[摘要]　　本文從EPC Global所倡導的物聯網這一宏圖偉業開始，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應用系統所應具備的各類系統素質，及為滿足這些系統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的多類RFID應用場景，譬如RFID應用服務托管，企業內部RFID應用，RFID信息供應鏈共享，RFID行業信息中心等。
  
    前言

    RFID（Radio Frequency Identification）電子標簽技術自上世紀第二次世界大戰出現以來，已廣泛應用于各個領域和環節。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，被稱作鐵路車號自動識別系統(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。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RFID應用的普及。

    在RFID標準制定和推廣方面，EPCglobal做為一個受業界委托而成立的非盈利組織，由國際物品編碼協會（EAN）和美國統一代碼委員會（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則將發生改變，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應用規劃階段充分的考慮這些問題的存在，通過構建一個企業級的應用架構，有效解決這些問題，從而滿足RFID應用系統的近、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（Electrical Product Code）
    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ID System 
    電子標簽識別系統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，或下行給讀寫器。EPC中間件采用標準的協議和接口，是連接讀寫器和信息系統的紐帶，目前有應用級別事件ALE（Application Level Event）標準在制定。

    4、  發現服務Discovery Service 
    EPC信息發現服務包括對象命名服務ONS（Object Naming Service）以及配套服務，基于電子產品碼，獲取EPC數據訪問通道信息。目前，根ONS系統和配套的發現服務系統由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，實現最終用戶在物聯網環境下交互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、全球化的部署方式決定了系統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，需要系統有很好的伸縮性，滿足在多層面，多節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，如何簡化系統管理也是系統建設者所需要面對的；分布環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，發揮數據的最大業務價值，則需要與企業內部業務系統整合。

    綜上所述，物聯網的最廣泛成功，依賴于供應鏈每個節點的RFID應用系統提供足夠的系統品質，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，其業務需求就是認證物流環節的物品跟蹤，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，其系統架構也需要站在整個企業應用的高度，盡可能多的使用RFID相關功能，以便企業積累經驗，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內部，沒有和ONS系統進行集成，同時，為了盡量避免影響現有的業務操作流程，沒有實現和現有業務系統的集成。

    物聯網框架所需要的諸多系統素質同樣需要應用到這一簡單的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

    對一個成熟、有效的RFID應用系統來說，不管其業務場景千變萬化，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，實現與企業現有系統的信息整合，優化內部業務流程，提高企業的核心競爭力。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，并執行過濾和設備管理。邊緣服務器還產生ALE事件并將事件發送到集成層。在發送消息時，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務流程的一部分與多個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（如庫存管理或產品信息管理系統）交互。該層還通過控件與系統協作。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，這個行業正由互聯網通信變為RFID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，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、更好的融入企業的已有應用環境，真正承載企業級應用，讓RFID技術發揮最大價值。

    6、管理：通過集中式門戶框架實現RFID監控和管理，同時，通過與現有管理提供商的企業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、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、  BEA webLogic RFID Edition：業界領先的EPC中間件，支持多達12個閱讀器提供商的主流閱讀器，支持EPC Class 0、0+、1，ISO 15693，ISO 18000-6B v1.19 EPC，GEN 2等規格的電子標簽。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、  BEA WebLogic Enterprise Platform：構建面向服務的關鍵任務型企業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所必備的所有工具：
    1）構建可展現企業現有應用和資源的服務 
    2）編排低級別服務以創建高級別業務服務
    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境中執行和管理服務

    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）開發環境（構建和測試腳本、源代碼控制、問題追蹤等）。

    4、為開發、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將企業運用RFID技術分為三個階段：第一階段是企業內部采用RFID技術，應用目的是驗證RFID能被用在特定企業的某種環境中；第二階段是企業結合RFID技術和現有業務流程，但只是把RFID應用作為原有業務系統的一種完善和補充，用新技術來適應傳統的應用；第三階段是以RFID技術為核心設計業務流程，優化已有的業務流程，消除人工流程，提高信息自動化處理程度。

    不管企業處在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，必將在企業引入RFID技術和應用過程中，得到廣泛的實踐。