（管理科学与工程专业论文）rfid使能应用集成中间件评估指标体系研究.pdf

摘要 在r f i d 的应用和研究中，r f i d 中间件是一个备受关注的问题，它支撑着 r f i d 技术发挥价值，是衔接硬件设备如标签、阅读器和企业应用软件如企业资 源规划( e r p ) 、客户关系管理( c l 蝴) 等的桥梁。 但企业要选择一个符合要求的r f i d 中间件，不仅需要对r f i d 中间件作出 功能上的评估，还必须考虑经济因素、集成因素、安全因素等。r f i d 中间件的 选型涉及了企业1 1 r 架构、业务流程、操作方式的变化，简单仓促的应用决策将 带来人力、物力、财力的损失。而现有的对r f i d 中间件选型的研究大多基于经 济角度或功能角度，缺乏全面的、充分体现r f i d 技术特殊性的r f i d 中间件评 估指标体系。 因此，本文首先分析r f i d 中间件的逻辑架构和企业应用需求，在逻辑架构 上从设备集成、事件管理和应用集成三方面具体展开论述，并分析涉及的技术， 在应用需求上，提出一个包含三个阶段的r f i d 中间件发展模式。基于r f i d 中 间件的逻辑架构和应用需求，探讨符合发展需要的r f i d 集成中间件的必备功能 和可选功能。 然后，提出一个r f i d 中间件评估指标体系，指标体系的建立基于软件工程 思想与国际r f i d 中间件标准，同时与其他评估指标不同的是该指标体系的针对 性更强，在选择指标时采用理论和实际相结合的方法，以期为企业进行r f i d 应 用的战略规划提供指导，同时帮助国内r f i d 中间件厂商更加了解r f i d 中间件 的长远需求。 最后，根据本文提出的评估指标体系，选取现有的9 种r f i d 中间件进行评 估，并进行了r f i d 中间件的对比和综合分析。 关键字：r f i d 中间件；指标体系；评估 a b s t r a c t r f i dm i d d l e w a r eg a i n e dal o ta t t e n t i o n ，i ts u p p o r t st h er f i da p p l i c a t i o n ，i ti s t h eb i l g eb e t w e e nd e v i c e ss u c ha st a g s ，r e a d e r sa n de n t e r p r i s ea p p l i c a t i o n ss u c ha s e n t e r p r i s er e s o u r c ep l a n n i n g ( e r p ) ，c u s t o m e rr e l a t i o n s h i pm a n a g e m e n t ( c r m ) h o w e v e r , e n t e r p r i s e ss h o u l ds e l e c tas u i t a b l er f i dm i d d l e w a r e ，n o to n l ys a t i s f y t h ef u n c t i o n a lc r i t e r i a , b u ta l s oc o n s i d e rt h ee c o n o m i c ，i n t e g r a t i o n ，s e c u r i t ya n do t h e r f a c t o r s t h es e l e c t i o no fr f i dm i d d l e w a r ew o u l di n v o l v e dt h ei ti n f r a s t r u c t u r e ， b u s i n e s sp r o c e s sa n dt h eo p e r a t i o no fb u s i n e s s ，t h eh a s t yd e c i s i o n - m a k i n gw o u l d b r i n gt h eh u m a n ，m a t e r i a lo rf i n a n c i a ll o s s e s w h i l et h ee x i s t i n gs t u d yo fr f i d m i d d l e w a r ee v a l u a t i o na r eb a s e do ne c o n o m i co rf u n c t i o n a lp e r s p e c t i v e , w h i c hm e a n s t h a tac o m p r e h e n s i v er f i dm i d d l e w a r ee v a l u a t i o nc r i t e r i as h o u l db en e e d e d ，a n d f u l l yr e f l e c t st h ef e a t u r e so fr f i dt e c h n o l o g y f i r s t l y , i tf o c u s e so nt h el o g i ci n f r a s t r u c t u r ea n dr e q u i r e m e n t so ft h er f i d m i d d l e w a r e ，a n da n a l y s i st h et h r e ec o r ef u n c t i o n a lp a r t so ft h er f i dm i d d l e w a r e b a s e do nt h ea p p l i c a t i o ni td i v i d et h ea p p l i c a t i o nm o d e li n t os l a pa n ds h i pa p p l i c a t i o n m o d e l ，r o io r i e n t e da p p l i c a t i o nm o d e l ，i n t e g r a t i o na p p l i c a t i o nm o d e l b a s e do nt h e s e w ea n a l y s i st h ef u n c t i o no fr f i dm i d d l e w a r e t h e na n a l y s i st h er e q u i r e m e n t sf r o mm a n a g e m e n ta n dt e c h n o l o g y , a n db u i l da l l e v a l u a t i o nc r i t e r i af r o me c o n o m i c ，f u n c t i o n a l ，i n t e g r a t i o n , a n ds e c u r i t yp e r s p e c t i v e t h ee v a l u a t i o nc r i t e r i aw e r ee s t a b l i s h m e n tb a s e do nt h es o f t w a r ee n g i n e e r i n ga n dt h e i n t e r n a t i o n a lr f i dm i d d l e w a r es t a n d a r d ，a n dm o r et a r g e t e do fi n d i c a t o r s ，c o m b i n i n g t h ea p p r o a c ho ft h e o r e t i c a la n d p r a c t i c a l i tb u i l tt oh e l pt h ec o m p a n i e st od os t r a t e g i c p l a n n i n g ，a n da l s oh e l pd o m e s t i cr f i dm i d d l e w a r ev e n d o r st ob e t t e ru n d e r s t a n d i n g t h el o n g - t e r md e m a n do fr f i dm i d d l e w a r e f i n a l l y , i ts e l e c t sn i n er f i dm i d d l e w a r ep r o d u c t so nt h em a r k e tt oe v a l u a t e ，a n d a n a l y s i sm e i rd i f f e r e n tp e r f o r m a n c e k e yw o r d s ：r f i dm i d d l e w a r e ；e v a l u a t i o nc r i t e r i a ；e v a l u a t i o n 厦门大学学位论文原创性声明 兹呈交的学位论文，是本人在导师指导下独立完成的研究成 果。本人在论文写作中参考的其他个人或集体的研究成果，均在 文中以明确方式标明。本人依法享有和承担由此论文产生的权利 和责任。 声明人( 签名) ：仁伪弼 眇孑年多胄r 日 厦门大学学位论文著作权使用声明 本人完全了解厦门大学有关保留、使用学位论文的规定。厦门大 学有权保留并向国家主管部门或其指定机构送交论文的纸质版和电 子版，有权将学位论文用于非赢利目的的少量复制并允许论文进入学 校图书馆被查阅，有权将学位论文的内容编入有关数据库进行检索， 有权将学位论文的标题和摘要汇编出版。保密的学位论文在解密后适 用本规定。 本学位论文属于 1 保密( ) ，在年解密后适用本授权书。 2 不保密() ( 请在以上相应括号内打“4 ) 作者签名：侈冬殇日期：河年 彳 月 玎 日 导师签名老嘶日期：y 狰石月为1 第l 章绪论 1 1 选题的背景和意义 第1 章绪论 随着因特网的飞速发展，信息数字化和全球商业化促进了人们对更现代化 的产品标识和跟踪方案的研发，r f i d 技术可以改来这些方面的改善。使用r f i d 技术可以同时识别多个物品，在潮湿等恶劣的环境下也能不受影响，而且识别 可以具体到单个物品，r f i d 标签可以被多次重写从而提高使用率和降低成本， r f i d 标签还可以自动发送信号，降低人为的误差。 r f i d 提供的数据有三种特性：识别单个物品、实时提供物品信息、自动更 新物品信息。r f i d 技术的这3 个特点，能满足供应链长期和即时信息需求，提 供单个物品的识别和实时数据，可以有效的避免过去根据不完整和过时的信息 进行管理决策的行为，根据实时的数据进行评估和决策。r f i d 可以给采购管理、 仓库管理、产品批次追踪、运输管理、资产管理、客户服务管理、回收管理、 订单执行管理、设施管理带来显著的变化。 在供应链中应用r f i d ，可以给企业带来两方面的优势：( 1 ) 提高可视性和 预测水平；( 2 ) 通过完整的信息追踪，快速占有市场，降低缺货水平，检测假 冒产品，提高安全性。通过r f i d 可以达到一个自适应的供应链，对生产、库 存、分销、零售、回收等完整的业务循环进行实时的优化，并在既定的目标下 进行预测性的决策更新。 在企业中r f i d 的应用需要相应的r r 架构支持，其中包含的一个重要部分 就是r f i d 中间件。r f i d 中间件是衔接硬件设备如标签、阅读器和企业应用软 件如企业资源规划( e r p ) 、客户关系管理( c r m ) 等的桥梁。 r f i d 中间件的主要任务是处理阅读器读取的标签数据，对数据进行过滤、 汇总、计算、分组，并防止数据重复冗余，同时减少从阅读器传往企业应用的 大量原始数据，生成加入了语意解释的事件数据，以及向标签中写入数据或业 务信息。 随着r f i d 的关注程度和应用逐渐增加，大量中间件开始出现，受r f i d 中 间件市场需求的驱动，很多软件厂商开始投入这个领域，目前的r f i d 中间件 软件提供商有o r a c l e 、s a p 、b e a 、s u n 等。在国内r f i d 的应用很少，目 r f i d 使能应用集成中间件评估指标体系研究 前大部分r f i d 厂商都是从硬件入手，提供的中间件服务更多局限在浅层次， 在r f i d 中间件的设计上缺乏深入的分析，架构上无法满足长远需求，最终必 然给企业应用带来更大的复杂性。 企业要应用r f i d ，必然面对r f i d 中间件的选型问题，而r f i d 中间件的 应用涉及了企业i t 架构、业务流程、操作方式的变化，简单仓促的应用决策将 带来人力、物力、财力的损失【i j ，面对r f i d 带来的成本和复杂性，绝大部分企 业肯定会选择市场上已有的解决方案，本文把r f i d 功能分为三个部分具体展 开论述，帮助企业更清晰的理解r f i d 中间件包含的功能。但要选择一个符合 要求的中间件，不仅需要对中间件作出功能上的评估，还必须考虑经济因素、 集成因素、安全因素等，因此，本文首先根据r f i d 的应用进展，分析出r f i d 中间件的三个应用发展阶段，并详细展现企业的r f i d 管理需求和技术需求， 最后基于软件工程思想与国际r f i d 中间件标准，提出了一个更具针对性的 r f i d 中间件评估指标体系，以期为企业进行r f i d 应用的战略规划提供指导， 同时帮助国内r f i d 中间件厂商更加了解r f i d 中间件的长远需求，真正从架构 上完善其r f i d 中间件。 1 2 文献综述 对于功能趋同的中间件，选择的难度非常大。由于难度较大，很多企业通 过购买同软件商的软件，以此简化应用难度，降低转换成本，有些企业则只 从经济角度选择，这都是缺乏选择指标体系的表现【2 】o 在软件评价与评估方面，目前对于软件体系结构的研究较为全面，刘霞1 3 】 总结了目前软件体系结构分析与评价方法，分析了s a a m ( s o f t w a r ea r c h i t e c t u r e a n a l y s i sm e t h o d ) 、a t a m ( a r c h i t e c t u r et r a d e - o f f a n a l y s i s ) 、a l p s m ( a r c h i t e c t u r e l e v e lp r e d i c t i o no fs o f t w a r em a i n t e n a n c e ) 、a l m a ( a r c h i t e c t u r el e v e l m o d i f i a b i l i t ya n a l y s i s ) 等9 种方法。 王坚【4 】认为中间件的种类越来越多，单一产品的功能特性又越来越丰富， 最终用户和应用开发商时常面临中间件的评估问题。并提出从功能性特征、非 功能性特征与技术标准三个方面来评估一个中间件。 对于r f i d 中间件评估研究方面的研究，以下从衡量标准、评估体系两个 方面分别进行阐述。 2 第1 章绪论 ( 1 ) 衡量标准 l i n t 5 】等从数据质量、成本、系统适用性三个方面进行评估，并通过问卷调 查，确定指标的优先级。 m i l l e r m j 关注内部系统，认为需要从环境( 管理、读取冲突、周边环境) 、成 本( 硬件资金投入、r o i ) 、标准( 行业标准、硬件) 、集成、可扩展性等方面 进行评估。 l e ez h e k u n 7 1 根据在自动化制造中应用r f i d ，则要满足物品单个识别，识 别柔性制造过程中物品之间的关联，制造、在制过程质量管理、包装、库存管 理和发运的支持、并行工程的支持等。 s u h o n g l i t 8 】总结了r f i d 的应用范围，从目前r f i d 技术上的需求及应对策 略上进行了详细的阐述，主要从费用、标准、标签和阅读器类型选择、数据管 理、系统集成、安全等六个方面进行了详细的讨论，分析了以上6 个方面在技 术的具体体现，并分别就这6 个方面进行了细致的策略分析和选择参考。 在衡量指标的提出上，目前研究从制造业应用角度总结出来，或者从企业 应用的角度考虑，没有从企业应用的共同层面进行分析，对于企业r f i d 中间 件应用的共性还没有深入的分析。 ( 2 ) 评估体系 r i m 公司( r e s e a r c hi nm o t i o n l i m i t e d ) 关注内部系统的闭环，认为需要从 环境( 管理、读取冲突、周边环境) 、成本( 硬件资金投入、r o i ) 、标准( 行业 标准、硬件) 、集成、可扩展性等方面进行评估【6 】。在自动制造中应用r f i d ， 则要满足物品单个识别，识别柔性制造过程中物品之间的关联，制造、在制过 程质量管理、包装、库存管理和发运的支持、并行工程的支持等川。该指标体， 系是基于制造业企业的，而且是从单个企业的角度提出的，带有一定的企业倾 向性，并不适合进行r f i d 中间件的横向评估。 s u h o n g l i 等总结了r f i d 的应用范围，从目前r f i d 技术上的需求及应对 策略上进行了详细的阐述，主要从费用、标准、标签和阅读器类型选择、数据 管理、系统集成、安全等六个方面进行了详细的讨论，分析了以上6 个方面在 技术上的具体表现形式，并分别就这6 个方面进行了细致的策略分析和选择参 r o ! ：r e t u r no f i n v e s t m e n t , 投资回报 3 r f i d 使能应用集成中间件评估指标体系研究 考f 8 】。虽然从企业角度进行了分析，但评估的角度是从企业的应用，而不是中 间件，对于中间件的特定内容的分析没有深入。 f r i s c h b i e r 掣1 0 】提出应从技术、集成、经济效益三个方面进行评估，技术上 包括可扩展性、标准、数据处理能力、功能共享、性能，集成上包括与现有系 统的集成、可定制程度，经济效益上包括i t 架构、起始及后续硬件、支持的投 入、培训员工、投资风险。并以s a p a i i ( s a p a u t o i di n f r a s t r u c t u r e ) 的具体 分析为例进行评估。作者仅分析了s a p a l l ，且其评估体系中没有包含安全、 隐私等重要指标。f r i s c h b i e r 从技术、集成、经济效益等角度进行了指标的细化， 提出了非常好的r f i d 中间件评估指标体系，但是忽略了r f i d 安全的重要性， 同时只是针对s a pa l l 进行了分析。 g io u g 【9 】根据i s o i c e9 1 2 6 软件质量标准模( 如图1 1 ) 型，从功能、可靠 性、可用性、有效性、可移植性、可维护性等方面采用层次分析法进行评估。 分析结果指出功能是最重要指标，其次是可移植性。但是对r f i d 中间件的评 估指标并没有进行深入的探讨，对于r f i d 中间件的需求分析只在笼统应用层 次。该研究是针对中间件的评估，但是r f i d 技术的特征较以往信息技术差异 较大，只是通过i s o i c e9 1 2 6 软件质量标准模型中的指标没有反应出r f i d 中 间件的特点。 图1 1i s o i c e9 1 2 6 软件质量标准 资料来源：g io u g ；d o oy e o n ：a q u a n t i t ye v a l u a t i o nt e c h n i q u eo f r f i dm i d d l e w a r ei nu b i q u i t o u sc o m p u t i n g 【9 1 ，2 0 0 6 j l e e f l l l 从使用效率角度r f i d 中间件属于分布式系统，但是具有其特殊性， r f i d 中间件需要处理大量数据、分发请求和相应事件及数据，分析指出应从负 4 第1 章绪论 载、吞吐量、请求响应时问等参数进行测量，并且提出测量系统框架和具体实 现。使用效率只是中间件评估的一个方面，而且效率的测量较为复杂，企业很 难理解。 f o r r e s t 一1 2 】把目前r f i d 中间件厂商进行分类，分为因r f i d 而成立的软件 厂商、已经有s c m 等应用的软件厂商、扩展r f i d 应用的平台提供商、扩展 r f i d 应用的集成软件厂商四类，并从各厂商软件提供的功能、战略、市场表现 三个方面的指标进行评估，从目前市场及社会需求进行了分析，总结各厂商的 短期预期表现。认为从长远看来，为满足企业需求，r f i d 中间件必然朝着多层 架构趋势发展，并根据四类厂商的长期预期表现进行了分析，认为s a p 、l b m 、 o r a c l e 等有着大型平台、集成平台的厂商将获得竞争优势。侧重点在于现有涉 及r f i d 软件或平台的厂商的现在及将来的市场情况，所以其指标体系较多的 关注软件厂商本身，对于r f i d 的具体技术和功能没有进行分析。 l i n t 5 】等把数据质量、成本、系统适用性三个方面作为评估标准，然后根据 专家打分法确定各个指标的权重及排序，其调查对象分为领域专家和行业专家。 排序结果如表1 所示。从中可以看到，对于成本考虑非常明显，企业首先需要 在内部使用r f i d ，然后支持相应的行业和公共标准，从而从s c m 整体的r f i d 应用中获益，在目前r f i d 标准不统一的情况下，企业较多的关注集成问题。 成本和r o i 是主要的考虑因素，集成、安全已经具有非常重要的意义。l i n 较 多的关注企业，而没有对r f i d 中间件进行分析。 表1 指标排序 一级指标 二级指标权重 硬件软件 0 1 1 5 成本系统集成 o 1 5 l ( 0 6 3 3 ) 可操作性 o 1 1 6 标签成本 o 1 2 7 人力资源0 0 8 5 产品管理简化 0 0 3 5 系统适用性产品控制 0 0 3 2 ( 0 2 4 9 ) 频率选择 0 0 3 0 应用集成 0 0 5 8 安全 o 0 9 5 数据共享 0 0 1 7 数据质量 效率 o 0 2 9 5 r f i d 使能应用集成中间件评估指标体系研究 ( o 1 1 8 ) 自动化程度 0 0 1 9 简易性0 0 3 3 数据管理 0 0 2 0 资料来源：k o o n gl i n 。c h a dl i n ：e v a l u a t i n gt h ed e c i s i o nt oa d o p tr f i ds y s t e m su s i n ga n a l y t i ch i e r a r c h y p r o c e s s1 5 ，2 0 0 7 企业要应用r f i d 技术，在中间件上进行选择，针对众多的商业解决方案， 需要通过分析，从r o i 、成本、集成、安全、隐私等多个方面进行考虑，现有 的研究在衡量指标和评估体系上较少，而且都是从商业的角度来衡量，角度各 不相同，没有提出统一的全面的评估体系和方法，特别是很少把非常受关注的 r f i d 安全和隐私因素纳入进去。 1 3 研究内容和框架 1 3 1 研究内容 本文在分析r f i d 中间件的发展和功能，以及在对企业应用r f i d 产生的需 求的总结的基础上，归纳出一个全面的以r f i d 中间件为客体的评估指标体系。 指标体系的建立基于软件工程思想与国际r f i d 中间件标准，同时与其他评估 指标不同的是该指标体系的针对性更强，在选择指标时采用理论和实际相结合 的方法。 根据论文所研究的内容范围，需要解决的问题主要有： ( 1 ) 根据r f i d 中间件在r f i d 系统中的位置和功能，分析其逻辑架构、 功能组成以及功能实现技术。 ( 2 ) 根据对r f i d 中间件的应用分析，理清r f i d 中间件的应用需求。 ( 3 ) 在总结现有的r f i d 中间件评估指标和方法的基础上，提出一个r f i d 中间件的评估指标体系，并选取现有软件厂商的r f i d 中间件进行评估。 1 3 2 研究框架 根据以上的研究内容，本文的研究框架如下： 第一章为绪论，主要从总体上对论文进行介绍。 6 第l 章绪论 第二章是r f i d 中间件，主要从中间件的角度延伸到r f i d 中间件，探讨 r f i d 中间件的中心地位及逻辑架构，分析了r f i d 中间件的功能构成的三个方 面：设备管理、事件管理和集成管理，最后简要介绍了e p c 的中间件标准a l e 。 第三章是r f i d 中间件应用需求。一是分析应用模式的发展变化及其需求 变化，把r f i d 中问件的应用程度分为即拆即送模式应用、r o i 模式应用和集 成模式应用。二是结合r f i d 数据生命周期，从应用的管理角度和技术角度分 别总结r f i d 中间件的应用需求。 第四章是r f i d 中间件评估。总结现有评估方法，建立了一个以r f i d 中间 件为研究对象的评估指标体系，并根据企业的r f i d 应用出发点分为强制驱动、 机会驱动和战略驱动三种类型，归纳三种类别的企业分别对指标体系的侧重。 然后根据评估指标体系，对现有r f i d 中间件进行评估，包括a l i e n 、s u n 、b e a 、 m i c r o s o f t 、s y b a s e 等，最后进行r f i d 中间件的对比和综合分析。 第五章是结论，对下一步研究工作进行展望。 论文的研究框架如图1 2 所示。 图1 2 论文的研究框架 7 r f i d 使能应用集成中间件评估指标体系研究 2 1r f i d 中间件 2 1 1 中间件的概念 第2 章r f i d 中间件 在计算机软件领域，中间件一词的出现可以追溯到著名的1 9 6 8 年n a t o 软件工程会议。早期所谓中间件一般指位于操作系统和应用程序之间的一个软 件层。而到今天，任何支持二次开发的非终端产品软件系统都可以贴上“中间 件 的标签。比较严谨的看法是，所谓“中间件 一般指分布式软件应用和操 作系统( 包括网络软件) 之间，以标准的a p i 和标准的通信协议屏蔽了底层主机 在机器结构、网络连接、操作系统以及程序设计语言等多方面的异构性，从而 为应用提供了一个抽象的“平台，【2 0 1 。这个平台实际上为简化分布应用的设计、 实现和维护提供了一个简明、一致、集成的分布程序设计和运行支撑环境【2 嵫】。 中间件应具有如下的一些特点：满足大量应用的需要；运行于多种硬件和o s 平台；支持分布计算，提供跨网络、硬件和o s 平台的透明性的应用或服务的 交互；支持标准的协议；支持标准的接口。 图2 1i t 架构中的中间件 资料来源：酬e c vs h o r e y ：m o b i l e ，w i r e l e s sa n ds e n s o rn e t w o r k s ：t e c h n o l o g y , a p p l i c a t i o n s a n df u t u r e , i e e e p r e s s ，2 0 0 6 8 第2 章r f i d 中间件 从历史发展看，上世纪八、九十年代，主流应用逐渐从面向大型主机的应 用模式向面向客户服务器的应用模式转换，而中间件技术较好地解决了客户 服务器架构下的异构性问题，并通过提供一组核心支撑服务，使分布在各个主 机上的软件实体能够方便地通过网络进行互操作，为企业内部各种信息系统通 过企业内部网的全面集成提供了有力支持，从而获得了广泛的应用【2 0 】。 中间件把分布式系统、网络、嵌入式系统等连接起来。中间件的位置可以 从图2 1 看出，把硬件层和应用层接合起来让它们协同工作，或者通过提供统 一化、简单化的接口屏蔽复杂性，为实际应用中简化操作和管理。所以，中间 件的实现要考虑很多因素，比如网络性能、编程语言、操作系统、系统架构( 面 向对象、c s 、w 曲服务) 、消息路由、事务管理、差错控制和恢复、事件管理、 存储机制等【硎。 2 1 2r f i d 中间件 完整的r f i d 系统一般由三部分组成：标签、阅读器以及应用支撑软件如图 2 2 所示。 图2 2r f i d 系统组成 资料来源：c h r i s t i a nf l o e r k e m e i e r , m a t h i a sl a m p e ：r f i dm i d d l e w a r ed e s i g na d d r e s s i n ga p p l i c a t i o n r e q u i r e m a ma n dr f i dc o n s t r a i n t s ! 。3 1 2 0 0 5 9 r f i d 使能应用集成中问件评估指标体系研究 r f i d 的应用需要相应的1 1 r 架构，其中包含的一个重要部分就是r f i d 中 间件，r f i d 中间件是介于r f i d 硬件( 阅读器) 和企业应用、传统中间件之间的 新的、特殊的软件。 r f i d 中间件是应用支撑软件的一个重要组成部分，是衔接硬件设备如标 签、阅读器和企业应用软件如企业资源规划( e r p ) 、客户关系管理( c r m ) 等的桥 梁。可以说，中间件是r f i d 系统的“神经中枢”。r f i d 中间件是一个软件平台， 是连接标签阅读器和企业应用程序的纽带，它的主要任务是标签数据管理、数 据传送、数据存储等【2 3 1 。 r f l d 中间件是一种面向消息的中间件。信息是以消息的形式，从一个程序 传送到另一个或多个程序。信息可以以异步的方式传送，故不必等待回应。面 向消息的中间件包含的功能不仅是传递信息，还必须包括解译数据、安全性、 数据转发、错误恢复、定位网络资源、消息与请求的优先次序以及纠错工具等 服务。 f l o e r k e m e i e r 和l a m p e t l 3 】经过分析认为，r f i d 中间件需要支持数据的过滤 和集合，消息转发、反馈及可靠性，标签的读写，与系统的集成等。 y o u n g - 1 1k i m 【2 4 】认为r f i d 中间件需要满足不同阅读器的集成、数据过滤、 提供应用程序接口、提供对象信息服务。 w i l l i a m 和a n d e r s o n 【1 q 分析r f l d 中间件的功能，包括硬件读写、事件管理、 数据管理、数据表示、数据传输、业务逻辑等，并提出三个实现上述功能的集 成框架，如图2 3 所示。 阅读器架构控制器架构企业架构 l 消息格式jl 消息格式i i 数据管理i l 数据管理l i 事件管理l 事件管理l i 设备管理l l 设备管理i 阅读器阅读器 阅读器控制器 夏匦歪 至圈 亘固 圆圆 企业应用 厂面丽 i - - - 一 圆圆 图2 3r f i d 中间件继承框架类型 1 0 一一一一一 第2 章r f i d 中间件 资料来源：w i l l i a m c ：o p e ns o u r c e m i d d l e w a r e ：d r i v i n g t h c a d o p t i o n o f r f i d1 1 4 】 2 0 0 5 从以上可以看出，r f i d 中间件的主要任务是对阅读器传来的与标签相关的 数据进行过滤、汇总、计算、分组，减少从阅读器传往企业应用的大量原始数 据、生成加入了语意解释的事件数据。其目的是处理阅读器读取的标签数据、 向标签中写入标示信息或业务信息，并防止数据重复冗余、展现数据的实际意 义、减少错误t 1 3 1 。 v e n t u r e d e v e l o p m e n tc o r p o r a t i o n 的调查显示，很多计划开始r f i d 应用的 公司担心r f i d 产生的数据量和数据同步问题。很多r f i d 的测试显示，企业现 有系统无法处理r f i d 产生的庞大的信息量，另外标签的读取率也很难达到 1 0 0 ，阅读器重复读取标签产生冗余信息【2 5 】。r f i d 中间件正是处理多标签集 成问题、多阅读器集成问题、r f i d 产生的数据量问题、数据同步问题的工具【2 3 1 。 随着硬件技术逐渐成熟，庞大的软件市场商机促使国内外信息服务厂商持续关 注与投入，r f i d 中间件在各项r f i d 产业应用中居于核心地位，受到特别的关 注瞄】。 2 2r f i d 中间件的逻辑架构 r f i d 技术提供的自动化水平是以前的条码技术无法达到的1 2 6 2 7 】，但是，相 应的，r f i d 技术的使用需要增加对阅读器的远程控制和管理1 2 8 】。从r f i d 中间 件上解决这个问题是最好的途径，r f i d 中间件应提供对阅读器的管理接口。 r f i d 的使用会产生大量数据，这对网络、服务器、存储容量具有很大的影 响，如果把企业应用直接暴露给r f i d 阅读器，会产生企业不同信息系统的高 内聚，极大地增加i t 复杂性，所以r f i d 中间件是阅读器与企业应用之间很好 的中介。通过r f i d 中间件屏蔽阅读器类型的差异，把r f i d 数据转换成有序的 语义事件，然后提供给企业应用。 图2 4 表示了r f i d 中间件的概念模型。首先r f i d 中间件从数据源( 阅读 器等读取设备) 获得原始数据，然后过滤、集合、转换，再发送给后台应用。 r f i d 中间件要提供查找阅读器、管理阅读器、控制阅读器的功能，对数据 进行收集、过滤、集合、格式转换和分组机制，以j a v a , j 2 e e ，n e t , w e bs e r v i c e s 等标准提供集成接口，还有远程部署和管理等。 r f i d 使能应用集成中问件评估指标体系研究 在r f i d 架构的研究方面，可以使用j i n i 和w e bs e r v i c e 结合的架构，基于 w 曲s e r v i c e 的设计，也可以基于a g e n t 进行r f i d 中间件系统的设计和实现【8 9 l o 】 设 备 驱 动 图2 4r f i d 中间件逻辑架构 资料来源：a n i t ac a m p b e l l ，a n a n dd a s ，b r a dh a i n e s ：r f i ds e c u r i t y , s y n g r e s sp u b l i c i n gi n c ，2 0 0 6 从中间件设计的角度看，其架构还可以按照层次来划分。 ( 1 ) 单层中间件 睦到， 心 画：b 画 皿 画- 、惭揪 斤= = 彳 并读器r i 标签i i 兰型 延到 图2 5r f i d 中间件单层架构 资料来源：s h a r y nl e s v e c e v a l u a t i n gr f i dm i d d l e w a r e 。期2 0 0 4 1 2 第2 章r f i d 中间件 把r f i d 中间件作为连接阅读器和企业应用的桥梁，r f i d 中间件中所有的 功能体系从架构设计上不区分，把r f i d 中间件作为特定的功能进行设计，如 图2 5 所示。阅读器连接、数据过滤、数据转换、数据转发、追溯和追踪等之 间联系紧密，耦合度高，这样的开发速度较快，往往适合较为简单的应用，且 扩展性要求较低的情况。 很多软件的设计由于最初的设想简单，开发出的功能单一，随着应用的逐 步增加，使得功能扩展的同时，软件的体系庞大，各模块和功能的代码重复性 高，修改和维护的时候相同的改变要在多个地方进行。 ( 2 ) 多层中间件 r f i d 中间件的多层次主要体现在功能的区分上，比如把事件管理独立作为 一个模块，接着针对其中的规则引擎再独立出来，作为包含的子模块。通过各 个独立而又联系的模块之间的分工合作，从而完成r f i d 中间件的所有功能， 如图2 6 所示。 图2 6r f i d 中间件多层架构 资料来源：s h a r y nk a v e v a l u a t i n gr f i dm i d d l e w a r e 嘲，2 0 0 4 恰当的为软件分层，将会提高软件的以下性能3 0 1 。 1 3 r f i d 使能应用集成中间件评估指标体系研究 伸缩性 层次越多，可以将每层分布在不同的服务器上，当由于原有的硬件无法满 足需求和应用的扩展时，通过把层次分开部署就可以非常容易解决。 可维护性 当需求发生变化，只需要修改软件的某一部分，不会影响其他部分。层数 越多，可维护性也会不断提高。 可扩展性 层数越多，增加新的功能就越不容易破坏已有的程序架构，可以在每层中 提供扩展点。 可重用性 通过扩展使同一个程序满足多种需求，使代码不产生冗余。例如，在w e b 的三层模式中，业务逻辑层可以支持g u i 和动态网页等多种表述层的实现方式。 可管理性 分为多层后，可以将工作分解到不同的部门，从而便于管理，降低管理系 统的难度。 由于多层中间件在技术上对功能和模块进行划分，所以增强了系统的重用 性，针对不同的应用，只要修改面向企业的流程形式。同时增加相应的协作模 块使分开的模块更好的合作，加强了系统的可配置性和柔性，当企业应用流程 需要修改或应用扩展时，可以更灵活，也可以降低维护费用和复杂性。但是层 次增加以后，由于处理层次和模块的增加，数据的流动和处理要比单层多，当 遇到硬件瓶颈和数据量突增的情况，会给系统带来隐患，需要企业在硬件上和 对自身应用的特点有更深层次的认识，以避免此类现象的产生。总体上比较， 多层架构比单层架构形式上更丰富、应用上更具柔性。 2 3r f i d 中间件的功能 从本文2 1 2 图2 2 中可以看到r f i d 系统中r f i d 中间件的位置和作用， 这里具体分析r f i d 中间件发挥的作用。 r f i d 中间件的包括的内容主要有三部分，主要是面向阅读器等的设备集 成、针对语义事件的数据转化和分发、应用系统的集成，如图所2 7 示。 1 4 第2 章r f i d 中问件 图2 7r f i d 中间件组成 资料来源：a n i t ac a m p b e l l ，a n a n dd a s ，b r a dh a i n e s ：r f i ds e c u r i t y , s y n g r e s sp u b l i c i n gi n c , 2 0 0 6 2 3 1 设备集成 2 3 1 1 设备集成内容 设备的集成主要考虑提供不同类型阅读器的统一接口，具体要考虑的因素 包括标签的类型、标签的容量、阅读器的类型、阅读器的频率。 ( 1 ) 标签 r f i d 标签包含三个组件：芯片、天线、包装。r f i d 标签的核心是一个集 成电路( i c ) ，包括代表物体的i d ，这个标识符是与它相关联的对象相对应的。 这样一个r f i d 标签，通过其中的标识符( 但不只有一个标识符) 就能够唯一 地识别。i c 与一个小天线相连接，通常天线是一个小线圈。第三个元素是标签 的包装，内含l c 和天线，对他们起保护作用，包装可以做成各种大小和样式， 如钥匙、表、硬币状、可以植入人体或动物皮下的纤维性质的信号收发器，以 满足不同应用的要求【2 6 1 。 标签从工作原理上可以分为三类：被动标签、主动标签和半被动标签【2 7 1 。 被动标签普遍使用于零售业。被动标签基本上没有动力源，它仅仅是“开 着的并且当它处于一个r f i d 阅读器范围内才能够发送出信息。被动r f i d 标 签工作原理如下：阅读器发送出电磁波，当电磁信号与标签天线相匹配时，一 个电磁场就形成了。此时这个标签就从该电磁场获取能量，这个能量可以使得 1 5 r f i d 使能心用集成中间件评估指标体系研究 该标签把一个识别响应发送回r f i d 阅读器。当在标签中的硅芯片的电量满足 “打开它 的最小电压要求时，这个标签就可以用相同的无线射频波响应阅读 器，然后阅读器把标签的相应的数据转换成为数字数据，这些数据被阅读器传 送到信息处理系统，并被用于管理应用中，这些几乎是瞬间发生的。 主动标签的工作方式与被动标签比较相似，但是它一个内部电池可以给标 签提供持续电源。同样地，标签一直处于“打开状态，同时待传送的信息包 含在它的硅芯片中。然而，主动标签只有在r f i d 阅读器的读取范围之内时它 才是可读的。因此，当一个被动标签只能在仅仅数码的范围被读取到的时候， 主动标签可以远达l o 一3 0 码的距离。但是，主动标签因为它内置电池的寿命( 目 前一般是5 年) 而具有一定的使用年限，一个被动标签的使用寿命是没有限制 的。因为需要电池，主动标签通常比被动标签价格高。 第三类标签是半被动标签，通过半被动标签，r f i d 标签可以与一个传感器 相连接，使得半被动标签可以感知环境。这种感知能力能够被用来做一些环境 监测，比如说：温度、地震。像主动标签一样，这种标签有一个电池，电池既 可以给标签的感知功能提供能量，又可以扩展标签的可读范围。半被动标签被 应用到那些需要监测某项数据的条件的地方。随着标签价格的下降，半被动标 签很可能会有更多的独特用途。 ( 2 ) 标签存储方式 r f i d 标签按照它们的存储方式来划分，有三种形式【2 6 】： 只读标签：存储的数据不能更改。 读写标签：存储数据能够被改变甚至在原有数据上重写 联合标签：有一些数据被永久存储在标签上，并且标签上有额外的存 储能力，它可以用来更新和感应数据。 ( 3