Ecole ICAR 2008 Intergiciels pour les applications RFID

Transcription

1 Ecole ICAR 2008 Intergiciels pour les applications RFID Didier Donsez Université Joseph Fourier PolyTech Grenoble - LIG / Adèle Prenom.Nom@imag.fr Version 25/08/2008

2 Sommaire Technologies RFID et NFC (Near Field Communication), applications et enjeux. Efforts de standardisations des «piles» logicielles Panorama des principaux intergiciels RFID commerciaux et open-sources Démonstration de l'intergiciel open-source AspireRFID application logistique application de détection de contrefaçon avec un téléphone NFC. 2

3 Contexte : l Internet des choses Chaque objet peut communiquer avec les autres Identifiants, mesures environnementales, Les buzzwords Informatique ambiante, diffuse, ubiquitaire, omniprésente SAN(iz)ETs, VANETs, MANETs Réseaux capillaires Machine-to-Machine (M2M) RFID, NFC La RFID représente les prémices 3

4 La RFID (Radio Frequency Identification) ou étiquette électronique (ou tag) Mémoire persistante lue et écrite à distance (radio fréquence) Stockage d un identiant globalement unique (GUID) + autre (données biométriques, données de production, ) «Remplacant» des codes barres Lecture «en vrac», insensible (direction, salissure, moulage, ), sécurisée Volume d information, information hors ligne Réutilisable (si RW) Coût (plutôt pour les unités logistiques réutilisables) Facteur Forme 4

5 Une étiquette passive à la loupe Quelles dizaines d octets Read, Write once/many, Lock Sleep, Kill 5

6 RFID Passive Deux phases de communication Lecteur Energie Données Etiquette Energie Lecteur Données Etiquette 6

7 Les standards RFiD Standards physiques ISO *, ISO A/B, ISO 15693, ISO 11784/85, TI TagIt, MiFare, FeliCa Fréquence, Distance, Vitesse/Débit lecture/écriture, Milieu/Matériaux (métal, eau), Beaucoup de brevets US derrière certains standards Close Range Short Range Long Range Extended Range 0 cms 5 cms 20 cms 1 m 10 m 125 Khz Mhz UHF (800 Mhz 2.4 Ghz) Standards applicatifs (par domaine) Conteneurs, animaux, financiers, transports, produits, 7

8 L acquisition : les lecteurs Dans l entrepôt, dans le magasin, sur un chariot mobile, Manuel Portal antenna On-board RFID reader RFID tunnel RFID glove Nokia 3220 & 6131 NFC phones Nabztag/tag (ISO14443 Type-B) Lego MS

9 Tendances De l entrepôt au marché de masse RFID tunnel 10^6 10^9 NFC phones RFID handset Nabztag/tag 9

10 RFID passive vs RFID active RFID Passive Energie apportée par le champ EM du lecteur Pas de communication sans un lecteur RFID Semi-passive Embarque une source d énergie pour journaliser un capteur (température, ) RFID Semi-active Embarque une source d énergie pour accroitre la portée de la communication RF (mais pas systématiquement) RFID Active (~réseau de capteurs SANET) Embarque sa source d énergie (1 à 5 ans) Emission et Réception de données autonomes Voir routage (Réseaux maillés multi-saut) La tendance : Zigbee (IEEE ) 10

11 Technologies concurrentes Codes barres : 1D, 2D (Data Matrix) Coût du code barre unité produit Imprimable/gravable sur l emballage ou sur le produit ~ Quantité d information limitée Texte, URL, SMS Lecture directionnel Pas de lecture en masse (bulk) Requière souvent un opérateur humain Pas d écriture Vitesse de lecture (Oui et Non) Environnement dur (souillure, ) En définitive, codes 2D et RFID sont complémentaires 11

12 Applications Billettique et péage (transport) Autoroutes, NaviGO, Tickets taggés pour les JO 2008 Pékin (14 millions) Logistique (Supply Chain) Flamme olympique pour Atlanta 1996, Conteneurs, Courrier rapide, Flotte de véhicule, Force commerciale Traçabilité Qualité Documents ISO9002 de suivi de lots, chaîne du froid, Sécurité des biens vol de véhicule, de conteneurs, des jetons de casino Identification Passeports, Enfants, US GIs, Night-clubbers espagnols, Justice 12

13 Applications Contrefaçon (marché gris) Produits de luxe, billets de banque (étude BCE), bouteilles de vin, pièces automobiles, pièces avion, médicaments (Viagra, ) Santé Produits sanguins, greffes d organes «Clienteling», Marketing, CRM Suivi du parcours d un chariot dans un supermarché, Profil de consommation en temps réel Inventaire (bibliothèque, ) Collecte des déchets «Pay what you trash» Compétitions sportives Marseille Cassis, Laverie collective (hôpitaux, hôtellerie, ) Ventes, Garantie, Inspection/Contrôle/Maintenance, Cheptel, Routage, Tournée d agent Et la liste s allonge de jour en jour 13

14 Exemple : Grande distribution Metro Future Store Initiative

15 Exemple : chaine logistique Publicité grande audience d IBM Video de la Pub IBM

16 Exemple: Lutte contre la contrefaçon Marché gris (grey market) 8-10% du commerce mondiale Tout objet est concerné! Pièces automobiles, pièces avions, bouteilles de vin, Cas de médicaments La contrefaçon des médicaments, c est 40 milliard d'euros/an Ceux-ci peuvent être des faux (sans principe actif, voir empoisonné). Des faux vaccins utilisés pour une campagne de vaccination en Afrique contenaient de l'eau croupi : Plusieurs enfants sont décédés! 1 médicament sur 2 vendu sur le Web est faux RFID sur le Pfizer Viagra 16

17 Exemple : Téléphones NFC (Near Field Communication) Communications sans contact très courte distance Telephone-Tag, Telephone-Telephone (peer à peer) Le téléphone peut être étient ou déchargé La SIM peut intervenir dans les opérations NFC Applications Paiement, Chargement de billets, Collecte de points fidélité, Récupération d information sur des «Smart Posters» Cartes, horaires, offres speciales, Contrôle d accès à un batiment/pièce 17

18 Nature des applications Boucle ouverte versus boucle fermée (semi-fermée) Intra-entreprise ou multi-partenaire Besoin d interopérabilité Online versus Offline «GUID only» Information stockée dans le tag 18

19 Le marché autour de la RFID Projections sur le marché de la RFID (Battery Assisted Passive tags) Source: IDTechEx 02/2008 RFID Forecasts, Players & Opportunities

20 Le marché autour de la RFID Source: IDTechEx 02/2008 RFID Forecasts, Players & Opportunities

21 Le marché de la NFC Les faits Succès des cartes et des téléphones (20M mi-2007, 40M mi-2008) FeliCa au Japon Peu de téléphones NFC ailleurs Les promesses One third of all mobile phones will be NFC-equipped in a span of three to five years - Frost & Sullivan, 3/07 Mobile phone-based contactless payments will facilitate over $36 billion of worldwide consumer spending by Strategy Analytics, 9/06 21

22 Freins et risques sociétaux Clients Les tags restent «vivants» et «furtives» après leurs sorties du magasin Le produit devient un proxy de votre identité Problème d attente à la vie privée Big Brother is watching you «Brûleurs» de RFID Fabricants Intelligence économique lecteur «longue portée» à la sortie de vos usines informations de production laissées sur des produits destinés aux clients du sous-traitant Distributeurs Falsification des étiquettes Brand new Sales Video X Video K(ids) Corruption du contenu «Best before» Groupes CASPIAN, Boycott de Benetton et Gillette, 22

23 Syndrome de l atteinte à la vie privée Big brother is scanning you! [Ari Juels 05] Image 23

24 The privacy-friendly society : Fundamentals Privacy-friendly software Object data Personal data Privacy-friendly tags Privacy-friendly Commandes KILL et SLEEP Authentification Certification programmes OSS is auditable/certifiable From Humberto Moran Consumer awareness 24

25 Efforts de standardisations des «piles» logicielles (EPC Global, NFC Forum...)

26 Besoins communs aux applications utilisant la RFID Didier Bar Codes Donsez RFID Event [ObjectId], [timestamp] ONS ~ 1 TeraHit per day Activation Identification, authentication, tracking RFID Smart Card contact,contactless Buttons, Keys RFID Event Mediation RFID Data Warehouse Reporting Export Standard representation Intergiciel RFID 26

27 Evolution des besoins : RFID + Capteurs environnementaux Identification, authentication, tracking Time Measure Didier Bar Codes Donsez RFID Smart Card contact,contactless Buttons, Keys GPS [timestamp],[position] Measurement [position], [temperature], [humidity],[pressure], [weight] Sensor Event [ObjectId], [timestamp], measurements Sensor Event Mediation ONS Sensor Data Warehouse Intergiciel M2M ~ 1 TeraHit per day Activation (WMS, MES, ) Reporting Export (ALE, ) 27

28 Les efforts de standardisation Boucle ouverte Interopérabilité des Information et des Services Réutilisation Patterns architecturaux Quelque soit le domaine d application Efforts notables EPC Global NFC Forum JSR 257 Mais aussi GSMA, 28

29 EPC Global Projet EPC démarré en 2003 par l'autoid Center puis repris par EPCGlobal Inc. Objectifs Interopérabilité en boucle ouverte (chaîne d'approvisionnement) Chaque objet de la chaîne d'approvisionnement est muni d'un tag RFID, identifié par un code unique : Electronic Product Code (EPC) Spécifications d API pour inter-connecter un ensemble de composants matériels et logiciels et d'offrir des services aux différents composants au travers d'interfaces. Orientation en ligne Le réseau EPC permet aux membres EPCGlobal de consulter les données associées à un code via Internet. 29

30 EPC Global Architecture générale Application d accès à l EPCIS Interface de requête EPCIS Répertoire EPCIS EPCIS logiciels Standards EPC Projets de Standards EPC Interface de capture EPCIS Option pour le «temps réel» Application de de capture EPCIS EPCIS Interface ALE (filtrage) Application de de collection et et filtrage RFID RFID Protocole de lecture lecteur RFID RFID Administration du du lecteur RFID RFID Protocoles Air interface (UHF) 30

31 EPC Global Specifications Discovery Service (DS) Object Name Service (ONS) EPC Information Services (EPC IS) Application Level Events (ALE) Capture Tag Echanges / Communications Capture / Filtrage Données 31

32 EPC Global ALE (Application Level Event) Objectifs Réduire le volume des données entre les lecteurs et les applications Isoler les applications des spécificités des lecteurs Partager les données entre plusieurs applications Utiliser des événements haut niveau pour les applications 2 fonctions principales Agrégation & Filtrage des données générées par les lecteurs RFID pour les transformer en événements, utilisés par les applications métier. Rapport ALE Format XML Contient les informations concernant les tags RFID détectés durant un cycle de lecture

33 EPC Global ALE - Exemple ALE = couche d'abstraction Exemple : avec le même ensemble de lecteurs : Application 1 est notifiée seulement quand un objet entre ou sort d'une pièce. Application 2 est notifiée toutes les 10 secondes pour maintenir un inventaire. Application 3 est notifiée de chaque lecture de tag, où qu'elle se situe. 33

34 EPC Global ALE - Communications Internes Entrepôt 34 34

35 EPC Global ALE Exemple Sur quel lieu lire? Sur la porte n 3 de l'entrepôt Accumuler les données combien de temps? Temps absolu Utilisation de triggers Comment filtrer les données? Seulement les tags des palettes, seulement les tags des produits,... Comment grouper les produits? Par entreprise, par produit, par tag,... Quels tags m'intéressent? Tous, les nouveaux, les disparus Ai-je besoin de tous les tags ou juste le nombre de tags lus? 35 35

36 EPC Information System (EPC IS) système à la base de l'échange des données. Possibilité de filtrage des données. Controle d accès (sécurité) Les partenaires externes accèdent aux données d'un EPC spécifique via l'epc IS qui détient l'objet. 36

37 EPC Global Object Naming Service Fait le lien entre l'epc et l'epc IS de manière à récupérer des données logistiques sur l'objet muni d'un tag EPC. Object Naming Service (ONS) / Discovery Services (DS) Usine de production EPCIS : V Entrepôt EPCIS : X Société de transport EPCIS : Y Commerçant EPCIS : Z 37

38 EPC Global Limitations Boucle ouverte Requiert un accès réseau permanent Pas d identification propriétaire Pas d écriture d information Capteurs non supportés Autre 38

39 NFC Forum Consortium industriel promouvoir la technologie NFC Fondé par Sony et NXP, 130 membres en 2007 Plusieurs spécifications Type d étiquettes ISO 14443, MiFare, FeliCa, Focalisé sur la relation Lecteur étiquette ou lecteur lecteur+sim Format de messages «stockés» dans l étiquette NDEF, RTD, SmartPoster 39

40 JSR257 Contactless Communication API NFC applications Sharing data (images, business cards etc.) with a friend just by touching the other mobile phone, Or connecting to a web page by scanning RFID or visual tag (bar code) at the corner of a movie poster are some of the use cases Contactless Communication API enables. API for RFID, visual tags (bar codes) NFC phones (Nokia 3220 & 6131 NFC) Based on Generic Connection Framework (GCF) CLDC 1.1 J2ME Optional Package 40

41 Exemple : JSR257 snippet import javax.microedition.contactless.*; class NFCDetectorMIDLet implements javax.microedition.midlet.midlet, javax.microedition.contactless.targetlistener { public RFIDDetectorMIDLet() { } protected void startapp() throws MIDletStateChangeException {... DiscoveryManager dm=discoverymanager.getinstance(); dm.addtargetlistener(this,targettype.iso14443_card); dm.addtargetlistener(this,targettype.ndef_tag); dm.addtargetlistener(this,targettype.rfid_tag); } public void targetdetected(targetproperties[] properties) { displayonui(properties); }... } 42

42 Offres Industrielles Editeurs logiciels spécialisés GlobeRanger, ConnecTerra, OATSystems, ipico, Winmec (UCLA) Editeurs logiciels généralistes IBM, Sun, Oracle/BEA, Sybase, MicroSoft, webmethods, Cisco Editeurs ERP SAP, Editeurs Supply chain execution (SCE) Manhattan, RedPrairie, Equipementiers (lecteurs) Siemens, TagSys (e-connectware), Open-source Une cinquantaine de projets rien que sur sf.net Accada Aspire RFID 43

43 L intergiciel RFID IBM Architecture Edge Premise Server Technologies: JavaEE, OSGi, JMS, JMX, 44

44 Aspire RFID Edge-Premise-Server Architecture Compliance to EPC Global and NFC Forum ALE events and filters ONS (Object Naming Service) Overtakes limitations (tag writing, tag data, sensors, offline ) Platforms OSGi (Felix) for edges and premises JavaEE (JOnAS, JBoss) for EPCIS servers JavaEE for the ONS server Event Driven Application Composition of ALE Events «filters» Collect environmental measurements for sensors to extend ALE reports Geolocation (GPS), Temperature, Humidity, Web 2.0 user console Communications (event oriented) JMS, Web Services, SMTP/POP/IMAP, XMPP End-to-End Deployment and Management Based on JMX 45

45 OW2 Aspire RFID Architecture Generale Architecture Warehouse Customer Edge (MIDLet) Web 2.0 ONS (WS-based RESTful DNS) sensors RFID Readers Edge JMS SOAP, HTTP SOAP, SMTP SOAP, XMPP SOAP, RMI, IIOP, Bluetooth, UPnP, Edge (OSGi,MIDLet) Premise (OSGi, JavaEE) JMS SOAP HTTP SOAP SMTP SOAP XMPP SOAP RMI IIOP Corporate Headquarter EPC IS (JavaEE) Other EPC ISs (Accada, ) $100 Linux ARM $200 JavaPhone $1000 Linux/Win32 x86 $ Linux/OpenSolaris/Win32 x86/itanium/ultrasparc cluster 46

46 OW2 Aspire RFID Console 47

47 OW2 Aspire RFID Console 48

48 OW2 Aspire RFID Object geo-tracking 49

49 OW2 Aspire RFID Cold chain management 50

50 Conclusion 51

51 Bibliographie International Telecommunication Union, The Internet of Things, Executive Summary, ITU Internet Reports 2005, November Etude MINEFI/DGE sur «Infrastructures logicielles et RFID» Also in Institute for Prospective Technological Studies RFID Technologies: Emerging Issues, Challenges and Policy Options, 2007, EUR EN Article RFID de Wikipedia Très polémique Sandip Lahiri, RFID Sourcebook, IBM Press, August 2005; Pages: 304, ISBN Patrick J. Sweeney II, RFID For Dummies, 2005, ISBN YouTube 52

52 Demonstrations de l'intergiciel open-source AspireRFID Demo 1: Application logistique Demo 2: Application de «picking» de produits avec un téléphone NFC. 53

53 Démonstration 1: Application logistique Chaîne logistique Les objets (briques Lego) sont transportés par des charriots Les charriots sont tirés par des tracteurs conduits par des conducteurs Objets, charriots, tracteurs, conducteurs sont tous étiquettés Les lecteurs sont géolocalisés 54

54 Démonstration 1: Application logistique Architecture Architecture 1 edge 1 server Warehouse (Nice) Web 2.0 Edge JMS SOAP EPC IS Corporate(JavaEE) Headquarter (Grenoble) 55

55 Démonstration 1: Les applications metier Applications métier principales Suivre des objets (briques Lego) dans un circuit (ouvert ou fermé) logistique «Just-in-time», Performance, Géolocalisation Alerte sur la disparition d objets (vol, perte) Alerte sur la présence d objets contrefaits Alerte sur des objets à retirer du marché Applications métier secondaires Respects des règles (pairing) Compatibilité des charriots avec les produits Compatibilité des conducteurs avec les tracteurs 56

56 Démonstration 1: Compatibilité des conducteurs avec les tracteurs 57

57 Démonstration 1: Compatibilité des charriots avec les produits 58

58 Reproduire cette démonstration chez vous Logiciel Aspire RFID section Demonstrations Matériel 1 «starter train set» lego kit (5608 or 5609) 1 Lego Mindstorms NXT (B8527 or 9841) 1 RF ID Sensor (MS1048) 10 Keyfob Transponder (MS1049) Sur 59

59 Demonstration 2: Application d information produit avec un téléphone NFC. Les produits sont étiquetés (Tag ISO code DataMatrix) Information consommateur (contrefaçon, notice, ) Customer Edge (Nokia 6131 NFC) HTTP SOAP HTTP SOAP HTTP HTML RMI BlueTooth ONS (WS-based RESTful DNS) EPC IS (JavaEE) Corporate Headquarter 60

60 Démonstration 3: Collecte (picking) d objets avec un téléphone NFC. Les produits sont étiquetés (Tag ISO code DataMatrix) Collection d une liste d objets identifiés (intervalles d ID) Operator Operator ONS HTTP SOAP (WS-based RESTful DNS) Edge (Nokia 6131 NFC) HTTP SOAP RMI BlueTooth SCE (JavaEE) Corporate Headquarter 61

61 & 62

62 Merci pour votre attention Utilisez Aspire RFID Et contribuez 63