本文從EPCGlobal所倡導(dǎo)的物聯(lián)網(wǎng)這一宏圖偉業(yè)開始,,結(jié)合作者參與一些RFID試點(diǎn)工程的切身體會,,著重探討一個(gè)典型RFID應(yīng)用系統(tǒng)所應(yīng)具備的各類系統(tǒng)素質(zhì),及為滿足這些系統(tǒng)素質(zhì)所必要的應(yīng)用架構(gòu)特性,推導(dǎo)出切實(shí)可行的RFID應(yīng)用參考架構(gòu),。另外,,通過適當(dāng)裁剪,本文闡述的RFID應(yīng)用參考架構(gòu)可以適用于各行各業(yè)的多類RFID應(yīng)用場景,,譬如RFID應(yīng)用服務(wù)托管,,企業(yè)內(nèi)部RFID應(yīng)用,RFID信息供應(yīng)鏈共享,,RFID行業(yè)信息中心等,。
前言
RFID(RadioFrequencyIdentification)電子標(biāo)簽技術(shù)自上世紀(jì)第二次世界大戰(zhàn)出現(xiàn)以來,已廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域和環(huán)節(jié),。目前在我國,,電子標(biāo)簽主要應(yīng)用于鐵路、郵政,、公安,、制造、物流,、煙草,、零售、醫(yī)藥,、金融收費(fèi)等諸多領(lǐng)域,。當(dāng)前我國應(yīng)用電子標(biāo)簽技術(shù)最成功的案例當(dāng)屬鐵路的車輛調(diào)度系統(tǒng),被稱作鐵路車號自動識別系統(tǒng)(ATIS),。通過使用電子標(biāo)簽技術(shù),,僅貨車使用費(fèi)一項(xiàng),每年可以增收近3億元,。
隨著沃爾瑪,、艾伯森和百思買等零售巨頭發(fā)布命令,要求其頂級供應(yīng)商在2005年底啟用電子標(biāo)簽技術(shù),,RFID技術(shù)商用開始進(jìn)入快車道,。而來自全球最新的消息,多家電子標(biāo)簽供應(yīng)商不約而同的發(fā)布了支持GEN2的標(biāo)簽市場價(jià),,可以看到,,比起去年25美分的標(biāo)簽單件價(jià)格,標(biāo)簽價(jià)格降低了很多,,某些品牌的標(biāo)簽單件價(jià)格已跌入到8美分以內(nèi),。可以說,,應(yīng)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(yīng)用的普及。
在RFID標(biāo)準(zhǔn)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(EAN)和美國統(tǒng)一代碼委員會 (UCC)共同投資,,主要負(fù)責(zé)EPC網(wǎng)絡(luò)的全球化標(biāo)準(zhǔn),以便快速,、自動,、準(zhǔn)確地識別供應(yīng)鏈中流通的商品。目前,,該組織計(jì)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(xiàn)貨物的全程跟蹤和追蹤,,通過結(jié)合計(jì)算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)和無線通信網(wǎng)絡(luò),,人、計(jì)算機(jī),、貨物在供應(yīng)鏈網(wǎng)絡(luò)的行為規(guī)則將發(fā)生改變,,這也預(yù)示著RFID的應(yīng)用前景將影響人類生活的各個(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)問題會顯露出來。本文將著重探討如何在RFID應(yīng)用規(guī)劃階段充分的考慮這些問題的存在,,通過構(gòu)建一個(gè)企業(yè)級的應(yīng)用架構(gòu),有效解決這些問題,,從而滿足RFID應(yīng)用系統(tǒng)的近,、遠(yuǎn)期的多樣化技術(shù)要求。
物聯(lián)網(wǎng)框架
來自EPCglobal對物聯(lián)網(wǎng)的遠(yuǎn)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)品碼用來唯一識別供應(yīng)鏈網(wǎng)絡(luò)中流通的商品,。目前,,EPCglobal已制定了其編碼標(biāo)準(zhǔn)來命名這些電子產(chǎn)品碼。
2,、識別系統(tǒng)IDSystem
電子標(biāo)簽識別系統(tǒng)包括電子標(biāo)簽和讀寫器,。電子標(biāo)簽做為電子產(chǎn)品碼載體,通過RFID無線射頻識別技術(shù),和讀寫器之間進(jìn)行電子標(biāo)簽信息交互,。目前,,涉及這部分的標(biāo)準(zhǔn)也已制定,包括電子標(biāo)簽的封裝標(biāo)準(zhǔn),,電子標(biāo)簽和讀寫器間數(shù)據(jù)交互的標(biāo)準(zhǔn),。
3、EPC中間件
EPC中間件實(shí)現(xiàn)RFID讀寫器和后端應(yīng)用系統(tǒng)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(tǒng),或下行給讀寫器,。EPC中間件采用標(biāo)準(zhǔn)的協(xié)議和接口,,是連接讀寫器和信息系統(tǒng)的紐帶,目前有應(yīng)用級別事件ALE(ApplicationLevelEvent)標(biāo)準(zhǔn)在制定,。
4,、發(fā)現(xiàn)服務(wù)DiscoveryService
EPC信息發(fā)現(xiàn)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(shù)據(jù)訪問通道信息,。目前,根ONS系統(tǒng)和配套的發(fā)現(xiàn)服務(wù)系統(tǒng)由EPCglobal委托Verisign公司進(jìn)行運(yùn)維,,其接口標(biāo)準(zhǔn)也正在形成中,。
5、EPCIS(EPCInformationService)
EPC信息服務(wù),,實(shí)現(xiàn)最終用戶在物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下交互EPC信息,。關(guān)于EPCIS的接口和標(biāo)準(zhǔn)也正在制定中。
聯(lián)網(wǎng)技術(shù)架構(gòu)采用的是分布式網(wǎng)絡(luò)架構(gòu),,運(yùn)行在全球互聯(lián)網(wǎng)上,,而參與其中的建設(shè)者不但是標(biāo)準(zhǔn)制定機(jī)構(gòu)和其委托單位,更是供應(yīng)鏈網(wǎng)絡(luò)中的各個(gè)供應(yīng)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(tǒng)對安全性的要求極高;同時(shí),,為能夠支撐全球供應(yīng)鏈網(wǎng)絡(luò)的EPC數(shù)據(jù),,需要系統(tǒng)有很好的伸縮性,滿足在多層面,,多節(jié)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(tǒng)能夠全面商用;另外,,提到維護(hù)和管理如此龐大的跨全球的物聯(lián)網(wǎng),如何簡化系統(tǒng)管理也是系統(tǒng)建設(shè)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(shù)據(jù),,發(fā)揮數(shù)據(jù)的最大業(yè)務(wù)價(jià)值,,則需要與企業(yè)內(nèi)部業(yè)務(wù)系統(tǒng)整合。
綜上所述,,物聯(lián)網(wǎng)的最廣泛成功,,依賴于供應(yīng)鏈每個(gè)節(jié)點(diǎn)的RFID應(yīng)用系統(tǒng)提供足夠的系統(tǒng)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
從年初開始,我參與了多個(gè)RFID試點(diǎn)項(xiàng)目的設(shè)計(jì)和實(shí)施,。在這里,,我介紹一個(gè)小型的RFID應(yīng)用系統(tǒng),其業(yè)務(wù)需求就是認(rèn)證物流環(huán)節(jié)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(xiàng)目,其系統(tǒng)架構(gòu)也需要站在整個(gè)企業(yè)應(yīng)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(yàn),更好的服務(wù)于今后RFID技術(shù)的全面應(yīng)用,。
RFID應(yīng)用架構(gòu)采用分布式網(wǎng)絡(luò)架構(gòu),,EPC中間件和RFID讀寫器部署在兩個(gè)倉庫,EPCIS,、門戶應(yīng)用,、數(shù)據(jù)庫部署在數(shù)據(jù)中心。由于這一階段的工作僅作用于企業(yè)內(nèi)部,,沒有和ONS系統(tǒng)進(jìn)行集成,,同時(shí),為了盡量避免影響現(xiàn)有的業(yè)務(wù)操作流程,,沒有實(shí)現(xiàn)和現(xiàn)有業(yè)務(wù)系統(tǒng)的集成,。
物聯(lián)網(wǎng)框架所需要的諸多系統(tǒng)素質(zhì)同樣需要應(yīng)用到這一簡單的RFID應(yīng)用系統(tǒng)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(yīng)用架構(gòu)
對一個(gè)成熟,、有效的RFID應(yīng)用系統(tǒng)來說,不管其業(yè)務(wù)場景千變?nèi)f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(xiàn)與企業(yè)現(xiàn)有系統(tǒng)的信息整合,,優(yōu)化內(nèi)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(yīng)用參考架構(gòu),,可以很好的幫助企業(yè)達(dá)到這一目標(biāo),。
RFID應(yīng)用參考架構(gòu)由下列4層組成:閱讀器層、邊緣層,、集成層和應(yīng)用層,。
閱讀器層位于架構(gòu)的最底層,閱讀器經(jīng)常由觸發(fā)器控制,,每秒讀取標(biāo)簽上百次,。無論何時(shí),可設(shè)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(xiàn)與網(wǎng)絡(luò)分區(qū)相關(guān)的問題,。
邊緣層,邊緣服務(wù)器定期輪詢閱讀器(例如,,每秒兩次),,以消除重復(fù)操作,并執(zhí)行過濾和設(shè)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”的消息語義來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,工作流會作為更大業(yè)務(wù)流程的一部分與多個(gè)不同系統(tǒng)和人員接觸,。集成層使用基于標(biāo)準(zhǔn)的JCA適配器與打包應(yīng)用(如庫存管理或產(chǎn)品信息管理系統(tǒng))交互,。該層還通過控件與系統(tǒng)協(xié)作??丶且环N開放源框架,,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(biāo)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))儲存庫查詢數(shù)據(jù),,EPC-IS為ALE事件提供業(yè)務(wù)背景。例如,,通過供應(yīng)鏈跟蹤和追蹤產(chǎn)品,。EPC-IS的標(biāo)準(zhǔn)目前正在制定。集成層還可以用B2B消息(如查詢EPC-IS儲存庫的EDI或Web服務(wù)請求),,通過防火墻中的網(wǎng)關(guān)與外部系統(tǒng)通信,。
將邊緣層和集成層分開可以提高伸縮性,并為客戶降低成本(因?yàn)檫吘墝迂?fù)擔(dān)更輕,,價(jià)格更低),。應(yīng)用服務(wù)器和數(shù)據(jù)庫連接池在互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)庫連接中的使用越來越廣,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)邊緣層來過濾信息,,一個(gè)集成層來完成連接。
控制消息通過管理門戶流入系統(tǒng),,集成層,,然后流入邊緣層,最后流入閱讀器,。供應(yīng)和配置都順著這個(gè)鏈向下進(jìn)行,,而閱讀器的數(shù)據(jù)則在過濾后順著這個(gè)鏈上向傳送。
通過這樣一個(gè)應(yīng)用架構(gòu),,可以很好的解決前面提到的7類技術(shù)問題:
1,、伸縮性:使用線程多路技術(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(jī)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(xiàn)系統(tǒng)伸縮,。
2、可用性:通過消除邊緣層,、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(xiàn),。
3、安全性:一個(gè)開放的,、便于集成第三方供應(yīng)商的身份驗(yàn)證,、授權(quán)和審計(jì)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(biāo)準(zhǔn),提供開放的互操作框架,,可以很好的滿足RFID應(yīng)用的近,、遠(yuǎn)期實(shí)施目標(biāo)。
5,、集成:集成是提升RFID應(yīng)用業(yè)務(wù)價(jià)值的最佳途徑,,RFID應(yīng)用架構(gòu)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(yīng)用環(huán)境,,真正承載企業(yè)級應(yīng)用,讓RFID技術(shù)發(fā)揮最大價(jià)值,。
6,、管理:通過集中式門戶框架實(shí)現(xiàn)RFID監(jiān)控和管理,同時(shí),,通過與現(xiàn)有管理提供商的企業(yè)信息管理框架無縫集成,,可以很好的管理RFID應(yīng)用架構(gòu)的各個(gè)功能模塊。
7,、消息傳遞:通過提供“一次成功”消息傳輸品質(zhì),,保證消息入、出隊(duì)的事務(wù)一致性,,以及異步通信,,可以很好的保障消息穩(wěn)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(yīng)用參考框架,,其優(yōu)勢主要體現(xiàn)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,、對象名稱服務(wù)(ONS),、產(chǎn)品信息管理(PIM)系統(tǒng)、EPC-IS 和其它打包應(yīng)用連接起來的連通性資產(chǎn),。
3,、是一種面向服務(wù)的架構(gòu)方法,充分利用了既考慮到集成選項(xiàng)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(gòu)成:
1、BEAwebLogicRFIDEdition:業(yè)界領(lǐng)先的EPC中間件,,支持多達(dá)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(guī)格的電子標(biāo)簽,。同時(shí),,在EPC中間件領(lǐng)域,BEA領(lǐng)導(dǎo)著ALE標(biāo)準(zhǔn)的制定,,并在EPCglobal標(biāo)準(zhǔn)制定上處在領(lǐng)導(dǎo)者的位置,。
2、BEAWebLogicEnterprisePlatform:構(gòu)建面向服務(wù)的關(guān)鍵任務(wù)型企業(yè)解決方案而設(shè)計(jì)的一種統(tǒng)一的,、可擴(kuò)展的應(yīng)用基礎(chǔ)架構(gòu),。該平臺提供了完成下述任務(wù)所必備的所有工具:
1)構(gòu)建可展現(xiàn)企業(yè)現(xiàn)有應(yīng)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(gòu)建可使用服務(wù)并將服務(wù)展現(xiàn)給最終用戶的個(gè)性化門戶
4)在一個(gè)可靠、可伸縮的運(yùn)行時(shí)間環(huán)境中執(zhí)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(yīng)用系統(tǒng)所必需的代碼、文檔和最佳實(shí)踐,。其內(nèi)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)消息總線架構(gòu),,使事件能夠被多個(gè)感興趣的用戶處理。
3)用于連接到EPC-IS,、ONS和PIM服務(wù)的控件,。
4)預(yù)置的portlet,用于加快商店,、物流中心和供應(yīng)商門戶的建設(shè)步伐,。
5)預(yù)構(gòu)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(shù)據(jù),、傳入RFID閱讀器信息;處理庫存過剩、庫存不足和進(jìn)出平衡等情況,。
6)全套系統(tǒng)文檔(軟件架構(gòu)指南,、設(shè)計(jì)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(jié)構(gòu)和測試計(jì)劃在內(nèi)的項(xiàng)目方案
8)開發(fā)環(huán)境(構(gòu)建和測試腳本,、源代碼控制、問題追蹤等)。
4,、為開發(fā),、配置和部署該解決方案提供幫助的咨詢服務(wù)
結(jié)束語
全球領(lǐng)先咨詢公司Gartner將企業(yè)運(yùn)用RFID技術(shù)分為三個(gè)階段:第一階段是企業(yè)內(nèi)部采用 RFID技術(shù),應(yīng)用目的是驗(yàn)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(jié)合RFID技術(shù)和現(xiàn)有業(yè)務(wù)流程,,但只是把RFID應(yīng)用作為原有業(yè)務(wù)系統(tǒng)的一種完善和補(bǔ)充,,用新技術(shù)來適應(yīng)傳統(tǒng)的應(yīng)用;第三階段是以RFID技術(shù)為核心設(shè)計(jì)業(yè)務(wù)流程,優(yōu)化已有的業(yè)務(wù)流程,,消除人工流程,提高信息自動化處理程度,。
不管企業(yè)處在RFID應(yīng)用的哪一階段,,這一面向SOA、切實(shí)可行的RFID應(yīng)用參考架構(gòu),,必將在企業(yè)引入RFID技術(shù)和應(yīng)用過程中,,得到廣泛的實(shí)踐。