[摘要]　　本文從EPC Global所倡導的物聯(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(zhì)，及為滿足這些系統(tǒng)素質(zhì)所必要的應用架構(gòu)特性，推導出切實可行的RFID應用參考架構(gòu)。另外，通過適當裁剪，本文闡述的RFID應用參考架構(gòu)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(nèi)部RFID應用，RFID信息供應鏈共享，RFID行業(yè)信息中心等。
  
    前言

    RFID（Radio Frequency Identification）電子標簽技術(shù)自上世紀第二次世界大戰(zhàn)出現(xiàn)以來，已廣泛應用于各個領(lǐng)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(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)。通過使用電子標簽技術(shù)，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(shù)，RFID技術(shù)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GEN 2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(nèi)。可以說，應用RFID技術(shù)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(wǎng)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(lián)網(wǎng)"，也就是所有參與流通的物品的編碼網(wǎng)絡，實現(xiàn)貨物的全程跟蹤和追蹤，通過結(jié)合計算機互聯(lián)網(wǎng)和無線通信網(wǎng)絡，人、計算機、貨物在供應鏈網(wǎng)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(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)級的應用架構(gòu)，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(shù)要求。

    物聯(lián)網(wǎng)框架

    來自EPCglobal對物聯(lián)網(wǎng)的遠景描述，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（Electrical Product Code）
    電子產(chǎn)品碼用來唯一識別供應鏈網(wǎng)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(chǎn)品碼。

    2、識別系統(tǒng)ID System 
    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(chǎn)品碼載體，通過RFID無線射頻識別技術(shù)，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(shù)據(jù)交互的標準。

    3、  EPC中間件
    EPC中間件實現(xiàn)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（Application Level Event）標準在制定。

    4、  發(fā)現(xiàn)服務Discovery Service 
    EPC信息發(fā)現(xiàn)服務包括對象命名服務ONS（Object Naming Service）以及配套服務，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 （EPC Information Service）
    EPC信息服務，實現(xiàn)最終用戶在物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下交互EPC信息。關(guān)于EPCIS的接口和標準也正在制定中。 

     聯(lián)網(wǎng)技術(shù)架構(gòu)采用的是分布式網(wǎng)絡架構(gòu)，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(gòu)和其委托單位，更是供應鏈網(wǎng)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?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鏈網(wǎng)絡的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(lián)網(wǎng)，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(shù)據(jù)，發(fā)揮數(shù)據(jù)的最大業(yè)務價值，則需要與企業(yè)內(nèi)部業(yè)務系統(tǒng)整合。

    綜上所述，物聯(lián)網(wǎng)的最廣泛成功，依賴于供應鏈每個節(jié)點的RFID應用系統(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(gòu)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(guān)功能，以便企業(yè)積累經(jīng)驗，更好的服務于今后RFID技術(shù)的全面應用。

    RFID應用架構(gòu)采用分布式網(wǎng)絡架構(gòu)，EPC中間件和RFID讀寫器部署在兩個倉庫，EPCIS、門戶應用、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)進行集成，同時，為了盡量避免影響現(xiàn)有的業(yè)務操作流程，沒有實現(xiàn)和現(xiàn)有業(yè)務系統(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(gòu)

    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?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(gòu)，可以很好的幫助企業(yè)達到這一目標。

    RFID應用參考架構(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(xiàn)與網(wǎng)絡分區(qū)相關(guān)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(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(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。控件是一種開放源框架，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(chǎn)品信息。集成層必須不斷從EPC-IS（電子產(chǎn)品碼信息服務）儲存庫查詢數(shù)據(jù)，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(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EPC-IS儲存庫的EDI或Web服務請求），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（因為邊緣層負擔更輕，價格更低）。應用服務器和數(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。供應和配置都順著這個鏈向下進行，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(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現(xiàn)。

    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(quán)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(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)揮最大價值。

    6、管理：通過集中式門戶框架實現(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。

BEA RFID解決方案

    BEA RFID 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(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（ONS）、產(chǎn)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(chǎn)。
    3、是一種面向服務的架構(gòu)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(gòu)成：

    1、  BEA webLogic RFID Edition：業(yè)界領(lǐng)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EPC Class 0、0+、1，ISO 15693，ISO 18000-6B v1.19 EPC，GEN 2等規(guī)格的電子標簽。同時，在EPC中間件領(lǐng)域，BEA領(lǐng)導著ALE標準的制定，并在EPCglobal標準制定上處在領(lǐng)導者的位置。

    2、  BEA WebLogic Enterprise Platform：構(gòu)建面向服務的關(guān)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(chǔ)架構(gòu)。該平臺提供了完成下述任務所必備的所有工具：
    1）構(gòu)建可展現(xiàn)企業(yè)現(xiàn)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(gòu)建可使用服務并將服務展現(xiàn)給最終用戶的個性化門戶
    4）在一個可靠、可伸縮的運行時間環(huán)境中執(zhí)行和管理服務

    3、  BEA RFID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(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(gòu)建業(yè)務流程，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、庫存不足和進出平衡等情況。
    6）全套系統(tǒng)文檔（軟件架構(gòu)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(jié)構(gòu)和測試計劃在內(nèi)的項目方案
    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

    結(jié)束語

    全球領(lǐng)先咨詢公司Gartner將企業(yè)運用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(jié)合RFID技術(shù)和現(xiàn)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(shù)來適應傳統(tǒng)的應用；第三階段是以RFID技術(shù)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(gòu)，必將在企業(yè)引入RFID技術(shù)和應用過程中，得到廣泛的實踐。