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。