RFID(射頻識別技術(shù))的應用架構規劃指南

　　本文從EPCGlobal所倡導的物聯(lián)網(wǎng)這一宏圖偉業(yè)開(kāi)始，結合作者參與一些RFID試點(diǎn)工程的切身體會(huì )，著(zhù)重探討一個(gè)典型RFID應用系統所應具備的各類(lèi)系統素質(zhì)，及為滿(mǎn)足這些系統素質(zhì)所必要的應用架構特性，推導出切實(shí)可行的RFID應用參考架構。另外，通過(guò)適當裁剪，本文闡述的RFID應用參考架構可以適用于各行各業(yè)的多類(lèi)RFID應用場(chǎng)景，譬如RFID應用服務(wù)托管，企業(yè)內部RFID應用，RFID信息供應鏈共享，RFID行業(yè)信息中心等。

　　前言

　　RFID(RadioFrequencyIdentification)電子標簽技術(shù)自上世紀第二次世界大戰出現以來(lái)，已廣泛應用于各個(gè)領(lǐng)域和環(huán)節。目前在我國，電子標簽主要應用于鐵路、郵政、公安、制造、物流、煙草、零售、醫藥、金融收費等諸多領(lǐng)域。當前我國應用電子標簽技術(shù)最成功的案例當屬鐵路的車(chē)輛調度系統，被稱(chēng)作鐵路車(chē)號自動(dòng)識別系統(ATIS)。通過(guò)使用電子標簽技術(shù)，僅貨車(chē)使用費一項，每年可以增收近3億元。

　　隨著(zhù)沃爾瑪、艾伯森和百思買(mǎi)等零售巨頭發(fā)布命令，要求其頂級供應商在2005年底啟用電子標簽技術(shù)，RFID技術(shù)商用開(kāi)始進(jìn)入快車(chē)道。而來(lái)自全球最新的消息，多家電子標簽供應商不約而同的發(fā)布了支持GEN2的標簽市場(chǎng)價(jià)，可以看到，比起去年25美分的標簽單件價(jià)格，標簽價(jià)格降低了很多，某些品牌的標簽單件價(jià)格已跌入到8美分以?xún)??？梢哉f(shuō)，應用RFID技術(shù)的成本壓力正逐步得到緩解，而這必將進(jìn)一步激發(fā)RFID應用的普及。

　　在RFID標準制定和推廣方面，EPCglobal做為一個(gè)受業(yè)界委托而成立的非盈利組織，由國際物品編碼協(xié)會(huì )(EAN)和美國統一代碼委員會(huì )(UCC)共同投資，主要負責EPC網(wǎng)絡(luò )的全球化標準，以便快速、自動(dòng)、準確地識別供應鏈中流通的商品。目前，該組織計劃在全球建立起一個(gè)龐大的“物聯(lián)網(wǎng)”，也就是所有參與流通的物品的編碼網(wǎng)絡(luò )，實(shí)現貨物的全程跟蹤和追蹤，通過(guò)結合計算機互聯(lián)網(wǎng)和無(wú)線(xiàn)通信網(wǎng)絡(luò )，人、計算機、貨物在供應鏈網(wǎng)絡(luò )的行為規則將發(fā)生改變，這也預示著(zhù)RFID的應用前景將影響人類(lèi)生活的各個(gè)方面。

　　今后幾年，RFID技術(shù)將更加普及。在這個(gè)過(guò)程中，有關(guān)伸縮性、可用性、安全性、互操作性、集成、管理和消息傳遞等方面的技術(shù)問(wèn)題會(huì )顯露出來(lái)。本文將著(zhù)重探討如何在RFID應用規劃階段充分的考慮這些問(wèn)題的存在，通過(guò)構建一個(gè)企業(yè)級的應用架構，有效解決這些問(wèn)題，從而滿(mǎn)足RFID應用系統的近、遠期的多樣化技術(shù)要求。

　　物聯(lián)網(wǎng)框架

　　來(lái)自EPCglobal對物聯(lián)網(wǎng)的遠景描述，可以看到，一個(gè)物聯(lián)網(wǎng)的組成主要包括以下幾個(gè)部分：

　　1、電子產(chǎn)品碼EPC(ElectricalProductCode)

　　電子產(chǎn)品碼用來(lái)唯一識別供應鏈網(wǎng)絡(luò )中流通的商品。目前，EPCglobal已制定了其編碼標準來(lái)命名這些電子產(chǎn)品碼。

　　2、識別系統IDSystem

　　電子標簽識別系統包括電子標簽和讀寫(xiě)器。電子標簽做為電子產(chǎn)品碼載體，通過(guò)RFID無(wú)線(xiàn)射頻識別技術(shù)，和讀寫(xiě)器之間進(jìn)行電子標簽信息交互。目前，涉及這部分的標準也已制定，包括電子標簽的封裝標準，電子標簽和讀寫(xiě)器間數據交互的標準。

　　3、EPC中間件

　　EPC中間件實(shí)現RFID讀寫(xiě)器和后端應用系統之間的信息交互，捕獲實(shí)時(shí)的信息和事件，或上行給后端系統，或下行給讀寫(xiě)器。EPC中間件采用標準的協(xié)議和接口，是連接讀寫(xiě)器和信息系統的紐帶，目前有應用級別事件ALE(ApplicationLevelEvent)標準在制定。

　　4、發(fā)現服務(wù)DiscoveryService

　　EPC信息發(fā)現服務(wù)包括對象命名服務(wù)ONS(ObjectNamingService)以及配套服務(wù)，基于電子產(chǎn)品碼，獲取EPC數據訪(fǎng)問(wèn)通道信息。目前，根ONS系統和配套的發(fā)現服務(wù)系統由EPCglobal委托Verisign公司進(jìn)行運維，其接口標準也正在形成中。

　　5、EPCIS(EPCInformationService)

　　EPC信息服務(wù)，實(shí)現最終用戶(hù)在物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下交互EPC信息。關(guān)于EPCIS的接口和標準也正在制定中。

　　聯(lián)網(wǎng)技術(shù)架構采用的是分布式網(wǎng)絡(luò )架構，運行在全球互聯(lián)網(wǎng)上，而參與其中的建設者不但是標準制定機構和其委托單位，更是供應鏈網(wǎng)絡(luò )中的各個(gè)供應商、物流服務(wù)提供商、零售商、或EPC服務(wù)托管提供商。這一跨組織、跨行業(yè)、全球化的部署方式?jīng)Q定了系統對安全性的要求極高;同時(shí)，為能夠支撐全球供應鏈網(wǎng)絡(luò )的EPC數據，需要系統有很好的伸縮性，滿(mǎn)足在多層面，多節點(diǎn)上實(shí)施靈活的伸縮能力;更要提供足夠的可用性，使得這一系統能夠全面商用;另外，提到維護和管理如此龐大的跨全球的物聯(lián)網(wǎng)，如何簡(jiǎn)化系統管理也是系統建設者所需要面對的;分布環(huán)境下的信息交互和同步需要可靠的消息傳遞功能;如何更有效的使用這些EPC數據，發(fā)揮數據的最大業(yè)務(wù)價(jià)值，則需要與企業(yè)內部業(yè)務(wù)系統整合。

　　綜上所述，物聯(lián)網(wǎng)的最廣泛成功，依賴(lài)于供應鏈每個(gè)節點(diǎn)的RFID應用系統提供足夠的系統品質(zhì)，使其不成為物聯(lián)網(wǎng)的瓶頸，才能最終保證其可以有效的服務(wù)全球。

　　RFID試點(diǎn)工程

　　從年初開(kāi)始，我參與了多個(gè)RFID試點(diǎn)項目的設計和實(shí)施。在這里，我介紹一個(gè)小型的RFID應用系統，其業(yè)務(wù)需求就是認證物流環(huán)節的物品跟蹤，僅涉及到物理上兩個(gè)倉庫的出入庫操作。

　　即便是這樣的RFID項目，其系統架構也需要站在整個(gè)企業(yè)應用的高度，盡可能多的使用RFID相關(guān)功能，以便企業(yè)積累經(jīng)驗，更好的服務(wù)于今后RFID技術(shù)的全面應用。

　　RFID應用架構采用分布式網(wǎng)絡(luò )架構，EPC中間件和RFID讀寫(xiě)器部署在兩個(gè)倉庫，EPCIS、門(mén)戶(hù)應用、數據庫部署在數據中心。由于這一階段的工作僅作用于企業(yè)內部，沒(méi)有和ONS系統進(jìn)行集成，同時(shí)，為了盡量避免影響現有的業(yè)務(wù)操作流程，沒(méi)有實(shí)現和現有業(yè)務(wù)系統的集成。

　　物聯(lián)網(wǎng)框架所需要的諸多系統素質(zhì)同樣需要應用到這一簡(jiǎn)單的RFID應用系統中，譬如可用性，伸縮性，互操作性，管理，消息傳遞，安全，只是對集成的要求相對較低。

　　RFID應用架構

　　對一個(gè)成熟、有效的RFID應用系統來(lái)說(shuō)，不管其業(yè)務(wù)場(chǎng)景千變萬(wàn)化，對RFID接入技術(shù)要求迥異，其共同之處在于如何有效的使用RFID信息，實(shí)現與企業(yè)現有系統的信息整合，優(yōu)化內部業(yè)務(wù)流程，提高企業(yè)的核心競爭力。一個(gè)良好的RFID應用參考架構，可以很好的幫助企業(yè)達到這一目標。

　　RFID應用參考架構由下列4層組成：閱讀器層、邊緣層、集成層和應用層。

　　閱讀器層位于架構的最底層，閱讀器經(jīng)常由觸發(fā)器控制，每秒讀取標簽上百次。無(wú)論何時(shí)，可設定IP地址的閱讀器都由一個(gè)且只能由一個(gè)邊緣服務(wù)器控制，以避免出現與網(wǎng)絡(luò )分區相關(guān)的問(wèn)題。

　　邊緣層，邊緣服務(wù)器定期輪詢(xún)閱讀器(例如，每秒兩次)，以消除重復操作，并執行過(guò)濾和設備管理。邊緣服務(wù)器還產(chǎn)生ALE事件并將事件發(fā)送到集成層。在發(fā)送消息時(shí)，通常需要“一次成功”的消息語(yǔ)義來(lái)保證消息傳且只傳一次。

　　集成層接收多個(gè)ALE事件，并將它們合并到工作流中，工作流會(huì )作為更大業(yè)務(wù)流程的一部分與多個(gè)不同系統和人員接觸。集成層使用基于標準的JCA適配器與打包應用(如庫存管理或產(chǎn)品信息管理系統)交互。該層還通過(guò)控件與系統協(xié)作?？丶且环N開(kāi)放源框架，它提供抽象層，將后端組件表示為可重用組件。

　　集成層也可能通過(guò)Web服務(wù)接口與ONS(對象命名服務(wù))通信。與DNS服務(wù)器相似，ONS也可用于查找惟一的RFID標記ID，并識別其他產(chǎn)品信息。集成層必須不斷從EPC-IS(電子產(chǎn)品碼信息服務(wù))儲存庫查詢(xún)數據，EPC-IS為ALE事件提供業(yè)務(wù)背景。例如，通過(guò)供應鏈跟蹤和追蹤產(chǎn)品。EPC-IS的標準目前正在制定。集成層還可以用B2B消息(如查詢(xún)EPC-IS儲存庫的EDI或Web服務(wù)請求)，通過(guò)防火墻中的網(wǎng)關(guān)與外部系統通信。

　　將邊緣層和集成層分開(kāi)可以提高伸縮性，并為客戶(hù)降低成本(因為邊緣層負擔更輕，價(jià)格更低)。應用服務(wù)器和數據庫連接池在互聯(lián)網(wǎng)數據庫連接中的使用越來(lái)越廣，這個(gè)行業(yè)正由互聯(lián)網(wǎng)通信變?yōu)镽FID通信，這就需要一個(gè)邊緣層來(lái)過(guò)濾信息，一個(gè)集成層來(lái)完成連接。

　　控制消息通過(guò)管理門(mén)戶(hù)流入系統，集成層，然后流入邊緣層，最后流入閱讀器。供應和配置都順著(zhù)這個(gè)鏈向下進(jìn)行，而閱讀器的數據則在過(guò)濾后順著(zhù)這個(gè)鏈上向傳送。

　　通過(guò)這樣一個(gè)應用架構，可以很好的解決前面提到的7類(lèi)技術(shù)問(wèn)題：

　　1、伸縮性：使用線(xiàn)程多路技術(shù)，非阻塞I/O技術(shù)，提高邊緣服務(wù)器的CPU利用率，采用“批量消息傳送”機制，并把邊緣服務(wù)器層做為事件源而非事件儲存庫，可以很好的實(shí)現系統伸縮。

　　2、可用性：通過(guò)消除邊緣層、集成層，以及邊緣層和集成層之間的所有單點(diǎn)故障，可以很好的提供高可用性，大家熟知的群集技術(shù)可以很好的配合這一想法具體實(shí)現。

　　3、安全性：一個(gè)開(kāi)放的、便于集成第三方供應商的身份驗證、授權和審計技術(shù)的安全框架將可以采納業(yè)界最佳的安全實(shí)踐，提供最好的安全保障。

　　4、互操作性：遵循業(yè)界標準，提供開(kāi)放的互操作框架，可以很好的滿(mǎn)足RFID應用的近、遠期實(shí)施目標。

　　5、集成：集成是提升RFID應用業(yè)務(wù)價(jià)值的最佳途徑，RFID應用架構需要很好的支持集成技術(shù)，以便更快、更好的融入企業(yè)的已有應用環(huán)境，真正承載企業(yè)級應用，讓RFID技術(shù)發(fā)揮最大價(jià)值。

　　6、管理：通過(guò)集中式門(mén)戶(hù)框架實(shí)現RFID監控和管理，同時(shí)，通過(guò)與現有管理提供商的企業(yè)信息管理框架無(wú)縫集成，可以很好的管理RFID應用架構的各個(gè)功能模塊。

　　7、消息傳遞：通過(guò)提供“一次成功”消息傳輸品質(zhì)，保證消息入、出隊的事務(wù)一致性，以及異步通信，可以很好的保障消息穩定、可靠的傳輸。

　　BEARFID解決方案

　　BEARFID解決方案正是采用了以上描述的RFID應用參考框架，其優(yōu)勢主要體現在以下幾個(gè)方面：

　　1、是一種集成化的卻又靈活的框架，允許將組件插入解決方案。

　　2、是一種將RFID閱讀器、對象名稱(chēng)服務(wù)(ONS)、產(chǎn)品信息管理(PIM)系統、EPC-IS和其它打包應用連接起來(lái)的連通性資產(chǎn)。

　　3、是一種面向服務(wù)的架構方法，充分利用了既考慮到集成選項的增加，又考慮到企業(yè)靈活性的最佳實(shí)踐。

　　BEA公司的RFID解決方案由以下四個(gè)組件構成：

　　1、BEAwebLogicRFIDEdition：業(yè)界領(lǐng)先的EPC中間件，支持多達12個(gè)閱讀器提供商的主流閱讀器，支持EPCClass0、0+、1，ISO15693，ISO18000-6Bv1.19EPC，GEN2等規格的電子標簽。同時(shí)，在EPC中間件領(lǐng)域，BEA領(lǐng)導著(zhù)ALE標準的制定，并在EPCglobal標準制定上處在領(lǐng)導者的位置。

　　2、BEAWebLogicEnterprisePlatform：構建面向服務(wù)的關(guān)鍵任務(wù)型企業(yè)解決方案而設計的一種統一的、可擴展的應用基礎架構。該平臺提供了完成下述任務(wù)所必備的所有工具:

　　1)構建可展現企業(yè)現有應用和資源的服務(wù)

　　2)編排低級別服務(wù)以創(chuàng )建高級別業(yè)務(wù)服務(wù)

　　3)構建可使用服務(wù)并將服務(wù)展現給最終用戶(hù)的個(gè)性化門(mén)戶(hù)

　　4)在一個(gè)可靠、可伸縮的運行時(shí)間環(huán)境中執行和管理服務(wù)

　　3、BEARFID解決方案工具箱：是實(shí)施RFID解決方案的加速器，包含快速配置和部署RFID應用系統所必需的代碼、文檔和最佳實(shí)踐。其內容有：

　　1)事件模型框架，用于接受傳入的異步事件，如閱讀器事件和事先出貨通知單等。

　　2)消息總線(xiàn)架構，使事件能夠被多個(gè)感興趣的用戶(hù)處理。

　　3)用于連接到EPC-IS、ONS和PIM服務(wù)的控件。

　　4)預置的portlet，用于加快商店、物流中心和供應商門(mén)戶(hù)的建設步伐。

　　5)預構建業(yè)務(wù)流程，用于處理各種與RFID相關(guān)的事件，包括出入的ASN數據、傳入RFID閱讀器信息;處理庫存過(guò)剩、庫存不足和進(jìn)出平衡等情況。

　　6)全套系統文檔(軟件架構指南、設計文檔和操作手冊等)。

　　7)解決方案加速器指南、包括工作分配結構和測試計劃在內的項目方案

　　8)開(kāi)發(fā)環(huán)境(構建和測試腳本、源代碼控制、問(wèn)題追蹤等)。

　　4、為開(kāi)發(fā)、配置和部署該解決方案提供幫助的咨詢(xún)服務(wù)

　　結束語(yǔ)

　　全球領(lǐng)先咨詢(xún)公司Gartner將企業(yè)運用RFID技術(shù)分為三個(gè)階段：第一階段是企業(yè)內部采用RFID技術(shù)，應用目的是驗證RFID能被用在特定企業(yè)的某種環(huán)境中;第二階段是企業(yè)結合RFID技術(shù)和現有業(yè)務(wù)流程，但只是把RFID應用作為原有業(yè)務(wù)系統的一種完善和補充，用新技術(shù)來(lái)適應傳統的應用;第三階段是以RFID技術(shù)為核心設計業(yè)務(wù)流程，優(yōu)化已有的業(yè)務(wù)流程，消除人工流程，提高信息自動(dòng)化處理程度。

　　不管企業(yè)處在RFID應用的哪一階段，這一面向SOA、切實(shí)可行的RFID應用參考架構，必將在企業(yè)引入RFID技術(shù)和應用過(guò)程中，得到廣泛的實(shí)踐。