RFID(射頻識別技術(shù))的應(yīng)用架構(gòu)規(guī)劃指南

　　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)?？梢哉f，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方面。

　　今后幾年，RFID技術(shù)將更加普及。在這個過程中，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，一個物聯(lián)網(wǎng)的組成主要包括以下幾個部分：

　　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，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RFID試點(diǎn)項(xiàng)目的設(shè)計(jì)和實(shí)施。在這里，我介紹一個小型的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，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，可設(shè)定IP地址的閱讀器都由一個且只能由一個邊緣服務(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，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(wù)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(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，這個行業(yè)正由互聯(lián)網(wǎng)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(yīng)和配置都順著這個鏈向下進(jìn)行，而閱讀器的數(shù)據(jù)則在過濾后順著這個鏈上向傳送。

　　通過這樣一個應(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，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，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)給最終用戶的個性化門戶

　　4)在一個可靠、可伸縮的運(yùn)行時間環(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。