第10章(2学时)-RFID中间件和系统体系结构

1、第8章RFID中间件及系统集成技术8.1 RFID应用架构8.1.1概述 近年来，随着RFID技术迅速发展，在各个行业领域中的应用已初具规模。为了实现RFID应用系统与现有信息系统的整合，优化内部业务流程，提高企业的核心竞争力，RFID信息系统的应用框架应当是一个灵活的架构，结合企业自身的需求，对其中的各部分进行定制与调整。采用RFID自动识别技术可以构成多种多样的企业应用系统。 最简单的RFID应用系统的架构信息采集与处理系统企业间RFID应用系统架构需要开放的公共RFID服务体系的支持。例如，美国的EPCglobal和MIT的Auto-ID实验室所提出的“物联网”的概念，建立了RFID信息

2、服务（EPCIS）及对象名称服务（ONS）等概念，可以实现全球物品信息实时共享，提供对全球供应链网贸易单元即时准确自动的识别和跟踪。8.1.2面向供应链的RFID应用系统架构 在现代物流供应链中，产品从生产商到消费者的配送过程中包含多个环节。图8-4所示为一个基本的供应链配送模型 通过在供应链环节部署RFID系统可以提高供应链的管理效率，其应用系统架构如图8-5所示。8.1.3面向个人消费的RFID应用系统架构 目前个人消费的热点是电子交易，涉及消费者，商家，银行等个体。基本电子交易流程如图8-6所示 RFID技术应用在个人消费方面，可以为电子交易上各方提供更智能和安全的服务。第一种方式是将R

3、FID读写器与个人手机集成，第二种方式是将RFID标签与个人手机集成。8.2 RFID中间件系统概述8.2.1 RFID中间件的概念 RFID中间件系统是负责将原始的RFID数据转换为一种面向业务领域的结构化数据形式发送到企业应用系统中供其使用，同时负责多类型读写器设备的即插即用、多设备间协同的软件，是连接读写器和应用系统的纽带，主要任务是在将数据送往企业应用系统之前进行标签数据校对、读写器协调、数据传送、数据存储和业务处理等。 从体系结构上来看，分为边缘层与业务集成层两个部分。边缘层是一种位置相对靠近RFID读写设备的逻辑层次概念，主要负责过滤和消减海量RFID数据、处理RFID复杂事件，这

4、样可以防止大量无用数据涌入系统，同时负责RFID读写设备的接入与管理，业务集成层是指与应用系统衔接部分。8.2.2 RFID中间件产品的分类与特征 目前市场上出现的RFID中间件产品分成非独立的中间件和独立的通用中间件两大类。 非独立的中间件产品将RFID技术纳入其现有中间件产品的软件体系中，RFID作为可选子项。 独立的通用中间件产品具有独立性，不依赖于其他软件系统，各模块都是由组件构成，根据不同的需要进行软件重构，灵活性高，能够满足各种行业应用的要求。优点是使得RFID中间件产品是轻量级的，价格较低，便于中小企业低成本快速集成；缺点是开发工作量大，技术仍处于走向成熟的过程中。 一般来说，R

5、FID中间件具有下列的特色：1. 独立于架构2. 数据流3. 过程流4. 支持多编码标准5. 状态监控6. 安全功能8.3 RFID中间件设备集成技术8.3.1 RFID设备集成体系架构技术 将RFID设备接入到中间件中的架构如图8-10所示。8.3.2 RFID设备接入技术 RFID边缘中间件系统会对多个用来完成不同目标的读写器进行参数设置，所以每个读写器作为单一的个体而言，必须用唯一的名字、序列号、IP地址等为之进行命名。通过唯一的读写器名，可以找到相应的物理读写器，对它的读写器ID，读写器类型、位置号、读写器IP地址、读写器IP端口号、串口号、波特率等各项参数进行设定。 应用过程中可能会

6、出现如下几个方面的问题： （1）读写器设备数量的更改。 （2）读写器设备的更换。 为了避免这些问题，可以通过使用逻辑读写器以降低系统与设备的关联性。逻辑读写器是客户端用来使用一个或多个读写器完成单一的逻辑目的的抽象名字。配置逻辑读写器信息，用途在于在逻辑上对读写器进行归类。一个逻辑上的读写器是一个名称，用它来代表一个或多个原始的标签数据事件源。来自于一个逻辑读写器的一个事件周期集合了所有指定的关联到此逻辑读写器的物理读写器读到的数据。逻辑读写器与物理设备的映射，包括：（1）一个逻辑读写器可能直接指向单个物理设备。例如，一个单天线的RFID读写器，一个条形码扫描器，或一个多天线的RFID读写器。

7、（2）一个逻辑读写器可能映射到多于一个的物理设备上。通过RFID设备接入技术，主要实现以下功能： （1）对RFID读写设备的发现和重新配置。（2）当有新的读写设备要加入到网络中时必须能够发现这些新的读写设备，如中间件等系统，它们能够获得自己的任务将新的读写设备加入到现有系统中，而不需要针对每一个设备进行手工的干预。此外，当系统中读写设备出现问题时，底层系统还应该动态地对读写设备进行重新配置，从而完成对读写设备简单故障的恢复。8.3.3 RFID设备监控技术系统应该能够对所接入的读写设备进行管理与监控，对每一个具体的读写设备进行动态的监控，将读写设备的工作状态等信息发送给上层系统。同时，设备能够

8、向系统报告设备的错误情况或设备状态的改变，系统能够为操作员提供类似仪表盘的工具来查看所有设备的状态。当需要对问题进行分析时，系统能够提供查看设备以往状态的详细信息。1监控方法从读写设备中收集数据可以采用以下两种方法：一种是只轮询（Polling-only）的方法；另一种是基于中断（Interrupt-based）的方法。2监控状态设备监控构件通过对底层读写器的监控可以获得读写器的各种状态。读写器正常工作状态表明所有读写器工作正常；繁忙工作状态，表明此刻该读写器的工作超出负荷，事务处理层根据收到的所有读写器状态进行处理；出错工作状态，表明该读写器的读取异常，事件处理层会通知用户对该读写器进行检测

9、。3设备协调技术 在实际的RFID应用系统中，单个读写设备通常是无法满足业务需要的，需要将多个读写设备协调工作。针对不同的读写设备，设备协调构件所采取的方法也不同。8.4 RFID中间件业务集成技术8.7.1 RFID业务集成概述实现RFID业务用集成是基于各企业系统对RFID标签的数据处理过程，从而将其各自的业务流程关联在一起，形成的基于RFID技术的业务流程自动化，达到改进并提高企业运作效率的目的。概括地讲，通过RFID业务集成为企业带来的优势主要体现在以下两个方面：1提高企业内部的管理水平2提高整个供应链管理水平8.7.2 RFID业务集成方案RFID业务集成主要是将各企业系统中基于RF

10、ID技术的业务流程整合在一起，实现企业间的实时数据共享和业务流程的自动化。所以，RFID业务集成方案是一种面向RFID技术的企业信息集成方案。这种新的集成体系需要考虑很多问题。例如，如何将RFID业务流程融合到现有的企业现有流程中，如何将这种业务流程以服务的形式封装和组合，如何设计用于新的集成体系的基础设施，如中间件、集成服务总线和服务监控等。 此外，除了考虑信息集成方面问题外，还要考虑RFID技术的独特性，如海量RFID数据处理、异构RFID设备管理和RFID复杂事件处理等。8.7.3 RFID业务集成平台及功能RFID集成平台是企业间基于RFID技术进行业务集成的公共基础设施，是高度可定制

11、、可裁剪、可配置的综合性平台设计，通过灵活易用的平台配置消除了集成中繁杂的定制开发，为基于RFID业务流程的集成提供了必要的支撑环境，是整个RFID集成应用的核心。平台在多个层次上进行集成，包括数据层、功能层、事件层、总线层、业务层和服务层集成，通过企业服务总线、事件处理网络和基于XML的消息传输为多标准多协议RFID设备和异构系统平台提供通用的数据格式和通信协议，为RFID技术在企业内部和企业外部的集成提供一种可靠灵活的基础。平台所具有的灵活升级、定制裁剪、按需扩展和协同等特性，从整体上保证了平台设计的灵活性和扩展性。1. RFID数据层集成RFID数据可以分为设备级原始数据和应用级数据，所

12、以RFID数据层集成应从两个层面进行集成，第一个层面实现设备级原始数据的处理，主要完成的功能包括，统一不同标准和协议的RFID格式数据，解决原始数据中格式的多样性、数据组织以及命名规则各异性、数值类型不一致等问题；过滤和消减RFID冗余数据，解决原始数据的不一致等问题。第二个层面是面向业务流程应用级数据处理，主要完成的功能是低层设备级数据向具有语义信息的业务数据转化。2. RFID功能层集成 目前，国内外多家厂商提供了RFID中间件系统，如IBM、Oracle、Microsoft、SAP、Sun、Sybase、BEA等，这些RFID中间件系统大多是构建在其核心的软件基础之上，提供了丰富的功能，

13、包括RFID的数据处理、消息处理、事件处理、业务集成、服务集成等。这些功能的实现大多依赖其厂商的应用服务器、消息服务器、数据库服务器等产品，软件依赖性较大，功能实现表现了较大的异构特征。因此，RFID功能层集成需要从企业业务过程的功能需求出发，通过对异构RFID系统所提供的功能抽象和封装，为RFID应用集成提供统一功能访问接口、功能映射接口和功能转换接口。功能的集成不是原有功能的简单迭加，而是应根据对不同层次信息的具体需求，设计总体集成系统应具备的功能。功能集成所要达到的效果奠定了集成系统的框架结构。目前，RPC已经被中间件取代。中间件在操作系统、网络和数据库之上，位于应用软件的下层。其主要作

14、用是为处于自己上层的应用软件提供运行与开发的环境，帮助用户灵活和高效地开发和集成复杂的应用软件。中间件为程序间的互操作提供了数据访问、消息管理、对象集成、Web服务、安全控制等多种功能。 RFID功能层集成是构建在中间件基础之上，是对RFID中间件所提供功能的更高层次的抽象，从各类RFID中间件所提供的数据处理、事件处理、消息处理等功能出发，主要实现屏蔽下层由不同公司开发的RFID系统的种种差异，为多企业信息系统提供统一的访问接口及转换服务，方便企业内部、企业之间的多个信息系统可以对下层不同的RFID系统进行统一的数据转换及映射、数据容错与校正、事件处理及监控和消息处理以及协议转换，并通过多维

15、数据管理构建多维数据模型和数据仓库，开发面向各种业务主题与应用层次的在线分析处理和数据挖掘工具，为企业经营管理中的监控与决策分析提供支持，从而实现对多种RFID系统通用的支撑环境，达到了不同企业信息系统与不同RFID系统集成整合的目的。3. RFID事件层集成RFID业务集成平台是一种事件驱动的信息交换平台，避免了单纯使用消息交换造成的平台性能不高效和缺乏语义信息等问题。事件是具有一定语义信息的消息载体，通过事件生产者、消费者、发布/订阅、基于内容的路由和事件触发等机制使得平台具有高效的处理性能，同时为事件驱动的业务流程集成提供了必要的支持。 RFID事件层集成主要通过两个层面完成集成功能，第

16、一个层面是基于事件驱动的基础设施的构建，第二层面是RFID的语义事件处理，4. RFID总线层集成功能及技术RFID总线层集成主要完成面向服务体系的接口设计，实现对各种消息协议的支持及转换，提供对请求/响应、点对点、发布/订阅和多播消息等多种交互模型和定制路由的支持，在对HTTP、IIOP、JMS等多协议消息转换和定制路由的基础上，RFID总线层提供对SOAP/HTTP、SOAP/JMS、WSDL等协议之上的Web服务及相关的Web服务基础设施的支持，如UDDI、注册、查询、动态服务选择等，RFID总线层集成主要通过以下功能构件的设计来实现。 消息管理器构件 消息代理构件 Web服务网关构件

17、服务适配器构件5. RFID服务层集成功能及技术RFID服务层是所有服务使用者和服务提供者共同依赖的公共基础设施，定义所有的服务标准和运行时设施，以便这些服务能够以一致的、与下层技术无关的方式进行交互操作，该层主要由服务层模型构件、服务合同构件、服务注册与查找构件和服务层管理构件组成。8.7.4 RFID集成平台的体系架构 RFID技术在企业中大规模应用的关键是同业务过程集成，在多企业间实时共享RFID数据信息，从而能够快速决策。这些要求直接导致了面向服务的体系结构（Service -Oriented Architecture，SOA）、业务流程的管理服务（Business Activity

18、Management，BAM）、多通道门户和商务智能技术（Business Intelligence，BI）在多企业集成系统中的应用。 面向服务体系的基本元素是服务，并指定一组实体作为服务提供者、服务消费者、服务注册、服务条款、服务代理和服务契约，这些实体详细说明了如何提供和消费服务。图8-11表示了基本的SOA协议栈。 Web服务和RFID技术是目前信息领域中最为活跃的两个研究和应用主题。 Web服务技术是到目前为止被最广为采纳的一组分布式计算标准。Web服务是构建SOA的理想平台，同时各种Web服务技术为转向面向服务体系的开发也提供了支持。将Web服务应用于RFID系统，尤其应用面向服务体系的多服务协同技术以实现RFID系统中间件中负责企业与服务注册中心之间、企业与多个软件服务组成的动态协作系统之问的信息交互，几乎已经成为人们的共识。基于Web服务的SOA可以促进封装了业务功能的服务的开发，并允许在组合Web服务和创建新的应用能力时选择各种选项。图8-12所示为基于Web服务的RFID集成服务体系参考模型。在图8-12中起