第二章 文獻探討
第二節 物聯網
Uptown Cycles
自動結帳
北卡羅萊納州，夏洛特市 Uptown Cycles 腳踏車店，
使用 Freedom Shopping 公司具有 RFID 功能的結帳服 務機(RFID-Enabled Checkout Kiosk)增進顧客結帳速 度，並提升安全性和庫存準確性。每個商品到店內，
資料來源：Swedberg[2010a，2010b，2012a，2012b]，本研究整理
第二節 物聯網
壹、起源與定義
IoT 的概念起源於 1999 年 MIT Auto-ID 研究中心，其目的在於「使每個產品 都能擁有唯一的標識」，此概念商業化後變成 RFID，目前由 EPCglobal 發展。
EPCglobal 建立的目的在於商業化 Auto-ID 的研究，並與 EAN - UCC(European Article Numbering - Uniform Code Council，今稱 GS1)合作，而 EPC(Electronic Product Code)為它們主要商業化的目標[Chaouchi，2010]。
隨著 RFID 發展成熟與普遍，讓每個物件(甚至是動物)可擁有唯一的識別標
‧ 國
立 政 治 大 學
‧
Na tiona
l Ch engchi University
24
識，透過這樣的技術，做到識別、定位和追蹤；另一方面無所不在網路(Ubiquitous Network)概念的發展下，在 2005 年 ITU 將物件的概念加入無所不在網路中[ITU，
2005]，除了無所不在網路任何時間聯結(Anytime Connection)與任何地點聯結 (Anyplace Connection)軸外，ITU 加入任何物品聯結(Anything Connection)軸，如 圖 2-5 所示，利用任何時間、地點和物件的聯結詮釋 IoT。
圖 2-5：IoT 發展的三個維度 資料來源：ITU[2005]
IoT 的定義目前並沒有一個統一的看法，由於 IoT 涵蓋領域甚廣，相關 IoT 定義整理如表 2-7。
‧
iThings[2012]
IoT 可被概念地定義為，擁有自我配置能力的動態全球網路基礎 設施，且利基於標準和可互相運作的通訊協定，讓實體和虛擬的 物件(Things)有身份、實體屬性，和虛擬人格，並且利用智慧界 面無縫地整合進資訊網路中。
Vermesan et al.[2011]
未來的 IoT 將可唯一識別的物件與其虛擬表示形式透過 Internet
普式運算(Ubiquitous/Pervasive Computing)的代名詞，它包含了 IP(Internet Protocol)、通訊科技、內嵌設備、應用程式、人聯網 (Internet of People)，或組織內/跨組織(Intranet/Extranet)物聯網等 所有方法。
Uckelmann et al.[2011]
IoT 是未來 Internet 不可分割得一部份。可被定義成擁有自我配置 能力的動態全球網路基礎設施，且利基於標準和可互相運作的通 訊協定，讓實體和虛擬的物件(Things)有身份、實體屬性，和虛 擬人格，並且利用智慧界面無縫地整合進資訊網路中。
在 IoT 中，物件(Things)被期許成為在商業、資訊，和社交等流程 中的主動參與者；它們能彼此互動溝通，透過交換資料和感應 (Sensed)環境資訊，在有人或無人的介入下，自動的反應真實世 界中的事件，甚至藉由執行觸發動作和創造服務影響事件。
介面以服務的形式促進與智慧物件(Smart Things)在 Internet 上互 動(查詢、改變狀態，以及任何與其相關的資訊)並考慮安全和隱
CERP-IoT [2009，
CASAGRAS [2010]
‧
Domingue et al.[2009]；
SAP[2009]；
Weber et al.[2010]
IoT 超過單一概念或技術所能表示。它是一個新範例，包括一系 al.[2010]
考慮以功能性和識別性為核心，可合理地將 IoT 定義為「物件有 身份和虛擬人格，運作在智慧場所，並使用智慧界面在有關社 交、環境，和使用者情境下連接和通訊。」另一個不同的定義，
如果把重點放在無縫整合，可定義為「在未來的 Internet 裡，物 件相互連接，具有主動的腳色。」若以語意解釋「Internet」和
「Thing」的意義；「Internet」是使用 TCP/IP 的通訊協定，而「Thing」
是一個沒被精確地識別的物件，因此，語意上 IoT 意味著是基於 標準的通訊協定，以相互連接且可被定位的物件，建立起全球網 路。
INFSO et al.[2008]
IoT 大意指的是物件(Things)，特別是日常物品，透過 Internet 使 其具有可讀、辨識、定位、尋址，和/或控制等特性(無論透過
NIC[2008]
資料來源：本研究整理
‧ 國
立 政 治 大 學
‧
Na tiona
l Ch engchi University
27
器(Sensor)、內嵌智能(Embedded Intelligence)、奈米科技(Nanotechnology)；物件 要能被識別，使物件的資料能被收集和處理，RFID 在這方面是關鍵技術；物件 要能感測實體環境的改變、資訊，或狀態，這要依靠感應器的發展；內嵌智能技 術能更進一步的賦予物件網路通訊和資訊處理能力；另外為使資訊科技物件體積 更小增加可攜性，需仰賴奈米科技；結合這些關鍵技術的發展可以創造 IoT 世 界。
ITU 認為在 IoT 的概念中，物件所仰賴關鍵技術的相關能力，分別是被識別、
資料傳輸(通訊)、感應環境資訊、資訊處理等。
參、智慧設備
ITU 認為的 IoT 物件相關能力，與 Thompson[2005]所認為的智慧設備(Smart
Device)相同，Thompson 泛稱所有具有智慧能力(Exhibit Smart Capabilities)的物件，
都叫做智慧設備，並建議智慧設備必須具備下列部分或全部的能力：
一、通訊(Communications)：收送來自人和其他智慧設備的訊息。
二、身分和類型(Identity and Type)：能實踐不同功能。
三、記憶體和狀態追蹤(Memory and Status Tracking)：為了去保持它的設定和歷 史紀錄。
四、感應和致動(Sensing and Actuating)：監控環境必要時改變環境。
圖 2-6 所示為一個智慧設備，實現所有元件的一個系統，但實際的智慧設備 可能只會實踐其中部分元件，例如：一種很小的智慧設備，可能是一個物件附加
‧ 國
立 政 治 大 學
‧
Na tiona
l Ch engchi University
28
一個被動的智慧設備(唯讀的記憶體)，並依靠後端智慧系統，做出智慧的行為；
另外如智慧型手機，它包含處理元件、記憶和通訊元件，和其他如感應器模組等。
圖 2-6：智慧設備元件 資料來源：Entrialgo et al.[2011]
透過上面幾點，可以知道附加有 RFID 標籤的物件其實並不同時具備 Thompson 所稱至會設備的能力，在產品的供應鏈中 Wong et al.[2002]稱附加有 RFID 標籤的產品為智慧產品(Intelligent Product)，並定義這樣的智慧產品有五個 特性：
一、唯一身分(Unique identity)
二、與環境通訊(Communication with the environment) 三、儲存產品資料(Data stored about it)
四、顯示產品本身資訊(Displaying information about itself) 五、參與產品本身相關的命運決策
Smart device
Communications Memory Actuators
Processing Sensors
Physical world
‧ 國
立 政 治 大 學
‧
Na tiona
l Ch engchi University
29
(Participating in decision relevant to its own destiny)
Entrialgo et al.[2011]進一步將上面特性分為兩個層級(Level)，層級一為上述
1 至 3 點特性，其包含功能例如，取得產品狀態資訊、產品追蹤和歷史記錄存取，
讓產品有能力去分享自己與環境相關的身分和資料，可透過 RFID 標籤實現，形 成資訊導向的產品(Information Oriented Product)；層級二為上述 1 至 5 點特性，
其包含功能例如，當存貨降低至最小存貨水準時觸發產品補貨、根據產品狀態修 改揀貨計劃和產品追蹤，或與不同物流中心間作協同存貨管理，形成決策導向的 產品(Decision Oriented Product)，除了使用 RFID 標籤，在後端系統可以使用軟 體代理人(Software Agent)實現第 4 和 5 點特性，軟體代理人在後端基礎設施中與 智慧產品對應，因此能夠收集其他軟體代理人和智慧產品的資訊，並且傳送決 策。
肆、RFID與IoT
到這裡會發現一個問題，是否使用 RFID 技術使產品變成所謂的智慧物件就 是 IoT 應用？要回答這個問題，可以從 RFID 技術如何被應用來看，Chiang et
al.[2007]認為 RFID 的應用遷移可分做四個階段：
一、Proprietary：企業或政府組織使用 RFID，設計特定系統追蹤特定資產，這些 追蹤資訊通常只被使用和保留於企業和政府組織內部。
二、Compliance：企業為配合重要的合作顧客或符合監管機構要求，而使用 RFID 技術，但通常企業內並未使用 RFID 相關資料。
‧ 國
立 政 治 大 學
‧
Na tiona
l Ch engchi University
30
三、RFID-Enabled Enterprise：企業使用 RFID 資訊改善企業內部流程；此階段使 用 RFID 的企業會與其他夥伴，在穩固的標準、安全與穩固的網路上分享
RFID 資訊。
四、Internet of Things：RFID 技術使用將要邁向的階段；RFID 技術和其他能達 成 IoT 的技術，與高度標準化和顧客所需求的獨特產品相結合，在這個基礎 上會使人們對資訊、實體物件，和地點之間所認知的關係，產生革命性的改 變。
圖 2-7：從 Intranet of Things 至未來 IoT 願景的階段區分 資料來源：Uckelmann et al.[2011]
另外可以從 IoT 的角度來看其發展如圖 2-7 所示，大致上可分成三個階段 Intranet of Things、Extranet of Things，和 Internet of Things[Uckelmann et al.，2011；
Zhou，2012]，概念上與 RFID 使用型態的遷移相類似，像是企業使用 RFID 技術，
‧ 國
立 政 治 大 學
‧
Na tiona
l Ch engchi University
31
追蹤定位產品或資產等物件，和改善企業流程等，將 RFID 技術應用於組織內部 管理屬於 Intranet of things，而進一步擴大 RFID 技術應用，串連企業上下游甚至 整個供應鏈，將 RFID 資訊分享於企業間屬於 Extranet of Things，再進一步延伸 既有應用支援開放 Internet 架構就可達 IoT 的範疇。
伍、物件名稱服務
要能讓 RFID 標籤的使用能夠超越只用在企業內部的範疇，EPCglobal[2012]
標準架構框架(EPCglobal Standard Architecture Framework)中定義了物件名稱服 務(Object Named Service，ONS)，以產品為例說明 ONS 功用，當企業拿到產品 時，若上面的 RFID 標籤並非企業內部所有，當要存取產品相關資訊時，可先讀 取 RFID 標籤內的 EPC(Electronic Product Code)，再轉換成特定型式的完整網域 名稱(Fully Qualified Domain Name，FQDN)，透過 Internet 在 DNS 系統中找到特 定的 ONS 並得到對應的服務，這樣的動作使得 RFID 系統可以支援 Internet 架構，
有賴於 RFID 相關標準的發展，若能遵循共同標準即能達成讓 RFID 資訊除了在 企業內部、企業間，甚至是整個 Internet 流通。
為了更清楚的了解 ONS，以下 4 點分述：
一、ONS 組成
EPCglobal[2008]標準文件中提到 ONS 運行在現行成熟之 Internet DNS 架構，
其實 ONS 伺服器就是 DNS 伺服器，以 DNS 解析 FQDN 的方式回傳相對應的服 務位址(通常為網址)，為了要與一般 DNS 伺服器有區別，EPCglobal 稱其為 ONS；
‧
ONS 系統在運作上可分為兩種角色[EPCglobal，2008]，一為用戶端(Client Root .onsepc.com.
Root
‧ 國
立 政 治 大 學
‧
Na tiona
l Ch engchi University
33
View)，另一為伺服器維護端(Publisher View)，以下分述：
(一)
Client ViewONS Client 為一應用程式，希望使用 ONS 識別特定 EPC 對應的服務。
(二)
Publisher ViewONS Publisher 是一個實體，負責建立 ONS 伺服器服務指標目錄，並提 供服務給 ONS Clients。
三、EPC 轉換為 DNS 查詢格式(FQDN)
EPCglobal[2008]的 ONS 標準文件中，提到如何將 EPC 轉換成可供 DNS 系 統查詢的 FQDN，分解步驟以下分述：
(一)
將 EPC 轉換成標籤資料標準 URI 格式 (例：urn:epc:id:gid:0614141.123.456)(二)
移除前置欄位(urn:epc:)(例：id:sgtin:0614141.000024.400)
(三)
移除字串右側序列號(Serial Number)欄位 (例：id:gid:0614141.123)(四)
將冒號(:)字元替換成點(.) (例：id.gid.0614141.123)(五)
反轉欄位順序(例：123.0614141.gid.id)
‧ 國
立 政 治 大 學
‧
Na tiona
l Ch engchi University
34
(六)
附加(.onsepc.com.)於字串右側 (例：123.0614141.gid.id.onsepc.com.) 四、ONS 裡的 DNS 記錄ONS 伺服器裡所儲存的 DNS 記錄為 NAPTR(Naming Authority Pointer)，以
NAPTR 記錄表示 FQDN 所對應的服務，NAPTR 記錄表示方式如表 2-8 所示，
而記錄中每個欄位的功用[EPCglobal，2008]以下分述：
表 2-8：NAPTR 記錄表示方式
Order Pref Flags Service Regexp Replacement 0 0 u EPC+epcis !^.*$!http://example.com/cgi-bin/epcis! . (a period)
資料來源：EPCglobal[2008]
(一)
Order 欄位目前於 EPC Network 中不使用，需設為 0。
(二)
Pref 欄位需為正整數，當 Service 相同時，依 Pref 由小到大決定使用順序。
(三)
Flags 欄位ONS 標準文件中表示固定為 u，表示 Regexp 裡有 URL。
(四)
Service 欄位顯示服務的類型，需與 Regexp 一致。
‧
Michael[2007]認為服務領域有三個重要的角色，分別為物件(Thing)、設備
(Device)、人(Human)把它們兩兩對應可以形成九宮格表示服務分類如表 2-9 所 示。
表 2-9：服務分類
Thing Device Human
Thing Thing to Thing
Thing Thing to Thing