RFID 无线感测网路复杂事件处理新趋势

2011-04-09 22:35:02来源: 台湾“经济部” 关键字:RFID  无线感测
  由于微机电技术的发展,使得微小的感测器也能具有无线通讯的能力。相关的应用常是为了收集不同或高量的资料而布建大规模的感测器,例如将数万的感测器散布于森林中作为火灾的判定;或将感测器节点布建在房屋中做为人体健康的监测。在WSAN (Wireless Sensor Area Network)环境中,为数众多的感测节点所产生出的大量事件,必定会让整个系统效能有所延迟,并且如何有效管理这些事件,能更有效的快速产生回应,已成为重要的议题。 

  事件驱动架构 

  毫无疑问地,不论个人或组织,每天都不断面临到新事件的发生与其采取的对策,这个过程即所谓的事件驱动,而事件驱动架构,则是根据自身的能力与经验值,去反应这个世界上任何一个对他们所造成的机会或威胁。以非洲草原上的羚羊为例,每天运用他们的感官去感知去觅食,同时依其感应避开可能有狮子危险地带。 

  近年来服务导向架构已无法满足日益复杂的IT系统流程活动,处理的单元从服务流程演进到以事件为基础的架构。事件驱动架构(Event-Driven Architecture, EDA)因此应运而生。一个事件可以看作是在一个系统中可观察到的状态改变。例如下一笔订单、RFID感测器回报的讯息。在事件驱动架构中包含了两个部份,事件产生者、事件消费者。事件产生者发布讯息给管理者,而事件消费者则向管理者订阅讯息,事件则触发了下一个事件或是服务(services),当某个事件发生时,系统及做出相对应的动作。 

  事件驱动架构主要的目的,即在于IT系统如何能针对威胁和机会种种事件,在很短的时间内立即做出反应。所以在整个事件驱动架构来说主要的特性可以分为三项:感知、分析、反应。当某一个事件产生即触发下一个事件。事件驱动架构不仅可以依讯息发送端决定目的,更可以动态依据讯息内容决定后续流程。更能灵活符合日益复杂的商业逻辑架构。 



图1、感知分析反应循环图 

      复杂事件架构 

  复杂事件最早是由史丹佛大学的David Luckham教授与Brian Frasca教授于1998年发表的一篇论文Complex Event Processing in Distributed Systems当中所提出。主要的概念即是在事件驱动架构下,根据简单事件、事件串流处理(Event Streaming Processing)以及复杂事件(Complex Event)以上这些概念融合而成。以目的从事件云(Event Cloud)中找出有意义的事件,使得IT架构可以更能弹性使用事件驱动架构,并且能使企业更能快速的开发出更复杂的逻辑架构。 

  复杂事件处理中,结合简单事件、事件串流处理(Event Streaming Processing)以及复合事件(Complex Event)。如图2所示,相较于简单事件,复杂事件处理不仅处理单一的事件,也处理由多个事件所组成的复合事件。复杂事件处理监测分析事件流(Event streaming),当特定事件发生时去触发某些动作。 



图2、复杂事件阶层概念图 

      复杂事件处理可看作一种处理串流(Streaming)的资料库处理。在关联式资料库中所处理的资料是有许多值(Row)的资料表(table),复杂事件处理将事件串流当作是资料表来处理,事件类型里的属性相当于资料表的栏位。以往使用关联式资料库的时候是将资料先存入关联式资料库后,再用SQL语法将资料库里的资料表做处理。使用复杂事件处理则把处理资料的过程往前,不用透过存入的动作就在串流中将事件做处理。 

  在复杂事件处理中,为了要达到高吞吐量(throughput)、高度利用性(Availability)、以及低度延迟(Latency),让企业能够达到即时决策。因此在处理事件的方式上采用事件处理语言(Event Processing Language:EPL )为一SQL-Like的语言。此种语言透过时间或以视窗( Window:事件串流的一部分)来扩展原本的SQL语言,使得此种语言可以存取目前或是过去历史的状态资讯,方便地对事件串流提供复杂的逻辑处理,使事件串流在记忆体中做模式比对处理以及查询。这些过程中,都在记忆体内进行,不须经由存取像是硬碟的储存装置的方式,减少I/O,降低传统资料库管理系统对储存装置的依赖所造成的延迟。让复杂事件处理展现对大量从事件云里所形成的事件串流有着高度的处理效能。 

  更快地做出相对应的动作 

  《三国志•魏书•郭嘉传》:兵贵神速。我们不禁要问,当前IT的软体技术要如何处理这些资讯来达到我们所想要的即时效果?十年前也许我们只需要应付DOS系统所产生的简单事件,十年后的今天资讯科技的事件不但在各种个人装置上,同时也在各个供应商方面大量产生。为了达到即时的需求应付这样大量的事件。以往企业使用资料探勘,资料仓储等等技术来建立所谓的商业智慧,现在复杂事件处理采用了事件串流处理(Event Stream Processing)的技巧。本来将资料处理要经由固定的储存媒体,事件串流处理将事件处理通通移到记忆体中做处理来提供商业智慧真正即时的决策支援。 



图3、事件串流处理比较图  图4、串流事件处理图 



图5、应用复杂事件架构之处理引擎范例 

  未来发展 

  短距离的无线区域感测网路(Wireless Sensor Area Network)逐渐成为目前热门的无线通讯应用市场。 WSAN指在特定空间或区域下散布的无线感测控制节点所组成的网路。过去的应用当中,并无大量传输资料的需求且常用实体线路来布建。近年来由于无线区域感测网路发展渐趋成熟而所需的无线设备,有着价格低廉,体积小巧,所需电力极少。 WSAN可以在许多资料不方便使用实体线路作为传输的环境中,达到低廉且低耗能的方式使用无线网路传输替代实体线路,来完成更多样性的应用。如国土安全监测、智慧型居住空间等等。 

  过往使用感测器的环境下,使用感测器的种类较少,只需要做简单的处理即可。随着无线网路在感测器方面的发展,大量且大规模的异种感测器常需整合在一个区域网路中。由于需要整合多种不同的资料流来做监督、分析,将使系统逻辑变的更复杂,且大量的存取资料库,整体效能也会有所降低。但使用复杂事件架构进行监测、分析等处理,则可让原本都是各自独立的资料产生新的关联性,并触发新的动作来应对。 

  WSAN的基本功能为控制、监督、及追踪并且多为环境型的固定应用。未来将会有更多在商业市场上的需求,例如火警侦测、大楼照明自动化、智慧型住宅、交通流量控制管理等等。相对地来说,如何能在这些应用当中,做出更快的反应、执行更复杂的逻辑,将成为未来在无线感测网路当中的一大议题。复杂事件处理以事件驱动架构为基础,使用事件串流在记忆体内做处理,较以往要从资料库中取出资料再进行运算后回存回资料库,再由系统或订阅资讯者取出资料更能节省时间,开发者只要编写EPL就能执行复杂的逻辑去对事件流做运算。大大简化开发流程。 

  最后,开放地理联合组织(Open Geospatial Consortium)发展一系列有关感测器的Web规范(Sensor Web Enablement),目的是使得应用程式和服务可以透过同一个平台来存取所有类型的感测器。未来使用此一平台,感测器厂商若是未来能在此一平台使用复杂事件处理作为分析各种感测器的资料。也许在国土安全的议题上能够获得更有效率的分析。进而避免许多天然灾害所造成的损失。 

关键字:RFID  无线感测

编辑:什么鱼 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/wltx/2011/0409/article_5291.html
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