铁手剑谱

上善若水
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企业服务总线(ESB)(5)

2.2企业集成的目前状态

这一节将详细讨论,今天各个企业应用怎样进行集成、或者怎样没有集成。还包括对今天很多组织中很流行的集成方式:偶然架构的讨论。

2.2.1 企业大都连接不善

在过去二十年以来,无数分布式计算模型一一登场:包括 DCE、CORBA、DCOM、MOM、 EAI Broker、J2EE、Web Services、.NET。 然而,迹象表明,不管采用何种技术,只有很少数企业的应用时很好连通的。按照来自 Gartner 公司的一个研究报告[1],这个数字少于10%。

关于应用的连通性,其他的统计数结果更令人吃惊,— 只有 15% 的应用的集成采用了正式的集成中间件。其余则使用 ETL 和批量文件传输技术,其主要以手工编写的脚本和其他定制方案为基础。关于 ETL 和批量文件传输的更多信息,以及他们相关的问题,我们在第9章讨论。

2.2.2 偶然架构

Gartner 15% 统计值提供一个关于当今的集成状态的一个令人深思的数据。那么其他85% 的应用是如何连接的呢? 一种在今天的企业中普遍存在的情形,我将其称为是“偶然架构”。所谓偶然架构就是没有人公开宣布创造的;相反,是多年积累的一种“就事论事”的解决方案。在一个偶然架构中,公司的应用被永远锁定在一个不灵活的刚性基础架构之上。然后他们又被视为是信息“地牢”,因为集成基础设施不能适应新的业务需求。 (图 2-1)

大多数集成尝试都从某个深思熟虑的设计开始,但是经过一段时间后,其他的部分好像都各就各位地“集成”了,但是手工编写的代码却早已飘移出原来的内容之外。经过逐渐进行的螺栓和补丁,所谓整合的系统已经失去了其原来的设计完整性,尤其是如果系统是被很多的人来维护的,而他们对最初的设计意图可能没有很好地沟通。事实上,这种“就事论事”的方法将完全失去集成的一致性,因为工程师总将是“只是做一点点修改”作为解决问题的权益之计。最后甚至对找出那些地方做了修改都变得非常困难,更不要说要理解这些结果导致了那些方面的副作用影响。在一个部署系统中,这可能会对你的业务造成损失惨重的悲惨结果。

对集成遵守标准能够为你创建一个针对所期望功能的基线来遵从。如果基础设施是专有的, 不基于标准的,那么随时间变化保持计划的设计和指导原则就变成棘手问题。虽然也可以构造专有的平台并且变通规则,但是这通常又导致更加“多样性”的后果,结果更加锁定于其上。然而,你应该记住的是简单地遵守标准并不必然地阻止你构建一个偶然架构。

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图表 2‑1 偶然架构将永远使公司的应用成为“信息发射井”

在偶然架构背后的技术是各不相同的。图 2-1中的实线、虚线和点划线表示了连接应用的不同技术。这些技术可能包括 FTP 文件传输、直接的socket连接 、专有的MOM、以及有时是 CORBA 或其他类型的远程过程调用(RPC) 机制。某些定向的点对点解决方案可能已经使用了XML信封定义,或者基于SOAP或者其他什么机制的技术,来为集成的应用之间承载数据。

图中间的集成Broker表示了在部门级的层次连接应用的一个岛屿。然而这并不意味着它能够连接任何事物。集成Broker通常只是结交给基础设施中的某一块,因此资金丰富的项目可能会取得适度的成功,但是它们再也不能与其它所承诺的部分进行很好的集成。

偶见架构表现为得到一个刚性的,不能对集成提供一致的、持久的基础设施。它不能如其应该达到的效果那样很好地解决你的组织性的问题。要改变偶然架构一直以来就是个挑战,因为点对点的解决方案的数量不断在增长。这通常也意谓着应用之间的互相依赖性是紧密耦合的。使应用中的数据的表现的修改意谓着你还必须修改共享该数据的其他所有应用。这就限制你快速地改变你的业务流程,以适应变化了的或者新的业务机会。这些紧密耦合的、硬连接的接口不仅仅是偶然架构的问题。因为控制流、业务应用之间的通信的编排被硬编码进应用本身之中,这进一步导致了复杂化。这些都增加了系统之间的紧密耦合和脆弱性,使变更业务流程更加困难,并且导致了厂商所定。

2.2.2.1 部门和组织问题

偶然架构的先天技术不足队组织中的人力协调问题具有推波助澜的作用。不管问题是紧密耦合的接口还是硬编码的流程编排,要想回头或者对其进行较大的翻新改造简直是一件恐怖的事情。这经常需要安排大量的会议,和属于不同项目的不同的开发组的人们开会,就紧紧对要做什么以及何时做这类的问题达成一致。如果应用,以及他们分属的开发项目组,分别处于不同的地理位置和时间区,应用改变所需的协调问题则会变得更加困难。

有时某些应用程序被视为“遗留”系统,对他们你是不愿意或不能够对其进行多少修改,因为它们已经进入维护模式。我们通常说,“遗留系统”的一个定义就是那些你昨天刚安装的系统。即使你对自己开发的应用具有完全的访问和源代码的控制权,当开发人员继续进行其他项目或离开公司的时候,对其进行修改也是非常困难的。我们将会在第 4 章中看到, ESB 大大地减少了随时间变化,修改数据模式和格式所带来的影响。

2.2.2.2 逃离偶然架构

即使你已经对跟踪和修改应用数据及其接口建立了良好的公司实践,偶然架构仍然还有其他缺点。使用不同的连接技术意谓着安全模型可能是混杂的,所以没有确定的方式来建立和执行公司级的安全策略。 对插入新的应用没有一致的 API可以依赖,而且没有基础来在棋上构建公司关于集成的最佳实践。最近与一些领导的专家进行了交流,总结了偶然架构的下列各项问题:

  • 不可靠性

应用之间的通信或许能得益于异步的消息的可靠性。如果一个大型业务流程中的某两个应用之间的通信连接失败,整个业务流程可能会事务性地返回或者重启。我们将会在第5章学到更多有关松散耦合的、异步的可靠消息的更多内容。

  • 性能和可伸缩性分析

不管你是否你已经有了一个预先的性能规划并且试图分析一个现有的性能问题,由于偶然架构的许许多多的子系统和他们各自的运行特征,这个工作是极其困难的。通常的做法是采用混杂的、“投入资源到其中,直到它能正确运行”式的解决方法,这将造成磁盘、处理器、内存等上面的过度开支。

  • 总体排错

没有哪个单一方法能够提供充分的诊断和报告能力。 意外架构需要很多具有很高能力的维护人员围着所有有缺陷得生产系统转,这将导致整体拥有成本 (TCO)的急剧上升。各部分实现的方式差异越大,在其失效时需要用来解决它们的问题的专家经验就越宽。另外,建立一个基线来描述期望的正确行为也是一个挑战。

  • 冗余和弹性

没有任何方式能够保证这个泥潭中的所有组建都能够满足你的关于可接受的冗余、弹性和容错度的定义。这意谓着要为依赖于后段系统的新功能定义可达到的服务级别协议 (SLAs) 是很困难的。

  • 帐单漏洞

如果你的系统携带又能够收费的帐单数据 ( 比如电信),那么账单数据的利息就可以被丢失在偶然架构之中。因此,你可能会损失收入并且还一点都不知道。

  • 监控和管理

没有一致的方法来监控和管理一个偶然架构。假定你的整合应用系统必须运行 24/7 ,而且你的职员负责关注运行监控工具,并且做出纠正。这些工具将不会以相同的方式工作,那么在无数不同的小方案的基础上进行培训 ( 和再培训) 将是非常昂贵的事情。简单地安装企业级的运行管理工具并不能自动地将自省能力提供给集成基础设施,并且偶然架构通常并不能提供所有可能需要的控制点。

总而言之,偶然架构表现为一种刚性的、高成本的基础设施,并且不能满足你的组织变更的需要,还要承受以下缺点的痛苦:

  •  紧密耦合的、易碎的、对变更不灵活的
  •  因为多个点对点解决方案导致的昂贵的维护负担
  •  修改一个应用程序可能影响其他很多应用
  •  路由逻辑是硬编码到应用程序之中的
  •  没有通用的安全模型;安全是混杂的
  •  没有通用的 API(通常)
  •  没有通用的通信协议
  •  没有建立和构建最佳实践的通用基础
  •  难以支持异步处理
  •  不可靠
  •  没有对应用和集成组件的健康监控和部署管理

如你所知,偶然架构的创建已经有些年头了,要替换和解决它并不是一蹴而就的事情。随着继承项目的需求的增加,解决方案应该更加柔性的、简单、以及运行便宜,而不是其他什么东西。偶然架构给了你的那些敏捷的竞争者得到好处,而你却不能够在一个合理的时间范围内实现新的业务机会。

你需要一个内聚的架构,面向实践、标准来解决着大量的问题。ESB 提供了架构和基础设施,并且使你能够逐个项目的基础上采用它。采用 ESB 并不是全有或全无,推倒重来式的方式。而是,你可以渐进式地采用它,同时还能利用你的现有资产-包括偶然架构和集成Broker,以一种“留下而分层”的方式。

2.2.3 ETL,批量传输,和 FTP

提取、转换、和载入 (ETL) 技术,比如 FTP 文件传输和每夜批处理式的集成在今天仍然是最流行的方法。

这通常涉及到将位于各个应用中的数据打包然后上传这样的操作。问题是有很大的可能在应用间的数据失去同步。一个失败的打包上传的处理程序可能要花上一天的时间。在京及和业务全球化的情况下,系统以24/7 的方式运行,再也没有了“夜晚”的概念,那你得批处理又该在何时执行呢?

其他问题也可能与每夜的批处理相关。因为批处理的反应期问题,在分析关键业务数据的时候,最好的情形是24 小时轮转时间。这一延迟可能严重地阻碍你对随时变化的业务事件进行反应的能力。

有时,一次跨越多个面向批处理系统的端对端处理处理甚至会花费一整个星期才能完成。处理从源头到目标的数据的总体潜伏反应期完全阻止了收集具有意义的,反应目前业务情形的数据的洞察力。比如,在供应链的场景中,这将导致你永远不知道你的库存的真实状态。

第 9 章将会呈现一个通过FTP进行成批传输的技术和业务意义的案例研究,并且会研究ESB如何能帮助你逃脱偶然架构的困境。

2.2.4 集成Broker

集线器-和-插头的集成Broker,或者EAI Broker,提供了偶然架构的替代。集成Broker是从上世纪90年代出现在,现在已经被植入到MOM主干或应用服务器平台之中。

集成Broker市场的一些公司包括:

  • SeeBeyond
  • IBM
  • webMethods
  • TIBCO
  • Ascential (Mercator)
  • BEA (more recently)
  • Vitria

集成Broker能够使用一个集线器-和-插头架构帮助偶然架构提供应用之间的集中路由。此外,他们还允许使用业务程序管理 (BPM) 软件将业务流程从下层的集成代码中分离出来。到此为止,所有的都是好消息。

然而,对集成Broker方式也有缺点。一个集线器-和- 插头拓扑不允许对局部集成域之上进行局部控制。构建在一个集线器-和-插头拓扑之上的BPM 不能够建立跨越部门和业务单位的业务流程极其编排。 集成Broker也可能受限于下面的MOM不能越过物理的LAN网段和防火墙的能力限制。

有许多公司已经在其集成策略中采用了集线器-和-插头的集成Broker解决方案。 这些技术具有较高的成本,并且成功也值得怀疑。1990 年代后期的昂贵集成Broker项目已经取得了名义上的成功,但是将组织置于专有的集成域的井中。一项Forrester在2001 年十二月发布的研究报告[2] 展示了下列各项统计:

  •  集成项目平均 20+ 个月才完成
  •  少于 35% 的项目能够准时和在预算内完成
  •  35% 的软件维护预算被花费在维护点对点应用连接之上
  •  在 2003 年, 全球 3500 家企业平均期望花费六百四十万美元到集成项目上

这项研究还是在EAI 在它的最尖峰的时候进行的,而且几乎没有迹象表明这一数字在那时候起之后得到了改善。注意一年六百四十万美元是公司会在集成项目上花费的平均数的一个预测。当于这些公司的领导们交流这些问题的时候,我进行了一个一般性的求证。

照今天的预算标准来看,EAI Broker项目是很昂贵的。集成软件费用很贵的,通常单独对于软件许可费用,每个项目的价格范围就在从 $250,000 到一百万美元不等。这还不算一起的咨询服务组件,而这个组件的价格往往是软件许可费用的5到12倍。

集成Broker高昂的启动成本又被另一事实所进一步恶化,即从一个项目中学到的知识不能很好地转移到下一个项目。由于传统的 EAI Broker技术的专有特性,通常具有很陡峭的学习曲线,对于每个项目来说,有时候实6个月。要试图弥补这个负担的通常方式是聘请事前对专有技术经过培训的特别的顾问。当然,高特殊性=高价格。这是高昂咨询费用的一个重要组成部分( 另一个大的组成是技术安装、配置、部署、和管理的复杂性)。并且一旦项目完成,顾问就不见了。

集成项目的实现时间普遍是在 6-18 月之间。这意谓着。根据事前针对短期设定的标准、以及项目资金,实施时间吃掉了项目原本想要利用的策略性窗囗。

集成Broker的专有性质,以及高昂的咨询费用通常导致供应商锁定和重启后续项目的巨大成本。这意谓即便对于成功的项目,增长和伸展也是令人恐惧的。而且在你对你的供应商或者实现心生不满的时候,你也得面对到底是就目前的情况继续走下去,还是选择完全重新开始,雇用更多的咨询顾问或者投入另一个新的学习曲线之间左右为难。因为所有这些,一些IT组织通常留下了一些难以再集成到其他项目的“集成孤岛”。总而言之,集成Broker已经证明是偶然架构里面的老套技术,而并非它的解决方案。

当我们更详细地讨论集成Broker的时候,我们将看到导致这里所列的问题的技术屏障。另外,许许多多的非技术因素也导致了对采用ESB的需求的增长。


[1] [2]来自 Gartner 公司的统计,"集成Broker,应用服务器和 APSs,"10/2002.

[2] [3]来自 Forrester 研究的统计学,"减少集成费用,"12/2001.

posted @ 2007-08-15 11:11 铁手 阅读(1262) | 评论 (0)编辑 收藏
射频识别标签(RFID)(7)

4 标签

4.1 Transponder 的构成

4.1.1 Disk和coin

最常见的构成形式称为是disk (coin), 即transponder位于一个圆形的ABS注塑的腔中,至今从几毫米到10 cm 左右。中间通常有一个紧固螺钉孔。材料上除了ABS注塑之外,还包括polystyrol 或者环氧树脂等已达到更大的温度适应范围。

4-11

图表 4‑1 盘状transponder的不同构造。

4.1.2 玻璃腔体

玻璃transponders 可用于将其植入动物皮下一边进行识别和定位等。

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图表 4‑2 玻璃体glass 的transponder,用于动物识别等。

长度大约为12-32 mm 的玻璃管包含一个安装在PCB载体上的微芯片和一个平滑电源电流的芯片电容。而transponder 则围绕在一个铁酸盐芯棒之上,厚度大约为0.03 mm 。这些内部足见嵌在一个软的粘合剂上以达到较强的机械稳定性。

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图表 4‑3 玻璃体transponder 的结构

4.1.3 塑料腔体

塑料包装主要用于那些特别需要高度机械需要的场合。这种容器可以很容易的集成到其他产品中,比如 汽车防盗系统的车钥匙之中。 (图3-5)

 4-6

图表 4‑4 塑料封装的Transponder

4.1.4 工具和气瓶标识

对于安装到金属表面的transponder 需要特殊构造。transponder coil 被绕在一个铁酸盐芯棒之上。transponder 芯片则安装在芯棒的反面并和transponder coil相接处。

为了取得充足的机械强度,抗震动和耐热性, transponder 芯片和芯棒都要使用环氧树脂铸入一个PPS 外壳中。用于工具的transponder 的外部尺寸和装配面积由ISO 69873 进行标准化。而用于气瓶的transponder 则需要不同的设计。展示了一个安装在金属表面的transponder 的机械轮廓。

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图表 4‑5 采用ISO 69873标准格式的Transponder,用于工业自动化场合。

4-5

图表 4‑6 安装与金属表面的Transponder的机械轮廓图

4.1.5 钥匙

Transponder 也可以集成到车辆防盗或者高安全门禁所需的机械钥匙之中。它们通常基于塑料封装的transponder并注入一个钥匙体中。

钥匙化的transponder设计被证明是一种门禁和物理安全访问的流行做法。

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图表 4‑7 钥匙状的RFID访问控制系统

4.1.6 ID-1 格式, 非接触式智能卡

ID-1 格式在信用卡和电话卡中最为常见 (85.72 mm x 54.03 mm x 0.76 mm ± tolerances),也逐渐成为RFID系统中的非接触智能卡的常见形式。(Figure 2.11)。这种格式的主要优点是比较大的线圈区域,这样也增大了智能卡的适用范围。

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图表 4‑8 非接触IC卡的轮廓

非接触智能卡在transponder 上叠片覆盖了四层PVC膜。每一层膜都使用100°C度以上的高温和高压进行烘烤以产生永久的结合。ID-1 格式的非接触智能卡还适合于进行广告传播和艺术装饰。

但是并不总是一定能够保证ISO 7810中为ID-1卡所规定的0.8 mm 的厚度。特殊需要的微波transponders 就要求更厚一些的设计,因为这种设计通常将transponder 插入两个PVC 外壳之中或者使用ABS注塑的方式进行封装。

4-9

图表 4‑9 塑料封套内的微波transponder

4.1.7 智能标签

术语smart label 指的是象纸张一张薄的transponder 格式。在这种格式的transponder中, transponder coil 被用于使用丝网印刷或者蚀刻的仅0.1 mm 厚的塑料薄膜上。这样 foil通常被层压在纸张上并且表面涂上一层粘合剂。transponders 通常以卷状的不干胶的形式提供,以便可以适用于行李、包裹或者其他货物的形式。(Figures 2.14, 2.15)。因为不干胶标签可以很容易的重印,因此还可以很简单的将所存储的数据和标签表面的条形码项联系。

4-10

图表 4‑10 智能标签(Smart Label)

4.1.9 芯片上线圈

前面所述的构成格式中, transponder都是由一个充当天线的transponder coil 和一个transponder 芯片所组成。而transponder coil 则通过常规的方式绑定到transponder chip。

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图表 4‑11 一种由安装在很薄的塑料薄片上的transponder线圈和transponder 芯片构成的智能标签

4.1.10 其他形式

除了这些主要的设计,还存在一些应用特定的设计形式。比如用作比赛计时的“比赛信鸽transponder”。Transponder 还可以根据客户的需要进行定制。最好的形式可能是玻璃或者PP transponder。

4.2 频率,范围和耦合

RFID 系统的最重要的区分准则就是reader的工作频率,物理的耦合方法和系统范围。RFID 系统工作与很宽的不同的频段,从135 kHz 的长波到5.8 GHz 的微波。并使用电、磁以及电磁场作为物理耦合方法。最后,有效范围则从几mm到15 m。

对于很小的有效范围,通常小于1 cm的RFID系统,一般称为紧密耦合系统。为了运行, transponder 必须要插入reader 中或者接触其表面。紧密耦合系统一般使用电和磁场进行耦合,理论上可以工作于任何需要的频段,从DC 到30 MHz,因为transponder 的工作不依赖于场的辐射。紧密耦合可以得到充足的电源供应,所以即使微波和没有经过功耗优化的微处理器也可以工作。紧密耦合系统主要用于那些有严格安全需求,但是不需要太大范围的场合。比如电子门禁系统和非接触智能卡支付系统。紧密耦合系统采用ID-1 格式的非接触智能卡体系(ISO 10536)。但是,在市场中,其重要性正逐渐降低。

系统读写范围达到1 m 的RFID系统称为是远耦合系统。几乎所有远耦合系统都是基于磁感应耦合方式。 这些系统也被称为是inductive radio systems。 另外也有一些远耦合系统采用的是电容耦合方式。如今销售的RFID中至少90% 的是感应耦合系统。因此,市场中也有非常多种的这种系统存在。因此,也有一系列标准来规定用于各种应用的transponder 和reader 的技术参数,比如非接触smart card, 动物识别和工业自动化领域。它们还包括接近耦合(proximity coupling )(ISO 14443, contactless smart card) 和邻近耦合 (vicinity coupling system) (ISO 15693, smart label 和 contactless smart cards)。大多使用低于 135 kHz 或者 13.56 MHz 的频率作为发射频率。一些特殊的应用 (如 Eurobalise) 也运行在27.125 MHz上。

有效范围远大于1m的RFID系统称为远距离系统(long-range system)。所有远距离系统都在UHF 和 微波波段使用电磁波。绝大多数这种系统由于其物理原理都使用后向散射系统。也有一些在微波波段使用表面声波transponders 。所有这些系统都工作在UHF 频段的 868 MHz (Europe) 和915 MHz (USA) 以及微波频段2.5 GHz 和5.8 GHz。通常3 m 的范围可以使用被动(无电池)的后向散射式(backscatter) transponder达到,而15 m 或者更大的范围则可以使用主动(内置电池)的后向散射式transponder达到。但是,主动transponder的电池并不用来作为在transponder和reader之间的数据传输提供电力,而是为微芯片和所存储的数据的保持提供电源。至于两者之间的数据传输所需的电力则主要是由从reader 接受的电磁场的能源提供。

posted @ 2007-08-14 11:28 铁手 阅读(1239) | 评论 (0)编辑 收藏
企业服务总线(ESB)(4)

2集成的状态

各种因素,包括技术和业务层面的,导致对新的集成方式的需要。有许多新的业务驱动因素,比如经济条件的改变、新的革命性的硬件技术比如射频识别标签 (RFID)的出现、法规管制的遵从,都预示着从业务视图来看,应用集成和数据共享都要发生重大变革。这些驱动好像与企业中目前的集成状态不一致子,并不象你所想的那样超前。当我们在这一章中详细研究的时候,大多数应该只是简单集成的项目不能很好集成,主要是由于缺乏能够广泛采用的一致的继承策略所致。

下面是影像着对更大规模的集成解决方案的需要的各种需要:

  • 经济的驱动器。

这些已经改变了IT花费的形式。经济因素导致IT部门主要集中于使事情能够与他们当前已经有的应用一起工作。

  • 最高优先序: 集成。

调查结果表明集成继续处于CIO的优先序列的最顶层。

  • 法规的遵从

Sarbanes-Oxley法案、PATRIOT法案、以及 FCC 法规都强迫公司建立一个必须的内部基础设施来比以前一样更加详细地跟踪、路由、监控、和获取业务数据。

  • 直通处理 (STP)

STP 的目标是消除业务流程的无效率,比如数据的人工再输入、传真、纸面邮件、或者不必要的数据批量处理。在行业中,比如金融服务,这可以帮助达到几乎零反应期的交易处理。

  • 射频识别标签(RFID)

被视为下一代条形码的革新, RFID 可能会产生大量的新型数据,然后这些数据需要被路由、变换、聚集,和处理。

不幸的是,公司的集成环境的目前状态在这些领域几乎没有取得什么进展。这又使得业界领袖不得不重新寻找更广泛的集成解决方案。而有关集成的目前状态的问题包括:

  • 良好连接企业的普遍缺乏。

这阻碍了企业向自动化业务流程进步,然后由阻碍了其对不断变化的业务需求的快速反应。

  • 偶然架构

偶然架构是一种一直使用的事实上的集成方式,其结果是没有连贯一致的公司级的集成策略。这表现为老是要留下点对点的集成、每一个都有其自己的连接和集成风格。偶然架构表现为不连贯的脆弱和刚性架构、并且不能经受集成环境的新的附加条件和变化。

  • ETL,批量传输和FTP。

使用FTP文件传输和每夜批处理的方式进行提取、变换和载入 (ETL) 的技术仍然是今天“集成”最流行的方法。 这些处理涉及到每夜对各种应用之上的数据进行打包上载的操作。由于这种做法的潜伏反应期和错误率,组织从来不会不真正拥有对它们的关键数据的好的快照。

  • 过去使用集成Broker的危险。

上世纪90 年代后期,昂贵的集成Broker项目看似成功,但是给组织留下了大量专有的集成领域难以消化。

这章将会详细讨论这些因素。除此之外,它将会解释通过逐渐采用重构到ESB的好处,同时使用学习自集成Broker技术的最佳实践。

2.1业务驱动激发集成

2.1.1 IT开支的趋势

经济因素导致IT部门主要集中于使事情能够与他们当前已经有的应用一起工作。在Y2K之前,大多数公司都把它们的主要花费集中在准备应付 Y2K之上,包括购买打包的没有Y2K问题的应用。

后来的经济低迷时期,不管是否归结于后Y2K时代、Internet泡沫破灭时代、9/11、或者战争的不确定性,都已经导致了IT花费的急剧变化。这已经有对集成造成了特殊的冲击,不管是正面的还是负面的。IT预算和前 Y2K时代相比已经今非昔比。再也不会出现IT经理手中握着对集成Broker软件和服务的数百万美元预算,并且还要花费18-24个月的时间来等待项目结果这样的事情了。IT花费现在变得都要通过执行层,每一个项目都要经过仔细审查。只有对业务生存能力至关重要的项目才能得到资金。公司在每一个项目的基础上要求在3-6个月的时间片内得到切实的效果和投资回报,虽然他们仍然维持着改良整体运行效率的策略目标。

2.1.2  作为高优先级的集成

新的节俭时代并没有减少对业务流程的改进和对集成的需要。 业务层面的驱动仍然存在;减少业务周转时间需要,减少存货水平的需要,消除重复IT服务的需要,如此等等。

IDC的一分报告指出[1] 他们调查了557个CIO关于他们2004年事情的优先级。关于集成报告中这样说:

在2003年6月举行的IT和执行层交流会上,关于什么可以被称为“市场推动”趋势的问题,集成已经成为2004年IT规划中比安全具有更高优先级的事情。

报告同时指出,集成和安全分别占第三和第四位,在最高的CIO优先级的列表中,仅仅排在“基础设施替换/升级”和“IT费用削减”之后。

总体百分比则受到了有 21% 的“中间市场”公司将集成的重要性排在前面的影响,甚至超过了“减低成本”和“基础设施替换/ 升级”。表 2-1 战士了这个问题的答案:“ 下列各项问题,你认为在 2004 年终期待有最高的优先级吗? 选择一个。”


[1] IDC,应用开发中的集成标准趋势: 着全赖于“开放”的真正含义,2003 年11月 (文件 #30365) , http:// www.idc.com 。

 

 

2-1

 

2.1.3 法规遵从

有时候,对集成的需要在强加于你的,不管你是否喜欢它。 甚至在困难时期,当预算紧张时,为了集成目的而对基础设施进行修补也一定要遵从政府的法规管制。 如大部分它人们会证明,不有而有很多的仅仅继续尝试维持状态.为新的集成策略担忧。 然而,没有像有者监牢时间和强烈的罚款视野得到资深的管理注意。

由于范规管制的问题,一些行业的公司必须向竞争者提供信息,并且对信息访问进行审计。比如,在电信业中,负有职责的电信营运商(ILECs) 应该提供信息给竞争的 LECs 。能源公用事业也应该提供账单信息给竞争者。保健机构和隐私法律需要跟踪客户记录访问以供审计之目的。这需要你的分离的数据能够以标准的协议和以标准的格式轻易被访问。

下面是一些领域,在其中法规遵从是个驱动力。

2.1.3.1 电讯

一个 FCC 法规要求所有的电讯提供商和地方性的向地方性的营运商暴露他们的客户数据的某些部分。 一主修电讯供给者正在有强烈的罚款欺骗它为不遵从这一个需求。很明显,甚至一家主要公司也不能够负担得起继续基础上支付那么多的钱。与法律要求的共享信息相关的许多问题和高额成本,并且过滤掉那些法律不要求的部分。因此,一个过分单纯的方法不能同时满足法律要求又能保护敏感的公司数据。你需要又细粒度的过滤器和有选择的数据变换来只提供必需的数据 (也许只有在最后的一分钟) 来最小化你的竞争者可能访问所导致的对你的数据的利用。所有这些都需要有对业务流程的细粒度的访问和控制。

电信提供商需要一个基于标准的、能够伸展到小的电信提供商的集成解决方案,使用较小的电信商也能够采用来作为集成策略的各种协议。为了满足这个需要,公司最终采用 ESB 。

1.1.1.2 Sarbanes-Oxley

2002年颁布的Sarbanes- Oxley 法案旨在通过改善公司信息披露的准确性和可靠性来保护投资者,它强制了新的报告需求,并且对公司的决策者和他们的企业引入了更高的问责性。 遵从Sarbanes- Oxley 法案需要面临一些真正的挑战。包括费用考虑,后勤复杂性,数据收集和管理问题,以及正确的数据的及时报告,不管数据存在于哪一个企业之中。

2.1.3.3 政府

美国联邦政府已经设定一个目标 在2003 之前变成无纸化。在2003年一月的美国政府CIO高峰会上,Brand Niemann,CIO理事会XML Web Services工作组的主席,对美国政府的集成中采用XML的驱动力是这样说的:

1998年的政府文书工作消除法案,要求联邦政府机构在2003年10月前,如果可行,允许与政府打交道的个人或者实体能够有选择地向政府机构电子化地提交信息和进行交易处理,或者如果可行,允许维持电子记录。

法规遵守产生了巨大驱动能量,并且集中于跨越整个政府机构集成后端应用和数据源。当我们在第 11 章讨论门户环境中的ESB 的时候,ESB能够在门户服务器和多个后端应用之间扮演媒介中介而提供重要的价值。

2.1.3.4 直通处理 (STP)

直通处理 (STP)意味着对于跨越整个系统和组织的业务流程的事务性数据只需要输入一次。在其他行业中, STP 可能被称为“流通供给”、“无纸采集”、“lights-out”或者“hands-free”处理。

达成 STP 的目标要消除业务流程的无效率,比如数据的手工重新输入、传真、纸面邮件、或数据的不必要的批处理。今天阻碍 STP 的事物的例子包括将采购订单重新输入到信用卡验证系统,或者周期性处理的数据分批。

在金融服务、电信和公用事业中,STP 是一个主要驱动。在金融服务中,“T+1”的目标是将交易数据沉淀一天。自动化程序运行可以帮助公司在整个订单和贸易的生命周期中减少成本,更快捷地服务客户,以及更有效地管理业务风险。

2.1.3.5 射频识别标签 (RFID)

射频识别标签(RFID) 正在改变企业跟踪其整个供应链中各处的货物和供应的方式。RFID标签还承诺能够通过消除人们打开外包板条箱和托盘扫描条形码内容的需要从而自动化供应链。装备有RFID标签的货物通过安装在仓库或者装货码头的阅读器时,会差生大量的消息,而这些数据又将会产生大量的需要被捕捉、路由、变换和输入到其他队业务有意义的应用之中的数据。

零售卖场中装备有RFID阅读器的“智能货架”能够自动跟踪货架上的货物数量,并且在货架存量低于标准的时候自动产生补货的订货命令。这些货架阅读器也会知道,消费者从货架上拿起一件商品平,然后可能又因为另一种商品而将它放回货架。这种类型的数据对于那件重新放回货架的商品的制造商来说也是很有价值的。

领导零售商,比如Wal- Mart和 Tesco、和美国防卫部,已经对齐大型供应商强制要求在大外包装级别装备RFID标签了。其最终目标是要驱动标签本身的价格下降,使得最终对每一但见商品,比如一把牙刷或者一罐苏打,进行RFID标签识别变得可行。这样将大大增加在一个托盘经过阅读器是所产生的消息数量。这种数据量在人工扫描外包装上的条码的时候是不会产生的。当一个托盘经过阅读器的时候,ESB能够作为因为而缠身的爆发性数据的缓冲以便能够准确捕获这些数据。那些没有针对这种数据量进行设计的应用可以得到ESB 的消息层的保护,它能够将工作量分配到多个后端系统,或者进入消息队列排队,直到其能够被处理。

因为个体物品级RFID标签而导致的消息的粒度更细,对那些没有针对处理超过大包装级别粒度的数据的应用也是个问题。ESB 能提供殊的缓存、聚集和变换服务,以便能够将收集更细粒度的数据,并将其聚集为大包装级别的数据,以便那些应用能够读取。

EPCglobal 组织正在促使 RFID 标签、阅读器、以及将阅读器整合到应用的软件的标准化。为了要广泛地共享 RFID 数据,需要对整个供应链中的相关应用和阅读器网络定义集成规则。而为了避免网络中的RFID 数据洪水,过滤和聚集规则应该尽可能地分布到最靠近RFID 事件的产生点。ESB 是一个很好的管理和配置那些控制数据流得规则的理想远程集成平台。

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射频识别标签(RFID)(6)

3.4 RFID系统的基本分类

RFID 系统存在着无数的变体,也存在许多开发和制造商。如果想要对RFID系统有一个整体的了解,必须首先知道如何区分这些不同类型的RFID 系统。

4-1

图3.1是一个RFID体系分类的示意图。

图表 3‑4 各种不同的RFID系统

RFID系统的运行基于两种模式:全双工(FDX)/半双工(HDX)模式和顺序模式 (SEQ)。

在全双工和半双工模式下,收发器的响应在阅读器的RF域打开的时候是按广播方式运作的。因为从收发器到阅读器天线的信号和阅读器自身信号相比是非常微弱的,所以必须采取适当的传输方式来将收发器的信号和来自于其他阅读器的信号相区分。实践中,从收发器到阅读器的数据传输采用负载调制(load modulation)的方式,它使用副载波,以及阅读器传输频率的分谐波。

对此对应,顺序方式使用在阅读器RF域按规则的间隔关闭的场合。这个间隔将被收发器识别,然后被用来从收发器向阅读器传输数据。这种方式的缺点是,如果传输终端则收发器将失去电力,所以必不采取其他备用供电方式或者电池以保证收发器的供电的平滑性。

RFID 收发器的数据容量通常从数byte 到数K byte。所以1-bit 收发器则是这种规则的例外。实际只有1-bit的数据量已经足够用来向阅读器标识两种状态了: 即“收发器在域中”或者“收发器不在域中”。当然,这对于满足简单的监控或者信号发送功能已经足够。因为1-bit transponder 不需要电子芯片,这些transponders 便可以非常便宜的制造,甚至几分之一美分的价格。基于此原因,所以在Electronic Article Surveillance (EAS)系统中使用了大规模的1-bit transponder以保护货物在商店和交易中的状况。 如果某人试图将为付款的商品带离商店,那么装载出口的阅读器将识别到'transponder in the field'的状态,并采取必要的反应。而在正常收费后,1-bit transponder 将被去除或者予以禁止。

能否将数据写到transponder 中向我们提供了另一种分类RFID 系统的方式。在简单系统中, transponder的数据记录通常是简单的序列编码,并且可以是在芯片制造时写入的,而且在随后不能修改。用来存储数据的主要的方式是:在感应耦合的RFID 系统中,EEPROM占了统治地位。但是其缺点是在写操作时功耗很高,以及有限的写入周期寿命限制 (通常是100 000 到1 000 000)。FRAM最近也被用在隔离的场所。FRAM的读取功耗是EEPROM的100 分之1,而写入功耗则比后者低1000 倍。但是其制造比较困难,因此限制了市场的广泛使用。

特别是在微波系统中,则普遍使用 SRAM来作为数据存储媒介。其优点是极快的数据读写速度,而缺点则是必须要使用辅助电力供应以便保持数据的持久性。

在可编程系统中,对存储器的读写访问和其他读写授权必须由数据载体的内部逻辑进行控制。在最简单的场合中,这些功能可以通过状态机来实现。状态机也可以是下复杂的逻辑顺序。但是状态机方式则不够灵活,因为以编程状态的变更必须要随之进行芯片电路的变更。实际应用中将导致芯片重新布局,并产生额外的费用。

微处理器的使用可以改善这种状况。在处理器制造时,将使用掩模的方式采用一个操作系统来管理数据。因此变更可以更加便宜的实现,并且软件可以重新编程以适应不同的应用。

对于非接触式智能卡来说,使用状态机的数据载体一般存储卡(memory card),而与之对应的则是处理器卡(processor card)。

这里还应该提及那些使用物理效应来存储数据的transponder。包括只读表面声波transponder 和通常可以禁止(设置为0)但是不能重新激活(设置为1)的1-bit transponder。

RFID 系统的一个重要特征是transponder的供电。被动transponder 自身没有电源,因此操作被动 transponder 所需的所有电力必须来自于reader的电/磁场。相反,主动transponders 自己有辅助供电措施,如电池,可提供其自身运行所需的部分或者全部电力。

RFID 系统的主要特征之一是系统的运行频率和有效范围。RFID 系统的运行频率是reader 所发射的频率。而transponder 的发射频率则不重要。在大多数情况下,它和reader的发射频率是相等。但是, transponder的发射功率通常设置为比reader的发射功率还要低10的几次方。

将不同的发射频率分为3个主要频段:LF (低频, 30–300 kHz), HF (高频)/RF 射频 (3–30 MHz) 和UHF (甚高频, 300 MHz–3 GHz)/微波(>3 GHz)。 根据有效范围的进一步区分还可以将RFID 系统区分为紧密耦合(0–1 cm), 远耦合(0–1 m), 和长距离耦合(>1 m) 系统。

从transponder 发送数据到reader的方式可分为3类:

  •  使用反射或反向散射(即对应于reader发射频率的反射波的频率→ 频率比1:1)
  •  load modulation (reader的场受到transponder的影响 → 频率比 1:1),
  •  在transponder中使用分谐波(1/n fold) 和谐波的产生(n-fold) 。

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射频识别标签(RFID)(5)

3.2.2 附着RFID标签

将标签附加到被标识的物品有多种方法。通常手工方式是最明显和最有效的方法。在条形码的使用场合,经常使用一种打印机来打印好标签然后通过某种方式在物品通过装配线上的某点的时候粘贴到物品上,对于Smart Label类型的RFID标签,也有类似的方式。这些Smart Label类型的设备同时编码RFID标签和在纸张上打印条形码以及人可读的其它标记。

  •  采用何种方式来附加标签到物品考虑的因素包括:
  •  使用自动化设备和系统的成本;
  •  成卷的Smart Label可能存在的有缺陷的标签;
  •  附加过程中可能因为敏感性会损坏标签;

另外,对于不同的形状、尺寸和本身特性的物体,标签的位置和附加方式需要考虑的问题和原则不尽相同,才能得到最大的可靠性和可读取性。详细信息参见DoD的标签附加注意事项。

3.2.2.1 跟踪物品的移动

附加了标签的物品被运输时,对于发送放和接受方来说都是有益的,因为他们都可以跟踪该物品的移动。对于整个业务流程来说,参与供应链的各方都应该能够跟踪其移动,或者共享相关的跟踪信息。以使得任何业务都能够对整个供应链得到一个实时的“数据快照”,从而驱动更加有效的业务流程处理。

对被标签物品的跟踪是通过该物品出现在各种关键控制点而得到的数据,这些控制点可能根据:

  •  天线
  •  阅读器
  •  边缘服务器
  • 中间件服务器

等进行联合的多层次的位置和领域标识。

3.2.2.2 在业务应用中使用RFID数据

在写入的时候,RFID系统所作的大部分工作主要集中在标签和阅读器的物理部分。因此确保选择正确的标签、阅读器和天线,并且对其进行正确的配置和设置以达到要求的读取率是非常重要的。但是,只有在将RFID各组件的跟踪信息集成到你的业务应用系统之中才能意识到RFID技术的真正好处。很有可能,使用RFID信息需要将其集成到你的现有业务应用之中,或者还需要对其进行某些修改。将RFID信息与企业业务系统进行集成与集成其它数据源没什么不同。因此,企业集成所需的架构方法、技术和产品也可以用在RFID信息的集成场合。

3.2.2.3 在B2B应用间共享RFID数据

一旦公司在内部集成了RFID数据,并且使其业务过程利用这些数据,便会逐渐发现RFID数据在逻辑上可以促进业务数据的共享从而改善B2B的业务集成。比如在使用了RFID技术的药品行业。某个药剂师甚至可以将某个配置了RFID标签的药品包装靠近RFID阅读器终端,就可以马上获得有关该药物的信息,比如政府药品管理部门的警告或其它用药信息。药房的POS系统可以根据该标签代码请求由药品供应商或者政府卫生管理部门提供的Web Services服务。药品公司也可以或者跟踪其所生产的具体每一件产品的信息,包括分销、运输以及使用等等。

所有这些应用情形都假定这些相关的各个公司会共享其信息。当然,驱动这样的B2B具有“一次性”的解决方案,但是长期来说,这并不使最节省成本的、最有效率的、最灵活的、以及最快捷的共享信息的方式。跨越企业边界共享信息和工作流并非新的概念。对于整个业界来说,需要某种标准化的共享信息的方式。

3.2.2.4 智能设备的自组织

目前最明显的趋势是越来越多的设备连接到Internet,如何提供、配置、监控和管理他们越发成为最大的挑战。一个连锁零售机构可能有数十台服务器连接着其数百个POS终端。但是,当该机构添置了具有RFID能力的智能货架或者POS终端的时候,又会有成百上千的天线和阅读器连接到上述基础设施架构中。RFID 中间件标准,比如应用层事件将会有助于将企业应用和阅读器或者天线之类的边缘设备分隔开来,但是要正确配置这些边缘产品将是一个非常消耗时间的工作。诸如Jini和网状网络(mesh networks)之类的技术,以及老些的SMTP技术都提供了动态配置和自愈特征,RFID中间件可以使用它们来改变阅读器和其它感应器的物理配置。

3.3 RFID 系统组件

下图展示了一个RFID系统的主要部件。我们以一个零售系统为例来说明。图的左下方是代表了被标记的商品的一系列标签。商店也有一系列的阅读器布置在货架和结账通道上。这些阅读器每分钟可以读取数百个甚至数千个标签。阅读器必须要仔细配置和进行管理,以便知道如何一些协同工作以覆盖到某个阅读器失效时出现的盲区。RFID中间件就代表着一个或者多个负责处理这些问题的软件模块。边缘应用代表着任何运行在商店之内的企业应用,比如POS系统。而RFID信息服务则代表着存储在边缘发生的RFID事件和相关数据的机制。同样,在企业数据中心或者其业务伙伴的数据中心也可以有相似的信息服务。这是因为RFID 信息是被存储在基础架构中的各个地方:比如边缘、数据中心之内或者业务伙伴处。

3.3.1 RFID 系统组件

企业数据中心中的两个主要部分是企业应用和企业服务总线。企业服务总线是一种基于分布式消息机制和SOA的集成基础架构。已经有很多这些基于标准的产品。而企业应用则是解决企业实际业务问题的各种应用,将要集成并且消费RFID数据。

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企业数据中心中的两个主要部分是企业应用和企业服务总线。企业服务总线是一种基于分布式消息机制和SOA的集成基础架构。已经有很多这些基于标准的产品。而企业应用则是解决企业实际业务问题的各种应用,将要集成并且消费RFID数据。

3.3.2 标签(Tags)

RFID系统的本质能力是基站(阅读器)能够通过无线的通信机制,包括微波,但不包括红外和可见光,来识别另一个电子设备(标签)。因为阅读器能够识别某个特定的标签,因此系统便可以声称能够识别该标签所附着的对象。标签可以被封装在一些诸如塑料钮扣、玻璃腔体、纸质标签、甚至金属盒之内。它们可以被粘贴到包装上、嵌入到人体或者动物体内、夹在衣服上、或者隐藏在钥匙的头部。

对RFID标签的识别是通过RFID相应阅读器的询问,像阅读器通知其到场,并且标明他自己的身份(编码)。如下图所示,RFID 阅读器首先以一定的时间间隔(通常每秒数百次)发射一个预定频率的无线电信号。任何处于月底起的发射范围的标签都可以收到该发射信号,因为每一个标签都有一个能够在某个预定频率上监听这种信号的天线。标签使用接收自阅读器的能领来向阅读器响应相应的信号。标签可以在这些信号上调制信息,比如发送ID编号。

3.3.2.1 RFID标签和阅读器之间的通信

不同种类的标签和阅读器使用与不同的应用需要和环境。要决定使用哪种标签或阅读器涉及到许多因素。其中主要的因素之一是成本原因,因为标签的成本决定整个系统和运行的成本。阅读器本身也有许多需哟考虑的价格因素和特征。

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RFID标签的重要特征包括:

  • 封装

标签可以封装在PVC、玻璃、纸张、金属甚至塑料卡片之中。也可以镶嵌在珠宝上、悬挂在钥匙链上、或者嵌入到钥匙体之中。DIN/ISO 69873 标准就定义了一中可以插入到构造在机床工具的孔中的一种标签。有些用于汽车组装线的标签必须要承受油漆烘干室的高热环境。总而言之,封装标签的方式由多种多样的。比如,下图中就包含了两种不同的标签,一种在卡中,一种在钥匙中。

 

 

 
  • 耦合

耦合意思是阅读器和标签之间通信的手段。不同的耦合方式各有优缺点。选择耦合方式的主要因素包括通信的有效范围、标签的价格、以及可能造成干扰的条件。

  •  电力

大部分的标签都使用被动系统,从阅读器发射的电磁场或者无线电波中获取能量。也有一部分主动标签,由内置电池供应为芯片和其它感应器以电力。然而,主动标签一般还是使用来自阅读器的能量进行通信。还有一种标签是“双向标签”,不通过阅读器就可以在两个标签之间进行通信。

  • 信息储存能力

标签都提供一定容量的信息存储能力。只读标签是在工厂预设了特定的值。还有一次读入和可多次写入的标签。有些标签还可以收集新的信息,比如温度和压力的感应值。标签的存储能力可能从1-bit 标签到数K字节。

  •  标准符合性

不同的国家、地区和组织各种不同的RFID标准,有些是通用标准,有些则针对不同的应用场合。这些标准可能涉及到标签乃至系统的物理、电气、系统、软件、协议、运行、维护管理等等方面。

3.3.2..2 选择标签

在选择标签式可能涉及到许多因素,包括:

  • 需要的读取范围

主动标签一般长于被动标签。

  • 材料和封装

不同的材料具有不同的射频特性。液体可能会完全阻断无线电波。

  • 格式和形状

根据不同的应用需要选择不同的形状尺寸。某些形式可能是标准界定的。

  • 标准

选择不同的标准意味着决定整个RFID系统的工作环境,从数据编码、工作频率到阅读器等等。

  • 成本

单个RFID标签的成本对于整个系统和项目设施具有非常重大的作用。

3.3.3阅读器

RFID 阅读器,也称质询器(interrogators),用来识别它附近到场的RFID标签。RFID将通过一个或者多个天线发射RF能量,并且形成一个质询区。质询区内的标签通过其天线的感应将其转换成能量,然后供应它的工作甚至它与阅读器之间的通信。标签然后通过变换天线的阻抗来以类似莫尔斯代码的方式向阅读器发送器身份编码。这仅是其中一种方式,不同的标签可能工作方式不同。

阅读器也可以由多种方式,由固定的、移动的、也有手持的。阅读器连接到网络中的方式也有多种,这取决于其所持的网络连接的能力。下图所示是阅读器的组成。

3.3.3.1 阅读器的组成部件

一个阅读器通常典型地由四个子系统构成:

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  •  Reader API

Reader API 是阅读器的应用编程接口,允许程序员注册和捕获RFID阅读事件。它也提供配置、监控和其它管理阅读器的能力。

  • 通信

阅读器是边缘设备,和其他RFID设备一样,需要连接到整个边缘网络和企业主干之中。通信组件就是处理网络连接功能,可能支持以太网、工业总线、高速串行接口、无线网络等等,也支持多种不同的网络协议。

  • 事件管理

当阅读器读取到一个标签时,我们称之为一次发现。一次不同于上一次发现的发现就成为一次事件。对发现的分析也称事件过滤。事件管理就是定义那些类型的发现可以被视为事件,那些事件足够具有价值和兴趣,值得马上送到网络中的外部应用之中。

  • 天线子系统

天线子系统又一个或者多个天线组成。它支持使阅读器能够质询标签的接口和逻辑,并且完成无线电波的发射和接收。

3.3.4 RFID 中间件

选择了正确的标签和阅读器,以及决定怎样布置天线只是构造RFID系统的第一步,因为识别到物品只是管理它们的第一个步骤。物品在供应连上移动时阅读数以百万的标签,以及将标签编码和有意义的信息联系在一起会产生的大量的具有复杂相互关系的数据。使用RFID中间件的好处之一就是提供一种标准化的方式来处理小小的标签所产生的大量的数据。除了事件过滤之外,你还需要有一种方式来封装应用接口,以便使它们不必知道整个基础架构,比如物理层面的阅读器以及其它设备。理想情况是,你需要一个RFID基础设施的基于标准的、应用层的接口,以便你的应用可以用来请求有意义的RFID发现。

下图所示是RFID中间件的主要部件。

 

3.3.4.1 RFID middleware的主要部件
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3.3.4.2 使用RFID 中间件的动机

使用RFID中间件的主要动机是:

  •  提供对阅读器的连接
  •  处理来自于阅读器的初步的发现信息,以供应用之用
  •  提供应用层接口来管理阅读器和捕获RFID事件
3.3.4.2 .1阅读器适配器

市场上有多种不同的RFID readers,每一种都有其专有的接口。要使得开发人员都能够了解不同的reader接口是不现实的。Reader接口、以及数据的访问和管理能力是各不相同的,所以应该使用中间件来屏蔽具体的Reader接口。reader adapter层就是将专有的reader 接口封装成通用的抽象接口提供给应用开发人员。

3.3.4.2 .2 事件管理器

对于一个完整的、具有RFID能力的大型企业的供应链系统中,可能具有成百上千个阅读器,或者每分钟同时有数百个阅读器在进行扫描。大部分发现都太过于细粒度,从而对应用来说没多大实际意义,所以需要对阅读器接口进行封装以隔离大部分原始数据的洪流。企业所以需要在其IT基础设施的边缘部署一些特殊目的的RFID中间件。

Readers 对接近它们的标签的读取准确率并不是100%的准确。假定100个物品出现在阅读器附近,该阅读器被设置为每分钟读取数百次。那么阅读器每次扫描到这些物品的机会是80%到99%。例如,对于2#物品来说,在多个扫描周期内有80%的机会被阅读器感应到则认为其到场。但是,这种RFID阅读方式产生的数据被认为是“原始数据”,需要进一步处理成为有意义的业务事件。

RFID 事件管理器(event manager)汇聚来自不同数据源(比如阅读器)的读取数据,并且基于预先配置的应用层时间过滤器进行调整和过滤。然后将经过过滤的数据送到后端系统。

我们来看事件管理器处理智能货架的情形。假定对于一个特定的应用,每个阅读器都会每分钟扫描货架10次。每次扫描都会返回一组发现,每个发现都会类似于下面的格式(包含这些信息):

    Reader Observation
timestamp, 
reader code, 
antenna code, 
RF tag id, 
signal strength

假定一个电子零售商ABC公司要实现一个智能货架系统。平均每个货架四层,每层货架平均放置25个货物,则平均每行货架100个货物。该公司共有10个店铺,每个店铺平均有20个货架岛,每个岛平均20个货架(每侧各10个)。则整个公司共有400 个货架,因为这平均存活为40,000 个商品。下表是一个总计:

3-8

在此基础上产生的RFID数据量为:

l 每次扫描会产生包含目标货架上所有能够识别的商品的相关信息的发现

l 25 个商品/层 x 4 层/货架x 10 次扫描/分钟= 1,000 个发现/分钟.货架

l 1,000 个商品/分钟x 400 货架 = 400,000 发现/分钟

l 400,000 商品/分钟 x 60 分钟/小时= 2,400,000 发现/小时

l 假设商店每日营业10 小时。10 小时 x 2,400,000 i商品/小时 = 24,000,000 发现/日.店铺

l 10 店铺 = 240,000,000 发现。

所以数据量总结于下表:

3-9

这是多么巨大的数据量,这还不包括来自于收银台的RFID数据。处理这些数据需要严格的规划。如果将这些数据直接交给后端业务应用来处理,不但会加重后端系统的负担,而且会严重堵塞网络传输,消耗大量的带宽。并且,下游应用却认为绝大部分发现不是它们所感兴趣的。例如,一个客户取了一张DVD影碟,然后由在一段时间后将其放到货架上这样的事件。对于订单管理系统来说,这样的事件没什么意义,因为存货并没有改变。实施上,即使顾客买了那张DVD,对订单管理系统也没关系,只要存货还在安全范围上,这时,存货管理系统就有关系了。

所以需要有一种机制来汇聚各个阅读器不断产生的发现数据。以及对这些数据进行过滤、调整、和变换。这种机制就是位于边缘和企业数据中心之间的RFID中间件的职能。通过中间件,只有对应用具有重要意义的数据才传送给它,否则被中间件过滤掉。

那么,什么样的数据必须要被过滤掉?首先,因为天线之间是十分接近的(每个架两个),则它们的都区范围会有所重叠。因此,来自于它们的发现数据便会需要被过滤来消除数据重复。另外,因为每一次单独的扫描都不会100%准确,所以这些发现将会被载多个读取周期之上汇聚在一起一边是数据更加平滑。(不准确的原因有多个因素,包括射频发射的因素、RFID标签布置的因素、障碍、以及环境因素等。) 也许一个顾客从走道上经过,也许他的手中或者购物车中就有某些商品,那么邻近的读写器也可能会读到这些商品。我们肯定应该过滤到这些虚假的发现以防止向存货系统发送大量的不准确的数据洪流。下图就表示了一个针对零售商店典型场景的数据过滤和平滑系统。

3.3.4.2 .23事件过滤

3-10

上图中的每个流程解释如下:

  •  获取原始发现数据,比如进行EPC读取操作

阅读器将获得原始事件数据(发现)。

  • 平滑数据

当前的读写器在单次扫描的时候基本上都不可能达到100%的准确,所以我们将根据分析多次扫描的发现数据的平均来得到实际的发现数据。例如,如果,如果70%的发现都告诉我们某个商品在某个地方,我们便会接受这个数据。当然这个阀值是可以调整的。

  • 过滤重复数据

重复数据是因为不止一个天线读取到了同一个物品,因此这种数据应该被删除重复部分。

  • 过滤来自过道的发现数据

来自于从走道上经过的商品的发现通常具有较低的信号强度并且是暂时的。它们也应该被过滤掉。

  • 发布发现数据

经过了必要的过滤之后,我们的数据才可以提交给下游客户使用。

RFID 阅读器已经提供了一些过滤能力,并且随着reader 越来越聪明,它们自己将承担更过的过滤任务。那么还需要在中间间进行进一步的过滤吗?我们可以想到,一些过滤要求对来自多个阅读器、其他感应器、或者甚至其他系统(比如存货系统,在比较库存级别的情况下)的信息。这些更高阶的过滤需要发生在高于阅读器之上的事件层面的系统中进行。

3.3.4.3 应用层接口(ALI)

应用层接口在RFID中间件栈的顶层。其主要目的在于提供一个标准机制来使应用注册和接受来自于一组阅读器的经过过滤的事件。除此之外,ALI还提供标准的API来配置、监控和管理RFID 中间件以及它所控制的阅读器和感应器。许多RFID中间件供应商提供针对这些目的设计的专用接口。最近,EPCglobal 发布了一个应用层事件(ALE)规范来标准化RFID功能的事件管理部分。

最后,RFID 中间件具有不同的形态和规模。我们所述的仅仅是中间件的一个逻辑分解。实践中,你总可以找到能够针对特定应用类型部署在特定阅读器类型上的模块。

3.3.4.4 关的RFID标准

对于RFID中间件来说,应该有一些相关的标准。比如,对于EPCglobal 标准来说,就包括两种:

  • 阅读器协议

对于象标签阅读器或者打印机、编码器之类的边缘RFID设备,由于有不同的厂商提供这些产品,因此需要有一种标准来对其进行界定。比如,EPCglobal就制定了相关的阅读器标准,包括Reader协议等等。这样FID middleware 产商才能据此兼容不同的Reader。

  • 应用层事件(ALE)

ALE 是事件处于应用领域而非边缘领域,提供业务层面的标准接口来对经过边缘过滤的数据再进行处理。ALE 标准一般支持同步的请求响应模式或者异步的发布订阅模式,这主要取决于下层的通信基础,比如MOM或者服务户操作性框架,比如ESB。

3.3.5 RFID 服务总线

企业服务总线(ESB)是一个针对解决应用连接性、数据变换、有保证的事务、以及消息传递的分布式集成平台。而RFID 服务总线则是一个典型的用于集成使用RFID数据的集成中间件软件。一般来说,ESB产品典型地会提供web services、消息传递、业务流程编排、数据变换等功能。不同的厂商可能稍微有些不同。但是,同的来说, ESB能够通过可靠的消息机制来继承跨越企业边界的业务流程,而这些业务流程使用抽象端点表示的Web Services,必要时通过数据变换将数据统一到规范的数据标准之上。

RFID系统在企业架构中不能单独存在,因此它总是要和其它应用发生联系才能使数据具有真正的业务含义。比如企业仓库管理系统 (WMS),企业资源计划 (ERP) 系统,企业资产管理系统(EAM)、或者POS系统。这些系统的数据统统都可以升级到能够驱动RFID数据的可能,然后将RFID的所有有点带入到企业业务流程之中。因此扩展现有应用来支持RFID将是非常重要的事情。

现在的集成领域,越来越多地采用ESB 架构的集成,使得在分布式的环境下实现统一的集成和写作,促进整个企业的数据交换和共享。最低限度,它可以集成各种采用不同技术开发的分散应用。它提供适配器来解析从其他系统的数据输入,然后将其转换为一种规范的通用格式 (通常是XML),然后提供给同样具有适配器的数据消费者。一般来说,ESB服务还有业务流程编排的能力,通过定义的业务流程,连接不同的服务和数据,可以在一个引擎中执行。在RFID中间件系统中,一般通过事件管理起来提供类似的能力或者用标准服务中间件提供。

RFID 服务总线的主要目的在于将事件服务器捕获的应用层事件集成到企业边缘发生的工作流中。不同的厂商可能不同,但是RFID 服务总线基本上是一个运行边缘工作流并且提供与边远模块比如、POS、WMS集成能力的一种服务器。RFID服务总线也要集成到企业ESB中,以提供可配置的特定事件和发现来将RFID数据最终集成到企业应用中。因为典型的ESB产品可能很复杂,如果业务和应用简单,也可以使用基于应用服务器的定制实现来完成这部分功能。

3.3.5.1 RFID 信息服务

一般来说,不管是EPC还是其他什么标准化组织或者特定的系统,都只是提供一种物品识别系统的唯一性表示机制,而不是有关具体产品的。EPCglobal 设想了一种野心勃勃的业务和服务,设置一个EPC 信息服务(EPCIS)网络,来提供与EPC编码相关的信息的存储库和相关服务。EPCIS 服务器提供的信息可能包括携带EPC标签的物品的最后发现的位置 (基于RF reader 发现),以及价格信息、产品手册、警告和参考信息等等。当然实现这个网络好需要很多的努力,包括技术和政策以及经济环境、贸易环境等因素,但是可以表现实现一个中介数据库来将RFID数据映射到与业务相关的信息上面。

EPCglobal 实际上是可以用现有的数据系统和数据源来进行RFID信息服务。例如,序列化全球贸易商品编号 (SGTIN) 就被EPC 用作消费产品和零售行业的标识符编码。

3.3.5.2 RFID 信息网路

因为RFID标签标记的产品可以在整个供应连中移动,那么该链条中的所有参与者都需要一种标准化的方式来供向它们的跟踪信息,并且基于EPC ID相关的来获得相关的参考信息。EPCglobal 设想的网状网的B2B EPCIS 系统就旨在提供一个与EPC相关的综合信息服务。EPCglobal Network 是想要通过不断推出的一系列标准来提供产品数据和信息交换的标准化网络和机制。通过结合RFID 技术和现有的Internet基础架构和软件集成技术,EPCglobal Network 将提供更好的产品在整个供应链中的跟踪的准确性和效率。

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