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RFID技术应用迎来网络架构创新
作者：茗漾 收编
来源：中国自动识别技术
日期：2007-07-09 11:06:03
摘要： 3月15日，上海先达企业发展有限公司与美国REVA公司签署战略合作协议，推出集成“TAP中间件”的应用系统。近日，应本刊邀请，上海先达企业发展有限公司产品应用部资深经理陈一新回答了读者关心的一些核心问题，通过问题的解答，我们不难发现RFID硬件中间件网络架构的创新所在。
RFID应用市场从前几年的技术万能吹捧逐渐回归市场本质，现在国内外企业在实施了ERP、MES、WMS系统之后，开始理性地考虑利用自动识别技术解决输入输出的数据采集瓶颈问题。在RFID系统实施中，企业首先遇到的问题就是如何把RFID设备（Reader/天线/Tag/RFID打印机）与ERP系统相连，如何有效应用通过RFID系统采集的数据。RFID软件中间件应运而生，而RFID硬件中间件的运用则给RFID网络架构带来了创新的思路。
3月15日，上海先达企业发展有限公司与美国REVA公司签署战略合作协议，推出集成“TAP中间件”的应用系统。近日，应本刊邀请，上海先达企业发展有限公司产品应用部资深经理陈一新回答了读者关心的一些核心问题，通过问题的解答，我们不难发现RFID硬件中间件网络架构的创新所在。
消息中间件基于消息的机制更多地适用于事件驱动的应用，当一个事件发生时，消息中间件通知服务方应该进行何种操作。事件可以是一个请求，也可以只是一种警示，警示到来后，即可进行某种处理，但不需等待应答。交易中间件基本上适用于联机交易系统，如银行业务系统、定票系统等。尽管交易信息也是消息，交易中间件也是基于消息的传输，但与消息中间件的定位差距较大，属于一种较专用的中间件。
问：什么是RFID中间件？有什么特点？
答：RFID中间件就属于消息中间件。RFID应用处理的是大量的数据与消息，那么在RFID硬件（Tag、RFID读写器）与应用软件之间传递的是单品编码（EPC）的数据事件，通常上层应用软件（ERP、MES、WMS）负责整合RFID硬件传递来的数据消息，但除了数据消息以外；还有大量的与RFID硬件配置有关的事件消息要处理（如RFID读写器的配置信息等）。
RFID中间件目前市场所见基本是软件形态存在的。现在市场所见的RFID软件中间件有BizTalk（MicroSoft），WebSphere RFID Device Infrastructure/WebSphere RFID Premises Server（IBM），Weblogic RFID Edge Server（BEA），RFID Anywhere（Sybase）等。这些RFID中间件所承担的任务主要是数据信息与RFID设备架构的管理，还有一些RFID中间件处理的是RFID信息流的数据安全性问题等等。
由于RFID的软件中间件也是一种软件，必须依附在一定的操作系统下才能运行，并不是一种单独存在的软件系统，也要运行在一定的硬件平台上。这些软件中间件可能并不能支持目前客户所使用的全部操作系统，比如BizTalk就只能运行在Windows的操作系统平台上。
由于RFID系统的特殊性，它是一个涉及到多种多样硬件（Tag、Reader、天线、网络、服务器⋯⋯）与软件应用系统（ERP、CRM、MES、WMS⋯⋯）组合的复杂系统。考虑到符合EPC标准的RFID系统的数据量是条码系统的数倍或更多，一种是基于Linux操作系统与JAVA应用平台的，可以保证跨操作系统平台运行的RFID中间件诞生了，这种中间件是一种硬件，称它为TAP（Tag Acquisition Processor）。
问：什么是RFID硬件中间件？与软件中间件有什么不同？
答：RFID硬件中间件有如下特性：有一个标准的硬件架构运行着RFID中间件管理RFID设备，并通过路由功能管理RFID网络与连接电脑系统网络的中间件。如图1所示。
由于RFID软件中间件主要是透过ALE（Application Level Event，应用级别事件）被动地将数据转换成有效业务信息，这样只是满足了企业应用RFID的初步要求，尚未真正解决RFID设备的多样性与复杂性的难题，特别是对于标签定位技术、射频覆盖状况、多点RFID读写器监视、冗余备份等需求，不是做不到就是还需要其他的第三方软件支持，所以遗留了很大的客户业务需求空间要予以满足。虽然这些功能需求有的可以透过完善软件功能来满足，但是有很多属于硬件事务的功能需求（比如RFID网络架构管理）是不能纯粹依靠软件功能来实现的。
RFID硬件中间件通过RFID硬件设备的智能化驱动来管理RFID读写器的工作状态（控制与协调），通过Tag的位置定位来解决串读问题，通过J2EE或API的软件来支持用户复杂的RFID应用，通过路由管理RFID的设备网络。
问：RFID硬件中间件（TAP）的网络架构是怎样构成的？
答：网络有七层架构（OSI模型），但应用系统的结构通常划分为四个层次：基础设施层、资源管理层、业务逻辑层、应用表现层。
问：RFID硬件中间件（TAP）的网络架构怎样解决在实施RFID系统中的常见问题呢？
答：首先分析一下企业开始部署RFID系统时会遇到的问题。企业开始部署RFID系统的最终目的是为了收集各种来源的数据为业务所用。企业首先会面对如何将前端数据与其后端业务系统连接起来的问题；其次是如何保证所有收集到的数据能够顺利转换成有效的业务信息，以及如何确保数据采集的安全性等更多、更深层次的问题。这些问题在部署初期就会得到企业的重视，但企业往往采取定向软件开发的方式来解决前端的数据采集与后端业务系统的连接，这样可以较好地解决企业目前实施RFID系统的需求问题。但是一旦企业的业务系统发生变化或RFID的基础设备发生变化，就不得不更改或重新编写程序，带来了购置、导入和维护成本的增加。在实施RFID系统时还会因为众多读写器数量、标签和读取点增加实施难度，并由于不同的硬件设备品种、类型（比如双频段RFID应用）增加更大的实施难度。由于射频频宽是一种有限的资源，会造成读写器运作各自为政、互相干扰和冲突。就算经过努力，有效的成功部署RFID系统后，今后设备的有效维护也是一个很大的难题（干扰频率无处不在与极易发生变化）。由于多数企业导入RFID系统时会改变原有操作流程，数据量也成倍增长，导致实施RFID系统要采取不同于其他的自动识别系统（如条码系统）的解决手段。对于上述的RFID系统实施的这些问题，TAP 能比RFID软件中间件更好的解决。
首先，TAP可以让RFID系统的实施变得简单，由于TAP是符合EPC中间件层面的规范的，协调RFID读写器就变得简单。它主动地控制和协调读写器的运作而不是被动地等待数据返回，基于优先级和需求的调度算法协调多个读写器的工作效率，智能化频率和频谱管理实现了射频资源利用最优化，最重要的是系统的控制和协调RFID读写器随射频环境的变化不断调整阅读范围以避免冲突。
其次，支持相关的国际标准和常用的企业标准（包括EPCG2、ISO18000－6C、ETSI TG34、READER OPS、UHFAI等）来处理数据，对于不同的应用标准提供灵活机动的数据表达式、通信和传输方式，对于数据与设备的安全性提供双机冗余备份确保客户的RFID系统7×24小时工作，对于嵌入式数据库也同样提供很好的支持。
第三，对于RFID软件中间件无法办到的标签精确定位能力提供根据应用需要划分读写区域，支持多层次的空间区域定义，支持多个观察点、工作区域和部局图等，并能对各读取点的数据与数据的历史进行综合分析以得到标签的最佳定位。这个标签精确定位能力所带来的一个重要指标就是去除串读，提高读取率到接近100％，这是无法单单依靠提高RFID读写器的读取率而达到的。
第四，使用可视化的用户界面提高RFID部署的效率，可以直观设定RFID读写器位置以及信号覆盖范围，并对RFID系统实时监视和报警，对于系统性能分析和查错以优化RFID系统的效率，支持标准化网络系统管理协议（如SNMP）。由于SNMP等标准协议的应用，使得TAP不单是一个RFID的中间件，更提供了路由器的功能，企业网络架构与RFID网络架构可以互相访问，增强了安全性并且分离了基础设施与运行应用软件的操作设备（电脑、服务器、移动设备等）。
总结TAP的四个优势：协调RFID读写器的作用、对于RFID数据管理的作用、对于标签定位的作用、对于网络管理的作用，它对用户来说就是节省了部署RFID的时间。
问：什么样的企业用户适合部署RFID硬件中间件（TAP）的网络架构？要做什么准备？
答：客户部署了RFID应用，往往在初期做测试时有很好的效果，但正式部署RFID读写器就遇到了数据处理的瓶颈问题。一个TAP可以支持管理32个RFID读写器与128个天线，对于看不见摸不着的射频信号来说，对于同一区域部署3个以上RFID读写器就会对调试造成很大的技术难度，更由于Tag串读造成了数据混乱，使得RFID应用系统无可适从，这时就该引入RFID的硬件中间件TAP来解决面临的问题。
对于使用大量的RFID读写器并且想降低总体拥有成本的时候，就该考虑TAP。使用TAP可以提高RFID读写器的工作能力（它让RFID读写器更专注于读Tag而不是解决频率冲突问题、频率干扰问题）。并且由于设计的RFID读写器专注于提高读写Tag的能力而不是大而全的考虑其他问题，将使RFID读写器成本大幅降低，用户将从中得益。
同样由于分阶段或应用环境部署RFID系统，将导致使用多种型号与不同性能的RFID读写器，这时候也需要TAP，TAP将解决诸如移动的、固定的、手持的RFID读写器带来的技术难题。
当有其他自动识别技术使用或应用经验时，更该使用TAP，虽然RFID与条码都是自动识别技术，但RFID不仅是一种识别快速、识别距离远的技术，更是一种变革，是可以改变生产模式、管理模式和整个供应链模式的理念。
使用TAP并不需要特殊复杂的技术前提，只需一台能访问网络的电脑对TAP做初始设置工作，有一份部署RFID读写器的现场AutoCAD图纸，同时TAP也在当前网络中，就能轻松操作了。如果还想在TAP上做一定的功能扩充，熟悉JAVA的人士就能进行。
问：比较TAP与RFID软件中间件，客户的成本投入得到的回报是怎样的情况？
答：目前的RFID软件中间件往往是捆绑用户或设备，这将使得RFID软件中间件价格昂贵，并且对于运行RFID软件中间件的硬件平台以及配用的操作系统、系统安全软件、数据库访问许可，再加上维护成本更是一个一般企业不能承受的价格。
TAP是一个稳定的硬件平台，就算使用了双机冗余备份的价格也不会让客户吃惊，并且是一次性投入，对于今后的RFID系统扩展均不会让客户担忧。
总的来说，TAP的拥有成本是RFID软件中间件的几分之一。通常实施RFID时自己编写中间件将耗费大量的时间，也就是会增加实施RFID项目的时间可能也并不能省钱；如果购买RFID软件中间件将花费成倍的金钱但也可能只解决实施中的一部分难题。在长远来看，除了对RFID系统的维护成本得到了降低以外，对RFID读写器的成本降低也起到了推动作用，RFID读写器可以不用附加偶尔使用的功能，这样总体成本可以大幅降低。
对于RFID实施中的难题，TAP使得RFID的读取率提高到将近100％，大家应该知道只是依靠RFID读写器的性能提高还是不能做到100％读取率的。这已经在德国Metro长时间的应用得到了证明。
最新消息是REVA公司在听取先达公司的建议后，对新产品的研发做出调整，除了继续按RFID的最新发展提高产品的性能以外，还将开发出简化版的TAP来支持小规模的应用（比如使用少于10个RFID读写器应用），这样客户实施RFID的成本还将大幅降低。所谓简化版，仍然包括基本版TAP的四大功能，简化的只是能够支持的RFID设备的数量。
3月15日，上海先达企业发展有限公司与美国REVA公司签署战略合作协议，推出集成“TAP中间件”的应用系统。近日，应本刊邀请，上海先达企业发展有限公司产品应用部资深经理陈一新回答了读者关心的一些核心问题，通过问题的解答，我们不难发现RFID硬件中间件网络架构的创新所在。
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上海先达企业发展有限公司产品应用部经理陈一新，负责多种自动识别产品研发与应用推广工作，并承担自动识别技术咨询工作。
消息中间件基于消息的机制更多地适用于事件驱动的应用，当一个事件发生时，消息中间件通知服务方应该进行何种操作。事件可以是一个请求，也可以只是一种警示，警示到来后，即可进行某种处理，但不需等待应答。交易中间件基本上适用于联机交易系统，如银行业务系统、定票系统等。尽管交易信息也是消息，交易中间件也是基于消息的传输，但与消息中间件的定位差距较大，属于一种较专用的中间件。
问：什么是RFID中间件？有什么特点？
答：RFID中间件就属于消息中间件。RFID应用处理的是大量的数据与消息，那么在RFID硬件（Tag、RFID读写器）与应用软件之间传递的是单品编码（EPC）的数据事件，通常上层应用软件（ERP、MES、WMS）负责整合RFID硬件传递来的数据消息，但除了数据消息以外；还有大量的与RFID硬件配置有关的事件消息要处理（如RFID读写器的配置信息等）。
RFID中间件目前市场所见基本是软件形态存在的。现在市场所见的RFID软件中间件有BizTalk（MicroSoft），WebSphere RFID Device Infrastructure/WebSphere RFID Premises Server（IBM），Weblogic RFID Edge Server（BEA），RFID Anywhere（Sybase）等。这些RFID中间件所承担的任务主要是数据信息与RFID设备架构的管理，还有一些RFID中间件处理的是RFID信息流的数据安全性问题等等。
由于RFID的软件中间件也是一种软件，必须依附在一定的操作系统下才能运行，并不是一种单独存在的软件系统，也要运行在一定的硬件平台上。这些软件中间件可能并不能支持目前客户所使用的全部操作系统，比如BizTalk就只能运行在Windows的操作系统平台上。
由于RFID系统的特殊性，它是一个涉及到多种多样硬件（Tag、Reader、天线、网络、服务器⋯⋯）与软件应用系统（ERP、CRM、MES、WMS⋯⋯）组合的复杂系统。考虑到符合EPC标准的RFID系统的数据量是条码系统的数倍或更多，一种是基于Linux操作系统与JAVA应用平台的，可以保证跨操作系统平台运行的RFID中间件诞生了，这种中间件是一种硬件，称它为TAP（Tag Acquisition Processor）。
问：什么是RFID硬件中间件？与软件中间件有什么不同？
答：RFID硬件中间件有如下特性：有一个标准的硬件架构运行着RFID中间件管理RFID设备，并通过路由功能管理RFID网络与连接电脑系统网络的中间件。如图1所示。
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REVA公司独创的RFID硬件中间件不但具有RFID软件中间件的优势，而且还扩充了RFID软件中间件不能覆盖的领域，特别是它开创了RFID技术的网络架构创新。由于RFID软件中间件主要是透过ALE（Application Level Event，应用级别事件）被动地将数据转换成有效业务信息，这样只是满足了企业应用RFID的初步要求，尚未真正解决RFID设备的多样性与复杂性的难题，特别是对于标签定位技术、射频覆盖状况、多点RFID读写器监视、冗余备份等需求，不是做不到就是还需要其他的第三方软件支持，所以遗留了很大的客户业务需求空间要予以满足。虽然这些功能需求有的可以透过完善软件功能来满足，但是有很多属于硬件事务的功能需求（比如RFID网络架构管理）是不能纯粹依靠软件功能来实现的。
RFID硬件中间件通过RFID硬件设备的智能化驱动来管理RFID读写器的工作状态（控制与协调），通过Tag的位置定位来解决串读问题，通过J2EE或API的软件来支持用户复杂的RFID应用，通过路由管理RFID的设备网络。
问：RFID硬件中间件（TAP）的网络架构是怎样构成的？
答：网络有七层架构（OSI模型），但应用系统的结构通常划分为四个层次：基础设施层、资源管理层、业务逻辑层、应用表现层。
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如图2所示，TAP，正对应着RFID应用各个网络层级资源整合的具体需求，恰好是实现各层之间互连互通互操作的基础。在物理意义上，称Tag、RFID读写器、RFID打印机、网络设备（无线AP、集线器、路由器）为基础设施层，那么TAP连接了企业应用集成（EAI－Enterprise Application Integration），起到了消息传递、筛选数据的作用；在逻辑意义上，TAP处于RFID基础设施层的最上层，为RFID的数据处理（ALE、数据整合、JMS－JAVA Message Service）提供了网络管理架构，并为企业网络架构的管理起到了辅助作用与扩展了企业网络架构，对企业的RFID系统应用与集成提供了数据安全性与网络安全性的保障。问：RFID硬件中间件（TAP）的网络架构怎样解决在实施RFID系统中的常见问题呢？
答：首先分析一下企业开始部署RFID系统时会遇到的问题。企业开始部署RFID系统的最终目的是为了收集各种来源的数据为业务所用。企业首先会面对如何将前端数据与其后端业务系统连接起来的问题；其次是如何保证所有收集到的数据能够顺利转换成有效的业务信息，以及如何确保数据采集的安全性等更多、更深层次的问题。这些问题在部署初期就会得到企业的重视，但企业往往采取定向软件开发的方式来解决前端的数据采集与后端业务系统的连接，这样可以较好地解决企业目前实施RFID系统的需求问题。但是一旦企业的业务系统发生变化或RFID的基础设备发生变化，就不得不更改或重新编写程序，带来了购置、导入和维护成本的增加。在实施RFID系统时还会因为众多读写器数量、标签和读取点增加实施难度，并由于不同的硬件设备品种、类型（比如双频段RFID应用）增加更大的实施难度。由于射频频宽是一种有限的资源，会造成读写器运作各自为政、互相干扰和冲突。就算经过努力，有效的成功部署RFID系统后，今后设备的有效维护也是一个很大的难题（干扰频率无处不在与极易发生变化）。由于多数企业导入RFID系统时会改变原有操作流程，数据量也成倍增长，导致实施RFID系统要采取不同于其他的自动识别系统（如条码系统）的解决手段。对于上述的RFID系统实施的这些问题，TAP 能比RFID软件中间件更好的解决。
首先，TAP可以让RFID系统的实施变得简单，由于TAP是符合EPC中间件层面的规范的，协调RFID读写器就变得简单。它主动地控制和协调读写器的运作而不是被动地等待数据返回，基于优先级和需求的调度算法协调多个读写器的工作效率，智能化频率和频谱管理实现了射频资源利用最优化，最重要的是系统的控制和协调RFID读写器随射频环境的变化不断调整阅读范围以避免冲突。
其次，支持相关的国际标准和常用的企业标准（包括EPCG2、ISO18000－6C、ETSI TG34、READER OPS、UHFAI等）来处理数据，对于不同的应用标准提供灵活机动的数据表达式、通信和传输方式，对于数据与设备的安全性提供双机冗余备份确保客户的RFID系统7×24小时工作，对于嵌入式数据库也同样提供很好的支持。
第三，对于RFID软件中间件无法办到的标签精确定位能力提供根据应用需要划分读写区域，支持多层次的空间区域定义，支持多个观察点、工作区域和部局图等，并能对各读取点的数据与数据的历史进行综合分析以得到标签的最佳定位。这个标签精确定位能力所带来的一个重要指标就是去除串读，提高读取率到接近100％，这是无法单单依靠提高RFID读写器的读取率而达到的。
第四，使用可视化的用户界面提高RFID部署的效率，可以直观设定RFID读写器位置以及信号覆盖范围，并对RFID系统实时监视和报警，对于系统性能分析和查错以优化RFID系统的效率，支持标准化网络系统管理协议（如SNMP）。由于SNMP等标准协议的应用，使得TAP不单是一个RFID的中间件，更提供了路由器的功能，企业网络架构与RFID网络架构可以互相访问，增强了安全性并且分离了基础设施与运行应用软件的操作设备（电脑、服务器、移动设备等）。
总结TAP的四个优势：协调RFID读写器的作用、对于RFID数据管理的作用、对于标签定位的作用、对于网络管理的作用，它对用户来说就是节省了部署RFID的时间。
问：什么样的企业用户适合部署RFID硬件中间件（TAP）的网络架构？要做什么准备？
答：客户部署了RFID应用，往往在初期做测试时有很好的效果，但正式部署RFID读写器就遇到了数据处理的瓶颈问题。一个TAP可以支持管理32个RFID读写器与128个天线，对于看不见摸不着的射频信号来说，对于同一区域部署3个以上RFID读写器就会对调试造成很大的技术难度，更由于Tag串读造成了数据混乱，使得RFID应用系统无可适从，这时就该引入RFID的硬件中间件TAP来解决面临的问题。
对于使用大量的RFID读写器并且想降低总体拥有成本的时候，就该考虑TAP。使用TAP可以提高RFID读写器的工作能力（它让RFID读写器更专注于读Tag而不是解决频率冲突问题、频率干扰问题）。并且由于设计的RFID读写器专注于提高读写Tag的能力而不是大而全的考虑其他问题，将使RFID读写器成本大幅降低，用户将从中得益。
同样由于分阶段或应用环境部署RFID系统，将导致使用多种型号与不同性能的RFID读写器，这时候也需要TAP，TAP将解决诸如移动的、固定的、手持的RFID读写器带来的技术难题。
当有其他自动识别技术使用或应用经验时，更该使用TAP，虽然RFID与条码都是自动识别技术，但RFID不仅是一种识别快速、识别距离远的技术，更是一种变革，是可以改变生产模式、管理模式和整个供应链模式的理念。
使用TAP并不需要特殊复杂的技术前提，只需一台能访问网络的电脑对TAP做初始设置工作，有一份部署RFID读写器的现场AutoCAD图纸，同时TAP也在当前网络中，就能轻松操作了。如果还想在TAP上做一定的功能扩充，熟悉JAVA的人士就能进行。
问：比较TAP与RFID软件中间件，客户的成本投入得到的回报是怎样的情况？
答：目前的RFID软件中间件往往是捆绑用户或设备，这将使得RFID软件中间件价格昂贵，并且对于运行RFID软件中间件的硬件平台以及配用的操作系统、系统安全软件、数据库访问许可，再加上维护成本更是一个一般企业不能承受的价格。
TAP是一个稳定的硬件平台，就算使用了双机冗余备份的价格也不会让客户吃惊，并且是一次性投入，对于今后的RFID系统扩展均不会让客户担忧。
总的来说，TAP的拥有成本是RFID软件中间件的几分之一。通常实施RFID时自己编写中间件将耗费大量的时间，也就是会增加实施RFID项目的时间可能也并不能省钱；如果购买RFID软件中间件将花费成倍的金钱但也可能只解决实施中的一部分难题。在长远来看，除了对RFID系统的维护成本得到了降低以外，对RFID读写器的成本降低也起到了推动作用，RFID读写器可以不用附加偶尔使用的功能，这样总体成本可以大幅降低。
对于RFID实施中的难题，TAP使得RFID的读取率提高到将近100％，大家应该知道只是依靠RFID读写器的性能提高还是不能做到100％读取率的。这已经在德国Metro长时间的应用得到了证明。
最新消息是REVA公司在听取先达公司的建议后，对新产品的研发做出调整，除了继续按RFID的最新发展提高产品的性能以外，还将开发出简化版的TAP来支持小规模的应用（比如使用少于10个RFID读写器应用），这样客户实施RFID的成本还将大幅降低。所谓简化版，仍然包括基本版TAP的四大功能，简化的只是能够支持的RFID设备的数量。
