и тех частях системы RFID, которые они описывают, приведены в табл. 4.1.

_{Таблица 4.1. Сводные данные о стандартах EPCglobal}

Консорциум EPCglobal продолжает свою работу, создает новые и совершенствует имеющиеся стандарты, выпуская в свет очередные их версии. Так, в перспективе ожидается появление стандартов на активные и полуактивные (или полупассивные) метки. Подробнее описание процедуры разработки спецификаций см. по адресу www.epcglobalinc.org.

Вместе с тем ряд проблем пока остается. Некоторые из них связаны с самой сутью процесса стандартизации: производители могут использовать этот процесс для достижения конкурентного преимущества. Пример тому – стандарты, в результате принятия которых один или узкая группа производителей получает право на роялти за использование своих патентов. Многие органы по стандартизации обходят эту проблему, требуя от занятых выработкой стандарта поставщиков вносить свои патенты в патентный пул, общедоступный для компаний-участниц, без каких-либо отчислений друг другу на условиях взаимообмена и использования патентов для создания стандартизированных продуктов. Однако, если возникающие задержки слишком тормозят процесс стандартизации, отдельные производители могут просто решиться на игнорирование стандарта. Другая проблема, которая может нанести вред стандартизации или замедлить ее, – практические аспекты внедрения конкретных стандартов. Например, большинство стран выделило для RFID частоту 13,56 МГц. Но подходы к распределению сверхвысоких частот в разных государствах различаются. Северная Америка и Европа используют для СВЧ-систем RFID соответственно частоты 915 и 868 МГц. Во многих странах этому распределению частот не следуют, поскольку данный частотный диапазон в них уже занят для иных нужд, таких как мобильная связь или радиосвязь с водителями такси. В этих случаях для решения назревающего конфликта по поводу доступа к частоте требуется вмешательство на уровне правительств. Еще одна проблема – мощность сигнала, посылаемого антенной (считывателя). Европейские власти относятся к допустимому уровню излучения антенны строже, чем страны Северной Америки. В то же время чем ниже мощность, тем меньше дальность действия считывателя, а это не может не повлиять на структуру RFID-шлюзов и прочего оборудования.

В следующем разделе мы опишем роль нескольких EPC-компонентов в развертывании системы RFID по стандартам EPCglobal.

Ключевые элементы организации RFID-систем, соответствующих стандартам EPCglobal, носят общее название EPCglobal Network. В набор входят пять базовых компонентов: электронные коды продуктов (EPC) как таковые, система идентификации (EPC-совместимые метки и считыватели), межплатформенное программное обеспечение (EPC Middleware) и сервисы Object Name Service (ONS) и EPC Information Services (EPCIS). Эти пять компонентов (все они были описаны в главе 3) и образуют эталонную архитектуру, которой могут пользоваться компании по всему миру для внедрения собственных решений в сфере RFID.

Действительно ли все пять элементов необходимы, чтобы внедрить RFID-решение, отвечающее стандартам? Все зависит от ваших потребностей. Мы полагаем, что в реальности соблюдение стандартов обеспечит лучшую защиту ваших инвестиций в долгосрочной перспективе, поэтому им нужно следовать. Впрочем, вначале при развертывании RFID-решения на предприятии создание полномасштабной архитектуры необязательно.

Например, на первой стадии проекта развертывания RFID могут быть задействованы только спецификации EPC (для установления меток на товары), EPC-совместимые метки и считыватели (для их обнаружения и отслеживания), межплатформенное программное обеспечение EPC Middleware (для сбора, обработки и передачи сведений о товарах в другие системы принятия решений) и сервис EPCIS.

При этом ONS-сервис может не понадобиться. Таким путем движется Wal-Mart (подробнее об этом см. главу 9). Когда же внедрение RFID впишется в ваши бизнес-процессы, вы можете расширить его, установив такой сервис, как ONS.

Если же ваш бизнес требует активных и пассивных меток одновременно, мы предлагаем немного другой сценарий. Работа над спецификациями EPC на активные метки пока не завершена, поэтому отчасти ваше внедрение пойдет не по стандартам консорциума. Учитывая потребности предприятия, дальнейшее развертывание системы разумно сопровождать грамотным планированием, допускающим гибкость архитектуры. К примеру, вы можете создать нужную вам среду, проконсультировавшись с поставщиком межплатформенного ПО и убедившись в наличии у него приемлемого для вас плана поддержки стандартов EPC с момента их вступления в силу. Если в будущем ваш поставщик будет поддерживать стандарт EPC на активные метки, внедрение будет соответствовать нормам консорциума после обновления межплатформенного ПО. Методологию поиска и решения подобных проблем мы опишем ниже.

EPCglobal продолжает совместную работу с Лабораториями автоидентификации и отраслевыми компаниями, что упрощает создание стандартов EPCglobal и связанных с ними спецификаций. Сотрудничество сторон ведется путем непрерывного общения исследователей с конечными потребителями в формате технических и организационных комитетов, а также инициативных групп. В центре внимания каждой группы – конкретная тематика или область, что гарантирует изначальную ориентацию всего процесса формирования стандартов на потребителя. Для тех читателей книги, кто выразит желание активнее включиться в ход выработки стандартов через участие в таких группах, приведем перечень самих групп, а также опишем структуру EPCglobal:

• Коммерческий оргкомитет (Business Steering Committee – BSC) отслеживает деятельность коммерческой группы действий (Business Action Group – BAG) и рабочих групп аналогичного профиля. Обеспечивает результативность совместных усилий различных групп и должным образом расставляет приоритеты в создании нормативов и распределении ресурсов. Также дает рекомендации президенту и членам правления организации.

• Технический оргкомитет (Technical Steering Committee – TSC) анализирует запросы на выработку стандартов, функциональные требования к ним и гарантирует соответствие предложенного решения архитектуре EPCglobal Network. Контролирует деятельность и выдает технические задания на разработку технической группе действий консорциума (Technical Action Group – TAG). Имеет в своем составе представителей Лабораторий автоидентификации и советов EAN.UCC.

• Коммерческая группа действий (BAG) выявляет потребности отрасли, ведет сбор требований, вырабатывает сценарии применения и согласованный взгляд на лучшие примеры практического использования стандартов. Сценарии применения утверждаются как запросы на разработку вертикальных или горизонтальных отраслевых стандартов. Группа анализирует и одобряет технические условия осуществления сценариев применения и прочих документов, в которых отражены потребности бизнеса. Члены BAG должны быть абонентами EPCglobal. По мере необходимости BAG организует рабочие группы по направлениям.

• Техническая группа действий (TAG) содействует созданию технических стандартов, основанных на нуждах и потребностях бизнеса. Деятельность группы действий по аппаратному обеспечению сосредоточена на стандартах и спецификациях, связанных с аппаратурой RFID; группа действий по программным продуктам занимается стандартами и спецификациями программного взаимодействия компонентов. Члены рабочей группы должны быть абонентами EPCglobal. Также члены TAG подписывают документы о политике EPCglobal в сфере интеллектуальной собственности.

• Каждая рабочая группа, состоящая из членов групп действий и сотрудников EPC, отвечает за выполнение конкретных задач, поставленных перед ней группами действий. Так, коммерческие рабочие группы создают сценарии применения спецификаций, а технические – проекты спецификаций для различных стандартов.

• Над проблемами, которые затрагивают интересы развития технологий и бизнеса, к примеру, охраны персональной тайны и личных данных, работает также оргкомитет по вопросам политики (Policy Steering Committee – PSC).

• Каждый оргкомитет, группа действий и рабочая группа находится под контролем президента и совета, управляющих EPCglobal. Они отвечают за выбор стратегического направления развития консорциума и принятие стандартов. В состав совета входят представители компаний – конечных потребителей технологий RFID и организаций EAN.

Для своих абонентов EPCglobal предлагает также тренинги и обучение внедрению и применению EPC и EPCglobal Network. Подробнее контактная информация и расценки на оформление абонентского обслуживания в EPCglobal приведены на сайте: www.epcglobalinc.org.

Выработка полного спектра стандартов взаимодействия различных компонентов RFID-решений является задачей не только консорциума EPCglobal, но и других организаций, занятых этой же проблематикой. Крайне важно, что стандарты EPC сосуществуют со стандартами этих организаций, в полной мере гарантируя возможность взаимодействия разных RFID-систем. Ряд стандартов в сфере RFID принадлежит крупнейшему в мире разработчику стандартов – Международной организации по стандартизации (ISO). Учитывая роль ISO в разработке международных стандартов, руководство EPCglobal решило связать стандарты, предлагаемые консорциумом, со стандартами ISO. Также EPCglobal планирует ратифицировать и использовать в своей работе все стандарты ISO, которые могут принести пользу. Обзор имеющихся на сегодняшний день стандартов радиочастотной идентификации ISO приведен в следующем разделе.