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RFID技術應用迎來網(wǎng)絡架構創(chuàng)新

作者:茗漾 收編
來源:中國自動識別技術
日期:2007-07-09 11:06:03
摘要: 3月15日,上海先達企業(yè)發(fā)展有限公司與美國REVA公司簽署戰(zhàn)略合作協(xié)議,推出集成“TAP中間件”的應用系統(tǒng)。近日,應本刊邀請,上海先達企業(yè)發(fā)展有限公司產(chǎn)品應用部資深經(jīng)理陳一新回答了讀者關心的一些核心問題,通過問題的解答,我們不難發(fā)現(xiàn)RFID硬件中間件網(wǎng)絡架構的創(chuàng)新所在。
    RFID應用市場從前幾年的技術萬能吹捧逐漸回歸市場本質(zhì),現(xiàn)在國內(nèi)外企業(yè)在實施了ERP、MES、WMS系統(tǒng)之后,開始理性地考慮利用自動識別技術解決輸入輸出的數(shù)據(jù)采集瓶頸問題。在RFID系統(tǒng)實施中,企業(yè)首先遇到的問題就是如何把RFID設備(Reader/天線/Tag/RFID打印機)與ERP系統(tǒng)相連,如何有效應用通過RFID系統(tǒng)采集的數(shù)據(jù)。RFID軟件中間件應運而生,而RFID硬件中間件的運用則給RFID網(wǎng)絡架構帶來了創(chuàng)新的思路。 

    3月15日,上海先達企業(yè)發(fā)展有限公司與美國REVA公司簽署戰(zhàn)略合作協(xié)議,推出集成“TAP中間件”的應用系統(tǒng)。近日,應本刊邀請,上海先達企業(yè)發(fā)展有限公司產(chǎn)品應用部資深經(jīng)理陳一新回答了讀者關心的一些核心問題,通過問題的解答,我們不難發(fā)現(xiàn)RFID硬件中間件網(wǎng)絡架構的創(chuàng)新所在。 

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上海先達企業(yè)發(fā)展有限公司產(chǎn)品應用部經(jīng)理陳一新,負責多種自動識別產(chǎn)品研發(fā)與應用推廣工作,并承擔自動識別技術咨詢工作。

    通常中間件是以一種軟件形式存在。由于計算機技術的飛速發(fā)展,從硬件技術看,CPU速度越來越高,處理能力也越來越強,從軟件技術來看,應用程序的規(guī)模越來越大,許多應用程序需要在網(wǎng)絡環(huán)境中的不同平臺上運行。硬件平臺如PC工作站、小型機,軟件平臺如Windows、Unix、Linux,甚至還包括多種多樣的軟件開發(fā)工具。中間件是一種獨立的系統(tǒng)軟件或服務程序,分布式應用軟件借助這種軟件在不同的技術之間共享資源。中間件位于客戶機/服務器的操作系統(tǒng)之上,管理計算資源和網(wǎng)絡通訊。中間件有多種分類方法,但在這多種分類名稱中被廣泛使用的是消息中間件與交易中間件。 

    消息中間件基于消息的機制更多地適用于事件驅(qū)動的應用,當一個事件發(fā)生時,消息中間件通知服務方應該進行何種操作。事件可以是一個請求,也可以只是一種警示,警示到來后,即可進行某種處理,但不需等待應答。交易中間件基本上適用于聯(lián)機交易系統(tǒng),如銀行業(yè)務系統(tǒng)、定票系統(tǒng)等。盡管交易信息也是消息,交易中間件也是基于消息的傳輸,但與消息中間件的定位差距較大,屬于一種較專用的中間件。 

    問:什么是RFID中間件?有什么特點? 

    答:RFID中間件就屬于消息中間件。RFID應用處理的是大量的數(shù)據(jù)與消息,那么在RFID硬件(Tag、RFID讀寫器)與應用軟件之間傳遞的是單品編碼(EPC)的數(shù)據(jù)事件,通常上層應用軟件(ERP、MES、WMS)負責整合RFID硬件傳遞來的數(shù)據(jù)消息,但除了數(shù)據(jù)消息以外;還有大量的與RFID硬件配置有關的事件消息要處理(如RFID讀寫器的配置信息等)。 

    RFID中間件目前市場所見基本是軟件形態(tài)存在的?,F(xiàn)在市場所見的RFID軟件中間件有BizTalk(MicroSoft),WebSphere RFID Device Infrastructure/WebSphere RFID Premises Server(IBM),Weblogic RFID Edge Server(BEA),RFID Anywhere(Sybase)等。這些RFID中間件所承擔的任務主要是數(shù)據(jù)信息與RFID設備架構的管理,還有一些RFID中間件處理的是RFID信息流的數(shù)據(jù)安全性問題等等。 

    由于RFID的軟件中間件也是一種軟件,必須依附在一定的操作系統(tǒng)下才能運行,并不是一種單獨存在的軟件系統(tǒng),也要運行在一定的硬件平臺上。這些軟件中間件可能并不能支持目前客戶所使用的全部操作系統(tǒng),比如BizTalk就只能運行在Windows的操作系統(tǒng)平臺上。 

    由于RFID系統(tǒng)的特殊性,它是一個涉及到多種多樣硬件(Tag、Reader、天線、網(wǎng)絡、服務器⋯⋯)與軟件應用系統(tǒng)(ERP、CRM、MES、WMS⋯⋯)組合的復雜系統(tǒng)??紤]到符合EPC標準的RFID系統(tǒng)的數(shù)據(jù)量是條碼系統(tǒng)的數(shù)倍或更多,一種是基于Linux操作系統(tǒng)與JAVA應用平臺的,可以保證跨操作系統(tǒng)平臺運行的RFID中間件誕生了,這種中間件是一種硬件,稱它為TAP(Tag Acquisition Processor)。 

    問:什么是RFID硬件中間件?與軟件中間件有什么不同? 

    答:RFID硬件中間件有如下特性:有一個標準的硬件架構運行著RFID中間件管理RFID設備,并通過路由功能管理RFID網(wǎng)絡與連接電腦系統(tǒng)網(wǎng)絡的中間件。如圖1所示。 

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    REVA公司獨創(chuàng)的RFID硬件中間件不但具有RFID軟件中間件的優(yōu)勢,而且還擴充了RFID軟件中間件不能覆蓋的領域,特別是它開創(chuàng)了RFID技術的網(wǎng)絡架構創(chuàng)新。 

    由于RFID軟件中間件主要是透過ALE(Application Level Event,應用級別事件)被動地將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成有效業(yè)務信息,這樣只是滿足了企業(yè)應用RFID的初步要求,尚未真正解決RFID設備的多樣性與復雜性的難題,特別是對于標簽定位技術、射頻覆蓋狀況、多點RFID讀寫器監(jiān)視、冗余備份等需求,不是做不到就是還需要其他的第三方軟件支持,所以遺留了很大的客戶業(yè)務需求空間要予以滿足。雖然這些功能需求有的可以透過完善軟件功能來滿足,但是有很多屬于硬件事務的功能需求(比如RFID網(wǎng)絡架構管理)是不能純粹依靠軟件功能來實現(xiàn)的。 

    RFID硬件中間件通過RFID硬件設備的智能化驅(qū)動來管理RFID讀寫器的工作狀態(tài)(控制與協(xié)調(diào)),通過Tag的位置定位來解決串讀問題,通過J2EE或API的軟件來支持用戶復雜的RFID應用,通過路由管理RFID的設備網(wǎng)絡。 

    問:RFID硬件中間件(TAP)的網(wǎng)絡架構是怎樣構成的? 

    答:網(wǎng)絡有七層架構(OSI模型),但應用系統(tǒng)的結構通常劃分為四個層次:基礎設施層、資源管理層、業(yè)務邏輯層、應用表現(xiàn)層。 

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    如圖2所示,TAP,正對應著RFID應用各個網(wǎng)絡層級資源整合的具體需求,恰好是實現(xiàn)各層之間互連互通互操作的基礎。在物理意義上,稱Tag、RFID讀寫器、RFID打印機、網(wǎng)絡設備(無線AP、集線器、路由器)為基礎設施層,那么TAP連接了企業(yè)應用集成(EAI-Enterprise Application Integration),起到了消息傳遞、篩選數(shù)據(jù)的作用;在邏輯意義上,TAP處于RFID基礎設施層的最上層,為RFID的數(shù)據(jù)處理(ALE、數(shù)據(jù)整合、JMS-JAVA Message Service)提供了網(wǎng)絡管理架構,并為企業(yè)網(wǎng)絡架構的管理起到了輔助作用與擴展了企業(yè)網(wǎng)絡架構,對企業(yè)的RFID系統(tǒng)應用與集成提供了數(shù)據(jù)安全性與網(wǎng)絡安全性的保障。 

    問:RFID硬件中間件(TAP)的網(wǎng)絡架構怎樣解決在實施RFID系統(tǒng)中的常見問題呢? 

    答:首先分析一下企業(yè)開始部署RFID系統(tǒng)時會遇到的問題。企業(yè)開始部署RFID系統(tǒng)的最終目的是為了收集各種來源的數(shù)據(jù)為業(yè)務所用。企業(yè)首先會面對如何將前端數(shù)據(jù)與其后端業(yè)務系統(tǒng)連接起來的問題;其次是如何保證所有收集到的數(shù)據(jù)能夠順利轉(zhuǎn)換成有效的業(yè)務信息,以及如何確保數(shù)據(jù)采集的安全性等更多、更深層次的問題。這些問題在部署初期就會得到企業(yè)的重視,但企業(yè)往往采取定向軟件開發(fā)的方式來解決前端的數(shù)據(jù)采集與后端業(yè)務系統(tǒng)的連接,這樣可以較好地解決企業(yè)目前實施RFID系統(tǒng)的需求問題。但是一旦企業(yè)的業(yè)務系統(tǒng)發(fā)生變化或RFID的基礎設備發(fā)生變化,就不得不更改或重新編寫程序,帶來了購置、導入和維護成本的增加。在實施RFID系統(tǒng)時還會因為眾多讀寫器數(shù)量、標簽和讀取點增加實施難度,并由于不同的硬件設備品種、類型(比如雙頻段RFID應用)增加更大的實施難度。由于射頻頻寬是一種有限的資源,會造成讀寫器運作各自為政、互相干擾和沖突。就算經(jīng)過努力,有效的成功部署RFID系統(tǒng)后,今后設備的有效維護也是一個很大的難題(干擾頻率無處不在與極易發(fā)生變化)。由于多數(shù)企業(yè)導入RFID系統(tǒng)時會改變原有操作流程,數(shù)據(jù)量也成倍增長,導致實施RFID系統(tǒng)要采取不同于其他的自動識別系統(tǒng)(如條碼系統(tǒng))的解決手段。對于上述的RFID系統(tǒng)實施的這些問題,TAP 能比RFID軟件中間件更好的解決。 

    首先,TAP可以讓RFID系統(tǒng)的實施變得簡單,由于TAP是符合EPC中間件層面的規(guī)范的,協(xié)調(diào)RFID讀寫器就變得簡單。它主動地控制和協(xié)調(diào)讀寫器的運作而不是被動地等待數(shù)據(jù)返回,基于優(yōu)先級和需求的調(diào)度算法協(xié)調(diào)多個讀寫器的工作效率,智能化頻率和頻譜管理實現(xiàn)了射頻資源利用最優(yōu)化,最重要的是系統(tǒng)的控制和協(xié)調(diào)RFID讀寫器隨射頻環(huán)境的變化不斷調(diào)整閱讀范圍以避免沖突。 

    其次,支持相關的國際標準和常用的企業(yè)標準(包括EPCG2、ISO18000-6C、ETSI TG34、READER OPS、UHFAI等)來處理數(shù)據(jù),對于不同的應用標準提供靈活機動的數(shù)據(jù)表達式、通信和傳輸方式,對于數(shù)據(jù)與設備的安全性提供雙機冗余備份確??蛻舻腞FID系統(tǒng)7×24小時工作,對于嵌入式數(shù)據(jù)庫也同樣提供很好的支持。 

    第三,對于RFID軟件中間件無法辦到的標簽精確定位能力提供根據(jù)應用需要劃分讀寫區(qū)域,支持多層次的空間區(qū)域定義,支持多個觀察點、工作區(qū)域和部局圖等,并能對各讀取點的數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)的歷史進行綜合分析以得到標簽的最佳定位。這個標簽精確定位能力所帶來的一個重要指標就是去除串讀,提高讀取率到接近100%,這是無法單單依靠提高RFID讀寫器的讀取率而達到的。 

    第四,使用可視化的用戶界面提高RFID部署的效率,可以直觀設定RFID讀寫器位置以及信號覆蓋范圍,并對RFID系統(tǒng)實時監(jiān)視和報警,對于系統(tǒng)性能分析和查錯以優(yōu)化RFID系統(tǒng)的效率,支持標準化網(wǎng)絡系統(tǒng)管理協(xié)議(如SNMP)。由于SNMP等標準協(xié)議的應用,使得TAP不單是一個RFID的中間件,更提供了路由器的功能,企業(yè)網(wǎng)絡架構與RFID網(wǎng)絡架構可以互相訪問,增強了安全性并且分離了基礎設施與運行應用軟件的操作設備(電腦、服務器、移動設備等)。 

    總結TAP的四個優(yōu)勢:協(xié)調(diào)RFID讀寫器的作用、對于RFID數(shù)據(jù)管理的作用、對于標簽定位的作用、對于網(wǎng)絡管理的作用,它對用戶來說就是節(jié)省了部署RFID的時間。 

    問:什么樣的企業(yè)用戶適合部署RFID硬件中間件(TAP)的網(wǎng)絡架構?要做什么準備? 

    答:客戶部署了RFID應用,往往在初期做測試時有很好的效果,但正式部署RFID讀寫器就遇到了數(shù)據(jù)處理的瓶頸問題。一個TAP可以支持管理32個RFID讀寫器與128個天線,對于看不見摸不著的射頻信號來說,對于同一區(qū)域部署3個以上RFID讀寫器就會對調(diào)試造成很大的技術難度,更由于Tag串讀造成了數(shù)據(jù)混亂,使得RFID應用系統(tǒng)無可適從,這時就該引入RFID的硬件中間件TAP來解決面臨的問題。 

    對于使用大量的RFID讀寫器并且想降低總體擁有成本的時候,就該考慮TAP。使用TAP可以提高RFID讀寫器的工作能力(它讓RFID讀寫器更專注于讀Tag而不是解決頻率沖突問題、頻率干擾問題)。并且由于設計的RFID讀寫器專注于提高讀寫Tag的能力而不是大而全的考慮其他問題,將使RFID讀寫器成本大幅降低,用戶將從中得益。 

    同樣由于分階段或應用環(huán)境部署RFID系統(tǒng),將導致使用多種型號與不同性能的RFID讀寫器,這時候也需要TAP,TAP將解決諸如移動的、固定的、手持的RFID讀寫器帶來的技術難題。 

    當有其他自動識別技術使用或應用經(jīng)驗時,更該使用TAP,雖然RFID與條碼都是自動識別技術,但RFID不僅是一種識別快速、識別距離遠的技術,更是一種變革,是可以改變生產(chǎn)模式、管理模式和整個供應鏈模式的理念。 

    使用TAP并不需要特殊復雜的技術前提,只需一臺能訪問網(wǎng)絡的電腦對TAP做初始設置工作,有一份部署RFID讀寫器的現(xiàn)場AutoCAD圖紙,同時TAP也在當前網(wǎng)絡中,就能輕松操作了。如果還想在TAP上做一定的功能擴充,熟悉JAVA的人士就能進行。 

    問:比較TAP與RFID軟件中間件,客戶的成本投入得到的回報是怎樣的情況? 

    答:目前的RFID軟件中間件往往是捆綁用戶或設備,這將使得RFID軟件中間件價格昂貴,并且對于運行RFID軟件中間件的硬件平臺以及配用的操作系統(tǒng)、系統(tǒng)安全軟件、數(shù)據(jù)庫訪問許可,再加上維護成本更是一個一般企業(yè)不能承受的價格。 

    TAP是一個穩(wěn)定的硬件平臺,就算使用了雙機冗余備份的價格也不會讓客戶吃驚,并且是一次性投入,對于今后的RFID系統(tǒng)擴展均不會讓客戶擔憂。 

    總的來說,TAP的擁有成本是RFID軟件中間件的幾分之一。通常實施RFID時自己編寫中間件將耗費大量的時間,也就是會增加實施RFID項目的時間可能也并不能省錢;如果購買RFID軟件中間件將花費成倍的金錢但也可能只解決實施中的一部分難題。在長遠來看,除了對RFID系統(tǒng)的維護成本得到了降低以外,對RFID讀寫器的成本降低也起到了推動作用,RFID讀寫器可以不用附加偶爾使用的功能,這樣總體成本可以大幅降低。 

    對于RFID實施中的難題,TAP使得RFID的讀取率提高到將近100%,大家應該知道只是依靠RFID讀寫器的性能提高還是不能做到100%讀取率的。這已經(jīng)在德國Metro長時間的應用得到了證明。 

    最新消息是REVA公司在聽取先達公司的建議后,對新產(chǎn)品的研發(fā)做出調(diào)整,除了繼續(xù)按RFID的最新發(fā)展提高產(chǎn)品的性能以外,還將開發(fā)出簡化版的TAP來支持小規(guī)模的應用(比如使用少于10個RFID讀寫器應用),這樣客戶實施RFID的成本還將大幅降低。所謂簡化版,仍然包括基本版TAP的四大功能,簡化的只是能夠支持的RFID設備的數(shù)量。 

 

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