2007年8月7日
Adobe Kuler是一個在線顏色配色方案管理工具,位于http://kuler.adobe.com/。
它也可通過AIR運行在桌面,下載地址:Download the Kuler desktop
其主界面應該是一個 Flex應用:
在其中你可以查詢下載別人創建的配色,并進行評價。或者創建自己的配色方案。
創建新的配色界面:
可以根據顏色空間創建,也可以根據現有的圖像創建。并且可選擇預設的風格或者定制自己的風格。
根據圖像創建

version 1.0
Class Hierarchy

奧運會場館規則出臺,其中明文規定“禁止裸奔”。呵呵,覺得非常之好,非常有必要!!
在火炬傳遞的時候,我給一個擔任開道車任務的公安朋友說,我要去裸奔。他說,得了吧,就你那點東西,別丟人現眼了。人家老外還可以拿出來亮亮相。
我哈哈大笑說,也是,大大有道理。我放棄....
其實,現在社會,有許許多多就恰似“裸奔”的現象和行為,人們就當沒看見。比如,薪水只有千多元的公務員,每天抽的都是中華之類的,再比如.....
算了,懶得說
OLPC基金會的廉價電腦隨著全球性物價上漲的浪潮,可謂路途多艱。意大利一家命名為V12 Design的公司設計的雙屏筆記本則非常之Cool。其實看起來,液晶或者其他顯示介質的發展,鍵盤已經成為完全可以虛擬的東西。當然,這樣更加依賴于軟件和系統了。IPhone和HTC的Diamond都非常的Cool。
這款筆記本也非常的惹人流口水:


對于看大量電子書的我,這樣看起來多安逸阿,尤其是可以在上面亂寫亂畫,就像在紙張上一樣。

Web 2 時代的Meshup 應用有兩種極端,簡約模式 和 豐富模式。前者 遵循簡潔的界面更個和簡單的UI體驗,所謂 顯式設計,業務上遵循獨特簡單的模型。 后者則是RIA宣揚的豐富如桌面的Web應用,并且開始用Web占領桌面,如AIR,SilverLight之類。
地圖和位置則是一個很好的調味劑,凡位置相關者應用均可混入。公共Map應用不多,主要有:
Google Map
Yahoo Map
MS Map
國內還是51ditu (靈圖)做的較好,國內地圖比較詳細,但不能提供衛星地圖。
使用條款
google
就使用條款來說,Google地圖的主要條款有幾條值得注意:
““服務”只能用于一般情況下無需收費即可訪問的服務。”這個一般情況下是什么意思?
諸如合法性、知識產權的部分無需多說,不得將“服務”用于:(a) 用作或與實時路線指南一起使用(包括但不限于線路規劃指南和其他可通過傳感器接受的路線指導),或 (b) 用作或與任何系統或功能一起使用來實施對自動或自主駕駛行為的控制。
還有一個限制就是流量問題,地址解析請求。每天每個地圖 API Key 可發出最多 5 萬個地址解析請求。相當于大約每 5.76 秒發送一個。如果當天超過這個限制,您可能暫時無法使用地圖 API 地址解析。如果繼續違反此限制,可能會造成此后您對地圖 API 地址解析的訪問被永久攔截。
大體來看,還是比較寬松的。
Yahoo
而yahoo地圖幾乎是明文限制商業使用的。而且中國的地圖數據幾乎沒什么用。至于Yahoo中國搞的地圖,好像是Map2China提供的,也基本上沒更新。
MS
Ms的地圖屬于Live系列,引擎為Wirtual earth. 英文為 map.live.com,支持3D。中文為 ditu.live.com,2D地圖。地圖還算比較詳細,即時性不夠。
live Map的API 稱為 interactive SDK,開發中心位于 http://dev.live.com/virtualearth/。看來 是live 平臺的一部分。
51ditu
除了地圖比較詳盡即時外,還提供應用API。但速度不太快。API提供免費服務,也提供商業服務,根據流量收費。詳見http://api.51ditu.com/special/vip/index.html。
Oracle公司的網站現在基本上出于打不開的狀態,都持續數月了。真不知道是怎么回事,難道是收購BEA了之后還在重組中,不過這種現象好像是在收購事件發生之前哦。
1 驅動程序:
微軟官方驅動:
http://www.microsoft.com/downloads/details.aspx?FamilyID=6d483869-816a-44cb-9787-a866235efc7c&DisplayLang=en
2 連接
設置 SQL Service的服務引擎和客戶端均開啟TCP/IP連接,通常TCP端口為1433默認。注意IP All的端口設置也須設置為1433,否則會出現 Connection Refused錯誤。
3 設置認證方式。
SQL EXPRESS Management Studio中好像無法修改認證方式,可以直接修改注冊表
HKEY_LOCAL_MACHINE\SOFTWARE\Microsoft\Mi crosoft SQL Server\MSSQL.1\MSSQLServer LoginMode
1 為Windows Only
2 Mixed
否則,如果為1,出現user not associated with a trusted sql server connection
從偶然架構到一個全球規模的統一的集成基礎設施可能是像一個使人畏縮的任務。 把一切都準備就緒,然后再象扳動一下開關那樣將所有的應用都一下子轉移到新的基礎設施之上是不現實的。這已經是組織為什么老是要不斷添加偶然架構方案作為權益解決之計的一個主要的理由,甚至他們確實知道這樣使相關的問題永垂不朽也是如此。
ESB 提供了能力來幫助減輕所介紹的痛苦。 第 9 章將通過一個案例來介紹如何遠離一個完全建立在 FTP 和每夜批處理作業之上的早以存在的集成解決方案。
讓我們現在重新回到對偶然架構的討論。 在圖 2-6中,實線、虛線、點劃線代表用于集成的不同類型的連接技術和通信協議。注意其中有一個用集成Broker表達的已存在的 “集成孤島”,以及POS應用和財務應用之間的連接是使用FTP 文件傳輸。在POS應用和ERP應用之間先前已經升級來使用HTTP 之上的SOAP協議,正如銷售自動化應用 (SFA) 和客戶關系管理 (CRM) 之間的聯結。
圖表 2?6 使用SOAP通信、 FTP 、手工插座(Socket)、而且包括一個集成Broker的代表性的偶然架構
ESB 可以在一個部門級的層次或在一個項目的基礎上被引入。 在項目層次采用 ESB 允許你能夠習慣于使用 ESB 服務容器進行基于標準的集成,并且完全可以堅信該項目能夠集成到一個更大的集成網絡之中,并且與企業級的公司的集成策略目標相一致。
我們采用ESB的例子中的第一個步驟是要集成前端應用(FrontOffice)。在圖 2-7 中,前端的CRM、財務和SFA 通過“服務容器”連接到ESB 之中。這些容器是 ESB 架構的主要組件,我們將在第 6 章詳細解釋。 經過 ESB 服務容器進行的集成的特性可能會不同。 容器和應用之間的接口可以通過使用第三方的應用適配器來完成;容器可以暴露使用WSDL描述的XML數據;或者它可能被實現為完全用戶定制的代碼。
圖表 2?7 ESB 可以在不打破原有點對點路徑的前提下,在單個項目基礎上采用
但是也許更有趣的不是那些已經集成到ESB 之內的東西,而是還沒有集成進去的東西。圖 2-7 表示了已有的 FTP 和SOAP協議之間的通信線,原來是連接到前端應用的,現在直接連接到那些特別配制來使用那些協議進行通信的ESB組件。應用仍然處于總線“之外”,Pos應用和伙伴CRM應用可以與集成到ESB總線“之內”的前端應用進行通信而不需要做任何修改,對他們如何參與ESB基礎設施也不需要知道任何東西。注意,現在POS應用是連接到ESB 上的一個 FTP 橋接器,而且伙伴CRM應用則是連接到配置為總線的一部分的Web Services端點。
ESB 已經被引入了,但是對這些配備了ESB能力的應用以前所連接的點對點通信組合區沒有產生任何影響。被插入總線的應用如今轉而使用連接到ESB 集成容器的一個單一接口, 而且已經省卻了對它們先前所有其他類型的通信連接的管理和維護。
我們將會在第 9 章中看到,即使是總線域中最新集成的應用也可以就地將他們轉移到完全的ESB方式,并且與它們各自的項目開發時間線相一致。
在我們的ESB采用的例子得下一階段中,POS應用將在每一個遠端實現ESB能力,并且去除對不可靠的 FTP 聯結上的依賴。 這可能會簡單如在每一個遠端安裝一個ESB容器,并且插入到總部的ESB之中,或者涉及到在每一個遠端的多個應用之間的一個“迷你”的集成環境。那么二個 ESB節點就可以通過一個基于可靠消息的安全連接進行通信(圖 2-8)
圖表 2?8 在各個地點分立安裝的ESB可以安全和可靠地連接在一起
此外,遠端位置仍然可以在他們自己的分離集成環境里面運行,并且可以按照需要有選擇地共享數據。例如,遠端位置可以獨立地擁有并且運作一個屬于集體特許經營的零售店鋪。它們沒有必須共享關于它們的日常運作的信息,但是的確需要共享諸如價格更新和庫存信息之類的數據。遠程ESB 節點可以連接到位于總部的 ESB 網絡,有選擇地暴露消息通道以共享價格變動之類的數據。
我們的ESB 采用示例項目的第三階段涉及到橋接進進一個已經部分地與一個集線器-和-插頭 EAI Broker集成在一起的部門。我們先前提醒過,采用 ESB 不是一個全有或全無的概念。如圖 2-9 所示, ESB 允許IT部門通過將一個已存在的 EAI Broker橋接到ESB之內來保護它里面的IT資產。
圖表 2?9 “保留-和-分層”方式允許將ESB橋接到EAI Broker安裝之內
橋接 EAI Broker可以一多種方式進行。比如,它可以通過使用一個Web Services接口來完成,或者綁定到下層的消息通道。依賴于ESB和 EAI Broker 的實現,ESB 更加可以建立在EAI Broker下面的消息隊列基礎設施之上,因此部分地替換EAI Broker的功能仍然可以保留較低層的、消息通道。
我們的 ESB 采用示例項目的最后步驟是解決和業務伙伴集成的問題。如圖 2-10 所示,這可能包括原樣保留SOAP聯結,以及在每個伙伴端安裝一個 ESB 節點。決定采用哪一種方法完全依賴于你的組織和伙伴之間的關系,以及業務伙伴是否允許你在其地點安裝軟件,或者他們已經有能夠連接到你的ESB之上的ESB。
圖表 2?10 ESB 可以個別地管理與業務伙伴的SOAP聯結, 或者可以連接到另一個地點的ESB節點
插入到一個 ESB 擴展的分層的服務能夠管理對伙伴的連接的后勤保障。例如,一個特殊的伙伴經理者服務可以在每一個伙伴的基礎上管理與伙伴之間的正在進行的協作的細節。這些細節可能包括正在使用哪一個更高層次的業務協議(比如, ebXML、RosettaNet 等)、以及對話的狀態,比如消息交換的當前狀態、是否收到一個期望的應答消息、以及從業務伙伴接收到一個業務響應所能夠接受多長的時延。
本章包含下列主題:
- 對更廣泛的、更通用的集成基礎設施的需要的各種驅動因素
- 偶然架構是今天所使用的主要集成設計。 在這種系統中,當前的企業完全沒有很好地聯通的。
- 只有 10% 的應用被聯接。
- 而這些之中,只有 15%的使用了某種類型中間件。
- 到目前為止,分布式計算技術加重了,而不是解決了,偶然架構的問題。
- 集線器-和- 插頭EAI Broker已經有了一定程度的成功。然而,它們:
- 大部分是專有技術
- 沒有為組織提供一個標準化的、可以在企業內通用使用的集成平臺。
- ESB 借鑒了在 EAI Broker技術方面學習的經驗的價值。
- 集成作為是一個部門層面和公司文化的問題,和它作為一個技術上問題同樣重要。
- ESB 允許逐漸增加的采用,以符合各個部門單獨的開發時間表。
因為RFID要產生和輻射電磁波,所以法律上將其歸為無線電通信系統(radio systems)。 無線電服務必須在不被RFID 系統所干擾和影響的前提之下。為了確保RFID 系統不會干擾鄰近的廣播和電視,移動無線服務(警用,安全,工業),航海和海空無線通信服務和移動電話服務,這一點很重要。
所以必須仔細的規劃適用于RFID系統所用的頻率范圍。(基于此,通常只可能使用保留工業、科學和醫療用途的頻段。這些頻段稱為是ISM 頻段,可以用作RFID 應用。
圖表 6?1 RFID 系統使用的頻段
除了ISM 頻率,整個低于135 kHz (在北美、南美和日本為<400 kHz)也是可以使用的,因為這些頻率可以工作于高磁場強度,特別是針對感應耦合式RFID 系統。
因此, RFID 最重要的頻段是0–135 kHz, 以及ISM頻段中圍繞6.78M(在德國已經不適合),13.56 MHz,27.125 MHz,40.68 MHz,433.92 MHz,869.0 MHz,915.0 MHz (非歐洲地區),2.45 GHz, 5.8 GHz 和24.125 GHz的頻段。
RFID 在各個頻段總體分布如下圖:
圖表 6?2 估計的RFID在各頻段的全球總體分布圖(百萬單位)
圖表 6?3 全球RFID頻率使用分布圖
低于135 kHz 的頻率被各種無線服務大量使用,因為他們沒有保留作ISM 頻段。這個長波頻段的傳播特性可以使得在低技術成本下達到連續傳播超過1000 km 半徑的范圍。通常這個范圍的服務服務是用作航空和航海的導航服務 (LORAN C, OMEGA, DECCA),授時服務,標準頻率服務以及軍方的無線電服務。因此,位于中歐Mainflingen的授時發射機DCF 77 使用的就是77.5 kHz的頻率。因此RFID 系統在此頻率運行可能會影響到reader周圍數百米范圍內的無線接收的時鐘失效。
為了防止這種沖突,歐洲對感應式無線電系統的管制法案 220 ZV 122,將定義一個從70 到119 kHz的保護區,這個區域將不再分配給RFID 系統。
頻率6.765–6.795 MHz 屬于短波頻段。其傳播條件可以是你能夠在白天的傳播達到100 km。而在夜間,橫貫大陸的傳播都是可能的。這個范圍主要云南關于寬范圍的無線電服務,例如廣播,天氣和航空無線電服務以及新聞社。
這個頻段在德國還沒有被通過為ISM 頻段,但是已經被ITU指定為ISM 波段,并且已經在法國用作RFID系統。而CEPT/ERC和 ETSI 則在CEPT/ERC 70-03準則中將起指定為協調波段。
頻段13.553–13.567 MHz 位于短波波段的中間。其傳輸特性使得其可以整天都可以達到橫貫大陸的傳播。這個范圍一般用于范圍要求非常廣的無線電服務,比如新聞社和電信點對點服務(PTP)。
這個范圍內的其他ISM 應用,除RFID之外,主要還有遠程控制系統,遠程控制模型,試驗無限設備和尋呼系統。
頻段26.565–27.405MHz分配給美國、加拿大和歐洲的CB 廣播。無須注冊和免費的無線電系統,功率小于4 Watts 的私人無線電愛好者可以使用,傳輸可超過30 km。
這個頻段的ISM 應用除RFID之外,還有電療器械(醫用設備)、高頻焊接設備(工業應用)、遠程控制模型和尋呼系統。
當安裝27 MHz RFID 系統時,必須特別注意附近的高頻工業焊接設備。HF 焊接設備可產生很高的場強,可以干擾附近的RFID 系統的運行。當為醫院規劃27 MHz RFID 系統時,也要考慮電療設備的因素。
范圍40.660–40.700 MHz 位于VHF 頻段的低端。其傳輸特性僅限于地面波,所以由于建筑物和其他障礙所產生的衰減很明顯。這個頻段鄰近的其他ISM 范圍主要由移動商業無線電系統(森林,高速公路管理等) 以及電視廣播的(VHF 頻段 I)。
這個頻段主要的ISM 應用包括遙感和遠程控制應用。這個范圍目前很少用作RFID 系統。 這個頻段所能達到的有效范圍要遠遠低于更低的頻段所能達到的范圍,因為這個頻段的7.5 m 波長不適合構造小巧和便宜的backscatter transponders。
這個頻段430.000–440.000 MHz 主要分配給全球的業務無線電愛好者。無線電愛好者使用這個頻段來進行聲音和數據的傳輸以及通過中繼廣播站和衛星的通信。
UHF 頻段的傳輸特性近似于光。當遇到建筑物和其他障礙時將會出現衰減和反射。依賴于操作方法和發射功率,無線電愛好者使用的系統可能達到的范圍在30 到300 km之間。使用衛星也可以達到全球連接。
ISM 范圍433.050–434.790 MHz 主要位于業務愛好者使用頻段的中部,并且被各種各樣的應用所占據。包括,內部通話器,遙感發射器,無繩電話,短距離對講機,車庫自動進入發射器等等。所幸的是,這個頻段的干擾倒是很少見。
頻段868–870 MHz 在歐洲主要用作短距離設備(SRD) ,因此在 CEPT的43個成員國中都可以用作RFID系統。
亞太地區的國家也正在考慮通過這個頻率為SRD頻率。.
這個頻段在歐洲未作為ISM 應用。歐洲之外(美國和澳洲) 頻段888–889 MHz 和902–928 MHz 是可用作后向散射式RFID系統的。
其鄰近頻段主要由D-net 電話和CT1+ 和 CT2 標準的無繩電話所占據。
ISM 頻段2.400–2.4835 GHz 部分和業余無線電愛好者使用的頻率和電波探測服務是用的頻率相重疊。這一段的UHF 頻率和更高的SHF 頻率的傳播特性幾乎相當于光。建筑物和其他障礙將是很好的反射體,并且產生非常強的衰減。
除了backscatter RFID 系統之外,主要的ISM 應用包括遙感發射器和PC WLAN 系統。
ISM 頻段5.725–5.875 GHz 部分和無線電愛好者使用頻率和電波探測服務的頻率相重疊。
這一頻段的主要服務包括運動傳感器(用作防盜等),非接觸式衛生間干手器,以及RFID系統。
ISM 頻段24.00–24.25 GHz 部分和業務愛好者使用頻率,電波探測服務和衛星地球資源服務的頻率重疊。
目前還沒有RFID系統運行于此頻段。
新的CEPT 協調文檔'ERC Recommendation 70-03 relating to the use of short range devices (SRD)' (ERC, 2002) 開始作為CEPT 44個成員國的國家法令。舊的協調文檔則被新的歐洲協調文檔代替2002版的REC 70-03 也包括在CEPT成員國中對特殊應用和頻率的國家限制的綜合注解 (REC 70-03, Appendix 3-National Restrictions)。
REC 70-03 定義了頻段、功率等級和短波設備的發射期間。在使用R&TTE Directive 1999/5/EC)的CEPT 成員國中,那些符合第12條 (CE 標識) 和第 7.2條 的設備將不用重新申請執照。
REC 70-03 主要處理總共13 中不同的不同頻段的短距離設備,具體在各自的附錄中描述,包括:
REC 70-03 也引用了ETSI 標準(如EN 300 330),后者包含測量和測試指南。
此標準是由ETSI (European Telecommunications Standards Institute) 負責,主要向國家電信當局提供無線電和電信管理的基本規則的制定。
ETSI EN 300 330 標準形成了European licensing regulations for inductive radio system 的基礎:
? ETSI EN 300 330: 'Electromagnetic compatibility and Radio spectrum Matters (ERM); Short Range Devices (SRD); Radio equipment in the frequency range 9 kHz to 25 MHz and inductive loop systems in the frequency range 9 kHz to 30 MHz'.
? Part 1: 'Technical characteristics and test methods'
? Part 2: 'Harmonized EN under article 3.2 of the R&TTE Directive'
除了感應式無線電系統之外, EN 300330 還涉及了Electronic Article Surveillance (商店用), 報警系統,遙感發射器,短距離遙控系統等。
除了CEPT 成員國之外,這個規則還被亞洲和美洲的一些國家用作RFID 系統能夠許可證的管理。
標準 EN 300 220, 題為'Radio Equipment and Systems (RES); Short range devices, Technical characteristics and test methods for radio equipment to be used in the 25 MHz to 1000 MHz frequency range with power levels ranging up to 500 mW', 提供了關于低功率無線電系統的許可法規基礎,它有兩部分組成: EN 300 220-1 針對發射器和其功率特性, EN 300 220-2定義接受器的特性。
EN 300 220 將設備分為4類— 從Class I到Class IV 。這個標準包括ISM 波段和整個頻段的低功率設備。
RFID 系統在本標準中并沒有明確提及。
EN 300 440 標準,'Radio Equipment and Systems (RES); Short range devices, technical characteristics and test methods for radio equipment to be used in the 1 GHz to 25 GHz frequency range with power levels ranging up to 500 mW,' 則形成了低功率無線電系統的歐洲國家法規的基礎。EN 300 440 將設備分類為3種,— classes I 到 III。
使用backscatter transponders 的RFID 系統被分為class II系統。進一步的細節則由CEPT recommendation T/R 60-01 文本:'Low power radiolocation equipment for detecting movement and for alert' (EAS) 和T/R 22-04文本 'Harmonisation of frequency bands for Road Transport Information Systems (RTI)' (toll systems, freight identification)進行管理。
在美國,RFID 系統必須根據'FCC Part l5'取得許可證。這個法規涉及了頻率范圍從9 kHz 到大于64 GHz 和由低和中等功率發射器故意產生的電磁場和由廣播和電視接收機以及計算機等設備非故意產生的電磁波。低功率發射器的目錄包括了各種各樣的應用,例如無繩電話,遙感發射器,校園廣播站,玩具遙控設備和車門遙控設備等。感應耦合或者后向散射式RFID 系統在FCC法規中并沒有明確提及,但因其頻段和低功率特性,自然包含在法規管制之下。
下表 列出了對RFID 系統很重要的頻段。其他頻段中適用于RFID系統的許可限制值則在接下的表中。 應該注意到,和歐洲的ETS 300 330不同,Reader的最大許可場強值主要是通過電場強度E 定義的。
6.4 中國對RFID的無線電頻率管理
實際上RFID技術在中國已經存在很多年,123K赫茲和23.5兆赫茲頻率的應用在我國已經得到了廣泛的應用。這些主要是常規的非接觸式IC卡的應用范圍。
對于目前最受關注的主要用于物流和跟蹤的UHF頻段,即800M-900MHz頻段,目前正在積極研究中。在這個頻段,美國是902M-928MHz,日本是兩個一個在952-954MHz,今后會發展到950-956MHz,中國香港地區是865-868MHz,以及825-828MHz。
由于在800M-900MHz頻段上,每個國家使用和分布的情況不一樣,功率限制和頻譜框架圖也不一樣。因為各個國家和 地區都是根據各自的無線電業務使用情況,制定出相關的頻率規劃和標準的。中國還沒有正式發布應用于RFID的頻段規劃,其原是是因為中國在800M-900MHz頻段都有了頻率規劃,而且非常擁擠,包括公共通訊、數據通訊、點對點通訊、立體聲廣播傳輸、無線電定位和航空無線電導航等等業務。基本上沒有空閑的頻率給RFID使用。如果要在此頻段,則必須正在使用的無線電業務中調整出幾兆赫茲帶寬的赫茲給RFID使用。
從2004年下半年開始,信息產業部無線電管理局就組織相關人員對這個頻段RFID頻率規劃問題進行研究,完成了大量的理論分析、仿真試驗工作,今年我們還在繼續組織完善相關的理論分析、仿真實驗和實際的電子兼容實驗。據估計,可能會在860赫茲以下的頻段。
(對于國內的RIFD頻率部分的資料可能比較老了,讀者可去查詢最新進展。)
被動標簽必須在某個地方有無線電發射器來對其進行供電,而它自己則必須有接收這些發射的接收器。甚至就連主動標簽一般還是需要與連接到網絡的某種形式的發射器連絡。在 RFID 領域中,這一發射器/ 網絡端點通常被稱為閱讀器(Reader)。閱讀器通常位于一個 RFID 系統的標簽和事件過濾器之間。知道如何與標簽通信,如何從讀取動作中創建底層事件,以及如何發送這些事件給一個事件過濾器,這就是閱讀器的職責。
我們可以從二個視角來描述閱讀器。首先是閱讀器的物理組件: 你可以在電路板上找到的東西。其次則是閱讀器的邏輯部份。
我們還會繼續說明RFID 打印機和用具。
|因為閱讀器與標簽使用射頻進行通信,所以任何 RFID 都必須有一個或多個天線。并且因為閱讀器必須要與某些其他的設備或者服務器通信,所以它必須有某種類型的網絡接口。通常的網絡接口的例子為 10 BaseT 或 100 BaseT 以太網接口,或者 RS 232 或 RS 485 串行接口。一些閱讀器甚至有 Bluetooth 或無線以太網接口。最后,為了實現通信協議和控制發射器,每個閱讀器必須有微控制器或者微型處理器。下圖展示了RFID 閱讀器的實際成份。
圖表 5?1 READER的物理組件
雖然天線自己在概念上很簡單,但是工程師一直在努力使其能夠在低能量的情況下獲得更好的接收性能,以及使天線工作在一些特殊的環境中。一些閱讀器只有一個或者二個天線,并且和閱讀器自己封裝在一起;其他一些閱讀器則可能在遠程位置安裝許多外接天線。閱讀器所能控制的天線的數量的主要限制在于連接閱讀器的發射器和接收器與天線之間的電纜的信號損失。 大多數安裝都把天線安裝在離閱讀器2米左右的距離,當然更遠些也是可以的。
一些閱讀器使用一個天線來傳輸和另一個用來接收。在這種配置結構中,標簽針對閱讀器的場的運動方向特別重要。如果發射天線位于接收天線的“靠前些”,接收天線將會花更長的時間來接收來自標簽的信號。如果天線布置與此相反,標簽將會花更少的事件來激勵,并且位于接收天線的范圍之內。下圖表示了兩個具有標簽的包裝盒在一條傳送帶上依次經過第一個傳輸 (TX) 天線和一個接收 (RX) 天線。
箭頭指出了傳送帶上的運動方向。當它經過 TX 天線的時候,每個盒子上的標簽便被激勵,然后它們開始廣播響應。因為RX要稍微遠離傳送帶一些,因此RX 天線將要比其應該的時間更長些來接收到響應,如果二個天線顛倒,則意謂有標簽將會有更多的被讀取的機會。
圖表 5?2 接收和發射天線的最佳布置
控制一個閱讀器的計算裝置的復雜程度可能從單芯片的處理器到能夠運行網絡操作系統和允許存儲大量數據在硬盤上的完整的微型計算機。前者可以嵌入到一些移動設備之中。控制器負責控制閱讀器一端的標簽協議,以及構成一個事件的標簽讀取信息何時被傳送到網絡中。閱讀器控制器也負責管理閱讀器協議中的閱讀器一側的相關處理。
如果閱讀器不告訴任何人相關的事件信息,讀取標簽并且識別事件并沒有多少用處。閱讀器通過多種網絡接口與其他裝置進行通信。過去,大多數的 RFID 閱讀器都具有串行接口RS 232 或 RS 422(點對點,雙絞線) 或 RS 485 (可尋址的,雙絞線)。最近,越來越多的閱讀器支持Ethernet,甚至有些已經開始支持內建的無線以太網絡, Bluetooth 和ZigBee 了。
圖表 5?3 Symbol的X480閱讀器,具有以太網、USB以及串行接口。左邊是天線接口
在 RFID 閱讀器的控制器中,我們可以想像有四個處理不同職責的單獨的子系統。下圖就展示了閱讀器的邏輯組件圖,供參考。
圖表 5?4 READER的邏輯組件
每個閱讀器都會呈現一個允許其他應用來請求標簽數據、監控閱讀器狀態或者控制諸如電源水平和當前之建設定之類的應用編程接口。這個組件最關心的是創建發送到RFID中間件的消息以及解析來自于RFID中間件的消息。API可以是同步的,也可以是非同步的。
通信子系統主要處理閱讀器可以用來與中間件通信的傳輸協議之上的通信細節。這也是具體實現諸如Bluetooth、Ethernet、或者專用鞋以來傳輸組成API的消息的組件。
當一個閱讀器感知到一個標簽的時候,我們稱其為一個“發現”。一個不同于先前發現的另一次發現被稱為一個“事件”。將這些事件進行清理稱為是“事件過濾”。事件管理子系統就是定義什么類型的發現被視為事件,而哪些事件被認為足夠有意義而必須立即報告到在網絡上的外部應用。隨著閱讀器越來越智能,它們將會能夠在這一級應用更復雜的處理,以減少網絡流量。
天線子系統由使 RFID 閱讀器能夠質詢 RFID 標簽且控制實際的天線的接口和邏輯所組成。 這些組件要實現標簽協議中的一些部分,并且與閱讀器中的某些電路一起實現與標簽的空中接口協議。
大多數常用的應用場合都使用智能標簽(Label)。我們前面說過,智能標簽就是在紙質標簽的夾層中插入RFID 電子標簽。這個種標簽的主要好處是,對于用戶,除了編碼RFID 標簽的身份之外,還能在紙張標簽上面打印條形碼和/或人可讀的本文。
RFID 打印機就是能夠打印可讀信息同時也能夠編碼RFID標簽的設備。記住,一個閱讀器也能夠 “寫”一個可寫的標簽,因此一個 RFID 閱讀器和一臺 RFID 打印機之間的主要不同與對編碼標簽的能力無關;不同之處在于后者同時還是一臺激光或者噴墨打印機。
對于小規模的應用,一個操作員可以手動應用智能標簽,但是大規模的應用需要所謂的“打印-使用”的自動裝置。這些特殊的裝置包含一個RFID 閱讀器,一臺打印機,以及一個能夠將標簽自動粘貼到經過的物品( 通常是盒子)的自動化系統。 方法可能是使用一種空氣臂將打印和編碼好的標簽粘貼到盒子上。因為編碼標簽可能會失敗必須被丟棄然后重新更換,因此這些裝置通常都會成對或者更多地在一起安裝。目前,一般這樣的設備或者系統可以在一分鐘編碼和粘貼30 到 60個標簽。然而,在第2代(Gen2)標簽開始使用的時候,這個速度可成倍上升。
圖表 5?5 PRINT-AND-APPLY 設備的部件
圖表 5?6 Zebra公司的RFID標簽打印機
RFID 即打即貼設備的廠商幾乎都不是RFID Reader的廠商,因此一般來說,它們都會和通常的Reader場上進行合作。即打即貼設備通常將Reader API封裝到自己的API中,然后提供一種方式來訪問Reader API。
雖然即打即貼 RFID 設備上的打印機與其他條形碼打印機并無什么本質不同,但和辦公室用的打印機相比還是不同的。這些打印機通常都是用成卷的標簽,以便能夠打印一個面,然后將另一面用作粘貼之用。所有的這些打印機都能夠按照描述適當的標簽布局的型板來打印標簽。 比如,某個模板會讓整個兩英寸寬的條形碼占據標簽的下部,而頂部則打印一個公司標記。它也可能設定人可讀的零配件號碼,序列號和公司名字字段的位置。
即打即用設備通常包含一個RFID驗證步驟和一個條形碼驗證步驟。 典型地, RFID 校驗是通過編碼該標簽的同一個Reader進行,而條形碼校驗則是通過打印機旁邊的光學掃描器運行。
這類設備一般使用某種方式將打印和編碼好的,并且經過較嚴的標簽粘貼到被標記的物品之上。但過程中需要注意靜電防護的問題。
閱讀器,像標簽一樣,也有不同的方式,并且沒有一個Reader能夠適合和滿足所有的場合。Reader可能具有許多不同的形狀和大小,支持不同的協議,并且通常必須遵照管制的要求,即意謂著一個特定的Reader可能是用于某個地區,而不適合于另一個地區。
Readers 的大小從一個英寸到一臺老式臺式計算機那么大都有。Reader也可以嵌入到一些手持設備甚至移動電話之中。它們也可以被固定到一個防爆機架上(固定式)。通過與天線布置的設計和安排方案,可以形成不同的Reader系統。
5.4.2 標準和協議
Reader通常遵循與他們所讀取的標簽相同的標準和規范。但是有些reader支持不止一種協議。有些則只針對專門廠商的標簽。
5.4.3 區域差別
每個地區都有不同的無線電管制規定,包括發射功率、頻率范圍等等。比如, EPC UHF reader在美國是閱讀915 MHz 的標簽,在歐洲則是869 MHz 。因此,必須仔細了解該地區的頻率管制的詳細規定,以選擇或者配置可用的Reader。
5.5 閱讀器、天線和閱讀器系統
閱讀器和天線必須被安裝好之后才能使用。因為通過RFID,我們試圖感應現實物理世紀的特質,特定物品在物理世界中的出現或者缺席全在于安裝的實際情況。因為這一個原因,每個感應器的安裝是不同的。可能的變化是無窮的,但是討論RFID 的一些原型應用則能幫助你理解各種安裝情形。這些種類可能包括門戶系統,隧道,手持式,堆高機閱讀器和智能貨架。
這里,詞語“Portal”意味著門口或者入口,而 RFID 門閘則是天線的一種安排方式。通過這種設計,閱讀器能夠識別通過(進入或者離開)一個門閘的被標記的物品。這是倉庫的一種通常的裝備,一般安裝在物品進入或者離開的裝卸臺的地方。它也用來識別物品在一個工廠的不同區域之間的移動。門閘系統也可以是能夠移動的裝置;在這種應用環境下,閱讀器和天線被內置到一個具有輪子的框架上,可以被推著沿軌道或者通道移動。這一般用作裝卸識別,或者材料跟蹤。下圖是一個典型的門閘系統。
圖表 5?7 RFID PORTAL
隧道是一個包圍型的裝置,通常圍著一條傳送帶,天線 ( 有時甚至閱讀器)都可能被安裝在其中。隧道類似于小型的門閘,但其好處是能夠形成RF的屏蔽效應,不至于干擾附近的閱讀器和天線的運作。這可以用在集配線或者包裝傳送帶上,閱讀器識別每個通過該隧道的被標識物品。下圖是一個傳送裝置上的典型隧道示意。
圖表 5?8 TUNNEL
整合了天線、控制器和通信組件的手持式閱讀器能夠允許操作員以方便與被標識物品的場合或者位置對其進行掃描識別。手持式 RFID 閱讀器的使用與手持式條形碼閱讀器的使用非常相似的。并不令人驚訝,大部份這些 RFID 手持式閱讀器的廠商同時也生產條形碼掃描器。它們可能通過無線以太網絡、射頻調制解調器溝通與網絡進行溝通。實際上大多數手持設備,是一個具有足夠處理能力的計算機。下圖是Symbol提供的一個手持式閱讀設備。
圖表 5?9 帶閱讀器的手持設備
5.5.4 叉車閱讀器
叉車(堆高機)也可以攜帶 RFID 閱讀器,就象一個攜帶一個手持式閱讀器的相同情形。叉車制造商開始提供 RFID 閱讀器作為他們產品的可選擇部件,正如他們過去已經提供的條形碼閱讀器或者操作員終端什么的。在叉車上添加這種閱讀器設備的缺點是可靠性,以及在此類設備上加裝閱讀器的管制。下圖 展示了一個叉車如何加裝一個閱讀器。
圖表 5?10 帶閱讀器的叉車示意圖
在我們繼續前進并且犧牲我們的先前努力,丟掉前面的每個技術,并且向失敗舉起我們的雙手之前,還有一條路能夠讓我們能夠利用從學來的寶貴經驗,并且仍然遠離偶然架構—那就是采用ESB。 集成的最佳實踐,已經經過對集成Broker的經驗被精煉,如今還可以結合建立于XML、Web Services、可靠的異步消息、以及分布式的ESB集成組件之上的基于標準的架構來一起使用。 他們一起形成一個高度分布的、松散耦合的集成架構,以提供集成Broker的所有主要功能,卻沒有其所有的障壁。
遠離偶然架構并且使用 ESB重構到的一個統一的和一致的集成骨干,涉及到下面小結描述的步驟。
雖然ESB 確實能夠傳送許多類型的數據格式,但是采用XML作為應用間交換數據的手段 (圖 2-2),如同已經被用在一些傳統的 EAI 方式中一樣,可以由很多好處。我們將會在第 4 章中看到,使用XML可以一勞永逸地隔絕全局的數據格式和接口的變更和偶然架構本身。ESB可以進一步通過檢查XML消息的內容,并且控制其向何處提交,有時候還可以改變提交路徑來包括可能會修改和增加數據的附加服務,一次來促進業務處理。
圖表 2?2 ESB 使用XML來作為應用間共享數據的方式
2.3.2 采用Web ervices并實現 SOA
以 SOA 的方式來思考和規劃在向 ESB重構的一個基本步驟。如圖 2-3 所示,服務級接口的引入在提供了一個公共抽象層來創建接口和實現之間的分離。這樣就通過使用一種通用的接口定義機制,比如Web Services描述語言(WSDL),來減輕了由細粒度服務接口組成的復合業務流程定義的構造的難度。
圖表 2?3 Web 服務和 SOA 提供了一個隔離接口和實現的通用抽象層
雖然服務級接口的抽象是正確方向上的一步,結果仍然是一個路由邏輯密合于應用之內的硬連接 ( 注意在圖 2-3 中,“流程邏輯”仍然黏附于應用)。Web Services中的傳統智慧已經模仿了客戶/服務器模式。甚至在一個Web Services分布式網絡中,一個應用總是另一個 “客戶”。范例用法仍然需要抽象層也包括膠水代碼,比如說“調用服務X上的方法a,然后調用服務Y上的方法 b()….”諸如此類。。
Web Services實現中所確實的東西是將流程路由邏輯從接口定義和應用邏輯中分離出來觀念。如圖 2-4所示,ESB 就提供了那種隔離,并且仍然完全利用SOA。
圖表 2?4 ESB 將業務流程的路由邏輯從接口定義和應用實現中分離出來
通過分離接口定義和流程路由邏輯,我們已經開始看到ESB 形式的總線層(圖 2-5)。通過將流程業務路由邏輯和接口定義放入總線層之內,應用能夠繼續自己集中于實現邏輯。 我們在第 1 章中看到過,ESB 被實際上區分為多個功能層。它為應用間的可靠的、異步的、基于消息的通信提供了一種堅固的底板。也是在這里,流程路由通過基于檢查消息中的XML內容來附加的條件決策點,從而變得具具智能。這個智能路由是被可管理地定義的、可以被修改、并且可以加上增值服務,比如補充數據變換功能。ESB 提供了一個可擴展的集成服務網絡,并且可以無限伸展,同時仍然可以以逐漸增加的方式進行構建
圖表 2?5 ESB 可靠地連接和協調SOA 的服務之間的交互
如果我們根據transponder 提供的信息和數據處理范圍,以及數據內存的大小對RFID 系統進行分類,則又可以的得到另一個分類體系。這種方式的端點分別稱為低端和高端系統。
圖表 4?12 RFID 系統分為中端、低端和高端系統
4.3.1 低端系統(Low-end system)
EAS 系統(Electronic Article Surveillance systems) 使用了最低端的low-end 系統。這些系統僅僅使用最簡單的物理效應通過檢測單元的reader來檢查transponder 的可能出現。
帶芯片的只讀transponder 也歸入低端系統。這些transponder都常具有一個永久編碼的表示多個字節組成的唯一序列號的數據。如果一個只讀transponder被放入一個reader的HF 場中, transponder 就會連續的廣播其自身的序列號。對reader 來說是不能夠尋址只讀transponder的 — 這里只有從transponder 到reader的單向數據流。在實際運行的只讀系統中,也有必要確保僅有一個transponder 處在reader的質詢區,否則如果有多個transponders 同時發射其數據,將造成沖突。reader 將不能夠監測到transponder。盡管有此限制,只讀transponders 非常適合于那些只需要讀取一個唯一編號的應用場合。因為只讀transponder的功能簡單,芯片面積可以最小化,因此可以達到低功耗和低成本。
只讀系統可以運行于所有適用于RFID系統的頻率。由于芯片的低功耗有效范圍通常可以達到很遠的距離。
只讀系統通常可以用于之需要很少的數據讀取或者替代條形碼系統的場合。例如,生產流程的控制,貨盤的標識,容器和氣瓶的標識(ISO 18000),以及動物的標識 (ISO 11785)。
4.3.2 中端系統
中端系統是各種具有科協數據存儲體的系統,這意味著這個區域具有最多的變體。內存容量從幾bytes 到超過100 Kbyte 的EEPROM (被動transponder) 或 SRAM (主動transponder)。這些transponder能夠處理簡單的reader 命令來在永久編碼的狀態機中有選擇的讀取或者寫入數據。通常, transponders 也支持防沖突手段(anticollision procedure),以便 多個位于reader質詢區的transponders 可以同時存在而不會干擾對方,并且reader也可以對他們進行有選擇的尋址。
密碼學過程,比如transponder 和reader之間的認證,以及數據流加密也常用在這些系統中。這些系統也通常可以工作在所有RFID 頻段。
4.3.3 高端系統
高端系統(high-end system)由具有微處理器和職能卡操作系統的系統組成。微處理器的使用使得這些系統可以采用比固化的狀態機的復雜邏輯更加高級的加密和認證算法。這個領域之高端的就是現代雙接口智能卡(dual interface smart cards ),它還具有一個專門用作安全的密碼學協處理器。協處理器的使用減少了大量的計算時間,使得其可以使用在對數據傳輸加密具有高安全要求的場合,比如電子錢包,公交票務等。
高端系統幾乎都運行在13.56 MHz頻率。transponder 和reader之間的數據傳輸描述在ISO 14443。
4.4 RFID 系統的選擇原則
近年來RFID的應用高潮迭現,從公交卡中的非接觸式IC卡的大規模使用到零售系統使用的低端系統和物流系統中使用的終端系統。并且各種可能的應用領域還在不斷的開發。
市場上有各種不同的RFID 系統。各種不同的系統,其技術參數可能根據不同的應用需要進行優化。但是這些應用領域的技術要求會出現交疊,這樣選擇適合的系統并不是一件簡單的事情。但是根據不同的應用要求,需要考慮的4個主要因素和要求就是:
這一節將詳細討論,今天各個企業應用怎樣進行集成、或者怎樣沒有集成。還包括對今天很多組織中很流行的集成方式:偶然架構的討論。
在過去二十年以來,無數分布式計算模型一一登場:包括 DCE、CORBA、DCOM、MOM、 EAI Broker、J2EE、Web Services、.NET。 然而,跡象表明,不管采用何種技術,只有很少數企業的應用時很好連通的。按照來自 Gartner 公司的一個研究報告[1],這個數字少于10%。
關于應用的連通性,其他的統計數結果更令人吃驚,— 只有 15% 的應用的集成采用了正式的集成中間件。其余則使用 ETL 和批量文件傳輸技術,其主要以手工編寫的腳本和其他定制方案為基礎。關于 ETL 和批量文件傳輸的更多信息,以及他們相關的問題,我們在第9章討論。
Gartner 15% 統計值提供一個關于當今的集成狀態的一個令人深思的數據。那么其他85% 的應用是如何連接的呢? 一種在今天的企業中普遍存在的情形,我將其稱為是“偶然架構”。所謂偶然架構就是沒有人公開宣布創造的;相反,是多年積累的一種“就事論事”的解決方案。在一個偶然架構中,公司的應用被永遠鎖定在一個不靈活的剛性基礎架構之上。然后他們又被視為是信息“地牢”,因為集成基礎設施不能適應新的業務需求。 (圖 2-1)
大多數集成嘗試都從某個深思熟慮的設計開始,但是經過一段時間后,其他的部分好像都各就各位地“集成”了,但是手工編寫的代碼卻早已飄移出原來的內容之外。經過逐漸進行的螺栓和補丁,所謂整合的系統已經失去了其原來的設計完整性,尤其是如果系統是被很多的人來維護的,而他們對最初的設計意圖可能沒有很好地溝通。事實上,這種“就事論事”的方法將完全失去集成的一致性,因為工程師總將是“只是做一點點修改”作為解決問題的權益之計。最后甚至對找出那些地方做了修改都變得非常困難,更不要說要理解這些結果導致了那些方面的副作用影響。在一個部署系統中,這可能會對你的業務造成損失慘重的悲慘結果。
對集成遵守標準能夠為你創建一個針對所期望功能的基線來遵從。如果基礎設施是專有的, 不基于標準的,那么隨時間變化保持計劃的設計和指導原則就變成棘手問題。雖然也可以構造專有的平臺并且變通規則,但是這通常又導致更加“多樣性”的后果,結果更加鎖定于其上。然而,你應該記住的是簡單地遵守標準并不必然地阻止你構建一個偶然架構。
圖表 2?1 偶然架構將永遠使公司的應用成為“信息發射井”
在偶然架構背后的技術是各不相同的。圖 2-1中的實線、虛線和點劃線表示了連接應用的不同技術。這些技術可能包括 FTP 文件傳輸、直接的socket連接 、專有的MOM、以及有時是 CORBA 或其他類型的遠程過程調用(RPC) 機制。某些定向的點對點解決方案可能已經使用了XML信封定義,或者基于SOAP或者其他什么機制的技術,來為集成的應用之間承載數據。
圖中間的集成Broker表示了在部門級的層次連接應用的一個島嶼。然而這并不意味著它能夠連接任何事物。集成Broker通常只是結交給基礎設施中的某一塊,因此資金豐富的項目可能會取得適度的成功,但是它們再也不能與其它所承諾的部分進行很好的集成。
偶見架構表現為得到一個剛性的,不能對集成提供一致的、持久的基礎設施。它不能如其應該達到的效果那樣很好地解決你的組織性的問題。要改變偶然架構一直以來就是個挑戰,因為點對點的解決方案的數量不斷在增長。這通常也意謂著應用之間的互相依賴性是緊密耦合的。使應用中的數據的表現的修改意謂著你還必須修改共享該數據的其他所有應用。這就限制你快速地改變你的業務流程,以適應變化了的或者新的業務機會。這些緊密耦合的、硬連接的接口不僅僅是偶然架構的問題。因為控制流、業務應用之間的通信的編排被硬編碼進應用本身之中,這進一步導致了復雜化。這些都增加了系統之間的緊密耦合和脆弱性,使變更業務流程更加困難,并且導致了廠商所定。
偶然架構的先天技術不足隊組織中的人力協調問題具有推波助瀾的作用。不管問題是緊密耦合的接口還是硬編碼的流程編排,要想回頭或者對其進行較大的翻新改造簡直是一件恐怖的事情。這經常需要安排大量的會議,和屬于不同項目的不同的開發組的人們開會,就緊緊對要做什么以及何時做這類的問題達成一致。如果應用,以及他們分屬的開發項目組,分別處于不同的地理位置和時間區,應用改變所需的協調問題則會變得更加困難。
有時某些應用程序被視為“遺留”系統,對他們你是不愿意或不能夠對其進行多少修改,因為它們已經進入維護模式。我們通常說,“遺留系統”的一個定義就是那些你昨天剛安裝的系統。即使你對自己開發的應用具有完全的訪問和源代碼的控制權,當開發人員繼續進行其他項目或離開公司的時候,對其進行修改也是非常困難的。我們將會在第 4 章中看到, ESB 大大地減少了隨時間變化,修改數據模式和格式所帶來的影響。
即使你已經對跟蹤和修改應用數據及其接口建立了良好的公司實踐,偶然架構仍然還有其他缺點。使用不同的連接技術意謂著安全模型可能是混雜的,所以沒有確定的方式來建立和執行公司級的安全策略。 對插入新的應用沒有一致的 API可以依賴,而且沒有基礎來在棋上構建公司關于集成的最佳實踐。最近與一些領導的專家進行了交流,總結了偶然架構的下列各項問題:
應用之間的通信或許能得益于異步的消息的可靠性。如果一個大型業務流程中的某兩個應用之間的通信連接失敗,整個業務流程可能會事務性地返回或者重啟。我們將會在第5章學到更多有關松散耦合的、異步的可靠消息的更多內容。
不管你是否你已經有了一個預先的性能規劃并且試圖分析一個現有的性能問題,由于偶然架構的許許多多的子系統和他們各自的運行特征,這個工作是極其困難的。通常的做法是采用混雜的、“投入資源到其中,直到它能正確運行”式的解決方法,這將造成磁盤、處理器、內存等上面的過度開支。
沒有哪個單一方法能夠提供充分的診斷和報告能力。 意外架構需要很多具有很高能力的維護人員圍著所有有缺陷得生產系統轉,這將導致整體擁有成本 (TCO)的急劇上升。各部分實現的方式差異越大,在其失效時需要用來解決它們的問題的專家經驗就越寬。另外,建立一個基線來描述期望的正確行為也是一個挑戰。
沒有任何方式能夠保證這個泥潭中的所有組建都能夠滿足你的關于可接受的冗余、彈性和容錯度的定義。這意謂著要為依賴于后段系統的新功能定義可達到的服務級別協議 (SLAs) 是很困難的。
如果你的系統攜帶又能夠收費的帳單數據 ( 比如電信),那么賬單數據的利息就可以被丟失在偶然架構之中。因此,你可能會損失收入并且還一點都不知道。
沒有一致的方法來監控和管理一個偶然架構。假定你的整合應用系統必須運行 24/7 ,而且你的職員負責關注運行監控工具,并且做出糾正。這些工具將不會以相同的方式工作,那么在無數不同的小方案的基礎上進行培訓 ( 和再培訓) 將是非常昂貴的事情。簡單地安裝企業級的運行管理工具并不能自動地將自省能力提供給集成基礎設施,并且偶然架構通常并不能提供所有可能需要的控制點。
總而言之,偶然架構表現為一種剛性的、高成本的基礎設施,并且不能滿足你的組織變更的需要,還要承受以下缺點的痛苦:
- 緊密耦合的、易碎的、對變更不靈活的
- 因為多個點對點解決方案導致的昂貴的維護負擔
- 修改一個應用程序可能影響其他很多應用
- 路由邏輯是硬編碼到應用程序之中的
- 沒有通用的安全模型;安全是混雜的
- 沒有通用的 API(通常)
- 沒有通用的通信協議
- 沒有建立和構建最佳實踐的通用基礎
- 難以支持異步處理
- 不可靠
- 沒有對應用和集成組件的健康監控和部署管理
如你所知,偶然架構的創建已經有些年頭了,要替換和解決它并不是一蹴而就的事情。隨著繼承項目的需求的增加,解決方案應該更加柔性的、簡單、以及運行便宜,而不是其他什么東西。偶然架構給了你的那些敏捷的競爭者得到好處,而你卻不能夠在一個合理的時間范圍內實現新的業務機會。
你需要一個內聚的架構,面向實踐、標準來解決著大量的問題。ESB 提供了架構和基礎設施,并且使你能夠逐個項目的基礎上采用它。采用 ESB 并不是全有或全無,推倒重來式的方式。而是,你可以漸進式地采用它,同時還能利用你的現有資產-包括偶然架構和集成Broker,以一種“留下而分層”的方式。
2.2.3 ETL,批量傳輸,和 FTP
提取、轉換、和載入 (ETL) 技術,比如 FTP 文件傳輸和每夜批處理式的集成在今天仍然是最流行的方法。
這通常涉及到將位于各個應用中的數據打包然后上傳這樣的操作。問題是有很大的可能在應用間的數據失去同步。一個失敗的打包上傳的處理程序可能要花上一天的時間。在京及和業務全球化的情況下,系統以24/7 的方式運行,再也沒有了“夜晚”的概念,那你得批處理又該在何時執行呢?
其他問題也可能與每夜的批處理相關。因為批處理的反應期問題,在分析關鍵業務數據的時候,最好的情形是24 小時輪轉時間。這一延遲可能嚴重地阻礙你對隨時變化的業務事件進行反應的能力。
有時,一次跨越多個面向批處理系統的端對端處理處理甚至會花費一整個星期才能完成。處理從源頭到目標的數據的總體潛伏反應期完全阻止了收集具有意義的,反應目前業務情形的數據的洞察力。比如,在供應鏈的場景中,這將導致你永遠不知道你的庫存的真實狀態。
第 9 章將會呈現一個通過FTP進行成批傳輸的技術和業務意義的案例研究,并且會研究ESB如何能幫助你逃脫偶然架構的困境。
2.2.4 集成Broker
集線器-和-插頭的集成Broker,或者EAI Broker,提供了偶然架構的替代。集成Broker是從上世紀90年代出現在,現在已經被植入到MOM主干或應用服務器平臺之中。
集成Broker市場的一些公司包括:
- SeeBeyond
- IBM
- webMethods
- TIBCO
- Ascential (Mercator)
- BEA (more recently)
- Vitria
集成Broker能夠使用一個集線器-和-插頭架構幫助偶然架構提供應用之間的集中路由。此外,他們還允許使用業務程序管理 (BPM) 軟件將業務流程從下層的集成代碼中分離出來。到此為止,所有的都是好消息。
然而,對集成Broker方式也有缺點。一個集線器-和- 插頭拓撲不允許對局部集成域之上進行局部控制。構建在一個集線器-和-插頭拓撲之上的BPM 不能夠建立跨越部門和業務單位的業務流程極其編排。 集成Broker也可能受限于下面的MOM不能越過物理的LAN網段和防火墻的能力限制。
有許多公司已經在其集成策略中采用了集線器-和-插頭的集成Broker解決方案。 這些技術具有較高的成本,并且成功也值得懷疑。1990 年代后期的昂貴集成Broker項目已經取得了名義上的成功,但是將組織置于專有的集成域的井中。一項Forrester在2001 年十二月發布的研究報告[2] 展示了下列各項統計:
- 集成項目平均 20+ 個月才完成
- 少于 35% 的項目能夠準時和在預算內完成
- 35% 的軟件維護預算被花費在維護點對點應用連接之上
- 在 2003 年, 全球 3500 家企業平均期望花費六百四十萬美元到集成項目上
這項研究還是在EAI 在它的最尖峰的時候進行的,而且幾乎沒有跡象表明這一數字在那時候起之后得到了改善。注意一年六百四十萬美元是公司會在集成項目上花費的平均數的一個預測。當于這些公司的領導們交流這些問題的時候,我進行了一個一般性的求證。
照今天的預算標準來看,EAI Broker項目是很昂貴的。集成軟件費用很貴的,通常單獨對于軟件許可費用,每個項目的價格范圍就在從 $250,000 到一百萬美元不等。這還不算一起的咨詢服務組件,而這個組件的價格往往是軟件許可費用的5到12倍。
集成Broker高昂的啟動成本又被另一事實所進一步惡化,即從一個項目中學到的知識不能很好地轉移到下一個項目。由于傳統的 EAI Broker技術的專有特性,通常具有很陡峭的學習曲線,對于每個項目來說,有時候實6個月。要試圖彌補這個負擔的通常方式是聘請事前對專有技術經過培訓的特別的顧問。當然,高特殊性=高價格。這是高昂咨詢費用的一個重要組成部分( 另一個大的組成是技術安裝、配置、部署、和管理的復雜性)。并且一旦項目完成,顧問就不見了。
集成項目的實現時間普遍是在 6-18 月之間。這意謂著。根據事前針對短期設定的標準、以及項目資金,實施時間吃掉了項目原本想要利用的策略性窗囗。
集成Broker的專有性質,以及高昂的咨詢費用通常導致供應商鎖定和重啟后續項目的巨大成本。這意謂即便對于成功的項目,增長和伸展也是令人恐懼的。而且在你對你的供應商或者實現心生不滿的時候,你也得面對到底是就目前的情況繼續走下去,還是選擇完全重新開始,雇用更多的咨詢顧問或者投入另一個新的學習曲線之間左右為難。因為所有這些,一些IT組織通常留下了一些難以再集成到其他項目的“集成孤島”。總而言之,集成Broker已經證明是偶然架構里面的老套技術,而并非它的解決方案。
當我們更詳細地討論集成Broker的時候,我們將看到導致這里所列的問題的技術屏障。另外,許許多多的非技術因素也導致了對采用ESB的需求的增長。
[1] [2]來自 Gartner 公司的統計,"集成Broker,應用服務器和 APSs,"10/2002.
[2] [3]來自 Forrester 研究的統計學,"減少集成費用,"12/2001.
最常見的構成形式稱為是disk (coin), 即transponder位于一個圓形的ABS注塑的腔中,至今從幾毫米到10 cm 左右。中間通常有一個緊固螺釘孔。材料上除了ABS注塑之外,還包括polystyrol 或者環氧樹脂等已達到更大的溫度適應范圍。
圖表 4?1 盤狀transponder的不同構造。
玻璃transponders 可用于將其植入動物皮下一邊進行識別和定位等。
圖表 4?2 玻璃體glass 的transponder,用于動物識別等。
長度大約為12-32 mm 的玻璃管包含一個安裝在PCB載體上的微芯片和一個平滑電源電流的芯片電容。而transponder 則圍繞在一個鐵酸鹽芯棒之上,厚度大約為0.03 mm 。這些內部足見嵌在一個軟的粘合劑上以達到較強的機械穩定性。

圖表 4?3 玻璃體transponder 的結構
塑料包裝主要用于那些特別需要高度機械需要的場合。這種容器可以很容易的集成到其他產品中,比如 汽車防盜系統的車鑰匙之中。 (圖3-5)
圖表 4?4 塑料封裝的Transponder
對于安裝到金屬表面的transponder 需要特殊構造。transponder coil 被繞在一個鐵酸鹽芯棒之上。transponder 芯片則安裝在芯棒的反面并和transponder coil相接處。
為了取得充足的機械強度,抗震動和耐熱性, transponder 芯片和芯棒都要使用環氧樹脂鑄入一個PPS 外殼中。用于工具的transponder 的外部尺寸和裝配面積由ISO 69873 進行標準化。而用于氣瓶的transponder 則需要不同的設計。展示了一個安裝在金屬表面的transponder 的機械輪廓。
圖表 4?5 采用ISO 69873標準格式的Transponder,用于工業自動化場合。
圖表 4?6 安裝與金屬表面的Transponder的機械輪廓圖
Transponder 也可以集成到車輛防盜或者高安全門禁所需的機械鑰匙之中。它們通常基于塑料封裝的transponder并注入一個鑰匙體中。
鑰匙化的transponder設計被證明是一種門禁和物理安全訪問的流行做法。
圖表 4?7 鑰匙狀的RFID訪問控制系統
ID-1 格式在信用卡和電話卡中最為常見 (85.72 mm x 54.03 mm x 0.76 mm ± tolerances),也逐漸成為RFID系統中的非接觸智能卡的常見形式。(Figure 2.11)。這種格式的主要優點是比較大的線圈區域,這樣也增大了智能卡的適用范圍。
圖表 4?8 非接觸IC卡的輪廓
非接觸智能卡在transponder 上疊片覆蓋了四層PVC膜。每一層膜都使用100°C度以上的高溫和高壓進行烘烤以產生永久的結合。ID-1 格式的非接觸智能卡還適合于進行廣告傳播和藝術裝飾。
但是并不總是一定能夠保證ISO 7810中為ID-1卡所規定的0.8 mm 的厚度。特殊需要的微波transponders 就要求更厚一些的設計,因為這種設計通常將transponder 插入兩個PVC 外殼之中或者使用ABS注塑的方式進行封裝。
圖表 4?9 塑料封套內的微波transponder
術語smart label 指的是象紙張一張薄的transponder 格式。在這種格式的transponder中, transponder coil 被用于使用絲網印刷或者蝕刻的僅0.1 mm 厚的塑料薄膜上。這樣 foil通常被層壓在紙張上并且表面涂上一層粘合劑。transponders 通常以卷狀的不干膠的形式提供,以便可以適用于行李、包裹或者其他貨物的形式。(Figures 2.14, 2.15)。因為不干膠標簽可以很容易的重印,因此還可以很簡單的將所存儲的數據和標簽表面的條形碼項聯系。
圖表 4?10 智能標簽(Smart Label)
4.1.9 芯片上線圈
前面所述的構成格式中, transponder都是由一個充當天線的transponder coil 和一個transponder 芯片所組成。而transponder coil 則通過常規的方式綁定到transponder chip。
圖表 4?11 一種由安裝在很薄的塑料薄片上的transponder線圈和transponder 芯片構成的智能標簽
除了這些主要的設計,還存在一些應用特定的設計形式。比如用作比賽計時的“比賽信鴿transponder”。Transponder 還可以根據客戶的需要進行定制。最好的形式可能是玻璃或者PP transponder。
RFID 系統的最重要的區分準則就是reader的工作頻率,物理的耦合方法和系統范圍。RFID 系統工作與很寬的不同的頻段,從135 kHz 的長波到5.8 GHz 的微波。并使用電、磁以及電磁場作為物理耦合方法。最后,有效范圍則從幾mm到15 m。
對于很小的有效范圍,通常小于1 cm的RFID系統,一般稱為緊密耦合系統。為了運行, transponder 必須要插入reader 中或者接觸其表面。緊密耦合系統一般使用電和磁場進行耦合,理論上可以工作于任何需要的頻段,從DC 到30 MHz,因為transponder 的工作不依賴于場的輻射。緊密耦合可以得到充足的電源供應,所以即使微波和沒有經過功耗優化的微處理器也可以工作。緊密耦合系統主要用于那些有嚴格安全需求,但是不需要太大范圍的場合。比如電子門禁系統和非接觸智能卡支付系統。緊密耦合系統采用ID-1 格式的非接觸智能卡體系(ISO 10536)。但是,在市場中,其重要性正逐漸降低。
系統讀寫范圍達到1 m 的RFID系統稱為是遠耦合系統。幾乎所有遠耦合系統都是基于磁感應耦合方式。 這些系統也被稱為是inductive radio systems。 另外也有一些遠耦合系統采用的是電容耦合方式。如今銷售的RFID中至少90% 的是感應耦合系統。因此,市場中也有非常多種的這種系統存在。因此,也有一系列標準來規定用于各種應用的transponder 和reader 的技術參數,比如非接觸smart card, 動物識別和工業自動化領域。它們還包括接近耦合(proximity coupling )(ISO 14443, contactless smart card) 和鄰近耦合 (vicinity coupling system) (ISO 15693, smart label 和 contactless smart cards)。大多使用低于 135 kHz 或者 13.56 MHz 的頻率作為發射頻率。一些特殊的應用 (如 Eurobalise) 也運行在27.125 MHz上。
有效范圍遠大于1m的RFID系統稱為遠距離系統(long-range system)。所有遠距離系統都在UHF 和 微波波段使用電磁波。絕大多數這種系統由于其物理原理都使用后向散射系統。也有一些在微波波段使用表面聲波transponders 。所有這些系統都工作在UHF 頻段的 868 MHz (Europe) 和915 MHz (USA) 以及微波頻段2.5 GHz 和5.8 GHz。通常3 m 的范圍可以使用被動(無電池)的后向散射式(backscatter) transponder達到,而15 m 或者更大的范圍則可以使用主動(內置電池)的后向散射式transponder達到。但是,主動transponder的電池并不用來作為在transponder和reader之間的數據傳輸提供電力,而是為微芯片和所存儲的數據的保持提供電源。至于兩者之間的數據傳輸所需的電力則主要是由從reader 接受的電磁場的能源提供。
各種因素,包括技術和業務層面的,導致對新的集成方式的需要。有許多新的業務驅動因素,比如經濟條件的改變、新的革命性的硬件技術比如射頻識別標簽 (RFID)的出現、法規管制的遵從,都預示著從業務視圖來看,應用集成和數據共享都要發生重大變革。這些驅動好像與企業中目前的集成狀態不一致子,并不象你所想的那樣超前。當我們在這一章中詳細研究的時候,大多數應該只是簡單集成的項目不能很好集成,主要是由于缺乏能夠廣泛采用的一致的繼承策略所致。
下面是影像著對更大規模的集成解決方案的需要的各種需要:
這些已經改變了IT花費的形式。經濟因素導致IT部門主要集中于使事情能夠與他們當前已經有的應用一起工作。
調查結果表明集成繼續處于CIO的優先序列的最頂層。
Sarbanes-Oxley法案、PATRIOT法案、以及 FCC 法規都強迫公司建立一個必須的內部基礎設施來比以前一樣更加詳細地跟蹤、路由、監控、和獲取業務數據。
STP 的目標是消除業務流程的無效率,比如數據的人工再輸入、傳真、紙面郵件、或者不必要的數據批量處理。在行業中,比如金融服務,這可以幫助達到幾乎零反應期的交易處理。
被視為下一代條形碼的革新, RFID 可能會產生大量的新型數據,然后這些數據需要被路由、變換、聚集,和處理。
不幸的是,公司的集成環境的目前狀態在這些領域幾乎沒有取得什么進展。這又使得業界領袖不得不重新尋找更廣泛的集成解決方案。而有關集成的目前狀態的問題包括:
這阻礙了企業向自動化業務流程進步,然后由阻礙了其對不斷變化的業務需求的快速反應。
偶然架構是一種一直使用的事實上的集成方式,其結果是沒有連貫一致的公司級的集成策略。這表現為老是要留下點對點的集成、每一個都有其自己的連接和集成風格。偶然架構表現為不連貫的脆弱和剛性架構、并且不能經受集成環境的新的附加條件和變化。
使用FTP文件傳輸和每夜批處理的方式進行提取、變換和載入 (ETL) 的技術仍然是今天“集成”最流行的方法。 這些處理涉及到每夜對各種應用之上的數據進行打包上載的操作。由于這種做法的潛伏反應期和錯誤率,組織從來不會不真正擁有對它們的關鍵數據的好的快照。
上世紀90 年代后期,昂貴的集成Broker項目看似成功,但是給組織留下了大量專有的集成領域難以消化。
這章將會詳細討論這些因素。除此之外,它將會解釋通過逐漸采用重構到ESB的好處,同時使用學習自集成Broker技術的最佳實踐。
經濟因素導致IT部門主要集中于使事情能夠與他們當前已經有的應用一起工作。在Y2K之前,大多數公司都把它們的主要花費集中在準備應付 Y2K之上,包括購買打包的沒有Y2K問題的應用。
后來的經濟低迷時期,不管是否歸結于后Y2K時代、Internet泡沫破滅時代、9/11、或者戰爭的不確定性,都已經導致了IT花費的急劇變化。這已經有對集成造成了特殊的沖擊,不管是正面的還是負面的。IT預算和前 Y2K時代相比已經今非昔比。再也不會出現IT經理手中握著對集成Broker軟件和服務的數百萬美元預算,并且還要花費18-24個月的時間來等待項目結果這樣的事情了。IT花費現在變得都要通過執行層,每一個項目都要經過仔細審查。只有對業務生存能力至關重要的項目才能得到資金。公司在每一個項目的基礎上要求在3-6個月的時間片內得到切實的效果和投資回報,雖然他們仍然維持著改良整體運行效率的策略目標。
新的節儉時代并沒有減少對業務流程的改進和對集成的需要。 業務層面的驅動仍然存在;減少業務周轉時間需要,減少存貨水平的需要,消除重復IT服務的需要,如此等等。
IDC的一分報告指出[1] 他們調查了557個CIO關于他們2004年事情的優先級。關于集成報告中這樣說:
在2003年6月舉行的IT和執行層交流會上,關于什么可以被稱為“市場推動”趨勢的問題,集成已經成為2004年IT規劃中比安全具有更高優先級的事情。
報告同時指出,集成和安全分別占第三和第四位,在最高的CIO優先級的列表中,僅僅排在“基礎設施替換/升級”和“IT費用削減”之后。
總體百分比則受到了有 21% 的“中間市場”公司將集成的重要性排在前面的影響,甚至超過了“減低成本”和“基礎設施替換/ 升級”。表 2-1 戰士了這個問題的答案:“ 下列各項問題,你認為在 2004 年終期待有最高的優先級嗎? 選擇一個。”
[1] IDC,應用開發中的集成標準趨勢: 著全賴于“開放”的真正含義,2003 年11月 (文件 #30365) , http:// www.idc.com 。
有時候,對集成的需要在強加于你的,不管你是否喜歡它。 甚至在困難時期,當預算緊張時,為了集成目的而對基礎設施進行修補也一定要遵從政府的法規管制。 如大部分它人們會證明,不有而有很多的僅僅繼續嘗試維持狀態.為新的集成策略擔憂。 然而,沒有像有者監牢時間和強烈的罰款視野得到資深的管理注意。
由于范規管制的問題,一些行業的公司必須向競爭者提供信息,并且對信息訪問進行審計。比如,在電信業中,負有職責的電信營運商(ILECs) 應該提供信息給競爭的 LECs 。能源公用事業也應該提供賬單信息給競爭者。保健機構和隱私法律需要跟蹤客戶記錄訪問以供審計之目的。這需要你的分離的數據能夠以標準的協議和以標準的格式輕易被訪問。
下面是一些領域,在其中法規遵從是個驅動力。
一個 FCC 法規要求所有的電訊提供商和地方性的向地方性的營運商暴露他們的客戶數據的某些部分。 一主修電訊供給者正在有強烈的罰款欺騙它為不遵從這一個需求。很明顯,甚至一家主要公司也不能夠負擔得起繼續基礎上支付那么多的錢。與法律要求的共享信息相關的許多問題和高額成本,并且過濾掉那些法律不要求的部分。因此,一個過分單純的方法不能同時滿足法律要求又能保護敏感的公司數據。你需要又細粒度的過濾器和有選擇的數據變換來只提供必需的數據 (也許只有在最后的一分鐘) 來最小化你的競爭者可能訪問所導致的對你的數據的利用。所有這些都需要有對業務流程的細粒度的訪問和控制。
電信提供商需要一個基于標準的、能夠伸展到小的電信提供商的集成解決方案,使用較小的電信商也能夠采用來作為集成策略的各種協議。為了滿足這個需要,公司最終采用 ESB 。
2002年頒布的Sarbanes- Oxley 法案旨在通過改善公司信息披露的準確性和可靠性來保護投資者,它強制了新的報告需求,并且對公司的決策者和他們的企業引入了更高的問責性。 遵從Sarbanes- Oxley 法案需要面臨一些真正的挑戰。包括費用考慮,后勤復雜性,數據收集和管理問題,以及正確的數據的及時報告,不管數據存在于哪一個企業之中。
美國聯邦政府已經設定一個目標 在2003 之前變成無紙化。在2003年一月的美國政府CIO高峰會上,Brand Niemann,CIO理事會XML Web Services工作組的主席,對美國政府的集成中采用XML的驅動力是這樣說的:
1998年的政府文書工作消除法案,要求聯邦政府機構在2003年10月前,如果可行,允許與政府打交道的個人或者實體能夠有選擇地向政府機構電子化地提交信息和進行交易處理,或者如果可行,允許維持電子記錄。
法規遵守產生了巨大驅動能量,并且集中于跨越整個政府機構集成后端應用和數據源。當我們在第 11 章討論門戶環境中的ESB 的時候,ESB能夠在門戶服務器和多個后端應用之間扮演媒介中介而提供重要的價值。
2.1.3.4 直通處理 (STP)
直通處理 (STP)意味著對于跨越整個系統和組織的業務流程的事務性數據只需要輸入一次。在其他行業中, STP 可能被稱為“流通供給”、“無紙采集”、“lights-out”或者“hands-free”處理。
達成 STP 的目標要消除業務流程的無效率,比如數據的手工重新輸入、傳真、紙面郵件、或數據的不必要的批處理。今天阻礙 STP 的事物的例子包括將采購訂單重新輸入到信用卡驗證系統,或者周期性處理的數據分批。
在金融服務、電信和公用事業中,STP 是一個主要驅動。在金融服務中,“T+1”的目標是將交易數據沉淀一天。自動化程序運行可以幫助公司在整個訂單和貿易的生命周期中減少成本,更快捷地服務客戶,以及更有效地管理業務風險。
2.1.3.5 射頻識別標簽 (RFID)
射頻識別標簽(RFID) 正在改變企業跟蹤其整個供應鏈中各處的貨物和供應的方式。RFID標簽還承諾能夠通過消除人們打開外包板條箱和托盤掃描條形碼內容的需要從而自動化供應鏈。裝備有RFID標簽的貨物通過安裝在倉庫或者裝貨碼頭的閱讀器時,會差生大量的消息,而這些數據又將會產生大量的需要被捕捉、路由、變換和輸入到其他隊業務有意義的應用之中的數據。
零售賣場中裝備有RFID閱讀器的“智能貨架”能夠自動跟蹤貨架上的貨物數量,并且在貨架存量低于標準的時候自動產生補貨的訂貨命令。這些貨架閱讀器也會知道,消費者從貨架上拿起一件商品平,然后可能又因為另一種商品而將它放回貨架。這種類型的數據對于那件重新放回貨架的商品的制造商來說也是很有價值的。
領導零售商,比如Wal- Mart和 Tesco、和美國防衛部,已經對齊大型供應商強制要求在大外包裝級別裝備RFID標簽了。其最終目標是要驅動標簽本身的價格下降,使得最終對每一但見商品,比如一把牙刷或者一罐蘇打,進行RFID標簽識別變得可行。這樣將大大增加在一個托盤經過閱讀器是所產生的消息數量。這種數據量在人工掃描外包裝上的條碼的時候是不會產生的。當一個托盤經過閱讀器的時候,ESB能夠作為因為而纏身的爆發性數據的緩沖以便能夠準確捕獲這些數據。那些沒有針對這種數據量進行設計的應用可以得到ESB 的消息層的保護,它能夠將工作量分配到多個后端系統,或者進入消息隊列排隊,直到其能夠被處理。
因為個體物品級RFID標簽而導致的消息的粒度更細,對那些沒有針對處理超過大包裝級別粒度的數據的應用也是個問題。ESB 能提供殊的緩存、聚集和變換服務,以便能夠將收集更細粒度的數據,并將其聚集為大包裝級別的數據,以便那些應用能夠讀取。
EPCglobal 組織正在促使 RFID 標簽、閱讀器、以及將閱讀器整合到應用的軟件的標準化。為了要廣泛地共享 RFID 數據,需要對整個供應鏈中的相關應用和閱讀器網絡定義集成規則。而為了避免網絡中的RFID 數據洪水,過濾和聚集規則應該盡可能地分布到最靠近RFID 事件的產生點。ESB 是一個很好的管理和配置那些控制數據流得規則的理想遠程集成平臺。
RFID 系統存在著無數的變體,也存在許多開發和制造商。如果想要對RFID系統有一個整體的了解,必須首先知道如何區分這些不同類型的RFID 系統。
圖3.1是一個RFID體系分類的示意圖。
圖表 3?4 各種不同的RFID系統
RFID系統的運行基于兩種模式:全雙工(FDX)/半雙工(HDX)模式和順序模式 (SEQ)。
在全雙工和半雙工模式下,收發器的響應在閱讀器的RF域打開的時候是按廣播方式運作的。因為從收發器到閱讀器天線的信號和閱讀器自身信號相比是非常微弱的,所以必須采取適當的傳輸方式來將收發器的信號和來自于其他閱讀器的信號相區分。實踐中,從收發器到閱讀器的數據傳輸采用負載調制(load modulation)的方式,它使用副載波,以及閱讀器傳輸頻率的分諧波。
對此對應,順序方式使用在閱讀器RF域按規則的間隔關閉的場合。這個間隔將被收發器識別,然后被用來從收發器向閱讀器傳輸數據。這種方式的缺點是,如果傳輸終端則收發器將失去電力,所以必不采取其他備用供電方式或者電池以保證收發器的供電的平滑性。
RFID 收發器的數據容量通常從數byte 到數K byte。所以1-bit 收發器則是這種規則的例外。實際只有1-bit的數據量已經足夠用來向閱讀器標識兩種狀態了: 即“收發器在域中”或者“收發器不在域中”。當然,這對于滿足簡單的監控或者信號發送功能已經足夠。因為1-bit transponder 不需要電子芯片,這些transponders 便可以非常便宜的制造,甚至幾分之一美分的價格。基于此原因,所以在Electronic Article Surveillance (EAS)系統中使用了大規模的1-bit transponder以保護貨物在商店和交易中的狀況。 如果某人試圖將為付款的商品帶離商店,那么裝載出口的閱讀器將識別到'transponder in the field'的狀態,并采取必要的反應。而在正常收費后,1-bit transponder 將被去除或者予以禁止。
能否將數據寫到transponder 中向我們提供了另一種分類RFID 系統的方式。在簡單系統中, transponder的數據記錄通常是簡單的序列編碼,并且可以是在芯片制造時寫入的,而且在隨后不能修改。用來存儲數據的主要的方式是:在感應耦合的RFID 系統中,EEPROM占了統治地位。但是其缺點是在寫操作時功耗很高,以及有限的寫入周期壽命限制 (通常是100 000 到1 000 000)。FRAM最近也被用在隔離的場所。FRAM的讀取功耗是EEPROM的100 分之1,而寫入功耗則比后者低1000 倍。但是其制造比較困難,因此限制了市場的廣泛使用。
特別是在微波系統中,則普遍使用 SRAM來作為數據存儲媒介。其優點是極快的數據讀寫速度,而缺點則是必須要使用輔助電力供應以便保持數據的持久性。
在可編程系統中,對存儲器的讀寫訪問和其他讀寫授權必須由數據載體的內部邏輯進行控制。在最簡單的場合中,這些功能可以通過狀態機來實現。狀態機也可以是下復雜的邏輯順序。但是狀態機方式則不夠靈活,因為以編程狀態的變更必須要隨之進行芯片電路的變更。實際應用中將導致芯片重新布局,并產生額外的費用。
微處理器的使用可以改善這種狀況。在處理器制造時,將使用掩模的方式采用一個操作系統來管理數據。因此變更可以更加便宜的實現,并且軟件可以重新編程以適應不同的應用。
對于非接觸式智能卡來說,使用狀態機的數據載體一般存儲卡(memory card),而與之對應的則是處理器卡(processor card)。
這里還應該提及那些使用物理效應來存儲數據的transponder。包括只讀表面聲波transponder 和通常可以禁止(設置為0)但是不能重新激活(設置為1)的1-bit transponder。
RFID 系統的一個重要特征是transponder的供電。被動transponder 自身沒有電源,因此操作被動 transponder 所需的所有電力必須來自于reader的電/磁場。相反,主動transponders 自己有輔助供電措施,如電池,可提供其自身運行所需的部分或者全部電力。
RFID 系統的主要特征之一是系統的運行頻率和有效范圍。RFID 系統的運行頻率是reader 所發射的頻率。而transponder 的發射頻率則不重要。在大多數情況下,它和reader的發射頻率是相等。但是, transponder的發射功率通常設置為比reader的發射功率還要低10的幾次方。
將不同的發射頻率分為3個主要頻段:LF (低頻, 30–300 kHz), HF (高頻)/RF 射頻 (3–30 MHz) 和UHF (甚高頻, 300 MHz–3 GHz)/微波(>3 GHz)。 根據有效范圍的進一步區分還可以將RFID 系統區分為緊密耦合(0–1 cm), 遠耦合(0–1 m), 和長距離耦合(>1 m) 系統。
從transponder 發送數據到reader的方式可分為3類:
- 使用反射或反向散射(即對應于reader發射頻率的反射波的頻率→ 頻率比1:1)
- load modulation (reader的場受到transponder的影響 → 頻率比 1:1),
- 在transponder中使用分諧波(1/n fold) 和諧波的產生(n-fold) 。
將標簽附加到被標識的物品有多種方法。通常手工方式是最明顯和最有效的方法。在條形碼的使用場合,經常使用一種打印機來打印好標簽然后通過某種方式在物品通過裝配線上的某點的時候粘貼到物品上,對于Smart Label類型的RFID標簽,也有類似的方式。這些Smart Label類型的設備同時編碼RFID標簽和在紙張上打印條形碼以及人可讀的其它標記。
- 采用何種方式來附加標簽到物品考慮的因素包括:
- 使用自動化設備和系統的成本;
- 成卷的Smart Label可能存在的有缺陷的標簽;
- 附加過程中可能因為敏感性會損壞標簽;
另外,對于不同的形狀、尺寸和本身特性的物體,標簽的位置和附加方式需要考慮的問題和原則不盡相同,才能得到最大的可靠性和可讀取性。詳細信息參見DoD的標簽附加注意事項。
3.2.2.1 跟蹤物品的移動
附加了標簽的物品被運輸時,對于發送放和接受方來說都是有益的,因為他們都可以跟蹤該物品的移動。對于整個業務流程來說,參與供應鏈的各方都應該能夠跟蹤其移動,或者共享相關的跟蹤信息。以使得任何業務都能夠對整個供應鏈得到一個實時的“數據快照”,從而驅動更加有效的業務流程處理。
對被標簽物品的跟蹤是通過該物品出現在各種關鍵控制點而得到的數據,這些控制點可能根據:
等進行聯合的多層次的位置和領域標識。
3.2.2.2 在業務應用中使用RFID數據
在寫入的時候,RFID系統所作的大部分工作主要集中在標簽和閱讀器的物理部分。因此確保選擇正確的標簽、閱讀器和天線,并且對其進行正確的配置和設置以達到要求的讀取率是非常重要的。但是,只有在將RFID各組件的跟蹤信息集成到你的業務應用系統之中才能意識到RFID技術的真正好處。很有可能,使用RFID信息需要將其集成到你的現有業務應用之中,或者還需要對其進行某些修改。將RFID信息與企業業務系統進行集成與集成其它數據源沒什么不同。因此,企業集成所需的架構方法、技術和產品也可以用在RFID信息的集成場合。
3.2.2.3 在B2B應用間共享RFID數據
一旦公司在內部集成了RFID數據,并且使其業務過程利用這些數據,便會逐漸發現RFID數據在邏輯上可以促進業務數據的共享從而改善B2B的業務集成。比如在使用了RFID技術的藥品行業。某個藥劑師甚至可以將某個配置了RFID標簽的藥品包裝靠近RFID閱讀器終端,就可以馬上獲得有關該藥物的信息,比如政府藥品管理部門的警告或其它用藥信息。藥房的POS系統可以根據該標簽代碼請求由藥品供應商或者政府衛生管理部門提供的Web Services服務。藥品公司也可以或者跟蹤其所生產的具體每一件產品的信息,包括分銷、運輸以及使用等等。
所有這些應用情形都假定這些相關的各個公司會共享其信息。當然,驅動這樣的B2B具有“一次性”的解決方案,但是長期來說,這并不使最節省成本的、最有效率的、最靈活的、以及最快捷的共享信息的方式。跨越企業邊界共享信息和工作流并非新的概念。對于整個業界來說,需要某種標準化的共享信息的方式。
3.2.2.4 智能設備的自組織
目前最明顯的趨勢是越來越多的設備連接到Internet,如何提供、配置、監控和管理他們越發成為最大的挑戰。一個連鎖零售機構可能有數十臺服務器連接著其數百個POS終端。但是,當該機構添置了具有RFID能力的智能貨架或者POS終端的時候,又會有成百上千的天線和閱讀器連接到上述基礎設施架構中。RFID 中間件標準,比如應用層事件將會有助于將企業應用和閱讀器或者天線之類的邊緣設備分隔開來,但是要正確配置這些邊緣產品將是一個非常消耗時間的工作。諸如Jini和網狀網絡(mesh networks)之類的技術,以及老些的SMTP技術都提供了動態配置和自愈特征,RFID中間件可以使用它們來改變閱讀器和其它感應器的物理配置。
下圖展示了一個RFID系統的主要部件。我們以一個零售系統為例來說明。圖的左下方是代表了被標記的商品的一系列標簽。商店也有一系列的閱讀器布置在貨架和結賬通道上。這些閱讀器每分鐘可以讀取數百個甚至數千個標簽。閱讀器必須要仔細配置和進行管理,以便知道如何一些協同工作以覆蓋到某個閱讀器失效時出現的盲區。RFID中間件就代表著一個或者多個負責處理這些問題的軟件模塊。邊緣應用代表著任何運行在商店之內的企業應用,比如POS系統。而RFID信息服務則代表著存儲在邊緣發生的RFID事件和相關數據的機制。同樣,在企業數據中心或者其業務伙伴的數據中心也可以有相似的信息服務。這是因為RFID 信息是被存儲在基礎架構中的各個地方:比如邊緣、數據中心之內或者業務伙伴處。
3.3.1 RFID 系統組件
企業數據中心中的兩個主要部分是企業應用和企業服務總線。企業服務總線是一種基于分布式消息機制和SOA的集成基礎架構。已經有很多這些基于標準的產品。而企業應用則是解決企業實際業務問題的各種應用,將要集成并且消費RFID數據。
企業數據中心中的兩個主要部分是企業應用和企業服務總線。企業服務總線是一種基于分布式消息機制和SOA的集成基礎架構。已經有很多這些基于標準的產品。而企業應用則是解決企業實際業務問題的各種應用,將要集成并且消費RFID數據。
3.3.2 標簽(Tags)
RFID系統的本質能力是基站(閱讀器)能夠通過無線的通信機制,包括微波,但不包括紅外和可見光,來識別另一個電子設備(標簽)。因為閱讀器能夠識別某個特定的標簽,因此系統便可以聲稱能夠識別該標簽所附著的對象。標簽可以被封裝在一些諸如塑料鈕扣、玻璃腔體、紙質標簽、甚至金屬盒之內。它們可以被粘貼到包裝上、嵌入到人體或者動物體內、夾在衣服上、或者隱藏在鑰匙的頭部。
對RFID標簽的識別是通過RFID相應閱讀器的詢問,像閱讀器通知其到場,并且標明他自己的身份(編碼)。如下圖所示,RFID 閱讀器首先以一定的時間間隔(通常每秒數百次)發射一個預定頻率的無線電信號。任何處于月底起的發射范圍的標簽都可以收到該發射信號,因為每一個標簽都有一個能夠在某個預定頻率上監聽這種信號的天線。標簽使用接收自閱讀器的能領來向閱讀器響應相應的信號。標簽可以在這些信號上調制信息,比如發送ID編號。
3.3.2.1 RFID標簽和閱讀器之間的通信
不同種類的標簽和閱讀器使用與不同的應用需要和環境。要決定使用哪種標簽或閱讀器涉及到許多因素。其中主要的因素之一是成本原因,因為標簽的成本決定整個系統和運行的成本。閱讀器本身也有許多需喲考慮的價格因素和特征。

RFID標簽的重要特征包括:
標簽可以封裝在PVC、玻璃、紙張、金屬甚至塑料卡片之中。也可以鑲嵌在珠寶上、懸掛在鑰匙鏈上、或者嵌入到鑰匙體之中。DIN/ISO 69873 標準就定義了一中可以插入到構造在機床工具的孔中的一種標簽。有些用于汽車組裝線的標簽必須要承受油漆烘干室的高熱環境。總而言之,封裝標簽的方式由多種多樣的。比如,下圖中就包含了兩種不同的標簽,一種在卡中,一種在鑰匙中。
耦合意思是閱讀器和標簽之間通信的手段。不同的耦合方式各有優缺點。選擇耦合方式的主要因素包括通信的有效范圍、標簽的價格、以及可能造成干擾的條件。
大部分的標簽都使用被動系統,從閱讀器發射的電磁場或者無線電波中獲取能量。也有一部分主動標簽,由內置電池供應為芯片和其它感應器以電力。然而,主動標簽一般還是使用來自閱讀器的能量進行通信。還有一種標簽是“雙向標簽”,不通過閱讀器就可以在兩個標簽之間進行通信。
標簽都提供一定容量的信息存儲能力。只讀標簽是在工廠預設了特定的值。還有一次讀入和可多次寫入的標簽。有些標簽還可以收集新的信息,比如溫度和壓力的感應值。標簽的存儲能力可能從1-bit 標簽到數K字節。
不同的國家、地區和組織各種不同的RFID標準,有些是通用標準,有些則針對不同的應用場合。這些標準可能涉及到標簽乃至系統的物理、電氣、系統、軟件、協議、運行、維護管理等等方面。
3.3.2..2 選擇標簽
在選擇標簽式可能涉及到許多因素,包括:
主動標簽一般長于被動標簽。
不同的材料具有不同的射頻特性。液體可能會完全阻斷無線電波。
根據不同的應用需要選擇不同的形狀尺寸。某些形式可能是標準界定的。
選擇不同的標準意味著決定整個RFID系統的工作環境,從數據編碼、工作頻率到閱讀器等等。
單個RFID標簽的成本對于整個系統和項目設施具有非常重大的作用。
3.3.3閱讀器
RFID 閱讀器,也稱質詢器(interrogators),用來識別它附近到場的RFID標簽。RFID將通過一個或者多個天線發射RF能量,并且形成一個質詢區。質詢區內的標簽通過其天線的感應將其轉換成能量,然后供應它的工作甚至它與閱讀器之間的通信。標簽然后通過變換天線的阻抗來以類似莫爾斯代碼的方式向閱讀器發送器身份編碼。這僅是其中一種方式,不同的標簽可能工作方式不同。
閱讀器也可以由多種方式,由固定的、移動的、也有手持的。閱讀器連接到網絡中的方式也有多種,這取決于其所持的網絡連接的能力。下圖所示是閱讀器的組成。
3.3.3.1 閱讀器的組成部件
一個閱讀器通常典型地由四個子系統構成:

Reader API 是閱讀器的應用編程接口,允許程序員注冊和捕獲RFID閱讀事件。它也提供配置、監控和其它管理閱讀器的能力。
閱讀器是邊緣設備,和其他RFID設備一樣,需要連接到整個邊緣網絡和企業主干之中。通信組件就是處理網絡連接功能,可能支持以太網、工業總線、高速串行接口、無線網絡等等,也支持多種不同的網絡協議。
當閱讀器讀取到一個標簽時,我們稱之為一次發現。一次不同于上一次發現的發現就成為一次事件。對發現的分析也稱事件過濾。事件管理就是定義那些類型的發現可以被視為事件,那些事件足夠具有價值和興趣,值得馬上送到網絡中的外部應用之中。
天線子系統又一個或者多個天線組成。它支持使閱讀器能夠質詢標簽的接口和邏輯,并且完成無線電波的發射和接收。
3.3.4 RFID 中間件
選擇了正確的標簽和閱讀器,以及決定怎樣布置天線只是構造RFID系統的第一步,因為識別到物品只是管理它們的第一個步驟。物品在供應連上移動時閱讀數以百萬的標簽,以及將標簽編碼和有意義的信息聯系在一起會產生的大量的具有復雜相互關系的數據。使用RFID中間件的好處之一就是提供一種標準化的方式來處理小小的標簽所產生的大量的數據。除了事件過濾之外,你還需要有一種方式來封裝應用接口,以便使它們不必知道整個基礎架構,比如物理層面的閱讀器以及其它設備。理想情況是,你需要一個RFID基礎設施的基于標準的、應用層的接口,以便你的應用可以用來請求有意義的RFID發現。
下圖所示是RFID中間件的主要部件。
3.3.4.1 RFID middleware的主要部件

使用RFID中間件的主要動機是:
- 提供對閱讀器的連接
- 處理來自于閱讀器的初步的發現信息,以供應用之用
- 提供應用層接口來管理閱讀器和捕獲RFID事件
市場上有多種不同的RFID readers,每一種都有其專有的接口。要使得開發人員都能夠了解不同的reader接口是不現實的。Reader接口、以及數據的訪問和管理能力是各不相同的,所以應該使用中間件來屏蔽具體的Reader接口。reader adapter層就是將專有的reader 接口封裝成通用的抽象接口提供給應用開發人員。
對于一個完整的、具有RFID能力的大型企業的供應鏈系統中,可能具有成百上千個閱讀器,或者每分鐘同時有數百個閱讀器在進行掃描。大部分發現都太過于細粒度,從而對應用來說沒多大實際意義,所以需要對閱讀器接口進行封裝以隔離大部分原始數據的洪流。企業所以需要在其IT基礎設施的邊緣部署一些特殊目的的RFID中間件。
Readers 對接近它們的標簽的讀取準確率并不是100%的準確。假定100個物品出現在閱讀器附近,該閱讀器被設置為每分鐘讀取數百次。那么閱讀器每次掃描到這些物品的機會是80%到99%。例如,對于2#物品來說,在多個掃描周期內有80%的機會被閱讀器感應到則認為其到場。但是,這種RFID閱讀方式產生的數據被認為是“原始數據”,需要進一步處理成為有意義的業務事件。
RFID 事件管理器(event manager)匯聚來自不同數據源(比如閱讀器)的讀取數據,并且基于預先配置的應用層時間過濾器進行調整和過濾。然后將經過過濾的數據送到后端系統。
我們來看事件管理器處理智能貨架的情形。假定對于一個特定的應用,每個閱讀器都會每分鐘掃描貨架10次。每次掃描都會返回一組發現,每個發現都會類似于下面的格式(包含這些信息):
Reader Observation
timestamp,
reader code,
antenna code,
RF tag id,
signal strength
假定一個電子零售商ABC公司要實現一個智能貨架系統。平均每個貨架四層,每層貨架平均放置25個貨物,則平均每行貨架100個貨物。該公司共有10個店鋪,每個店鋪平均有20個貨架島,每個島平均20個貨架(每側各10個)。則整個公司共有400 個貨架,因為這平均存活為40,000 個商品。下表是一個總計:
在此基礎上產生的RFID數據量為:
l 每次掃描會產生包含目標貨架上所有能夠識別的商品的相關信息的發現
l 25 個商品/層 x 4 層/貨架x 10 次掃描/分鐘= 1,000 個發現/分鐘.貨架
l 1,000 個商品/分鐘x 400 貨架 = 400,000 發現/分鐘
l 400,000 商品/分鐘 x 60 分鐘/小時= 2,400,000 發現/小時
l 假設商店每日營業10 小時。10 小時 x 2,400,000 i商品/小時 = 24,000,000 發現/日.店鋪
l 10 店鋪 = 240,000,000 發現。
所以數據量總結于下表:
這是多么巨大的數據量,這還不包括來自于收銀臺的RFID數據。處理這些數據需要嚴格的規劃。如果將這些數據直接交給后端業務應用來處理,不但會加重后端系統的負擔,而且會嚴重堵塞網絡傳輸,消耗大量的帶寬。并且,下游應用卻認為絕大部分發現不是它們所感興趣的。例如,一個客戶取了一張DVD影碟,然后由在一段時間后將其放到貨架上這樣的事件。對于訂單管理系統來說,這樣的事件沒什么意義,因為存貨并沒有改變。實施上,即使顧客買了那張DVD,對訂單管理系統也沒關系,只要存貨還在安全范圍上,這時,存貨管理系統就有關系了。
所以需要有一種機制來匯聚各個閱讀器不斷產生的發現數據。以及對這些數據進行過濾、調整、和變換。這種機制就是位于邊緣和企業數據中心之間的RFID中間件的職能。通過中間件,只有對應用具有重要意義的數據才傳送給它,否則被中間件過濾掉。
那么,什么樣的數據必須要被過濾掉?首先,因為天線之間是十分接近的(每個架兩個),則它們的都區范圍會有所重疊。因此,來自于它們的發現數據便會需要被過濾來消除數據重復。另外,因為每一次單獨的掃描都不會100%準確,所以這些發現將會被載多個讀取周期之上匯聚在一起一邊是數據更加平滑。(不準確的原因有多個因素,包括射頻發射的因素、RFID標簽布置的因素、障礙、以及環境因素等。) 也許一個顧客從走道上經過,也許他的手中或者購物車中就有某些商品,那么鄰近的讀寫器也可能會讀到這些商品。我們肯定應該過濾到這些虛假的發現以防止向存貨系統發送大量的不準確的數據洪流。下圖就表示了一個針對零售商店典型場景的數據過濾和平滑系統。
上圖中的每個流程解釋如下:
閱讀器將獲得原始事件數據(發現)。
當前的讀寫器在單次掃描的時候基本上都不可能達到100%的準確,所以我們將根據分析多次掃描的發現數據的平均來得到實際的發現數據。例如,如果,如果70%的發現都告訴我們某個商品在某個地方,我們便會接受這個數據。當然這個閥值是可以調整的。
重復數據是因為不止一個天線讀取到了同一個物品,因此這種數據應該被刪除重復部分。
來自于從走道上經過的商品的發現通常具有較低的信號強度并且是暫時的。它們也應該被過濾掉。
經過了必要的過濾之后,我們的數據才可以提交給下游客戶使用。
RFID 閱讀器已經提供了一些過濾能力,并且隨著reader 越來越聰明,它們自己將承擔更過的過濾任務。那么還需要在中間間進行進一步的過濾嗎?我們可以想到,一些過濾要求對來自多個閱讀器、其他感應器、或者甚至其他系統(比如存貨系統,在比較庫存級別的情況下)的信息。這些更高階的過濾需要發生在高于閱讀器之上的事件層面的系統中進行。
3.3.4.3 應用層接口(ALI)
應用層接口在RFID中間件棧的頂層。其主要目的在于提供一個標準機制來使應用注冊和接受來自于一組閱讀器的經過過濾的事件。除此之外,ALI還提供標準的API來配置、監控和管理RFID 中間件以及它所控制的閱讀器和感應器。許多RFID中間件供應商提供針對這些目的設計的專用接口。最近,EPCglobal 發布了一個應用層事件(ALE)規范來標準化RFID功能的事件管理部分。
最后,RFID 中間件具有不同的形態和規模。我們所述的僅僅是中間件的一個邏輯分解。實踐中,你總可以找到能夠針對特定應用類型部署在特定閱讀器類型上的模塊。
3.3.4.4 關的RFID標準
對于RFID中間件來說,應該有一些相關的標準。比如,對于EPCglobal 標準來說,就包括兩種:
對于象標簽閱讀器或者打印機、編碼器之類的邊緣RFID設備,由于有不同的廠商提供這些產品,因此需要有一種標準來對其進行界定。比如,EPCglobal就制定了相關的閱讀器標準,包括Reader協議等等。這樣FID middleware 產商才能據此兼容不同的Reader。
ALE 是事件處于應用領域而非邊緣領域,提供業務層面的標準接口來對經過邊緣過濾的數據再進行處理。ALE 標準一般支持同步的請求響應模式或者異步的發布訂閱模式,這主要取決于下層的通信基礎,比如MOM或者服務戶操作性框架,比如ESB。
3.3.5 RFID 服務總線
企業服務總線(ESB)是一個針對解決應用連接性、數據變換、有保證的事務、以及消息傳遞的分布式集成平臺。而RFID 服務總線則是一個典型的用于集成使用RFID數據的集成中間件軟件。一般來說,ESB產品典型地會提供web services、消息傳遞、業務流程編排、數據變換等功能。不同的廠商可能稍微有些不同。但是,同的來說, ESB能夠通過可靠的消息機制來繼承跨越企業邊界的業務流程,而這些業務流程使用抽象端點表示的Web Services,必要時通過數據變換將數據統一到規范的數據標準之上。
RFID系統在企業架構中不能單獨存在,因此它總是要和其它應用發生聯系才能使數據具有真正的業務含義。比如企業倉庫管理系統 (WMS),企業資源計劃 (ERP) 系統,企業資產管理系統(EAM)、或者POS系統。這些系統的數據統統都可以升級到能夠驅動RFID數據的可能,然后將RFID的所有有點帶入到企業業務流程之中。因此擴展現有應用來支持RFID將是非常重要的事情。
現在的集成領域,越來越多地采用ESB 架構的集成,使得在分布式的環境下實現統一的集成和寫作,促進整個企業的數據交換和共享。最低限度,它可以集成各種采用不同技術開發的分散應用。它提供適配器來解析從其他系統的數據輸入,然后將其轉換為一種規范的通用格式 (通常是XML),然后提供給同樣具有適配器的數據消費者。一般來說,ESB服務還有業務流程編排的能力,通過定義的業務流程,連接不同的服務和數據,可以在一個引擎中執行。在RFID中間件系統中,一般通過事件管理起來提供類似的能力或者用標準服務中間件提供。
RFID 服務總線的主要目的在于將事件服務器捕獲的應用層事件集成到企業邊緣發生的工作流中。不同的廠商可能不同,但是RFID 服務總線基本上是一個運行邊緣工作流并且提供與邊遠模塊比如、POS、WMS集成能力的一種服務器。RFID服務總線也要集成到企業ESB中,以提供可配置的特定事件和發現來將RFID數據最終集成到企業應用中。因為典型的ESB產品可能很復雜,如果業務和應用簡單,也可以使用基于應用服務器的定制實現來完成這部分功能。
3.3.5.1 RFID 信息服務
一般來說,不管是EPC還是其他什么標準化組織或者特定的系統,都只是提供一種物品識別系統的唯一性表示機制,而不是有關具體產品的。EPCglobal 設想了一種野心勃勃的業務和服務,設置一個EPC 信息服務(EPCIS)網絡,來提供與EPC編碼相關的信息的存儲庫和相關服務。EPCIS 服務器提供的信息可能包括攜帶EPC標簽的物品的最后發現的位置 (基于RF reader 發現),以及價格信息、產品手冊、警告和參考信息等等。當然實現這個網絡好需要很多的努力,包括技術和政策以及經濟環境、貿易環境等因素,但是可以表現實現一個中介數據庫來將RFID數據映射到與業務相關的信息上面。
EPCglobal 實際上是可以用現有的數據系統和數據源來進行RFID信息服務。例如,序列化全球貿易商品編號 (SGTIN) 就被EPC 用作消費產品和零售行業的標識符編碼。
3.3.5.2 RFID 信息網路
因為RFID標簽標記的產品可以在整個供應連中移動,那么該鏈條中的所有參與者都需要一種標準化的方式來供向它們的跟蹤信息,并且基于EPC ID相關的來獲得相關的參考信息。EPCglobal 設想的網狀網的B2B EPCIS 系統就旨在提供一個與EPC相關的綜合信息服務。EPCglobal Network 是想要通過不斷推出的一系列標準來提供產品數據和信息交換的標準化網絡和機制。通過結合RFID 技術和現有的Internet基礎架構和軟件集成技術,EPCglobal Network 將提供更好的產品在整個供應鏈中的跟蹤的準確性和效率。
許多新生技術都經受過試圖找到問題來解決以獲得采用的痛苦經歷。另一方面,ESB的概念是由業界領袖的架構師和技術社區中的領導廠商一起和定義和構建的,因此,ESB從誕生之時便得到采用。ESB正在或已經被用在多種行業,包括金融服務、保險、制造業、零售、電信、能源、食品分銷和政府。下面是一些例子。
- 一個領先的Subprime借貸公司實現了 ESB,減少了60% 的業務處理費用。這是通過在eCredit 系統、第三方信用機構、以及他們自己的后端系統之上建立一個統一的客戶數據視圖來達到的。
- 領先的銀行已經使用ESB實現了金融交易的直通處理,很客官地節省了手工處理成本。
- 一個派生的貿易系統依靠ESB每天為1,200用戶處理超過100,000 筆交易,記錄超過數十億美元的帳務。
- 世界最大的壽命和健康再保險公司,年收入二百億美元,將ESB作為理清在總部和銷售及管理其政策的保險代理商之間的后端交易數據的交換的解決方案,產生了可觀的費用節省。
- 一個櫥柜臺面和地板制造商通過使用ESB實現了一個一體化管理的存貨系統和“可用性承諾”查詢系統,提高了供應鏈的預見能力,減少了最低庫存報警的條件。在部署的第一階段, ESB被用來連接該制造商和其60個分銷商之間的供應鏈網絡。
ESB 的部署模型允許制造商在分銷商的地點部署ESB 服務容器。這是在每個遠程地點部署一個集成Broker方案的另一選擇。
- 一個主要的照明、電視和醫學成像的制造商正在使用 ESB 創建一個統一的集成主干來連接其遍布全球的業務單位,并且為全球的客戶創建一個統一的產品和訂單視圖。
- 使用一個基于標準的,集中的管理框架,一個全家的影像零售連鎖店正在采用ESB 基礎設施來通過一個中央管理和配置控制臺動態地配置和管理 1,800個遠程店鋪,
- 世界最大的郵購公司 (收入一百二十億美元)依靠 ESB 來從其許許多多的供應商訂購產品。
- 一個電話營運商的Web門戶網站依靠ESB來對用戶點擊進行分析跟蹤 (二小時的響應對 30 天的響應時間), 并且每天處理一千六百萬個消息。
- 美國第二大的電信營運商,收入四百三十億美元,使用 ESB來從內部的系統向競爭者提供信息。
- 一家一百億美元的電力公司可靠地實現了 ESB,用來連接內部系統和政府強制的應用。 對帳務、系統管理、運行報告、以及法規強制的與競爭者的信息共享,提供了實時數據。
- 一個主要的歐洲食品分銷網 ( 一個十二億美元的分公司)在八個星期內實現了 ESB,并且節省了使用一個集中的集線器-插頭 Broker的集成方式所需的三百萬美元。ESB 通過管理供應鏈中的買、賣和物流協調,從肉類產品的配送到飼養家畜的飼料的生產,從而自動化了整個分銷網絡。
- 在這個食物分銷網絡中, ESB 集成了跨越三個不同的運行公司和許多第三方伙伴的應用,導致運行效率增加、可觀的費用節省、以及更容易的集成新系統的方法。
n 一個美國政府機構正在使用ESB 來整合多個政府系統,以滿足USA PATRIOT法案。USA PATRIOT法案允許政府跟蹤金融交易,以防止恐怖份子得到資金。該項目包括使用 ESB 來集成門戶服務器和各種政府機構中的后端系統,以提供一個統一的數據視圖。
概括起來, ESB 具有下列各項特性:
ESB 可以采用來適應各種集成情形下的各種通用目的集成項目的需要。它能夠構建跨越整個企業和其業務伙伴的集成項目。
松散耦合的集成組件可以在總線上以廣泛分布的地理拓撲進行部署,并且在總線中可以隨處作為共享服務進行訪問。
適配器、分布式的數據變換服務、基于內容的路由服務都可以在需要時有選擇地部署,并且可以獨立地伸縮。
通過總線進行通信的所有組件能得益于可靠消息、事務完整性、以及安全的認證通信機制。
ESB 允許數據流過插入到總線中的任何應用, 不管是本地還是遠程。
ESB 支持部門和業務單元級別的本地自治,并且仍然能夠在較大的受管的集成環境中整合。
每個個別的項目能進入一個更大的集成網絡,它們可以從總線上的任何地方進行遠程管理。
ESB 可以充分利用XML作為“原生”數據類型的好處。
ESB 提供了對及時業務數據的實時洞察能力。BAM能力已經被構建到ESB 框架之內。
你現在應該有了關于 ESB的足夠的信息來滿足你的好奇欲了。 接下來,在更詳細的章節中,你將會學到更多有關其底層技術方面的內容。下幾章將會討論 ESB 的進化、目前的集成狀態,采用XML來作為一個通用的數據交換架構以在不同的數據表示之間協調的好處,以及異步消息和MOM。
編碼RFID標簽分為兩個步驟。
首先是選擇唯一跟蹤所需識別的物品的身份識別方案。其次是將這個身份識別附加到RFID標簽之上。
3.2.1.1 決定身份編碼方案
身份識別是一個鑒別某個對象或者物品的身份的動作過程。但是什么是身份(identity)? 在 RFID中,身份是一串附加到物品你上的字母或者數字編碼,允許人工或者自動化設備能夠識別到該物品的類型甚至其唯一性。這正如你在圖書館查詢圖書時,書籍是使用杜威十進制分類法或者通用十進制分類法來標識的。但是目前的圖書分類法只能標識到書籍的類型而不能標識到
考慮到有時候需要進行實體的唯一性識別,比如產品、集裝箱、物理資產、動物甚至人類本身。對一個大型企業來說,在企供應鏈上同時可能有數以百萬的物品在流動。可以使用某種編號系統來對這些物品進行標識,但是如果在公司之外沒有人,或者系統能夠理解它們,其價值就大打折扣。所以需要行業的或者通用的標準方案。
1999年,美國的MIT、英國的劍橋、澳大利亞的Adelaide 、日本的Keio、中國的復旦以及新西蘭的St. Gallen大學與行業伙伴如Sun Microsystems 和 Gillette組成了Auto-ID 中心。它們希望能夠開發一個通用標準來減少單個標簽的成本。因為該成本也是采用RFID應用的一個主要組成部分,而標準可以促進業務伙伴之間的信息共享程度從而減少單位成本。2003年8月, EPCglobal公司接管了該標準的管理,而該研究中心繼續進行單獨的研究工作。EPCglobal是歐洲物品編碼國際組織(European Article Number International,即EAN International,現在是GS1),統一代碼協會(Uniform Code Council,即UCC,現在是GS1 US),以及想要在RFID領域重塑條形碼的EAN.UCC標準的成功的一些業界伙伴的合資企業。EPCglobal正在開發的標準的各個組件將構成一個所謂的“EPCglobal Network”。其理念是這個網絡將兼容構建在整個供應鏈之上的標簽、閱讀器、以及信息系統,制造商、分銷商、物流商以及零售商。EPCglobal 的編碼方案被稱之為電子產品代碼(Electronic Product Code :EPC)。
在現今的物品跟蹤領域,主要使用的是EAN.UCC 條形碼,為什么還要在RFID系統中使用同樣的類似系統呢?事實上,我們可以在RFID標簽中使用現有的成熟的條形碼編碼方案。但這些系統基本上是設計來跟蹤物品的分類而不是單個物品的,但是如果加上序列號,光學代碼和二維條碼也可以用來跟蹤到個體。那么物品級別的跟蹤和RFID本身就是趨于一致的。比如,EPCglobal的版本1.1的標簽數據標準,就定義了一個通用的身份類型:通用標識符(General Identifier:GID)。同時還定義了衍生自EAN.UCC 產品代碼的五種特定的身份類型。這些特定的身份類型是在現有的EAN.UCC標識符,諸如連續全球貿易物品編號(SGTIN)或者連續運輸集裝箱代碼(SSCC)之上添加一個額外的資產引用編號或者序列號而得來。
比如使用統一資源標識符(URI)可以標識一個GID為:
urn:epc:id:gid:GeneralManagerNumber.ObjectClass.SerialNumber
那么,一個具體的GID可能會是這樣:
urn:epc:id:gid:00012345.054322.4208
GID中的urn:epc:id:gid 部分是靜態的,作為標識符的一個頭部(header),指出標識符的類型,以及基于EPC規范還會出現哪些字段域。該header后跟值字段域,其長度和編號是由header決定的。這三個段分別表示了GID的通用管理者編號(General Manager Number)、對象類(Object Class), 以及序列號(Serial Number )。
General Manager Number 標識了負責分配接下來的兩個字段域的編號的組織(通常為一個公司或者貿易集團) 。Object Class 標識了產品的類型或者族。最后, Serial Number 被標簽標識的對象類的一個特定實例。這種將一個特定范圍的編號委托給某個通用管理者的方式,在允許組織管理其自身的產品編號而不用提交到中心當局,同時又確保了不與其他組織的產品相混淆,這就提供了一種靈活性。
3.2.1.2 將編碼身份編碼到RFID標簽
選定編碼方案或者方法之后,必須考慮到如何將這個身份標識編碼(物理的)到RFID標簽之中。所謂編碼(Encoding)是將認可度的消息轉換為機器可讀的代碼所必須遵循的規則。每種識別標簽的類型,從條形碼到光學散射代碼到磁條再到RFID標簽,都各自有一zhogbiaoshi期身份的特定的編碼規則。
理論上講,一旦對某個物品建立了一個身份標識,我們只需要將其簡單地寫到標簽(Label)并將其貼到物品上即可。其它人就可以毫無困難地識別出它。但是,一個自動化的系統卻要困難得多。以某種特定的字體打印下來可能對機器識別來說要容易得多,但是如果該身份之需要能夠被自動系統閱讀,為什么還要花費精力來研究如何更好地打印。
今天到處使用的條形碼就是這種推理的結果。在條形碼中,特定寬度的線條代表了特定的字母或者數字。條形碼有不同的類型,每一種都有其特定的規則來描述其如何形成一個特定類型的身份。決定我們如何將數字和字母轉換成特定的線條,以及我們可以添加什么特定的數字和字母來構成有效的標簽的規則稱為是標簽編碼規則,或者簡稱編碼。因此,條形碼可能會包含物品的身份,即一個指示所用的是何種條形碼的編號,以及在許多情況下的一個標識分配該身份的組織的編號。下圖是一個ISBM的條形碼編號。
在上圖中,標注A, B, 和 C 分別指示了條形碼的不同部分。A部分包含數字636,即一個指示圖書行業的編碼。B 部分指示ISBN 編號本身。C部分是一個校驗碼,用于閱讀器驗證是否誤讀了該編碼。中間的ISBM編碼部分是根據ISBM規則的身份,而A和C則是根據條形碼的要求所加。
為了選擇適當的編碼將身份寫入到RFID標簽中,你必須知道你將要寫入的身份的類型和所用的標簽的類型和存儲容量。在EPC規范中,GID是一個純粹身份(pure identity),它不能在沒有通過某種形式的編碼的情況下寫入到任何類型的標簽中。例如,假入我們想要將其寫入到一個96-bit Class I EPC標簽中,即一個可以保存96bit的ID,并且符合EPC標準的可寫入標簽。首先,我們需要將GID的各部分按照標簽的要求正確排序,留下那些不是標簽編碼的部分。幸運的是,僅包含相關字段的GID對EPC來說已經是正確的順序了。接下來可以添加必要的附加信息已產生一個閱讀器和事件器都能夠理解的URN 表示。對于一個GID在9bit標簽中的URN表示是:
urn:epc:tag:gid-96:FilterValue.GeneralManagerNumber.ObjectClass.SerialNumber
那么一個具體的例子可能是:
urn:epc:tag:gid-96:0.00012345.054322.4208
如果應用直接和閱讀器通信,你可能需要產生這些標簽特定的URN。如果你的應用是通過某種形式的RFID中間件通信,或者某種具有數據管理能力的智能閱讀器通信,你便可以使用某種純粹的URN 身份表示。反之亦然:閱讀器可以給你一個標簽特定的URN,而中間件則可以給你一個獨立于標簽的純粹身份。
由于試圖快速進入成長中的 ESB 范疇的廠商的慌亂,以及大量行業分析師和記者在分析報告中分別展示他們各自的觀點,可以理解,這其中對于ESB 到底是什么還具有很多混淆。這一節將概略說明 ESB 的主要特性。
如第 1 章所示, ESB 能形成普遍的網格的核心。它能夠跨越和超過擴展企業,并且橫跨部門組織、業務單位和貿易伙伴形成全局的范圍。ESB 也能很好地適合于局部的集成項目,并且對促進它們采用任何類型的集成環境提供柔性的支撐。
圖表 1?2 ESB 形成一個能跨越了一個全球企業網絡的普遍網格
應用可以按需插入總線,并且具有可視性,以及能夠與其它已經插入到總線中的任何其他應用和服務共享數據。雖然Web Services是 ESB 架構的一個有機組成部份,但是所有的應用并不是一定要被修改成為真正的Web Services才能參與到 ESB。連接性是通過多種協議、客戶端API 技術、遺留消息環境、以及第三方應用適配器來達到的。
基于標準的集成是 ESB 的基本概念。對于連接性,ESB 可以使用J2EE組件,比如使用Java Message Service (JMS)來進行MOM連接,使用J2EE 連接器結構 (JCA 或 J2CA) 來連接應用適配器。ESB 也能夠非常漂亮地與使用.Net、COM、C#、C/C++構建的應用進行集成。除此之外,ESB 也能集成支持SOAP和Web Services API的任何組件,這其中包括事實上的標準Web Services工具箱的實現,比如Apache Axis。為了處理數據操縱, ESB 可以使用XML標準,比如XSLT、XPath 和 XQuery 來提供數據變換、智能路由、以及在數據流過總線的時候提供“空中”查詢。為了處理 SOA 和業務流程路由, ESB 可以使用 Web Services描述語言 (WSDL) 來描述抽象的服務接口,使用針對Web Services的業務流程運行語言(BPEL4WS)、WS- Choreography或者一些其他基于XML的詞匯表,如 ebXML BPSS,來描述抽象的業務流程。
如果你還不懂這些深奧的詞匯的含義,也不要擔心。雖然本書并不想作為是這些各個技術的詳細參考或個別指導,我們也會在他們如何與 ESB 有關的語境中足夠詳細地解釋它們。
這些基于標準的接口和組件被整合到一個意義非凡的包含開放端點的可插入架構之中。ESB提供了一種基礎設置來同時支持基于工業標準接口集成組件和使用標準化接口來實現的專有元素。下圖展示了一個使用JMS和JCA集成一個 J2EE 應用、使用JCA應用適配器集成第三方打包軟件、使用C#客戶端程序集成一個.NET應用、使用Web Services集成兩個外部應用的案例的高階視圖。
圖表 1?3 ESB 整合多種不同的技術
ESB 在其中借鑒了傳統EAI Broker的許多功能,比如從它提供集成服務 , 像是業務流程編排、數據路由、數據變換、以及應用適配器。然而,集成中介者通常是高度集中和單一的形態。ESB 將這些集成能力提供為獨立的服務,能夠以一種高度分布的形態一起工作,并且能夠彼此間獨立伸縮。在第 6 章中,你將會學習更多有關 ESB“服務容器”,ESB 的一項核心概念的內容,它允許對集成服務進行選擇部署。
任何集成策略的一個關鍵部分就是能夠輕易地在應用之間轉換數據格式的能力。許多應用對描述相似的數據并不共享相同的數據格式。
數據變換是一個 ESB部署的一個固有部份。變換服務特別針對那些被插入總線的個別應用能夠在總線的任何地方被定位和訪問的需要。因為數據變換是ESB 本身的一個有機組成部份,解決應用之間的阻抗失配問題便可以想到ESB。
ESB 能夠為你提供本質上針對任何集成項目所必需的核心能力,并且可以通過使用分層的服務來處理特定的用途來增加。例如,特殊的能力,比如業務流程管理 (BPM) 軟件能處理工作流相關的業務流程,而協作服務器能夠提供對伙伴業務流程管理的特殊服務。專門的第三方翻譯器能夠將外部數據,比如EDI,轉換到能進入目標企業資源規劃 (ERP) 系統之內的格式,或者在通用總線之上的規范XML表現。
在 ESB驅動的、事件驅動的 SOA中,應用和服務被當做抽象服務端點,能夠輕易地對異步事件做出響應。SOA 對其底層的連接性和管線細節提供了一個抽象的方式。服務的實現不需要理解協議。服務也不需要了解消息是如何路由到其它服務的。他們只是簡單地將接收自 ESB 的一個消息作為一個事件,然后處理該消息。ESB 可以把消息發送到它想要去的其他任何地方。
在 ESB SOA 中,用戶定制服務可以被創建、擴展,并且被重用為ESB 功能。被暴露為服務的應用端點,可以同特殊的集成功能一起構造成復合業務服務和業務流程,并且它們可以根據不同目的重新組合,其目標是在一個即時企業中提供自動化的業務功能。
第 7 章將會更詳細地討論 ESB 中的 SOA 。
ESB的處理流從簡單的優先步驟序列到使用條件分支和聯合來并行執行的綜合業務流程編排。這些特征可以使用簡單的消息元數據或者通過使用諸如BPEL4WS 之類的業務編排語言來控制。
ESB 的處理流能力使得定義屬于某個部門或者業務單位局部的,或者共存于一個較大的集成網絡中的業務流程成為可能。這點卻是一個集線器-插頭中介者或一個 BPM 工具自己所不能很好地自己解決的問題。第 7 章將會詳細討論分布式的流程能力,它能提供高度分布的流程編排能力而不需要中心化的流程和規則引擎。
ESB的業務流能力也涉及到基于內容的消息的智能路由的特殊集成服務。
因為ESB 的業務流能力構建于分布式的SOA之上,它也能夠跨越高度分布的物理部署拓撲(甚至擴越大洋)而不用痛苦地忍受總線上各種應用和服務之間的物理邊界和多協議的鴻溝。
圖表 1?4 跨越物理和邏輯邊界之上的部署拓撲的編排和業務流
在 ESB 上的節點之間的連結是具有防火墻能力的。應用和 ESB之間的安全性,甚至在 ESB 節點自身之間的安全性,能夠建立和維護最高強度的認證、憑證管理、和訪問控制。
可靠性是通過處于ESB核心的企業級MOM來達到的。MOM核心提供異步通信能力、業務數據的可靠傳輸、以及事務的完整性。你們將在第 5 章中學到,這已經不是十年以前的傳統MOM技術了。需求從那時以后開始進展,并且已經成熟,而 作為ESB 的核心的MOM必須符合今天的需求。
傳統的集線器-插頭中介者方式往往具有組織性的邊界問題,這主要是因為EAI Broker對跨越防火墻和網絡域的無能的實際限制所引起。更重要的是,即使一個集線器-插頭架構能夠被伸展而跨過組織的交界,它仍然不允許各個業務單位彼此半獨立地運行所需要的局部自治。與不斷擴展的集成范圍延伸超過部門層次所相關的最大問題之一是自治和集中控制之間的問題。
作為大多數大型公司環境的業務文化的一部分,每個部門或業務單位需要彼此獨立地運作。 然而,他們仍然依賴于共享資源,以及輸入到通用業務功能之中的報告和帳戶信息。
在這樣一個環境中,需要所有的消息流量都流過位于總部的一個集中的消息Broker的集成策略是不合理的。 這不只是一個技術上的障礙;它也是公司文化的問題。在一個松散耦合的業務單元環境中,諸如本地應用之間的業務流程,或者安全域,被一個集中化的公司IT功能管理簡直沒有一點道理。組織中的松散耦合業務單元需要彼此獨立地運作。他們每一個都應該有其自己的IT功能,而不必須路由所有的消息流量,或代表它的業務規則和安全域的控制, 經過一個集中的集成經紀人在一個位置或另一個(第 1 章)。
圖表 1?5 如果使用一個集中的集線器,分開業務單位缺乏必需的自治-和-了集成經紀人
本地業務單位和部門需要有對他們自己的局部IT資源的控制,比如在其站點運行的應用。集成基礎設施應該支持部署拓撲來支持具有實用性的業務模型。ESB 也提供這種部署模型, 允許本地流量、集成組件以及適配器能夠被本地安裝、配置、加固和管理,并且仍然能夠以一種集成的安全模型一起將本地集成域插入到一個更大的聯邦集成網絡之中。
圖表 1?6 自治的而且公布聯邦制,ESB 允許橫過組織的交界對合作地同盟的運算組織
ESB 的分布式特征是通過從實際的部署細節和底層的連接協議中抽象出來的將端點定義,以及在那些端點之間的數據的編排和路由來達到的。聯邦特征則是通過 ESB 能夠隔離和選擇地橫過應用域和安全邊界的能力來達到的。
在一些業務模型中,在每一個遠程地點都安排有本地的IT職員是不大可能的,雖然仍然需要松散耦合的、自治的聯邦的集成網絡。舉例來說明這一個點,我們來想象一下部署在零售行業中的ESB 的案例。一個視頻租借鏈可能有數百或數千個包含相同應用的地點,所有以相同的形態運行的操作涉及到目錄管理、會計和報表等。
圖表 1?7 和數以千計遙遠的儲存一個視像零售鏈,所有的包含應用程序的相同組
使用 ESB,可以建立一個集成藍圖來處理遠程店鋪中的局部應用之間的通信。這包括店內應用的接口定義、消息流量的路由、消息通道的管理、以及安全許可。它還可能包括集成組件,比如應用適配器、協議適配器或者數據變換器。這個集成藍圖,或稱模板,可以在所有地點進行部署和定制,并且獨立地扮演所有其他店鋪。
圖表 1?8 ESB 配置藍圖在每個遙遠的位置和很遠地展開配置而且處理
這個遠程部署藍圖的能力并不單針對零售行業,它也可以擴展到所有其他行業的應用。聯邦的集成域的遠程管理對于在一個高度分布的環境中的任何ESB的成功部署都是非常關鍵的。
安全、可靠的消息聯結
除了在每個店鋪的本地應用之間共享數據之外,這些遠程店鋪還需要同總部共享信息以便進行帳務處理和報表、信用管理以及職員數據的追蹤。遠程店鋪還需要彼此之間共享信息。舉例來說,一個大型的音像連鎖店可能會提供這樣的服務,顧客可以選擇從離家近的店租賃影碟,然后在離辦公室近的另一個店歸還。因此,在同一個地理區域內的店鋪之間可能會需要以近乎實時的狀態共享有關租賃的數據。因為在遠程店鋪和總部之間的衛星網絡通信連接存在較大的反應期和彈性,要在總部維護一個有關所有租賃信息的實時集中訪問點是不現實的。那些有關你只是在兩個小時之租借的數據需要共享,或者通過遠程店鋪之間的一個集成的數據共享連接來進行訪問。
因為總部和遠程店鋪之間的連接是通過可靠的消息來達到的,因此由于不可靠的衛星電路所造成的網絡服務終端可以從消息層得到補償。也應該注意到,對于遠程店鋪之間來說,通過Internet來建立一個安全和可靠的消息通道也是可以的。
當數據通過ESB 在應用之間流動的時候,XML是一個表現它們的理想基礎。被應用程序的一個巨大的行列生產而且耗盡的數據能以多種的格式存在和包裝方案。有大量的應用產生和消費的數據,可以以各種格式或者打包的Schema存在。對ESB來說雖然的確可以依你喜歡的打包形式或者封裝方案來承載數據,但將途中數據表現為XML具有莫大的好處,包括使用能夠結合來自于不同的源數據以創建一個新的數據視圖的產生數據的特殊 ESB 服務, 以及針對應用間高級數據共享的濃縮和重定目標。第 4 章將會探究使用XML功能本好處—將避免一個組織的應用間同步升級的需要—并且更詳細地討論分布式XML變換之后的基本原理。
ESB通過為途中數據在總線之上的應用間傳輸的時候提供實時吞吐消除了潛伏反應問題。目前,最流行的集成方法之一是每夜進行批處理。 然而,打包的成批處理集成策略,不管是每夜還是其它,都具有較高的邊際錯誤率,并且造成信息獲取的延遲。其結果是高反應期產生獲取了過時數據將使代價高昂的。第 9 章將詳細討論這個問題,并且研究 ESB 可以如何用來將你的業務數據從每夜批處理模式重構為實時吞吐模式。
運行感知意思是業務分析師能夠獲得對業務運行的狀態和健康情況的洞察能力。 一個允許對數據在其以某個業務流程中的某個消息形式在組織中流動時進行實時跟蹤和報告的基礎設施,對于幫助建立運行感知是一個無價的工具。一個稱為是業務活動監控 (BAM)的產品門類已經出現來解決運行感知的這些問題。
使用XML作為ESB的原生數據格式的好處之一就是消息沒有被處理為不透明的數據塊。如果應用和服務之間的所有數據都被格式化為XML文檔,ESB提供的基礎支撐便允許你在ESB之上再構建一層高級能力,以獲得對流過你的企業的業務數據的實時洞察能力。這些能力,不管是否是ESB的固有組成部分,還是有一個擴展來驅動,都表現為包括了路由、處理流、以及下層的管線,并且不需要再在其上鎖定一個第三方的BAM產品的一個通用基礎設施的一個有機組成部分。
作為ESB的一個基礎部分的審計和跟蹤能力允許對在SOA中的所有流動的業務流程和消息流的健康狀況進行監控和跟蹤。諸如數據緩存、數據收集和聚集、以及XML數據的可視化表現之類的增值服務,可以用來創建一個基礎服務,該基礎服務可以在數據在企業中流動時,產生對業務流程的狀況洞察的警告、提醒和報表能力。
圖表 1?9 增值型服務促成操作的覺察提供對活的業務數據的即時洞察
對ESB中的數據的根蹤和報表是通過在業務流中定義審計點來達到的,然后再對從業務消息中收集的重要內容在ESB中流動時提供插入點。可追蹤數據例子是業務消息自身,以及指示某業務消息是否通過了某個特定的業務處理步驟的業務事件。
高級的增值服務可以提供數據收集服務、查詢機制以及報表能力,它們能夠講所有數據進行收集、進而表現為各種具有意義的形式。XML持久性服務可以提供緩存和聚集點,這樣可以收集將要轉換的數據從而向其他應用提供數據輸入,或進入到可以被業務分析師使用的人可讀的報表機制之內。這意味著流經ESB的數據可以進行實時分析,以提供有關你的業務狀態的實時信息—比如,可以隨時提供有關你的供應鏈中的存貨的狀態快照。
區別是否真正是 ESB 的一個主要方面是看其是否具有逐漸采用的能力,相對于另一個“全有-或-全無”的論斷。在 Y2K 之后的開支削減中,數百萬美元預算的項目數目已經今非昔比。有一些跡象表明,預算資金籌備正在開始釋放以解決短期的戰術性集成需要,但是預算仍然謹慎地處于一個執行層面。,然而,同時仍然有一些期望實現較大的公司范圍集成策略計劃—這些計劃嚴重依賴于集成和現有IT資產的重用。
圖1-10說明了 ESB 可以如何用于小項目中,然后它們都可以進入到一個更大的集成網絡之內。 當我們深入閱讀本書的時候,我們會詳細研究這是如何實現的。
圖表 1?10 ESB 支持逐漸采用的集成,同時向著一個策略目標工作
ESB 的聯邦/自治能力也對一次一個項目采用 ESB的能力有助益。ESB 集成項目漸進式的分布部署能夠在朝著一個更廣的企業層面的計劃目標的前提下得到立即價值。
逐漸采用的觀念將進一步通過橋接到一個已有的集成Broker集線機器和遺留系統Broker來得到進一步支持。集成Broker集線器和他們的特點將在第 2 章中詳細研究。
一版來說,架構是指將系統分解為各個單獨的組件,以表示它們之間如何一起協同工作來滿足整個系統的需求和目的。隨著技術的融合,RFID系統提供的一些主要功能已經對使用它的系統架構帶來明顯的影響。我們本部分將研究RFID加入到系統架構中的組件,以及這些組件如何影響系統的相關特性,比如:系統的非功能性需求,如性能、安全、可伸縮性、可管理性等等。并且對使用RFID的系統提出架構指南。.
RFID 可能在跟蹤技術和傳感器網絡技術方面具有很強的相關性和可融和性,在很多領域的技術發展和進步也體現了這一征兆。
根據摩爾定律,RFID 會越來越便宜,并且可能會集成更高的存儲和處理能力,并且在市場可以接受大規模使用的場景。
半導體技術的進步并不僅僅是使得RFID的成本變得越來越便宜,而且也隨著網絡和痛惜年技術的發展出現了許多智能設備,比如移動電話、PDA、數字媒體設備等,也包括RFID閱讀器的傳感器。智能設備和無處不在的網絡連接和帶寬會導致許多基于移動和邊緣的應用。RFID 就是物聯網(Network of Things)之隨處連接以提供超出企業和組織數據中心和內部網絡邊界的自動化的理念的一種實現。智能家居、智能汽車、甚至智能衣服和消費品都是需要這些邊緣處理能力的應用。比如當前的智能家居概念和實現就利用了大量各種具有IP能力的家用設備連接到住宅網關,然后由它在連接到互聯網絡。下圖就描述了一個連接到Internet的智能設備的概念示意圖,可稱為網絡化生活:
圖表 3?1 網絡化智能生活
越來越普遍的寬帶數據網絡和超越連線和物理限制的無線通信,以及更加能夠接受的強大的服務器,使得應用的架構越來越偏向于分布,即將業務的處理移到業務發生的地方,凡是保證中心的管理和統一的安全。這意味著在一個整體框架之下,可以部屬各種企業應用組件到邊緣位置,比如倉庫和店面。
所謂邊緣處理能力就是企業系統中由于強大但低廉的個人計算機、以及企業部屬在邊緣的服務器、以及到企業數據中心安全和可靠的寬帶連接給企業帶來的在邊緣處理業務的計算能力。RFID 系統就將大量的計算、數據管理和帶寬需求放到這些邊緣。這并不是偶然的單獨現象而是一個總體趨勢。所謂邊緣,就是分布于企業數據中心或者總部之外的地點,而大都是實際業務發生的所在地,比如倉庫、店面、生產線甚至物流運輸途中。
企業中成功采用RFID技術的關鍵在于如何將RFID數據集成到企業業務應用骨干中。RFID閱讀器會產生大量的數據。如果它們不加過濾地傳遞到下游應用,可能會使其崩潰。為了避免后端關鍵業務應用遭受數據洪水,以及將重復、無效或者無用的數據隔離在物理設備,如閱讀器和天線之外,可以使用專門的RFID中間件,比如事件管理器。SOA允許我們開發和部署松散耦合的應用組件,這些組件件使用簡單但強大的服務接口來進行通信。目前許多RFID 中間件都基于Web Services標準,RFID中間件的總體架構也符合在企業業務系統中日益被接受和采用的SOA架構。
圖表 3?2 企業邊緣
RFID系統具有多重可能的不同用法,這自然會影響到其架構的差別。例如,通常由制造商實現的用于標簽和物流跟蹤的應用的實現通常關注于產品的自動化標簽以及在物流過程中的特定的閱讀器能夠以一種高于最小可接受準確率來讀取。總而言之,這些系統都主要集中于實現的物理方面,而不是產生諸如提前裝船通知之類的簡單報表。這樣的話,它們趨向于具有最小的數據管理和交換要求。但另一方面,一家藥品公司可能會想要根據其藥品從工廠到分銷商再到零售藥店,這就需要具有實時的信息,包括某件在流程的某個點上某件商品位于何處之類的詳細信息,以及它們是被如何以及在何處生產的,以及到過什么地方。很多可能,零售商和制造商都需要這些跟蹤信息的某些部分。因此,這種系統將要求不但具有單個物品級的跟蹤能力,還需要具有某種程度的B2B信息交換能力。
下圖所示是RFID的5種基本能力和相關不同應用對這些能力的需求映射。
可以想見, RFID 系統將不斷演進以滿足更廣的應用需要,因此也要求不同的架構方式。但是我們可以定義通用的,失和于所有RFID用法的RFID 系統架構或者實現。但是,幾乎對每個RFID系統來說可能都需要某些特定的能力。
圖表 3?3 不同的RFID應用系統需要的能力
總的來說,一個RFID 系統必須能夠提供下述特征或者能力中的全部或者部分::
- 編碼RFID標簽的能力
- 附加經過編碼的RFID標簽到被標識物品上的能力
- 跟蹤被標簽的物品的移動的能力
- 將RFID信息集成到業務應用的能力
- 產生能夠在業務之間共享的信息的能力
- 開發自組織智能設備的能力
哈哈,下午再來,變成366天啦:

射頻識別標簽(RFID)技術是一種綜合了自動識別技術(Auto-ID)和無線電射頻通信技術的新技術。它可望在網絡、生活、經濟、文化、道德和倫理、法律、軍事等等諸多方面帶來徹底的變革,成為繼Internet和無線和移動通信之后又一個決定性的社會變革力量。并最終可能和Internet(IPV6)、移動通信網絡、無線傳感器網絡、生物識別技術、GPS技術等融合。
RFID 的出現可追溯至上世紀30年代,當然其基本技術無線電射頻技術還可以追溯至1897年Guglielmo Marconi 發明無線電的時候。RFID 采用與無線電廣播相同的物理原理來發射和接收數據。
RFID的基本前端系統一般由3個部分組成:
- 標簽(tag)或者雷達收發器(transponder);
- 接收器(receiver)或者閱讀器(reader);
- 天線。
而這些部件則有許多變體,基于不同的功率、發射范圍和距離、天線設計、工作頻率、數據容量、管理和操作軟件、數據編碼格式、空中接口和通信協議等等。這樣,便出現了許多不同類型的系統,具有不同的特點和針對的應用范疇。
這些應用中涉及和影響到當今社會、生活、經濟、軍事、法律和文化的方方面面。而目前最熱烈和最受關注的莫過于廉價標簽在商品(貨物)流通生命周期過程中的識別應用。
RFID技術很早就和軍事聯系在一起。在上世紀30年代,美國陸軍和海軍都面臨著在陸地、海上和空中對目標的識別的問題。1937年,美國海軍研究試驗室(U.S. Naval Research Laboratory (NRL))開發了敵我識別系統(Identification Friend-or-Foe (IFF) system),來將盟軍的飛機和敵方的飛機區別開來。這種技術后來在50年代成為現代空中交通管制的基礎。并且是早期RFID技術的萌芽,而優先地應用在軍事、實驗室等。
早期系統組件昂貴而龐大,但隨著集成電路、可編程存儲器、微處理器、以及軟件技術和編程語言的發展,創造了RFID技術推廣和部署的基礎。
60年代后期和70年代早期,有些公司(如Sensormatic 和Checkpoint Systems)開始推廣稍微不那么復雜的RFID系統的商用,主要用于電子物品監控(electronic article surveillance (EAS)),即保證倉庫、圖書館等等的物品安全和監視。這種早期的商業RFID 系統,稱為1-bit 標簽系統,相對容易構建、部署和維護。但是這種1比特系統只能檢測被表示的目標是否在場,不能有更大的數據容量,甚至不能區分被標識目標之間的差別。

圖表 2?1 早期的RFID發展里程碑
因此早期的1bit系統只能作為簡單的檢測用途。
在70年代,制造、運輸、倉儲等行業都試圖研究和開發基于IC的RFID 系統的應用。比如、工業自動化、動物識別、車輛跟蹤等等。在此期間,基于IC的標簽體現出了可讀寫存儲器、更快的速度、更遠的距離等優點。但這些早期的系統仍然是專有的設計、沒有相關標準、也沒有功率和頻率的管理。
在80年代早期,更加完善的RFID 技術和應用出現,比如鐵路車輛的識別、農場動物和農產品的跟蹤。
90年代,道路電子收費系統在大西洋沿岸得到廣泛應用,從意大利、法國、西班牙、葡萄牙、挪威,到美國的達拉斯、紐約和新澤西。這些系統提供了更完善的訪問控制特征,因為它們集成了支付功能,也成為綜合性的集成RFID應用的開始。
從90年代開始,多個區域和公司開始注意這些系統之間的互操作性,即運行頻率和通信協議的標準化問題。只有標準化,才能將RFID的自動識別技術得到更廣泛的應用。比如,這時期美國出現的E-ZPass 系統。
同時,作為訪問控制和物理安全的手段, RFID 卡鑰匙開始流行起來,試圖取代傳統的訪問控制機制。這種稱為非接觸式的IC智能卡具有較強的數據存儲和處理能力,能夠針對持有人進行個性化處理,也能夠更靈活地實現訪問控制策略。
圖表 2?2 唯一性識別的應用
在上世紀末期,大量的RFID 應用指數般地試圖擴展到全球范圍。
在美國,Texas Instruments 則是這方面的推動先鋒。TI從1991年開始建立德州儀器注冊和識別系統(Texas Instruments Registration and Identification Systems (TIRIS))。該系統如今叫TI-RFid (Texas Instruments Radio Frequency Identification System),已經是一個主要的RFID應用開發平臺。
在歐洲,EM Microelectronic-Marin 從1971年開始研究超低功率的集成電路。1982年,Mikron Integrated Microelectronics 開始了ASIC技術,并在1987年由其奧地利分公司開始開發識別和智能卡芯片。1995年,Philips Semiconductors 收購了Mikron Graz。如今EM Microelectronic 和Philips Semiconductors 是歐洲的主要RFID 廠商。
從技術上看,數年前,所部署的RFID應用基本上都是低頻(LF) 和高頻 (HF) 的被動式RFID技術。LF 和HF 系統都具有優先的數據傳輸速度和有效距離。因此,有效距離限制了可部署性。數據傳輸速度則限制了其可伸縮性。因此,90年代后期,開始出現甚高頻(UHF)的主動式標簽技術,提供更遠的傳輸距離,更快的傳輸速度。基于此,重載的企業應用才開始使用這種技術,比如供應鏈管理中的托盤和包裝跟蹤、存貨和倉庫管理、集裝箱管理、物流管理等等。并且逐漸試圖成為合成的企業應用(包括ERP、SCM、CRM、EAM、B2B等等)的數據和語義基礎。
從90年代末期到現在,零售巨頭如Wal-Mart,Target,Metro Group 以及一些政府機構,如美國國防部 (DoD),都開始推進RFID應用,并要求他們的供應商也采用此技術。同時,標準化的紛爭出現了多個全球性的RFID標準和技術聯盟,主要有EPCglobal、AIM Global、ISO/IEC、UID、IP-X 等。這些組織主要在標簽技術、頻率、數據標準、傳輸和接口協議、網絡運營和管理、行業應用等方面試圖達成全球統一的平臺。
圖表 2?3 整合應用開始
一個RFID 系統 通常有兩個組件組成: (Figure 1.7):
- 收發器(transponder)或者標簽(Tag),位于或者通過某種物理手段附加于被識別的對象之上;
- 訊問器(interrogator)或者閱讀器(reader),取決于設計和所采用的技術,可以是閱讀或者讀寫設備。
圖表 2?4 RFID系統的主要構成
閱讀器通常包含一個射頻模塊(發射器和接收器),一個控制單元和一個與收發器的耦合單元。另外,某些閱讀器還包含其他數據接口系統(RS 232, RS 485,TCP/IP等),以便將數據轉發到其他系統 (PC, 機器人控制系統等)。
雷達收發器,表示RFID系統的實際數據載體,通常有一個耦合單元和一個電子芯片組成。(Figure 1.9)。雷達收發器通常不具備自身電源供應,當它不在質詢器的質詢范圍時,整體呈被動狀態。它只有在質詢器的質詢范圍之內才被激活。激活雷達收發器的電力通過耦合單元傳輸給收發器,所需的數據和時鐘脈沖也是如此。
圖表 2?5 RFID 數據承載設備的主要布局。上面是一個UHF標簽,下面是一個HF標簽。
本系列編譯自 O'Reilly的《Enterprise Service Bus》,將陸續發布上來。
1 企業服務總線簡介
在一個事件驅動型企業中,影響業務流程的正常進程的業務事件可以以任何順序隨時發生。那些以自動化的業務處理方式交換數據的應用需要使用事件驅動的 SOA 來彼此通信,以便能夠對不斷變化的業務需求具有敏捷的反應。SOA 向業務分析師和集成架構師提供了處理高階服務的關于應用和集成組件的寬泛的抽象視圖。而在 ESB,應用和事件驅動的服務彼此以一種松散耦合的緊密地與流行的 SOA 維系在一起,這允許它們彼此能夠獨立運行,并且仍然能夠提供較寬廣的業務功能價值。
在 SOA 的王國,事件被表現為一種開放的XML格式文件,以及經過一個對驗證開放的,可以協調的透明管線中的流(Flow)
—John Udell, InfoWorld
SOA 的服務組件暴露的是一種粗粒度的接口,其目的是使應用之間能夠異步地共享數據。而使用 ESB,一種集成架構將應用程序和分離的集成組件拉在一起,以產生服務裝配組合從而形成復合的業務流程,進而自動化一個即時企業中的業務功能。
ESB 為SOA提供實現骨架。那就是說,它通過一個跨越多種協議的消息總線來提供一個有關命名路由目的地的高度分布的世界來提供松散耦合的,事件驅動的 SOA。ESB 中的應用程序 (和集成組件) 在理論上是彼此解耦的,而且通過總線彼此連接為暴露為事件驅動服務的邏輯端點。
通過分布式的部署配置基礎設施, ESB 能有效率地提供對在擴展企業中分布的服務的中心配置、部署和管理。一種普遍集成的新方式應用諸如SOA、EAI、B2B 和Web服務之類的技術的通常目標主要是創建一個集成架構,且能夠深入并且跨越整個擴展企業。對于一個集成基礎設施到達到這種普遍性,它必須具有下列各項特性:
- 它必須能夠適應多種集成情形項目的通常目的需要,不管是大型的還是小型的。適應性包括提供一個能夠經受協議、接口技術、甚至流程模型的變化趨勢的持久架構。
- 它必須以一種單一和統一的方式,以及一個通用的基礎設施來連接擴越擴展企業的各種應用。
- 它必須能夠擴展超出單一公司IT中心的邊界。并且自動化伙伴關系,比如在B2B 和供應鏈的情況下。
- 它必須具有設計的簡單性和較低的進入門坎,使得日常的IT專業人員也能夠成為自我修練的集成架構師。
- 它必須提供一個跨越普遍集成的 SOA,它能使集成架構師能夠對公司的應用資產和自動化業務流程有一個廣泛的、抽象的視圖。
- 它需要有能夠反應和符合不斷變更的業務需求和競爭的壓力需要的靈活性和能力。
在 ESB中,應用和事件驅動服務以一種松散耦合的方式緊密地聯系在SOA 中。 這使得它們能夠彼此獨立運行,并且仍然能夠提供廣泛的業務功能價值。
ESB 架構解決了這些需要,并且正在被各種通用的集成項目所采用。它也能夠在企業應用層面普遍地伸展,不管是物理位置還是技術平臺。任何應用都可以通過大量的連接選擇插入到一個 ESB 網絡中,并且可以立即參與到與那些通過總線暴露為共享服務的應用之間的數據共享之中。這是 ESB 為什么經常被稱為集成網絡(integration network)或集成構造(fabric)的緣故。
ESB 提供為集成提供了一種高度分布式的架構,并且具有能夠讓獨立的部門和業務單元能夠以一種逐漸增加的、可消化的分塊來構建它們的集成項目的獨特能力。使用 ESB,部門和業務單元仍然能夠繼續在獨立的集成項目中維護它們自己的本地控制和自治,并且仍然能夠將它們的集成計劃連接到一個更大的、更全局的的集成網絡或網格之中。
Web 服務已經通過為應用間的互操作性提供一種基于標準的方式為面向服務架構找到了新的重要性。Web服務的主要目的是提供了一種服務抽象,它允許應用之間的互操作性使用不同的平臺和環境來構建。這一個目標的實現將能夠提供一個應用之間的普遍集成的更容易的路徑。
由于ESB的出現,現在有了一種方式能夠將Web Services和SOA合并到一個意義非凡的架構中,以將應用和服務以一種高度伸縮的狀態集成到一個擴越擴展企業的骨架之中。ESB使用今天已經成熟的技術立刻使得Web Services、XML、以及其他集成技術更加有用。
SOA 的核心原則對于普遍集成項目的成功至關重要,并且已經在 ESB 中被徹底實現。 Web Services標準正在有朝著正確的方向前進,但是在提供企業級能力方面還未完成,比如安全性、可靠性、事務管理和業務流程編排。ESB 以這些領域中今天已經確定的標準為基礎,而且已經有實際實現部署在各種領域和行業中。ESB完全有能力跟上Web Services相關能力的革新進展步伐。第 12 章提供了更詳細的關于這一個主題的討論。
ESB 通過從EAI中介者(Broker)那里學來的概念和技術將Web Services和其他補充標準結合在一起。然而,ESB 并不僅僅是在同一個老式的EAI 集線器之上的簡單的Web Services外衣。
傳統的形式化的集成方法都有其優缺點。第 1 章就展示了有關集成的一些高階的顯著特色, 范圍從左下方最不令人想要的,到右上方象限中的最令人想要的。
圖表 1?1 傳統的 EAI 中介器,應用服務器,MOM和 ESB 的特性
傳統的 EAI 中介器,包括那些已經構建在應用服務器之上的,使用一種集線器和插頭(hub-and-spoke)架構。集線器和插頭有一些中心化功能的好處,比如路由邏輯和業務規則的管理,但是不能很好地伸展擴越部門和業務單位的邊界。第 2 章將討論使用集線器在集成中的早期嘗試的巨大代價,以及它們的初步成功。
應用服務器可以通過標準協議進行互操作,然而它們是以一種緊密耦合的方式進行連接的,并且集成邏輯和應用程序邏輯糾纏在一起。
EAI 中介器通過將應用邏輯從集成和流程路由邏輯中分離出來提供了增加價值,然而你仍舊要忍受集線器-插頭架構的痛苦。
面向消息中間件 (MOM) 提供了以松散耦合和異步的方式連接應用的能力。然而,MOM自身需要在應用中進行低級的編碼。使用傳統的MOM,以及定制的編程技術,比可以在分布式的集成解決方案上走得更遠。然而,沒有對路由邏輯的高階抽象,這種方式仍然要忍受集成邏輯難以連接,并且也和應用邏輯糾纏在一起的痛苦。依賴于MOM的使用,即使是分布式特征也會受到限制,因為一些傳統的MOM基礎設施對實際的網絡邊界的跨越也不是做得很好。
最后,在 ESB 中,服務可以被配置而不是編碼。處理流程和服務能夠透明地跨越整個服務總線。ESB 提供了能夠很好地擴越集線器-插頭架構范圍的高度分布式集成環境,并且清晰地分離了應用邏輯和路由數據變換之類的集成邏輯。一個 ESB 架構形成了一個消息集線器和集成服務的互連接性網格,具有一個徹底分布的集成網絡的功能性和智能性。
第 6 章更進一步描述在使用應用服務器集成和使用ESB集成之間的對比。MOM的概念在第 5 章討論。第 2 章的 “附屬架構”繼續討論業務流程路由邏輯和業務邏輯之間的分離。
ESB 的一個關鍵特性就是要為支持分布式的、松散耦合的業務單位和伙伴,比如自動化供應鏈,提供支撐基礎。ESB 的這些能力是其固有的必要特征,并且是中間件廠商與那些想要創建大規模集成架構的業界專家共同工作的結果。這些業界專家包括了大公司IT架構師、以及電子市集貿易社區中想要基于共享服務、消息、XML何其他眾多的連接選擇來建立B2B集成骨架的改革者,并且要堅持遵守工業標準。第 3 章將會討論對 ESB 概念的創造有助益的許多催化劑。
同時,仍然必須解決的最大需要在于如何還沒有的最大需要被定址包括該如何有效地提供集成能力、比如應用適配器、數據變換、以及能夠用于通用的集成項目,跨越多種集成情性的智能路由。并且需要超越于個別戰術性的集成項目之上的,更加通用的技術和更加架構性的方式。
IT專家已經對以前的一些技術趨勢失望,比如CORBA、或者EAI什么的。CORBA 有著與SOA 一樣的正確理念,但是其與生俱來就太復雜而難以維護,因為它依賴于應用和服務之間的緊密耦合接口。EAI 也痛苦于對單個項目上的陡峭的學習曲線和昂貴的進入負擔 (下一章將詳細討論這個內容)。真正需要的是SOA的簡單方式,以及可以被采用來適應任何集成工作,大型或者小型,的一種架構。此外,那就是需要一個能夠經受協議、接口、甚至業務建模趨勢的變革的持久架構。ESB的概念就是創建來解決這些需要的。
自從ESB 概念在 2002 年被首次引入,ESB 的集成方式已經被中間件、集成和Web服務市場中的很多重要的廠商采用。其接受度正在穩定持續地增長。
從2002年早期開始,分析公司,比如 Gartner 公司、IDC、ZapThink等,就已經開始跟蹤和編寫有關 ESB 的技術趨勢。在Gartner 公司于2002年發布的一份報告(DF-18-7304)中,分析師 Roy Schulte 這樣寫道:
一種新型的 企業服務總線架構- 結合了面向消息中間件(MOM)、Web Services、數據變換和智能路由的基礎設施—將會 2005 之前在很多的企業中運行。
這些高功能、低成本的ESB能夠被很好地適應作為面向服務架構和企業神經系統的主干。
那四個支柱—MOM、Web Services、數據變換和路由智能 — 表現了任何優秀的ESB 的基礎。當我們探究 ESB 的時候,本書將會集中于其中每一個基礎和其他必須的組件的角色。我們還要討論將會討論 ESB 究竟能為企業做些什么、以及它的基本組件所扮演的角色。我們還要討論一些高階主題,包括橫越多種行業之上的實踐性使用的架構性概述。
有許多中間件和集成廠商已經,或者正在構建,符合ESB描述的某些產品。并且這個名單還在不斷增加。附錄中列出所有的已知廠商。一些廠商已經聲稱他們已經開始提供 ESB了 ;而有些則正在計劃構建;有些則只是在市場宣傳材料中使用這一技術術語而實際上背后還沒有實質性的東西。當超過 25個廠商正在為相同的技術空間競爭的時候,這一個技術范疇注定要變成像上世紀90年代的應用服務器一樣的炙手可熱。
這個清單中有個別廠商應該特別提及。Sonic軟件最先倡導了這個概念,此后不久許多其他的較小廠商業進入此領域,聲稱他們也正在提供 ESB 或是正在開發之中。一但那些著名的集成公司,比如webMethods、SeeBeyond 和 IBM 最終搭上這趟巴士(“BUS”),并且想要開始建立他們的ESB,ESB 術語才真的開始廣泛引起業界注意,是一個強大的不斷發展技術范疇。
在本書寫作的時候,微軟公司還沒有對其Indigo項目和有關ESB發布任何公開的說明。然而,一些記者和分析師在Indigo項目宣布的時候還是將二者聯系起來。2003 年11月 30 日, ComputerWorld 的文章說,“開發人員的興趣被微軟的技術傷害了”,Gartner 公司的 Roy Schulte關于Indigo項目提出。
Roy Schulte,是Gartner 公司在斯坦福的一個分析師,注意到Indigo項目其實是微軟消息隊列(MSMQ)、公司的COM、COM+、.Net Remoting、以及Web Services技術的超集。“把它想成代表微軟公司的通信中間件計劃的簡化和統一,”他說,并說他認為Indigo是一個非常好的企業服務總線(ESB)。
Indigo以消息為基礎,并且打算結合MSMQ 和Web Services。可以提供一個消息總線的基礎。然而,其集成能力的其余部分則被鎖定到BizTalk 之內,而它是一個集線器-插頭風格的集成服務器。為了成為真正的ESB,分布式消息總線和分布式集成能力都要具備。
如果Indigo項目完成,構建于微軟平臺之上的應用和服務將能夠更加吸引人地作為端點連接到ESB之上。將Indigo包含到微軟平臺和開發環境之內將更加能夠使得應用具有松散耦合和消息感知能力。
這個系列會陸續編寫有關RFID的基礎知識和產業及應用分析。
1.1 RFID領域和市場概述
近年來,自動識別系統 (Auto-ID) 在很多服務領域、商務和分銷、物流、工業和制造以及材料流等領域變得越老越流行。在這些領域中,自動識別過程提供關于人員、動物、貨物、材料和產品等在傳輸過程中的信息。
普遍使用的條形碼標簽在很久前出發了一場識別系統的革命,但是現在隨著急劇增長的編號數量已經發現越來越不適用了。條形碼可以十分便宜,但是其致命缺陷是其低存儲容量和不能重新編程的特點。
技術上講,更好的方案是在硅芯片之上存儲數據。我們日常生活中在用的最常見的電子數據設備是接觸式IC卡(電話卡,銀行卡等)。然是機械接觸的IC卡卻限制了其適用性。在數據承載設備和閱讀器之間的非接觸式數據傳輸可以帶來更大的靈活性。在理想情況下,用于操作數據承載設備所需的電力也可以通過非接觸方式從閱讀器進行傳輸。因為用于傳輸數據和電力的方式,非接觸ID 系統也稱為是RFID系統(射頻識別)。
活躍在RFID系統領域中進行開發和銷售的公司的數量說明了這是一個應該認真對待的市場。在2000年,RFID系統在美國的銷售額大約是9億美元,并可望在2005年達到26.5億美元,在2008年達到42億美元左右。RFID 市場因此成為射頻技術領域 (還包括移動電話和無繩電話)增長最快的領域。
圖表 1?1 RFID的應用市場細分及增長
并且,近年來,非接觸識別已經發展成一本獨立的交叉學科,它整合了多種完全不同的領域:高頻技術和EMC,半導體技術,數據保護和加密,通信,制造科學和其他相關領域的技術。
標準方面,目前RFID尚未形成統一的全球化標準,市場呈現多種標準并存的局面。從全球范圍來看,美國已經在RFID標準建立、軟硬件技術開發、應用等方 面走在世界前列。歐洲RFID標準追隨美國主導的EPC global標準,在封閉系統應用方面與美國基本處于同一階段。日本提出了UID標準,但支持者主要是本國廠商。韓國政府對RFID給予了高度重視,但至今韓國在RFID標準上仍模糊不清。在我國,科技部、信息產業部正聯合14個部委制訂《中國RFID發展策略白皮書》,預計2006年上半年可以發布。但 使用頻率沒有完全開放、產業整體發展水平滯后和實際應用匱乏,仍在很大程度上制約著我國RFID標準的制訂與實施。
市場規模方面,截至到2005年底,全世界已經安裝了約5000個RFID系統,實際年銷售額約9.64億美元。在零售巨頭沃爾瑪、麥德龍的推動下, RFID在零售業也取得了一定進展,但整體規模仍十分有限。隨著Gen2標準的完善和實施成本的逐漸下降,我們預計,2006年全球RFID產業將取得實 質性突破。2007年,全球RFID將全面啟動,進入快速增長階段,增長率超過50%。這一過程將至少持續到2009年,之后會保持平穩增長態勢。在我 國,2005年RFID市場規模達到了16億元人民幣,與2004年同比增長25%。詳細情況如下圖所示:
圖表 1?2 2004-2009中國RFID市場規模
應用領域方面,我國RFID主要應用于物流、醫療、貨物和危險品追蹤管理監控、民航行李和包裹管理、強制性檢驗產品、證件防偽、不停車收費、電子門票等領域。另外,在汽車防盜物品跟蹤等各方面也在不斷開拓新的應用。詳細分布如下圖所示:
圖表 1?3 中國RFID主要應用領域
從產業鏈的角度來看,RFID產業鏈包括:芯片、標簽、天線、讀寫器、中間件、系統集成以及實施咨詢等環節。其中RFID芯片全球范圍內仍然由飛利浦、西門子、ST、德儀等傳統半導體廠商所壟斷。荷蘭皇家飛利浦電子是該領域的龍頭老大,其RFID標簽累計出貨量已經超過了10億只。國內的復旦微電子、大唐微電子等半導體廠商雖然也已進軍這一領域,但目前僅局限于第二代身份證、智能卡等業務。標簽、天線、讀寫器等環節,總體而言也是Alien、 Intermec、Symbol等國外廠商的天下,國內只有為數不多的幾家廠商在進行相關研究。中間件、系統集成方面,IBM、HP、微軟、SAP、 Sybase、Sun等國際巨頭已經搶占了有利位置,國內像用友之類的ERP企業也開始涉足這一領域,但研發進程和投資力度顯然與上述幾家國外廠商無法同 日而語。總之,中國RFID目前還沒有形成完善的產業鏈,市場上絕大部分產品都是代理國外的。雖然目前開展RFID業務的企業已經超過了100家,但總體 而言仍受核心技術缺失的困擾,真正具有較強自主研發實力的企業并不多,而且大都集中于低端產品,同質競爭比較嚴重,擁有政府背景的企業更易占據有利競爭位置。
2006年,中國RFID市場仍會以產業鏈壯大與市場培育為主。標準的出臺會對中國RFID產業產生積極的促進,預計會有越來越多的企業加入到這個行 業的競爭中,但只有像深圳遠望谷、實華開這樣有深厚背景和技術積累的企業才具有利用本地化優勢與國外廠商一決高下的實力。不過,中國未來巨大的潛在市場規 模,無疑為國內各類RFID廠商提供了廣闊的生存空間。
1.2 自動識別系統(Automatic Identification Systems)
圖表 1?4 主要的自動識別技術
條形碼系統(Bar Code System)在過去20年歷牢牢的統治著識別系統領域。 據專家估計,在上世界90年代早期,條形碼系統在西歐的總容量曾達到30億德國馬克。
條形碼是由平行排列的線條和間隔所組成的二進制編碼。它們根據預定的模式進行排列并且表達相應記號系統的數據項。寬窄不同的線條和間隔的排列次序可以解釋成數字或者字母。它可以進行光學掃描閱讀,即根據黑色線條和白色間隔對激光的不同反射來識別。但是盡管其物理原理相似,目前在用的大約有10數種不同的編碼和布局方案。
最流行的條形碼方案是EAN 編碼 (歐洲物品編碼),它在1976年設計,本來針對雜貨店。EAN 編碼是美國UPC (通用產品編碼)的發展。今天, UPC表達為EAN 編碼的子集,并且可以兼容之。
EAN 編碼由13位數字組成:國家標識符,公司標識符,制造商的物品標識符和校驗位。如圖3:
圖表 1?5 EAN編碼的條形碼實例
除了EAN 之外,下列條形碼在各種領域也很流行:
n Code Codabar: 醫學和臨床應用,以及高安全需求的領域
n Code 2/5 interleaved: 自動化工業,?貨物存儲,貨盤,集裝箱和重工業。
n Code 39: 流程工業,物流,大學和圖書館。
圖表 1?6 ISBN統一書號代碼
由于一維條碼的信息容量很小,如商品上的條碼僅能容納幾位或者幾十位阿拉伯數字或字母,商品的詳細描述只能依賴數據庫提供,離開了預先建立的數據庫,一維條碼的使用就受到了局限。基于這個原因,人們迫切希望發明一種新的碼制,除具備一維條碼的優點外,同時還有信息容量大、可靠性高、保密防偽性強等優點。為了滿足人們的這種需求,美國Symbol公司經過幾年的努力,于1991年正式推出名為PDF417的二維條碼,簡稱為PDF417條碼(見下圖1),即 “便攜式數據文件”。
圖表 1?7 二維條碼PDF417
PDF417條碼是一種高密度、高信息含量的便攜式數據文件,是實現證件及卡片等大容量、高可靠性信息自動存儲、攜帶并可用機器自動識讀的理想手段。PDF417條碼具有如下特點:
n 信息容量大
根據不同的條空比例每平方英寸可以容納250到1100個字符。在國際標準的證卡有效面積上(相當于信用卡面積的2/3,約為76mm*25mm), PDF417條碼可以容納1848個字母字符或2729個數字字符,約500個漢字信息。這種二維條碼比普通條碼信息容量高幾十倍。
n 編碼范圍廣
PDF417條碼可以將照片、指紋、掌紋、簽字、聲音、文字等凡可數字化的信息進行編碼。
n 保密、防偽性能較好
PDF417條碼具有多重防偽特性,它可以采用密碼防偽、軟件加密及利用所包含的信息如指紋、照片等進行防偽,因此具有極強的保密防偽性能。
n 譯碼可靠性高
普通條碼的譯碼錯誤率約為百萬分之二左右,而PDF417條碼的誤碼率不超過千萬分之一,譯碼可靠性極高。
n 修正錯誤能力強
PDF417條碼采用了世界上最先進的數學糾錯理論,如果破損面積不超過50%,條碼由于沾污、破損等所丟失的信息,可以照常破譯出丟失的信息。
n 容易制作且成本低
利用現有的點陣、激光、噴墨、熱敏/熱轉印、制卡機等打印技術,即可在紙張、卡片、PVC、甚至金屬表面上印出PDF417二維條碼。由此所增加的費用僅是油墨的成本,因此人們又稱PDF417是“零成本”技術。
n 條碼符號的形狀可變
同樣的信息量,PDF417條碼的形狀可以根據載體面積及美工設計等進行自我調整。
在我國,中國物品編碼中心介紹了二維條碼國家標準《四一七條碼》,即GB/T17172-1997。
光學字符識別(Optical character recognition (OCR))最早在上世紀60年代開始應用。人們開發了一些特殊的字體,以便能夠使人和機器都能夠閱讀。OCR 系統最大的優點是信息的高密度性以及在緊急情況下人可以介入進行可視閱讀。
今天, OCR已經被用在生產,服務和管理領域,并且在銀行用作支票的注冊。
但是, OCR系統沒有成為通用手段的原因是其高昂的價格和與其他識別方式相比更加復雜的閱讀器。
生物特征識別(Biometrics) 是基于人類人體自身所帶的某種身體或者行為特征進行模版化后對個體進行識別。因此,該方式具有其他方式所不具備的特征,即識別特征是天然的不可重復的(理論上)。對于方式來說,主要有指紋、掌紋、聲音、語音、虹膜、視網膜、步態、面容等等。其中指紋方式是最流行和普遍的。
關于生物特征識別的詳細內容,請參見公司編寫的《生物特征識別系統》和《生物特征識別和信息安全》兩篇白皮書。
智能卡(smart card)是一個數據存儲系統,也可以提供附加的計算能力,并且對數據存儲提供內置的防篡改支持。第一個智能卡是1984年發行的預付費電話卡。智能卡被放入閱讀器中,這樣,就與只能卡的觸角之間形成了電流通路。閱讀器向智能卡提供電源和和時鐘脈沖。兩者之間的數據傳輸使用雙向串行接口的(I/O port)的方式。基于內部功能的不同,智能卡的基本類型分為兩種:內存卡和處理器卡。
智能卡的一個主要優勢是存儲在其上的數據可以防止非授權的訪問和修改。因此,智能卡克易失得與這些信息相關的服務完成簡單、便宜和安全的服務事務。因此在安全訪問,認證、金融和電信領域使之成為微電子領域增站最快的一塊。
RFID 和上述的智能卡系統非常緊密相關。和智能卡類似,數據被存儲在一個電子數據承載設備——收發器(transponder)之上。但是,和智能卡不同,數據承載設備和閱讀器之間的電源供應和數據傳輸不是基于接觸的電流方式,而是基于磁場或電磁場的方式。其基本的依賴技術包括射頻和雷達工程技術。RFID 的縮寫代表radio frequency identification,即是說,信息是通過無線電波承載的。因為RFID 系統和其他識別系統相比有很多優點,RFID 系統開始大規模的占領市場。一個主要的應用領域就是非接觸式智能卡在短程公共交通中的應用。
上述各種不同的識別系統之間的比較如表 1.1)所示。并且在接觸式智能卡和RFID 系統之間有著緊密地聯系。從某一方面說,后者彌補了前者的幾乎所有缺點。
圖表 1?8 不同識別技術的比較