本文從EPCGlobal所倡導的物聯網這一宏圖偉業(yè)開始，結合作者參與一些RFID試點工程的切身體會,，著重探討一個典型RFID應用系統(tǒng)所應具備的各類系統(tǒng)素質,，及為滿足這些系統(tǒng)素質所必要的應用架構特性，推導出切實可行的RFID應用參考架構,。另外,，通過適當裁剪，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RFID應用場景,，譬如RFID應用服務托管,，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)電子標簽技術自上世紀第二次世界大戰(zhàn)出現以來，已廣泛應用于各個領域和環(huán)節(jié),。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(yī)藥,、金融收費等諸多領域,。當前我國應用電子標簽技術最成功的案例當屬鐵路的車輛調度系統(tǒng)，被稱作鐵路車號自動識別系統(tǒng)(ATIS),。通過使用電子標簽技術,，僅貨車使用費一項，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，要求其頂級供應商在2005年底啟用電子標簽技術,，RFID技術商用開始進入快車道,。而來自全球最新的消息，多家電子標簽供應商不約而同的發(fā)布了支持GEN2的標簽市場價,，可以看到,，比起去年25美分的標簽單件價格，標簽價格降低了很多,，某些品牌的標簽單件價格已跌入到8美分以內,。可以說,，應用RFID技術的成本壓力正逐步得到緩解,，而這必將進一步激發(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,，主要負責EPC網絡的全球化標準，以便快速,、自動,、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龐大的“物聯網”,，也就是所有參與流通的物品的編碼網絡，實現貨物的全程跟蹤和追蹤,，通過結合計算機互聯網和無線通信網絡,，人、計算機,、貨物在供應鏈網絡的行為規(guī)則將發(fā)生改變,，這也預示著RFID的應用前景將影響人類生活的各個方面。
今后幾年,，RFID技術將更加普及,。在這個過程中，有關伸縮性,、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問題會顯露出來。本文將著重探討如何在RFID應用規(guī)劃階段充分的考慮這些問題的存在,，通過構建一個企業(yè)級的應用架構,，有效解決這些問題，從而滿足RFID應用系統(tǒng)的近,、遠期的多樣化技術要求,。
物聯網框架
來自EPCglobal對物聯網的遠景描述，可以看到,，一個物聯網的組成主要包括以下幾個部分：
1,、電子產品碼EPC(ElectricalProductCode)
電子產品碼用來唯一識別供應鏈網絡中流通的商品。目前,，EPCglobal已制定了其編碼標準來命名這些電子產品碼,。
2、識別系統(tǒng)IDSystem
電子標簽識別系統(tǒng)包括電子標簽和讀寫器。電子標簽做為電子產品碼載體,，通過RFID無線射頻識別技術,，和讀寫器之間進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，電子標簽和讀寫器間數據交互的標準,。
3,、EPC中間件
EPC中間件實現RFID讀寫器和后端應用系統(tǒng)之間的信息交互,，捕獲實時的信息和事件,，或上行給后端系統(tǒng)，或下行給讀寫器,。EPC中間件采用標準的協(xié)議和接口,，是連接讀寫器和信息系統(tǒng)的紐帶，目前有應用級別事件ALE(ApplicationLevelEvent)標準在制定,。
4,、發(fā)現服務DiscoveryService
EPC信息發(fā)現服務包括對象命名服務ONS(ObjectNamingService)以及配套服務，基于電子產品碼,，獲取EPC數據訪問通道信息,。目前，根ONS系統(tǒng)和配套的發(fā)現服務系統(tǒng)由EPCglobal委托Verisign公司進行運維,，其接口標準也正在形成中,。
5、EPCIS(EPCInformationService)
EPC信息服務,，實現最終用戶在物聯網環(huán)境下交互EPC信息,。關于EPCIS的接口和標準也正在制定中。
聯網技術架構采用的是分布式網絡架構,，運行在全球互聯網上,，而參與其中的建設者不但是標準制定機構和其委托單位，更是供應鏈網絡中的各個供應商,、物流服務提供商,、零售商、或EPC服務托管提供商,。這一跨組織,、跨行業(yè)、全球化的部署方式決定了系統(tǒng)對安全性的要求極高;同時,，為能夠支撐全球供應鏈網絡的EPC數據,，需要系統(tǒng)有很好的伸縮性，滿足在多層面，多節(jié)點上實施靈活的伸縮能力;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,，提到維護和管理如此龐大的跨全球的物聯網，如何簡化系統(tǒng)管理也是系統(tǒng)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)務價值,，則需要與企業(yè)內部業(yè)務系統(tǒng)整合。
綜上所述,，物聯網的最廣泛成功,，依賴于供應鏈每個節(jié)點的RFID應用系統(tǒng)提供足夠的系統(tǒng)品質，使其不成為物聯網的瓶頸,，才能最終保證其可以有效的服務全球,。
RFID試點工程
從年初開始，我參與了多個RFID試點項目的設計和實施,。在這里,，我介紹一個小型的RFID應用系統(tǒng)，其業(yè)務需求就是認證物流環(huán)節(jié)的物品跟蹤,，僅涉及到物理上兩個倉庫的出入庫操作,。
即便是這樣的RFID項目，其系統(tǒng)架構也需要站在整個企業(yè)應用的高度,，盡可能多的使用RFID相關功能，以便企業(yè)積累經驗,，更好的服務于今后RFID技術的全面應用,。
RFID應用架構采用分布式網絡架構，EPC中間件和RFID讀寫器部署在兩個倉庫,，EPCIS,、門戶應用、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,，沒有和ONS系統(tǒng)進行集成，同時,，為了盡量避免影響現有的業(yè)務操作流程,，沒有實現和現有業(yè)務系統(tǒng)的集成。
物聯網框架所需要的諸多系統(tǒng)素質同樣需要應用到這一簡單的RFID應用系統(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應用架構
對一個成熟,、有效的RFID應用系統(tǒng)來說，不管其業(yè)務場景千變萬化,，對RFID接入技術要求迥異,，其共同之處在于如何有效的使用RFID信息，實現與企業(yè)現有系統(tǒng)的信息整合,，優(yōu)化內部業(yè)務流程,，提高企業(yè)的核心競爭力。一個良好的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,，閱讀器經常由觸發(fā)器控制,，每秒讀取標簽上百次。無論何時,，可設定IP地址的閱讀器都由一個且只能由一個邊緣服務器控制,，以避免出現與網絡分區(qū)相關的問題。
邊緣層,，邊緣服務器定期輪詢閱讀器(例如,，每秒兩次)，以消除重復操作,，并執(zhí)行過濾和設備管理,。邊緣服務器還產生ALE事件并將事件發(fā)送到集成層。在發(fā)送消息時,，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)務流程的一部分與多個不同系統(tǒng)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服務接口與ONS(對象命名服務)通信。與DNS服務器相似，ONS也可用于查找惟一的RFID標記ID,，并識別其他產品信息,。集成層必須不斷從EPC-IS(電子產品碼信息服務)儲存庫查詢數據,，EPC-IS為ALE事件提供業(yè)務背景,。例如，通過供應鏈跟蹤和追蹤產品,。EPC-IS的標準目前正在制定,。集成層還可以用B2B消息(如查詢EPC-IS儲存庫的EDI或Web服務請求)，通過防火墻中的網關與外部系統(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(因為邊緣層負擔更輕,，價格更低),。應用服務器和數據庫連接池在互聯網數據庫連接中的使用越來越廣,，這個行業(yè)正由互聯網通信變?yōu)镽FID通信,，這就需要一個邊緣層來過濾信息，一個集成層來完成連接,。
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,。供應和配置都順著這個鏈向下進行,，而閱讀器的數據則在過濾后順著這個鏈上向傳送,。
通過這樣一個應用架構，可以很好的解決前面提到的7類技術問題：
1,、伸縮性：使用線程多路技術,，非阻塞I/O技術，提高邊緣服務器的CPU利用率,，采用“批量消息傳送”機制，并把邊緣服務器層做為事件源而非事件儲存庫,，可以很好的實現系統(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故障,，可以很好的提供高可用性，大家熟知的群集技術可以很好的配合這一想法具體實現,。
3,、安全性：一個開放的、便于集成第三方供應商的身份驗證,、授權和審計技術的安全框架將可以采納業(yè)界最佳的安全實踐,，提供最好的安全保障。
4,、互操作性：遵循業(yè)界標準,，提供開放的互操作框架，可以很好的滿足RFID應用的近,、遠期實施目標,。
5、集成：集成是提升RFID應用業(yè)務價值的最佳途徑,，RFID應用架構需要很好的支持集成技術,，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技術發(fā)揮最大價值。
6,、管理：通過集中式門戶框架實現RFID監(jiān)控和管理,，同時,，通過與現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應用架構的各個功能模塊。
7,、消息傳遞：通過提供“一次成功”消息傳輸品質,，保證消息入、出隊的事務一致性,，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應用參考框架,，其優(yōu)勢主要體現在以下幾個方面：
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(ONS),、產品信息管理(PIM)系統(tǒng),、EPC-IS 和其它打包應用連接起來的連通性資產。
3,、是一種面向服務的架構方法,，充分利用了既考慮到集成選項的增加，又考慮到企業(yè)靈活性的最佳實踐,。
BEA公司的RFID解決方案由以下四個組件構成：
1,、BEAwebLogicRFIDEdition：業(yè)界領先的EPC中間件，支持多達12個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)格的電子標簽,。同時,，在EPC中間件領域，BEA領導著ALE標準的制定,，并在EPCglobal標準制定上處在領導者的位置,。
2、BEAWebLogicEnterprisePlatform：構建面向服務的關鍵任務型企業(yè)解決方案而設計的一種統(tǒng)一的,、可擴展的應用基礎架構,。該平臺提供了完成下述任務所必備的所有工具:
1)構建可展現企業(yè)現有應用和資源的服務
2)編排低級別服務以創(chuàng)建高級別業(yè)務服務
3)構建可使用服務并將服務展現給最終用戶的個性化門戶
4)在一個可靠、可伸縮的運行時間環(huán)境中執(zhí)行和管理服務
3,、BEARFID解決方案工具箱：是實施RFID解決方案的加速器,，包含快速配置和部署RFID 應用系統(tǒng)所必需的代碼、文檔和最佳實踐,。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)消息總線架構，使事件能夠被多個感興趣的用戶處理,。
3)用于連接到EPC-IS,、ONS和PIM服務的控件。
4)預置的portlet,，用于加快商店,、物流中心和供應商門戶的建設步伐。
5)預構建業(yè)務流程,，用于處理各種與RFID相關的事件,，包括出入的ASN數據,、傳入RFID閱讀器信息;處理庫存過剩、庫存不足和進出平衡等情況,。
6)全套系統(tǒng)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)開發(fā)環(huán)境(構建和測試腳本,、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
結束語
全球領先咨詢公司Gartner將企業(yè)運用RFID技術分為三個階段：第一階段是企業(yè)內部采用 RFID技術,，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技術和現有業(yè)務流程,，但只是把RFID應用作為原有業(yè)務系統(tǒng)的一種完善和補充，用新技術來適應傳統(tǒng)的應用;第三階段是以RFID技術為核心設計業(yè)務流程,，優(yōu)化已有的業(yè)務流程,，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應用的哪一階段,，這一面向SOA、切實可行的RFID應用參考架構,，必將在企業(yè)引入RFID技術和應用過程中，得到廣泛的實踐,。