استفاده از شناسه‌های GS1 در پلتفرم‌های IOT

فصلنامه شماره 38 (تابستان 1398)

چکیده

با پیشرفت‌های پیوسته فن‌آوری اینترنت اشیا (IOT)، پلتفرم‌های مختلفی در این حوزه در حال ظهور و توسعه هستند. نیاز به شناسایی عناصری که در این پلتفرم‌ها بکار می‌روند مهم‌ترین مسأله در اجرای هرکدام از این پلتفرم‌ها است. ازآنجایی‌که هرکدام از این پلتفرم‌ها بر اساس یک سیستم شناسایی خاص طراحی‌شده‌اند شناسایی یک عنصر (دستگاه) بین پلتفرم‌های مختلف با چالش مواجه است. برخی از روش‌های شناسایی صنعتی موجود، می‌توانند در IOT نیز استفاده شوند؛ اما در حال حاضر هیچ طرح شناسایی مشترکی(IS)^[1] برای برنامه‌های IOT وجود ندارد. نبود یک روش و IS منحصربه‌فرد همکاری مشترک بین پلتفرم‌ها را با چالش مواجه می‌کند. در این مقاله به بررسی یکی از IS هایی که در پلتفرم‌های مختلف IOT بکار می‌رود و از استانداردهای بین‌المللی GS1 برای شناسایی عناصر و موجودیت‌های سیستم استفاده می‌کند پرداخته‌شده است. این IS می‌تواند نیازهای شناسایی در IOT را برآورده نموده و به‌عنوان روش مشترک در همه پلتفرم‌ها مورداستفاده قرار گیرد.

1. مقدمه

مفهوم اینترنت اشیا اتصال دستگاه‌های مختلف به یکدیگر از طریق اینترنت است. به کمک اینترنت اشیا برنامه‌ها و دستگاه‌های مختلف می‌توانند از طریق اینترنت با یکدیگر ارتباط برقرار کنند. برای نمونه می‌توان به یخچال‌های هوشمند که به اینترنت متصل‌اند و شمارا از موجودی و تاریخ انقضا مواد خوراکی داخل یخچال باخبر می‌سازند اشاره نمود. درواقع، اینترنت اشیا امکان مدیریت و کنترل اشیا مورداستفاده را از راه دور و به کمک زیرساخت‌های اینترنتی فراهم می‌سازد. این فنّاوری به‌سرعت در حال رشد و توسعه است. به دلیل ضرورت و نیز رشد سریع IOT، سازمان‌های بین‌المللی بسیاری در حال ارائه مشخصه‌ها و دستورالعمل‌های مختلف برای تولید برنامه‌های کاربردی در IOT هستند. این برنامه‌ها به دلیل ناهمگونی پلتفرم‌های موجود بسیار متنوع هستند. شناسه یک‌رشته از کاراکترهاست که برای شناسایی هر موجودیت فیزیکی یا مجازی بکار می‌رود؛ مثلاً یک آدرس IP، یک شناسه برای کامپیوترهای متصل به شبکه است. اساساً تجهیزات IOT یا برنامه‌های کاربردی، قبل از استفاده در یک محیط IOT باید شناسایی شوند. پلتفرم‌های زیادی وجود دارند که از طرح‌های شناسایی(ISs) منحصربه‌فرد جهانی یا روش‌های اختصاصی خودشان استفاده می‌کنند. مشکل، زمانی ایجاد می‌شود که عناصر مختلف از پلتفرم‌های مختلف نیاز داشته باشند که با یکدیگر ارتباط برقرار کنند و داده ردوبدل کنند.

به دلیل نبود یک استاندارد شناسایی، تعامل بین پلتفرم‌های IOT دچار چالش می‌شود. شناسه‌هایی که در تکنولوژی IOT بکار می‌روند به سه گروه تقسیم می‌شود:

شناسه اشیاء: که برای شناسایی اشیا فیزیکی و مجازی بکار می‌رود.

شناسه ارتباطی: شناسه‌های ارتباطی منحصراً نودهای یک شبکه را تعریف می‌کنند، یعنی بخش‌هایی که قابلیت برقراری ارتباط و انتقال دیتا دارند. این شناسه‌ها که عموماً از یک آدرس IP ساخته‌شده‌اند برای آدرس‌دهی استفاده می‌شود.

شناسه برنامه‌ها کاربردی: برای شناسایی لایه‌های خدمات استفاده می‌شوند. Uniform resource identifier (URI) و Uniform resource locator (URL) نمونه‌هایی از این شناسه‌ها هستند.

برای ارتباط برقرار کردن با برنامه‌های کاربردی IOT که در پلتفرم‌های مختلف اجرا می‌شوند یک روش شناسایی واحد نیاز است. این موضوع، مهم‌ترین مسأله در IOT است. متنوع بودن ساختار سخت‌افزارهایی که در پلتفرم‌های مختلف بکار می‌روند نیز ارتباط بین شناسه‌های ناهمگون را دشوار می‌کند. در حال حاضر طرح‌های شناسایی (IS) بین‌المللی متنوعی مثل Object IDentifier (OID)، Electronic product code(EPC)، Universally Unique Identifier (UUID) و غیره وجود دارد که هرکدام از آن‌ها روش خود را برای شناسایی اشیاء فیزیکی و مجازی مختلف دارند.

این IS ها برای شناسایی اشیا و عناصر در حوزه‌های مختلف مثل زنجیره‌تامین، سیستم‌های اطلاعاتی و غیره بکار می‌رود. متأسفانه هیچ IS بین‌المللی واحدی در IOT وجود ندارد و پلتفرم‌های مختلف از IS های مختلف استفاده می‌کنند و این همکاری و تعامل بین پلتفرم‌های مختلف را دشوار می‌کند.

در این مقاله به‌طور ویژه به بررسی طرح «کد الکترونیکی محصول» (EPC)، به‌عنوان یکی از این طرح‌های شناسایی که قابلیت استفاده در پلتفرم‌های IOT را دارد پرداخته‌شده است.

1. EPC

EPC یک شناسه جهانی است که هر شیء فیزیکی را به‌صورت منحصربه‌فرد تعریف می‌کند. این شناسه منحصربه‌فرد می‌تواند برای آدرس‌دهی یا ردگیری اشیاء، در سیستم‌های اطلاعاتی‌ای که بخشی از شبکه جهانی EPC هستند، مورداستفاده قرار گیرد. سازمان جهانی EPC، (EPCglobal Inc^TM)، مسئولیت نظارت بر به‌کارگیری استانداردها و دستورالعمل‌های EPC را دارد. این سازمان، توسط سازمان GS1 جهت ارائه و توسعه استانداردهای بین‌المللی برای استفاده از تکنولوژی شناسایی فرکانس رادیویی (RFID) و کد محصول الکترونیکی (EPC) در شناسایی اقلام و موجودیت‌های موجود در زنجیره تأمین و نیز توسعه و مدیریت به‌کارگیری این استانداردها در تحقق تکنولوژی IOT تشکیل‌شده است.

این استانداردها در دو حوزه تدوین‌شده است:

1-تگ‌های EPC/RFID که برای شناسایی منحصربه‌فرد اشیا ارائه‌شده است. این روش با استفاده از تکنولوژی شناسایی فرکانس رادیویی (RFID) و شبکه‌های ارتباطی جهانی، برای ردیابی و ردگیری کالاها در طول زنجیره تأمین جهانی، به کار می‌رود.

هنگامی‌که EPC های منحصربه‌فرد بر روی برچسب‌های RFID کدگذاری می‌شوند، می‌توان با استفاده از امواج رادیویی، با سرعت بسیار بالا و از فاصله بیش از 10 متر، بدون نیاز به خط دید اطلاعات تگ‌ها را خواند. از این خصوصیات RFID می‌توان برای افزایش رؤیت پذیری زنجیره تأمین و افزایش دقت در مورد موجودی‌ها استفاده کرد.

2- سرویس‌های اطلاعاتی EPC – EPC Information Services (EPCIS) که یکی از استانداردهای جهانی GS1 برای ایجاد و به اشتراک‌گذاری داده‌های رویداد درمیان اجزاء زنجیره‌تامین است. این استاندارد اولین بار توسط EPCGlobal® در سال 2007 تصویب شد.

این مؤلفه‌های فن‌آوری EPC، پایه و اساس IOT است. استانداردها و خدمات GS1 توسعه IOT را تقویت می‌کند.

فرمت کد الکترونیکی محصول (EPC) و اینکه داده‌ها چگونه در تگ‌های RFID حمل می‌شوند توسط یکی دیگر از استانداردهای GS1، تحت عنوان استاندارد Tag Data Standard (TDS) مشخص می‌شود.

بخش وسیعی از استاندارد TDS مربوط به رمزگذاری EPC روی تگ‌های RFID و تعریف استاندارد برای سایر داده‌هایی است که ممکن است روی تگ‌ها ذخیره شود. هدف این استاندارد این است که بهره‌مندی از مزایای شبکه EPC را برای سازمان‌ها تسهیل کند.

لازم به ذکر است درحالی‌که دو حوزه از TDS (EPC و RFID) عموماً همپوشانی دارند اما همیشه مترادف نیستند. EPC یک شناسه است درحالی‌که RFID یک حامل داده است که لزوماً همیشه یک EPC را حمل نمی‌کند.

EPC ها نمایش‌های مختلفی دارند که عبارت‌اند از شکل باینری که برای استفاده در تگ‌های RFID مناسب است و شکل متنی که برای اشتراک‌گذاری درمیان سیستم‌های اطلاعاتی سازمانی مناسب است.

کلیدهای شناسایی GS1 که برای شناسایی آیتم‌ها در گروه‌های مختلف استفاده می‌شوند عبارت‌اند از: GTIN، GLN،SSCC،GRAI،GIAI،GSRN،GDTI، GINC، GSIN، GCN، CPID. هرکدام از شناسه‌های EPC، اعم از شناسه قلم کالا، اسناد، دارایی‌ها و غیره .یک کلید شناسایی متناظر در GS1 دارد که در جدول 1 نشان داده‌شده است.

جدول 1

1. شناسایی در پلتفرم‌های IOT

سازمان‌های جهانی و گروه‌های صنعتی زیادی وجود دارند که استانداردهای خاص، روش‌های امنیتی و دستورالعمل‌های قابلیت همکاری را برای به‌کارگیری در تکنولوژی‌های ماشین به ماشین (M2M) و IOT ارائه می‌کنند. OneM2M، Open Connectivity Foundation (OCF) و FIWARE برخی از معروف‌ترین استانداردها و پلتفرم‌هایی هستند که در زمینه ارائه سرویس‌های IOT فعالیت می‌کنند. جدا از استانداردهایی که فقط روی IOT تمرکز دارند برخی سازمان‌ها وجود دارند که استانداردهای جهانی را برای ارتباطات تجاری ارائه می‌دهند. GS1 معروف‌ترین آن‌هاست. بارکد و RFID بهترین نمونه از استانداردهای GS1 هستند که در IOT نیز برای اتصال دنیای فیزیکی و دیجیتال استفاده می‌شوند. در این بخش در خصوص ساختار، مکانیزم مدل‌سازی منابع، شناسه‌ها و IS هایی که توسط GS1 بکار گرفته می‌شود صحبت می‌شود.

GS1 یک سازمان بین‌المللی است که به‌طور ویژه روی استانداردهای مختلف در حوزه تجارت و زنجیره‌تامین مثل بارکد و RFID تمرکز می‌کند. GS1 یک‌زبان بین‌المللی برای تجارت است و استانداردهایی را در سه حوزه شناسایی، ضبط و اشتراک‌گذاری دیتا ارائه می‌کند. زبان بین‌المللی GS1 از این سه حوزه برای ارائه اطلاعات درباره محصولات، دارایی‌ها، مکان‌ها، محموله‌ها و غیره استفاده می‌کند.

استاندارد شناسایی GS1، شناسه‌های منحصربه‌فرد GS1 را برای معرفی موجودیت‌ها در دنیای واقعی فراهم می‌کند. استاندارد ضبط دیتای GS1 راهی برای استخراج اطلاعات مربوط به موجودیت‌های فیزیکی را فراهم می‌کند. استانداردهای اشتراک‌گذاری GS1 در به اشتراک‌گذاری اطلاعات بین برنامه‌های کاربردی مختلف و شرکای تجاری بکار می‌رود؛ بنابراین سیستم استانداردهای ترکیبی GS1 می‌تواند نقش مهمی در اتصال عناصر IOT ایفا کند. GS1 نیازهای شناسایی اقلام را از طریق کلیدهای شناسایی GS1 محقق می‌کند. این کلیدها به‌صورت منحصربه‌فرد اقلام را شناسایی می‌کند. استانداردهای ضبط دیتای GS1 نیز می‌تواند برای خواندن اطلاعات سنسورها، مثل دما یا رطوبت در EPCIS بکار رود.

هنگامی‌که از یک شناسه GS1 یا هر شناسه دیگری، در یک سیستم اطلاعاتی استفاده می‌شود، حتماً باید ساختار خاصی داشته باشد که به آن Syntax شناسه گفته می‌شود. “Syntax” به روشی خاص برای نوشتن شناسه GS1 به‌عنوان دنباله‌ای از کاراکترها اشاره دارد. ساختار مورداستفاده ممکن است به رسانه‌ای که شناسه در آن استفاده می‌شود بستگی داشته باشد. مثلاً یک پیام XML یک پیام متنی است. درحالی‌که حافظه یک تگ RFID باینری است.

GS1 برای شناسه‌هایی که در برنامه‌های کاربردی به کار می‌روند سه ساختار مختلف دارد:

1. “Plain”
2. رشته عناصر GS1
3. EPC URI

“Plain”: این ساختار، فقط کلید شناسایی GS1 است بدون هیچ کاراکتر یا ویژگی اضافی. به‌عنوان‌مثال، یک شماره موقعیت مکانی جهانی (GLN) به‌عنوان یک‌رشته 13 کاراکتری نمایش داده می‌شود که هر کاراکتر آن‌یک عدد است.

رشته عناصر GS1: از یک Application identifier (AI) تشکیل‌شده که در کنار کد GS1 قرار می‌گیرد. AI در GS1 از پیشوندهای عددی که در بارکدها و EPC/RFID Tag ها استفاده‌شده تشکیل می‌شود. این ساختار در لایه ضبط دیتا، برای حمل عناصر داده‌ای چندگانه در یک بارکد واحد استفاده می‌شود.

EPC URL : استفاده از EPC URI محدود به کلیدهای شناسایی نیست. بلکه به خاطر فرمت آن، می‌تواند برای توصیف منابع اینترنتی نیز بکار برود. جدول زیر مقایسه بین ساختار شناسه‌های استانداردهای GS1 را نشان می‌دهد.

1. نمونه‌ای از پلتفرم‌های اجراشده IOT با استفاده از GS1

استفاده از روش‌های شناسایی ساده و استاندارد GS1 در تمامی پلتفرم‌های IOT ممکن است.

EVRYTHNG پلتفرم اینترنت اشیا محصولات هوشمند، برای محصولات مصرفی است که از استانداردهای GS1 استفاده می‌کند. EVRYTHNG یکی از شرکای ارائه‌دهنده راه‌حل^[2] GS1 امریکا است. این مشارکت، صاحبان برندهای کالاهای مصرفی را قادر می‌سازد تا از میلیاردها شناسه GS1 که به کالاهای مصرفی اختصاص داده‌شده است برای فعال‌سازی محصولات خود در وب و راه‌اندازی برنامه‌های دیجیتالی جدید در خصوص محصولاتشان استفاده کنند.

در اولین پروژه اجرایی به‌کارگیری استانداردهای GS1 در IOT، اکنون شناسه‌های دیجیتالی فعال EVRYTHNG از همه شناسه‌های GS1 و استانداردهای اشتراک داده GS1پشتیبانی می‌کند. این پیشرفت در حوزه صنعت، همه برندهایی که هم‌اکنون با شناسه‌های GS1 کار می‌کنند را قادر می‌سازد تا سریع و یکپارچه از تکنولوژی IOT استفاده کنند و از ظرفیت‌های جدید مدیریت چرخه حیات محصولات استفاده کنند.

EVRYTHNG یکی از پلتفرم‌های پیشرو IOT در حوزه محصولات مصرفی است که شناسه‌های دیجیتال را از طریق نرم‌افزارهای شناسایی هوشمند و منحصربه‌فرد برای میلیون‌ها محصول فراهم می‌کند.

شناسه‌های GS1 استانداردی در حوزه تجارت هستند و میلیون‌ها محصول را در زنجیره‌تامین شناسایی می‌کنند. ادغام استانداردهای GS1 با فناوری ابتکاری اینترنت اشیا EVRYTHNG، برای ایجاد تحول در صنعت محصولات مصرفی بسیار مهم و جذاب است.

شرکت‌های EVRYTHNG و Avery Dennison RBIS در حال استفاده از فناوری‌ای هستند که توسط پلتفرم محصولات هوشمند EVRYTHNG طراحی‌شده است و شناسه‌های منحصربه‌فرد را به پوشاک و کفش می‌دهد. اتصال یک تگ RFID به یک کد محصول الکترونیکی استاندارد (EPC) و برقراری ارتباط با شناسه دیجیتال فعال در حافظه ابری امکان استفاده از برنامه‌های فروشگاهی زیادی را فراهم می‌کند. این امر امکان بررسی شخصی اطلاعات محصول و نیز اطلاع از موجودی آن را فراهم می‌کند.

دستگاه‌های IOT به‌وسیله شناسه‌های منحصربه‌فرد GS1، قابلیت مشاهده بهتر موجودی را دارند. مشارکت GS1 در نوآوری‌های حوزه صنعت همراه با دستورالعمل‌های حفظ حریم خصوصی این سازمان در استفاده از EPC/ RFID بر روی محصولات مصرفی، با ارائه بهترین روش‌ها برای ارزیابی ریسک و محافظت از داده‌ها، راه را برای آینده IOT هموار می‌کند.

1. نتیجه‌گیری

یکی از نیازهای اصلی پلتفرم‌های IOT، شناسایی تجهیزات است. پلتفرم‌های مختلف از روش‌های گوناگونی برای شناسایی استفاده می‌کنند که برخی از آن‌ها خاص آن پلتفرم بوده و برخی بین‌المللی هستند. استفاده از یک طرح شناسایی مشخص و مشترک امکان برقراری ارتباط بین تجهیزات پلتفرم‌های مختلف را تسهیل می‌کند. یکی از این طرح‌ها که می‌تواند به‌عنوان یک روش منحصربه‌فرد برای شناسایی استفاده شود طرح EPC است. این مقاله به معرفی این روش که توسط سازمان جهانی EPC و سازمان بین‌المللی GS1 ارائه‌شده، پرداخته و ساختارهای مختلف شناسه‌های موردنیاز در IOT را نشان داده است .