RFID(射频识别技术)的应用架构规划指南

2011-02-05 22:12:33来源: 互联网

  本文从EPCGlobal所倡导的物联网这一宏图伟业开始,结合作者参与一些RFID试点工程的切身体会,着重探讨一个典型RFID应用系统所应具备的各类系统素质,及为满足这些系统素质所必要的应用架构特性,推导出切实可行的RFID应用参考架构。另外,通过适当裁剪,本文阐述的RFID应用参考架构可以适用于各行各业的多类RFID应用场景,譬如RFID应用服务托管,企业内部RFID应用,RFID信息供应链共享,RFID行业信息中心等。

  前言

  RFID(RadioFrequencyIdentification)电子标签技术自上世纪第二次世界大战出现以来,已广泛应用于各个领域和环节。目前在我国,电子标签主要应用于铁路、邮政、公安、制造、物流、烟草、零售、医药、金融收费等诸多领域。当前我国应用电子标签技术最成功的案例当属铁路的车辆调度系统,被称作铁路车号自动识别系统(ATIS)。通过使用电子标签技术,仅货车使用费一项,每年可以增收近3亿元。

  随着沃尔玛、艾伯森和百思买等零售巨头发布命令,要求其顶级供应商在2005年底启用电子标签技术,RFID技术商用开始进入快车道。而来自全球最新的消息,多家电子标签供应商不约而同的发布了支持GEN2的标签市场价,可以看到,比起去年25美分的标签单件价格,标签价格降低了很多,某些品牌的标签单件价格已跌入到8美分以内。可以说,应用RFID技术的成本压力正逐步得到缓解,而这必将进一步激发RFID应用的普及。

  在RFID标准制定和推广方面,EPCglobal做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”,也就是所有参与流通的物品的编码网络,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。

  今后几年,RFID技术将更加普及。在这个过程中,有关伸缩性、可用性、安全性、互操作性、集成、管理和消息传递等方面的技术问题会显露出来。本文将着重探讨如何在RFID应用规划阶段充分的考虑这些问题的存在,通过构建一个企业级的应用架构,有效解决这些问题,从而满足RFID应用系统的近、远期的多样化技术要求。

  物联网框架

  来自EPCglobal对物联网的远景描述,可以看到,一个物联网的组成主要包括以下几个部分:

  1、电子产品码EPC(ElectricalProductCode)

  电子产品码用来唯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IDSystem

  电子标签识别系统包括电子标签和读写器。电子标签做为电子产品码载体,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(ApplicationLevelEvent)标准在制定。

  4、发现服务DiscoveryService

  EPC信息发现服务包括对象命名服务ONS(ObjectNamingService)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,其接口标准也正在形成中。

  5、EPCIS(EPCInformationService)

  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EPCIS的接口和标准也正在制定中。

  联网技术架构采用的是分布式网络架构,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;更要提供足够的可用性,使得这一系统能够全面商用;另外,提到维护和管理如此庞大的跨全球的物联网,如何简化系统管理也是系统建设者所需要面对的;分布环境下的信息交互和同步需要可靠的消息传递功能;如何更有效的使用这些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的服务全球。

  RFID试点工程

  从年初开始,我参与了多个RFID试点项目的设计和实施。在这里,我介绍一个小型的RFID应用系统,其业务需求就是认证物流环节的物品跟踪,仅涉及到物理上两个仓库的出入库操作。

  即便是这样的RFID项目,其系统架构也需要站在整个企业应用的高度,尽可能多的使用RFID相关功能,以便企业积累经验,更好的服务于今后RFID技术的全面应用。

  RFID应用架构采用分布式网络架构,EPC中间件和RFID读写器部署在两个仓库,EPCIS、门户应用、数据库部署在数据中心。由于这一阶段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。

  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。

  RFID应用架构

  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的使用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,可以很好的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、边缘层、集成层和应用层。

  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,将后端组件表示为可重用组件。

  集成层也可能通过Web服务接口与ONS(对象命名服务)通信。与DNS服务器相似,ONS也可用于查找惟一的RFID标记ID,并识别其他产品信息。集成层必须不断从EPC-IS(电子产品码信息服务)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。EPC-IS的标准目前正在制定。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上向传送。

  通过这样一个应用架构,可以很好的解决前面提到的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,并把边缘服务器层做为事件源而非事件储存库,可以很好的实现系统伸缩。

  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,可以很好的提供高可用性,大家熟知的群集技术可以很好的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,可以很好的满足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、更好的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,可以很好的管理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,可以很好的保障消息稳定、可靠的传输。

  BEARFID解决方案

  BEARFID解决方案正是采用了以上描述的RFID应用参考框架,其优势主要体现在以下几个方面:

  1、是一种集成化的却又灵活的框架,允许将组件插入解决方案。

  2、是一种将RFID阅读器、对象名称服务(ONS)、产品信息管理(PIM)系统、EPC-IS和其它打包应用连接起来的连通性资产。

  3、是一种面向服务的架构方法,充分利用了既考虑到集成选项的增加,又考虑到企业灵活性的最佳实践。

  BEA公司的RFID解决方案由以下四个组件构成:

  1、BEAwebLogicRFIDEdition:业界领先的EPC中间件,支持多达12个阅读器提供商的主流阅读器,支持EPCClass0、0+、1,ISO15693,ISO18000-6Bv1.19EPC,GEN2等规格的电子标签。同时,在EPC中间件领域,BEA领导着ALE标准的制定,并在EPCglobal标准制定上处在领导者的位置。

  2、BEAWebLogicEnterprisePlatform:构建面向服务的关键任务型企业解决方案而设计的一种统一的、可扩展的应用基础架构。该平台提供了完成下述任务所必备的所有工具:

  1)构建可展现企业现有应用和资源的服务

  2)编排低级别服务以创建高级别业务服务

  3)构建可使用服务并将服务展现给最终用户的个性化门户

  4)在一个可靠、可伸缩的运行时间环境中执行和管理服务

  3、BEARFID解决方案工具箱:是实施RFID解决方案的加速器,包含快速配置和部署RFID应用系统所必需的代码、文档和最佳实践。其内容有:

  1)事件模型框架,用于接受传入的异步事件,如阅读器事件和事先出货通知单等。

  2)消息总线架构,使事件能够被多个感兴趣的用户处理。

  3)用于连接到EPC-IS、ONS和PIM服务的控件。

  4)预置的portlet,用于加快商店、物流中心和供应商门户的建设步伐。

  5)预构建业务流程,用于处理各种与RFID相关的事件,包括出入的ASN数据、传入RFID阅读器信息;处理库存过剩、库存不足和进出平衡等情况。

  6)全套系统文档(软件架构指南、设计文档和操作手册等)。

  7)解决方案加速器指南、包括工作分配结构和测试计划在内的项目方案

  8)开发环境(构建和测试脚本、源代码控制、问题追踪等)。

  4、为开发、配置和部署该解决方案提供帮助的咨询服务

  结束语

  全球领先咨询公司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,这一面向SOA、切实可行的RFID应用参考架构,必将在企业引入RFID技术和应用过程中,得到广泛的实践。

关键字:射频识别  射频识别技术  识别  技术

编辑:什么鱼 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/wltx/2011/0205/article_3469.html
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