结合RFID与无线区域网路之应用以博物馆为例

結合RFID與無線區域網路之應用以博物館為例通訊三甲B09622027 李忠憲 簡介將博物館應用為例展示結合RFID與WLAN的可能應用，介紹博物館的數位導覽系統相關研究，並分析運用於數位導覽系統的相關技術的優劣。數位導覽意指將導覽內容以數位設備輸出聲音、文字、圖片、影片等媒介給使用者，讓使用者對導覽內容能夠有大概的認識，並且使用者能夠與此系統有良好的互動，透過這些互動，讓使用者在導覽時得到更多的樂趣。目前大多數的導覽系統，多為單機模式，所有的導覽內容預先存於導覽裝置中，並由使用者自行選擇導覽內容，在使用上並不方便。近年來由於電腦與行動通訊技術之進步，智慧型的到數位導覽技術漸被提出，探討如何應用RFID 與 WLAN技術提供較佳數位導覽方式。目前新進的導覽系統多採用PDA作為使用者的行動導覽設備，並可能配合RFID或WLAN技術，提供智慧型的導覽功能。研究首先針對應用各種不同技術的導覽系統，依其在使用方便性、系統開發、建置、維護、以及穩定性進行分析，表一列出各種數位導覽技術分析之結果。從表一分析結果，使用PDA導覽，並配合RFID與WLAN技術，可在導覽使用上最為方便，導覽內容也較容易更新維護，不過建置與研發成本相對較高，系統維護與穩定性則須仰賴 所採用的 RFID與WLAN技術。 (一) 個案一：Temples of Taipei Temples of Taipei 主要設計供外國人參觀台北廟宇時所使用的單機導覽系統，導覽設備使用PDA，所有導覽內容預先儲存於PDA，最大的特色是導覽內容完全以 Flash 方式在行動裝置中呈現，使用介面容易操作，介紹也相當完整。不過由於其內容講求的豐富性，其檔案大小約有19.4MB，對於只有64MB容量的PDA而言，佔了將近三分之一的容量，因此單機導覽系統畢竟在功能上還是有很大的限制。此外，此導覽系只能針對預先設計好的台北廟宇資訊進行導覽，導覽內容無法有效的擴充，一但導覽內容需要變更，必須更新所有導覽設備 (二)個案二：國立故宮博物院數位導覽系統此個案是國立故宮博物院最新發展的數位導覽系統，使用者利用已裝上 RFID 讀取器與耳機的PDA，讀取黏貼於展覽品之展覽櫃上的 RFID， PDA 會藉由WLAN從伺服器傳回相對應的導覽圖文及語音內容。因此導覽內容可以依據使用者面前的展覽品進行導覽。該系統也將 RFID 應用在導覽設備的租借管理上，服務人員在處理租借、歸還時僅需將導覽設備與管理系統中 RFID 感應器互相感應即完成作業。基本上此導覽系統已大致地呈現RFID與WLAN在展覽品解說服務的優勢，事實上結合RFID與WLAN之可能應用還有許多，例如票務、使用者個人化服務、定位服務、即時訊息通知等，這些均為本論文所欲探討的課題。 可應用於使用者的定位服務或其他個人化服務，而若加上所使用PDA本身計算與通訊能力，各式情境感知以及普及運算之應用均符合此應用模式。本論文以博物館為應用情境，因此我們將以導覽系統為例展現RFID結合WLAN的第一種應用模式。此導覽系統利用 RFID 短距離非接觸式感應的特性，讓遊客使用 PDA 感應展覽品標籤，並藉由WLAN至網路取得展覽資訊進行導覽，除此之外，由於我們所採用的PDA也具有藍芽(Bluetooth)通訊能力，我們也將利用藍芽耳機在導覽系統的語音導覽功能上，充分發揮無線通訊技術在數位導覽上所帶來的便利性。RFID結合WLAN的第二種應用模式是使用者持有RFID標籤，在博物館的應用上，我們可以使用RFID標籤辨別購票參觀的使用者，因此我們將以博物館的票務系統為例展現第二種應用模式。在此票務系統上，我們將利用RFID標籤的資料儲存能力，記錄不同的參觀者購票內容，該票務系統利用RFID讀取器讀取參觀者的RFID標籤內容，提供多樣化的票務應用，例如依年齡、身份、參觀內容、場次之票別，記錄不同的資訊於RFID標籤中，達到利用RFID技術達到身分驗證與存取控制之目的。 一、導覽系統為利用RFID與WLAN提供智慧型導覽服務，我們於每一欲提供導覽服務的展覽物件附近放置RFID標籤，並建置WLAN 基地台，使WLAN基地台訊號能涵蓋參觀者所有可能的活動範圍。WLAN基地台連至有線網路，有線網路架有一台Web伺服器作為導覽網站，所有的導覽內容將被製成網頁置放於此網站，每一個導覽項目對應一個唯一的網址。另外我們必須記錄所有RFID標籤的識別碼與展覽物件之對應，利用此對應資料，網站中有一網頁轉向(Redirect)程式可依據由導覽PDA所傳來的RFID標籤識別碼提供正確的導覽內容。導覽內容以網頁方式呈現，因此我們可利用網頁內嵌多媒體之能力將Flash 檔案、影片、以及聲音配合文字介紹構成豐富的導覽內容。採用網頁方面的導覽內容另一個好處是PDA端只需要內嵌的瀏覽器功能，而PDA與導覽網站間之通知也只需利用HTTP通訊協定即可。 規劃的導覽系統示意圖 二、票務系統 RFID在票務系統之應用，有別於導覽系統，使用者持有RFID標籤取代傳統門票，而RFID讀取器則用來驗證門票。因此，票務系統設計之重點在於如何利用RFID標籤作為博物館的門票以及如何有效驗證門票之合法性。通常博物館的門票可依據參觀者之身份、年齡、或依參觀項目或場次提供不同票價之門票，使用RFID標籤取代傳統的門票也應能夠提供相同的功能。一般RFID標籤都有一個獨一無二且不能被拷貝、篡改的 ID 識別碼，我們可以利用辨別合法的RFID識別碼達到基本的門票驗證功能，然而為提供多樣化的票務功能，我們尚需記錄每一RFID門票的內容，包括依身份、年齡不同之票別、可參觀項目或場次。我們將設計兩種記錄RFID門票方式：(1).記錄於票務系統伺服器之資料庫，(2).儲存於RFID標籤本身的記憶體。 第一種記錄方式是當參觀者在博物館入口處購票時，售票員使用RFID讀取器讀出即將售出的RFID門票之標籤識別碼，與售票內容一起儲存於後端的票務系統伺服器之資料庫，而當參觀者拿著RFID門票進入展覽區時，由館務人員持RFID讀取器讀取RFID標籤，並藉由讀取器PDA之WLAN通訊至票務系統伺服器讀取售票內容。圖五顯示第一種記錄售票內容方式之票務系統示意圖。使用第一種記錄售票內容方式，所有售票內容儲存於後端伺服器，驗證RFID門票之依據只有RFID標籤的識別碼，在使用上較為安全，無需擔心惡意使用者藉由竄改RFID標籤內容進行安全攻擊。不過這種記錄售票內容方式票需要後端伺服器支援，門票驗證處也需要有WLAN建置，系統的穩定性需仰賴後端伺服器與WLAN。 第二種記錄方式是直接將售票內容儲存於RFID標籤本身的記憶體，有些RFID標籤本身有一小型記憶體，利用RFID讀寫器可以把資料儲存於此記憶體中，因此我們可以利用此記憶體記錄該RFID標籤的售票內容。當參觀者在博物館入口處購票時，售票員使用RFID讀寫器將售票內容直接寫入於將售出的RFID門票之記憶體，而當參觀者拿著RFID門票進入展覽區時，由館務人員持RFID讀取器讀取RFID門票內容直接進行驗證。使用此種記錄方式，通常也需要將售票內容記錄於票務系統，以便帳務管理。不過，門票驗證的地方則無需WLAN建置，門票驗證過程也較簡單。使用RFID標籤本身的記憶體記錄售票內容需注意RFID使用上可能的安全問題，因為目前RFID標籤的記憶體通常可以自由讀寫，惡意使用者可以藉由修改RFID記憶體內容進行攻擊，我們將於下一節討論如何安全地將售票內容儲存於RFID標籤的記憶體，防止因記憶體內容被竄改達到安全攻擊目的。 使用後端伺服器之票務系統示意圖