电子标签技术应用架构规划指南.pdf

1994 2009 China Academic Journal Electronic Publishing House All rights reserved 电子俪签技术应用架构规划指南 建新 电子标签技术 自上世 纪第二次世界人战出现以来 已广 泛应 用 于各个领域和环节 目前在 我国 电子标签 主要应 用于铁路 邮政 公安 制造 物流 烟草 零售 医药 金融 收 费 等 诸多领 域 当前我 国应用 电子标签技术最 成功的案例 当属铁路的车辆调度 系 统 被称 作铁路车号 自动识别系统 通过使用电子标签技 术 仅货车使用 费一项 每年可以 增收近亿元 随着沃尔玛 艾伯森和百思买 等零售巨头发布命 令 要求其顶级 供应商在年底启用电子标签技 术 技 术 商用开始进 入快 车 道 而来 自全球最新 的消息 多家 电子标签供应商不约而同地 发布了 支持的标签市场 价 可以看 到 比起 去年美分的标签单件价 格 标签价格降低了很 多 某些 品 牌 的标 签 单件 价 格已跌入到 美 分 以内 可以说 应用技术的成 本压力正逐步得到缓解 而 这必将 进一步激 发应用的普及 在 工标准制定 和推广方面 作 为 一个 受业 界委托而 成立的非盈利组织 由国际物品编 码 协 会和美国统一代码委 员会共 同投 资 主 要负责 网络的全球 化 标 准 以 便快 速 自动 准确地识别供应链 中流 通 的商品 目前 该 组织计划在全 球建立起一个庞大的 物联网 也就 是所有参与流通的物品的编码 网络 实现货 物的 全 程跟 踪和追 踪 通过结合计算机互联网和 无线 通信网络 人 计算机 货物在供 应链网络的行为规则将 发生改变 这也预示着的应用前景将影响 人类生活的各个方面 今后几年 技术将更加普 及 在这个过程中 有关伸缩性 可用性 安全性 互操 作性 集 成 管理和消息传递等方面的技术 问题会显露出来 本文将着重探讨 如何在应用规划阶段充分地考 虑这些问题 的存在 通 过构建一个 企业级的应用架构 有效解 决这些 问 题 从而满足应 用系统 的 近 远期的多样化技术要求 来 自对物联网的远 景描述 可以看到 一个物联网的 组成主要包括 以下几个部分 电子产品码 电子产 品码用来惟一识别供应 链网络中 流 通 的 商品 目前 已制定 了其编码标准来 命名这些 电子产品码 识别系统 电子标签识别系统包括 电子标 签 和读写器 电子标签作为 电子产 品码载体 通过无线射频 识 别 技术 和读写器之间进行电子标签 信息交互 目前 涉及这部分 的标 准也已制定 包括 电子标签的封装 标准 电子标签和读写器 间数据交 互的标准 中 件 中间件 实现读写 器和 后端应用系统之间的信息交互 捕 获实时的信息和事件 或上行给后 端系统 或下行给读写器 中 间件采用标准的协议和接口 是连 接读写器和信息系统 的纽带 目前 有应用级别事件 标 准在制定 发现服务 信息发现服务包括对 象 命 名服务 以及配套服务 基于电 子产品码 获取数据 访 问通道 信息 口前 根系统和配套 的 发 现服务 系统 由委托 公 司进 行 运维 其接 口 标准也正在形成中 信息服务 实现 最 终用 户 在物联网环境下交互信息 关 于的接口和标准也正在制 定 中 联网技术架构采用的是分布式 网络架构 运行在全球互联网 而 参与其中的建设 者 不但是标准 制 定机构和其委托 单位 更是供应链 网络中的各个供应商 物流服务提 供商 零售 商 或服务托 管提 供商 这一跨组织 跨 行业 全球 化 的部署方式决定 了系统对安全性 的要求极高同时 为能够支撑 全 球供应链网络 的数据 需要系 统有很好 的伸 缩 性 满足在多层 面 多 节 点上实施 灵 活 的仲 缩能 力更要提供足够的可用性 使得 这一系统能够全面商用另外 提 到维护 和管理 如此庞 大的跨全球 的 物联网 如何简化 系统 管理 也是 系 统建设者所需要面对的分布环境 1994 2009 China Academic Journal Electronic Publishing House All rights reserved 下的信息交互和 同步需要可靠的消 息传递功能如何更有效地使用这 些数据 发挥 数据 的最大业务 价值 则需要与企业内部业务系统 整合 综卜所述 物联网的最广泛成 功 依 赖于供应链 每 个节 点 的 应 用系统提供足 够的 系 统品 质 使其不成 为物联网的瓶颈 才 能最终 保证其可以有 效地服务全 球 试点工理 从年初开始 作者 参 与了多个 试点项目的 设 计和实施 在 这里 我介绍一个小型的 工应用 系统 其业务需求就是认证物流环 节的物品跟踪 仅涉及到物理上两 个仓库的出入库操作 即便是这样的项目 其系 统 架构也需要站在整个企业 应用 的 高度 尽 可能 多地使用 工相关功 能 以便企业积 累经验 更好 的地 服务于今后技术的全面应 用 应用架构采用分布式网络 架构 中间件和读 写器部 署 在 两 个 仓 库 门户 应 用 数据库 部署在数据 中心 由于 这一阶 段 的工作仅作 用于 企业内 部 没有和系统进行集成 同 时 为了尽量避免影响现有的业务 操作流程 没有实现和现有业务系 统 的集成 物联网框架所 需要的诸多系统 素质 同样 需要 应用到 这一简 单的 应 用系统中 譬如可用 性 伸缩性 互操作性 管理 消息传 递 安全 只是对集成的要求相对 较低 应用架润 对一个成熟 有效 的应用 系统来说 不管其业务场景千变万 化 对接入技术要求迥异 其 共同之 处在于如 何 有 效地使用 信 息 实现与企业 现有 系统 的信息整合 优化 内部业务流程 提 高企业的核心竞争力 个良好 的应用参考架构 可以很好地 帮助企业达到这一目标 应用参考架构由下 列 层 组 成阅读器层 边缘层 集成层 和应用层 阅读器层位于架构的最底层 阅读器经常由触发器控制 每秒读 取标签上 百次 无论何时 可设定 地址的阅读器都由一个且只能由 一个边缘服务器控制 以避免出现 与网络分区相关的问题 边缘层 边缘服务器 定期轮询 阅读器例如 每秒两次 以消除 重复操作 并执行过 滤和设 备管 理 边 缘 服 务器 还产生事件并 将事件 发送到集成层 在发送消息 时 通常需要 一次成功 的消息 语 义来保证消息传且 只传 次 集成 层接 收多个事件 并 将它们合并到工作流中 工作流会 作为更大业务流程的 一 部分与多个 不同系统和人员接触 集成层使用 基 于标准的适配 器与打包应用 如库 存 管理或 产 品信 息管理系 统交互 该层还通过控件与系统 协作 控件是一种开放源框架 它 提供抽象层 将后端组件 表示为可 重用组件 集成 层也可能通 过服务接 口与 对象命 名服务通信 与 服务器相似 也可用于查找 惟一的 工标记 并识别其他产 品信 息 集成 层必须不断 从 电子产 品码信息服务储存库 查 询数据 一 为事件提 供 业务背景 例如 通过供应链跟踪 和追 踪产 品 一 工的标 准目前 正在制定 集成层还可以用消 息如查询 一 储 存库 的或 服 务请求 通过防火墙中的 网关 与外部系统通信 将边缘层和集成层分开可以提 高伸缩性 并为客户降低成本因 为边缘层负担更轻 价格更低 应用服务器和数据库连接池在互联 网数据库连接中的使用越来越广 这个 行业正由互联网通信 变 为 工通信 这就 需要一个边缘层 来过滤信息 一个集成层来完成连 接 控制消息通 过管理门户流入系 统 集成层 然后流入边缘层 最 后流入阅读器 供应和配置都顺着 这个链 向下进行 而阅读器的数据 则在过滤后顺着这个链上向传送 通过这样 一 个应用架构 可以很好 地解决前面提到的 类技术问题 伸缩性使用线程 多路技 术 非阻塞技 术 提 高边缘服 务器的利用率 采用 批量消 息传送 机制 并把边缘服务器层 作为事件源 而非事件储存库 可以 很好地实现系统伸缩 可用 性通过 消 除 边 缘 层 集成层及边缘层和集成层之间 的所有单点故障 可以很好地提供 高可用性 大家熟知的群集技术可 以很好地配合这想法具体实现 安全性一个开放 的 便 于集成第三方供 应商的身份验证 授权和审计技术的安全框架将可以 采纳业 界最佳 的安 全实践 提供最 好的安全保障 互操 作性遵 循业界标 准 提供开放的互操作框架 可以 很好地满足应 用的近 远期实 施目标 集 成集成 是提升 工应 用业务价值的最佳途径 应 用 架构需要很好 的支持集成技术 以 便更快 更好地融入企业的己有应 用环境 真正承载企业级应用 让 1994 2009 China Academic Journal Electronic Publishing House All rights reserved 技术发挥最大价值 管理通过集 中式门户框 架实现监控和管理 同时 通 过与现有管理提供商的企业信息管 理框架无缝集成 可以很好地管理 应用架构的各个功能模块 消息 传 递通过 提 供 一 次成功 消息传输品质 保证消息 入 出队的事 务 一 致性 以及异步 通信 可以很好地保障消息稳定 可靠的传输 全套系统文档软件架 构 指南 设计文档和操 作手册等 解决方案加速器指 南 包 括工作分配结构和测 试计划在 内的 项目方案 开发环境构 建和测试脚 本 源代码控制 问题追踪等 为开发 配 置 和部署 该解 决方案提供帮助 的咨询服务 结用退 一块方介 解决方 案正是采用 了 以上描述 的应 用参考框架 其 优势主要体现在以下几个方面 是 种 集成化 的却又灵 活 的 框 架 允许将组件 插入解 决 方 案 是 种将阅读器 对 象名称服务 产 品信 息 管 理系统 一 和其 它 打 包应用连接起 来的连通性资产 是 一种面 向服务 的架构方 法 充分利用了既考虑到集成选项 的增加 又考虑到企业灵活性的最 佳实践 公司的解 决 方 案由 以 下 四个组件构成 业界 领 先 的中 件 支持多达个阅读器提供商 的 主 流阅读器 支 持 一 等规格 的电 子标签 同时 在中间件领 域 领导着标准的制定 并 在标 准制定上处在 领导 者的位置 构 建面向服务的 关 键 任 务型企业解 决方案而设计 的一种 统一的 可扩展 的应用基础架构 该平 台提供了完成下述任务所必备 的所有工具 构建可 展现企业现 有应用 和资源的服务 编排低级 别服务以创建 高 级别业务服务 构建可使用服务并将服务 展现给最终用户的个性化 门户 在一个可靠 可伸缩的运 行 时间环境中执行和管理服务 解 决 方 案工具 箱是实 施 工解决 方 案 的加速 器 包含快速配置和部署应 用 系统所必需的代码 文档和最佳实 践 其 内容有 事件模型框架 用于接受 传入的异步事件 如阅读器事件和 事先出货通知单等 消息总线 架构 使事件能 够被 多个感兴趣的用户处 理 用于连接到 一 和 服务的控件 预置的 用于加快 商店 物流中心 和供应商门户的建 设步伐 预构建业务流程 用于 处 理各种与相关 的事件 包括 出入的数据 传入阅读器 信息处理库存过剩 库存不足和 进出平衡等情况 个球领先