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规划RFID应用架构的三大要点
2006年7月24日 17:53  来源:中国计算机报  作者:周国礼
    
  RFID应用参考架构
  与物联网互动发展
  在RFID标准制定和推广方面,EPCglobal作为一个受业界委托而成立的非盈利组织,由国际物品编码协会(EAN)和美国统一代码委员会(UCC)共同投资,主要负责EPC网络的全球化标准,以便快速、自动、准确地识别供应链中流通的商品。目前,该组织计划在全球建立起一个庞大的“物联网”,即所有参与流通物品的编码网络,实现货物的全程跟踪和追踪。通过结合计算机互联网和无线通信网络,人、计算机、货物在供应链网络的行为规则将发生改变,这也预示着RFID的应用前景将影响人类生活的各个方面。
  RFID标准的主要推动者EPCglobal提出的相关标准主要覆盖以下几个领域:
  1.电子产品码EPC(Electrical Product Code):电子产品码用来惟一识别供应链网络中流通的商品。目前,EPCglobal已制定了其编码标准来命名这些电子产品码。
  2.识别系统ID System:电子标签识别系统括电子标签和读写器。电子标答作为电子产品码载体,通过RFID无线射频识别技术,和读写器之间进行电子标签信息交互。目前,涉及这部分的标准也已制定,包括电子标签的封装标准、电子标签和读写器间数据交互的标准。
  3.EPC中间件:EPC中间件实现RFID读写器和后端应用系统之间的信息交互,捕获实时的信息和事件,或上行给后端系统,或下行给读写器。EPC中间件采用标准的协议和接口,是连接读写器和信息系统的纽带,目前有应用级别事件ALE(Application Level Event)标准在制定。
  4.发现服务Discovery Service:EPC信启、发现服务包括ONS(对象命名服务)以及配套服务,基于电子产品码,获取EPC数据访问通道信息。目前,根ONS系统和配套的发现服务系统由EPCglobal委托Verisign公司进行运维,其接口标准正在形成中。
  5.EPC-IS(EPC Information Service):EPC信息服务实现最终用户在物联网环境下交互EPC信息。关于EPC-IS的接口和标准也正在制定中。
  物联网技术架构采用的是分式网络架构,运行在全球互联网上,而参与其中的建设者不但是标准制定机构和其委托单位,更是供应链网络中的各个供应商、物流服务提供商、零售商或EPC服务托管提供商。
  这一跨组织、跨行业、全球化的部署方式决定了系统对安全性的要求极高。同时,为能够支撑全球供应链网络的EPC数据,需要系统有很好的伸缩性,满足在多层面、多节点上实施灵活的伸缩能力,还要具有足够的可用性,使得这一系统能够全面商用。要维护和管理如此庞大的跨全球的物联网,如何简化系统管理显然也是系统建设者所需要面对的。此外,分布环境下的信息交互和同步需要可靠的消息传递功能,而要更有效地使用EPC数据,发挥数据的最大业务价值,则需要与企业内部业务系统整合。
  综上所述,物联网的最广泛成功,依赖于供应链每个节点的RFID应用系统提供足够的系统品质,使其不成为物联网的瓶颈,才能最终保证其可以有效地服务全球。
  面向SOA全盘考虑
  即便是一个小型RFID应用系统,其业务需求仅是认证物流环节的物品跟踪,只涉及到物理上两个仓库的出入库操作,其系统架构也需要站在整个企业应用的高度,尽可能多地使用RFID相关功能,以便企业积累经验,更好地服务于今后RFID技术的全面应用。
  对于一个小型的RFID应用系统,RFID应用架构多采用分布式网络架构,EPC中间件和RFID读写器部署在仓库内,EPCIS、门户应用、数据库部署在数据中心。由于系统的工作仅作用于企业内部,没有和ONS系统进行集成,同时,为了尽量避免影响现有的业务操作流程,没有实现和现有业务系统的集成。
  但即便这样,物联网框架所需要的诸多系统素质同样需要应用到这一简单的RFID应用系统中,譬如可用性、伸缩性、互操作性、管理、消息传递、安全,只是对集成的要求相对较低。因此,要想成功搭建一个RFID系统,就必须站在整个企业应用的高度来全盘考虑RFID系统的规划。
  Gartner将企业运用RFID技术分为三个阶段:第一阶段是企业内部采用RFID技术,应用目的是验证RFID能被用在特定企业的某种环境中;第二阶段是企业结合RFID技术和现有业务流程,但只是把RFID应用作为原有业务系统的一种完善和补充,用新技术来适应传统的应用;第三阶段是以RFID技术为核心设计业务流程,优化已有的业务流程,消除人工流程,提高信息自动化处理程度。
  不管企业处在RFID应用的哪一阶段,企业在引入RFID技术和应用过程中,都必须考虑构建面向SOA、切实可行的RFID应用架构。
  构建成熟有效的系统
  对一个成熟、有效的RFID应用系统来说,不管其业务场景千变万化,对RFID接入技术要求迥异,其共同之处在于如何有效地使用RFID信息,实现与企业现有系统的信息整合,优化内部业务流程,提高企业的核心竞争力。一个良好的RFID应用参考架构,可以很好地帮助企业达到这一目标。RFID应用参考架构由下列4层组成。
  阅读器层:位于架构的最底层,阅读器经常由触发器控制,每秒读取标签上百次。无论何时,可设定IP地址的阅读器都由一个且只能由一个边缘服务器控制,以避免出现与网络分区相关的问题。
  边缘层:边缘服务器定期轮询阅读器(例如每秒两次),以消除重复操作,并执行过滤和设备管理。边缘服务器还产生ALE事件并将事件发送到集成层。在发送消息时,通常需要“一次成功”的消息语义来保证消息传且只传一次。
  集成层:接收多个ALE事件,并将它们合并到工作流中,工作流会作为更大业务流程的一部分与多个不同系统和人员接触。集成层使用基于标准的JCA适配器与打包应用(如库存管理或产品信息管理系统)交互。该层还通过控件与系统协作。控件是一种开放源框架,它提供抽象层,将后端组件示为可重用组件。
  集成层也可能通过Web服务接口与ONS通信。与DNS服务器相似,ONS也可用于查找唯一的RFID标记ID,并识别其他产品信息。集成层必须不断从EPC-IS储存库查询数据,EPC-IS为ALE事件提供业务背景,例如通过供应链跟踪和追踪产品。集成层还可以用B2B消息(如查询EPC-IS储存库的EDI或Web服务请求),通过防火墙中的网关与外部系统通信。
  将边缘层和集成层分开可以提高伸缩性,并为客户降低成本(因为边缘层负担更轻,价格更低)。应用服务器和数据库连接池在互联网数据库连接中的使用越来越广,这个行业正由互联网通信变为RFID通信,这就需要一个边缘层来过滤信息,一个集成层来完成连接。
  控制消息通过管理门户流入系统、集成层,然后流入边缘层,最后流入阅读器。供应和配置都顺着这个链向下进行,而阅读器的数据则在过滤后顺着这个链向上传送。通过这样一个应用架构,才可以很好地解决前面提到的伸缩性、可用性、安全性、互操作性、集成、管理和消息传递这7类技术问题。
  RFID应用中的7类技术问题
  1.伸缩性:使用线程多路技术、非阻塞I/O技术,提高边缘服务器的CPU利用率,采用批量消息传送机制,并把边缘服务器层作为事件源而非事件储存库,可以很好地实现系统伸缩。
  2.可用性:通过消除边缘层、集成层,以及边缘层和集成层之间的所有单点故障,可以很好地提供高可用性。大家熟知的群集技术可以很好地配合这一想法具体实现。
  3.安全性:一个开放的、便于集成第三方供应商的身份验证、授权和审计技术的安全框架将可以采纳业界最佳的安全实践,提供最好的安全保障。
  4.互操作性:遵循业界标准,提供开放的互操作框架,可以很好地满足RFID应用的近、远期实施目标。
  5.集成:集成是提升RFID应用业务价值的最佳途径,RFID应用架构需要很好的支持集成技术,以便更快、更好地融入企业的已有应用环境,真正承载企业级应用,让RFID技术发挥最大价值。
  6.管理:通过集中式门户框架实现RFID监控和管理,同时,通过与现有管理提供商的企业信息管理框架无缝集成,可以很好地管理RFID应用架构的各个功能模块。
  7.消息传递:通过提供“一次成功”消息传输品质,保证消息入、出队的事务一致性,以及异步通信,可以很好地保障消息稳定、可靠传输。
 
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