云計算環(huán)境下的供應(yīng)鏈RFID信息服務(wù)機制研究

黃榮梅

摘要：通過分析EPCGlobal 網(wǎng)絡(luò)目前面臨的諸多問題以及供應(yīng)鏈系統(tǒng)中用戶的數(shù)據(jù)服務(wù)需求，本文設(shè)計了一種基于云計算的射頻識別技術(shù)（RFID）信息服務(wù)架構(gòu)。該架構(gòu)可以將企業(yè)的本地RFID 應(yīng)用與供應(yīng)鏈公共信息服務(wù)進(jìn)行解耦，將RFID 信息通過基于馬爾可夫模型的信息發(fā)布機制發(fā)布到云中，從而形成完整的RFID 信息服務(wù)云平臺，為RFID供應(yīng)鏈應(yīng)用提供實時、序列化的信息服務(wù)，并分析了此架構(gòu)的優(yōu)勢。

關(guān)鍵詞：云計算；供應(yīng)鏈；RFID；信息服務(wù)；分布機制

中圖分類號：TP311 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-3044（2017）01-0233-02

RFID（Radio Frequency Identification）射頻識別技術(shù)因其便捷性已經(jīng)在商品供應(yīng)鏈、物品管理及身份識別等領(lǐng)域取得了廣泛的應(yīng)用，目前通常應(yīng)用的工作模式是“數(shù)據(jù)互聯(lián)網(wǎng)”模式[1-2]。在此工作模式下，RFID 標(biāo)簽可以通過對實際特定物體進(jìn)行唯一性編碼，應(yīng)用服務(wù)業(yè)務(wù)中生成的相關(guān)的數(shù)據(jù)信息存儲在特定存儲器中，以物品的唯一編碼作為查詢數(shù)據(jù)的索引值，通過互聯(lián)網(wǎng)捕獲相關(guān)服務(wù)的應(yīng)用信息。EPCGlobal 組織設(shè)計了較為完整的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，通過構(gòu)建EPCGlobal 網(wǎng)絡(luò)完成相關(guān)應(yīng)用模式的正常運行[3]。供應(yīng)鏈體系環(huán)境通常由多個參與者構(gòu)成，參與者們通常對物品信息的實時性獲取具有較高的要求，因此必須構(gòu)建跨區(qū)域、跨應(yīng)用及跨層次的RFID 公共信息服務(wù)平臺和數(shù)據(jù)共享機制。本文設(shè)計了一種基于云計算的射頻識別技術(shù)（RFID）信息服務(wù)架構(gòu)。該架構(gòu)可以將企業(yè)的本地RFID 應(yīng)用與供應(yīng)鏈公共信息服務(wù)進(jìn)行解耦，將RFID 信息通過基于馬爾可夫模型的信息發(fā)布機制發(fā)布到云中，從而形成完整的RFID 信息服務(wù)云平臺，為RFID供應(yīng)鏈應(yīng)用提供實時、序列化的信息服務(wù)，并分析了此架構(gòu)的優(yōu)勢[4]。

1 EPCGlobal 網(wǎng)絡(luò)及其存在的問題

1.1 EPCGlobal 網(wǎng)絡(luò)介紹

EPCGlobal 網(wǎng)絡(luò)主要包括物品電子編碼（EPC碼）、EPC 數(shù)據(jù)服務(wù)（EPCIS）、對象解析服務(wù)（ONS）等組成部分。EPC 碼主要負(fù)責(zé)完成物品的編碼操作，其兼容并拓展了EAN/UCC 系統(tǒng)固有的編碼標(biāo)準(zhǔn)，為貿(mào)易物品與服務(wù)、物流客運、資產(chǎn)評估、位置獲取以及特殊行業(yè)領(lǐng)域提供不重復(fù)的唯一標(biāo)識[5]。EPCIS 主要位于RFID標(biāo)簽、數(shù)據(jù)讀取器以及中間件內(nèi)，負(fù)責(zé)完成EPCGlobal 網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)儲存相關(guān)服務(wù)，在完成EPC 的相關(guān)數(shù)據(jù)存儲的同時，還可以實現(xiàn)供應(yīng)鏈參與者間的數(shù)據(jù)共享，是終端參與者與EPCGlobal 網(wǎng)絡(luò)之間進(jìn)行數(shù)據(jù)信息交換的關(guān)鍵通道。ONS 主要位于傳統(tǒng)的DNS 架構(gòu)中，能夠?qū)χ付‥PC 碼所標(biāo)識的EPCIS 的URL 地址進(jìn)行解析，根據(jù)不同的URL完成不同的相關(guān)數(shù)據(jù)信息的查詢操作。在EPCGlobal 網(wǎng)絡(luò)體系中，ONS 作為調(diào)度指揮者，可以根據(jù)參與者不同的EPC 檢索請求，提供不同的EPCIS 服務(wù)器地址，從而實現(xiàn)數(shù)據(jù)信息在各供應(yīng)鏈參與者間進(jìn)行數(shù)據(jù)信息交互[6]。

1.2 存在的問題

ONS 的解析機制的基本原理是通過Root ONS 信息提取供應(yīng)廠商唯一編碼對應(yīng)的Local ONS 的URI 地址，再根據(jù)獲取的地址和產(chǎn)品類型碼來精確定位提供EPCIS 服務(wù)的URI地址。ONS 僅可以取得EPC 管理者運營維護(hù)的EPCIS 服務(wù)地址，而且僅可以獲得產(chǎn)品類型級別信息[7]。在整個供應(yīng)鏈體系下，其他參與者的EPCIS 也能夠提取與該EPC 相關(guān)聯(lián)的業(yè)務(wù)信息數(shù)據(jù)，這些信息數(shù)據(jù)在供應(yīng)鏈的正常運作過程中具有良好的指導(dǎo)價值，如物品位置跟蹤與追溯及物品庫存管理等功能。ONS 也存在一定弊端，其無法獲取參與者集群的EPCIS 地址，不能完成提供序列級的RFID 信息服務(wù)功能，此弊端會在一定程度上對供應(yīng)鏈各參與方的調(diào)度決策和運行情況監(jiān)控存在干擾和影響[8]。由于ONS 是在傳統(tǒng)DNS 的基礎(chǔ)之上建立的，其更新記錄時必然會存在定量的延遲，并且供應(yīng)鏈體系下各參與方的地理位置分別不集中，數(shù)據(jù)信息服務(wù)的傳輸延時在所難免，從而使對實時性要求較高的服務(wù)無法準(zhǔn)確完成。

2 基于云計算的RFID信息服務(wù)機制

2.1 設(shè)計思想

供應(yīng)鏈體系中的參與者往往希望準(zhǔn)確實施的獲取物品的物流信息和相關(guān)屬性，渴望RFID 技術(shù)可以在供應(yīng)鏈體系中發(fā)揮相應(yīng)的功能，RFID 信息服務(wù)也應(yīng)能夠完成數(shù)據(jù)的實時性獲取和序列級應(yīng)用功能，但是目前的EPCGlobal網(wǎng)絡(luò)體系在支持以上功能的過程中存在瑕疵和不足。本文設(shè)計的基于云計算的RFID信息服務(wù)機制將云計算技術(shù)融入到RFID相關(guān)信息服務(wù)功能中，同時其也兼容現(xiàn)有的EPCGlobal 網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。其基本設(shè)計思想如下： 在各供應(yīng)鏈參與者所在的不同區(qū)域分別搭建區(qū)域化云計算平臺，各參與者將EPCIS 獲取到的EPC 數(shù)據(jù)完整準(zhǔn)確地上傳到就近的區(qū)域云計算平臺中，各區(qū)域云技術(shù)平臺融合RFID技術(shù)，形成完整的RFID 信息服務(wù)云計算平臺可以直接為供應(yīng)鏈各參與者提供需要的RFID 信息服務(wù)功能，完成供應(yīng)鏈參與者的本地RFID信息服務(wù)與公共RFID 信息服務(wù)間的解耦操作；RFID 應(yīng)用的使用者發(fā)出服務(wù)請求時，確保距離其最近的區(qū)域云計算平臺可以完成相應(yīng)信息服務(wù)支持，從而在一定程度上克服傳輸延時等低實時性難題。

2.2 基于云計算的RFID信息服務(wù)機制結(jié)構(gòu)

按照以上的基本設(shè)計思想，圖1展示了基于云計算的RFID 信息服務(wù)機制（Cloud-RFIS）的體系架構(gòu)，該架構(gòu)主要由公共服務(wù)層和企業(yè)應(yīng)用層組成。公共服務(wù)層主要完成供應(yīng)鏈RFID 信息服務(wù)（RFIS）云平臺的相關(guān)數(shù)據(jù)信息提取服務(wù)以及EPC 發(fā)現(xiàn)服務(wù)；企業(yè)應(yīng)用層由供應(yīng)鏈參與者的本地EPCIS 和RFID 應(yīng)用服務(wù)程序融合協(xié)作完成，通過RFID 技術(shù)實現(xiàn)供應(yīng)鏈業(yè)務(wù)的協(xié)作運行。企業(yè)應(yīng)用層的EPCIS 通常被稱為本地EPCIS， RFIS云計算平臺中的各區(qū)域云被定義為Region-EPCIS。

（1）RFIS 云平臺，其職責(zé)是完成本地EPCIS獲取的EPCIS 事件數(shù)據(jù)的存儲操作，為RFID 應(yīng)用層的服務(wù)程序提供準(zhǔn)確可靠的數(shù)據(jù)信息服務(wù)。供應(yīng)鏈系統(tǒng)根據(jù)系統(tǒng)服務(wù)級別協(xié)議租用與之相匹配的云計算互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用服務(wù)器，在提供供應(yīng)鏈業(yè)務(wù)的各區(qū)域分別搭建Region-EPCIS，從而形成完整的RFIS 云計算平臺。該云計算平臺能夠根據(jù)供應(yīng)鏈的數(shù)據(jù)信息流的狀態(tài)實時合理調(diào)配云計算的服務(wù)需求，實現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)資源的自由拓展、按需分配以及按需付費功能，在較低的運營成本基礎(chǔ)上提供穩(wěn)定可靠的數(shù)據(jù)信息服務(wù)支持。

（2）信息分布機制幫助本地EPCIS選擇合適區(qū)域的云計算平臺完成相關(guān)的EPCIS 事件數(shù)據(jù)存儲業(yè)務(wù)，其工作效率將直接影響到RFID信息數(shù)據(jù)服務(wù)共享的實時性。信息分布機制依據(jù)就近原則，將EPCIS 事件數(shù)據(jù)信息存儲在需要完成數(shù)據(jù)信息查詢的物流業(yè)務(wù)最近區(qū)域的云計算平臺Region-EPCIS 中，此機制可以在一定程度上減少由于傳輸延時等因素引起的實時性弊端，但這種機制會對云計算平臺的資源造成浪費。下文介紹一種基于馬爾可夫模型的信息分布機制為本地EPCIS 從RFIS 云計算平臺中選擇最優(yōu)的區(qū)域云計算中心Region-EPCIS完成數(shù)據(jù)信息映射。

（3）EPC 發(fā)現(xiàn)服務(wù)中心。本文提出的機制將通過發(fā)現(xiàn)服務(wù)將RFID 應(yīng)用客戶端與RFIS 云計算平臺進(jìn)行連接。當(dāng)物品的地理位置在供應(yīng)鏈系統(tǒng)中發(fā)生變動時，該過程產(chǎn)生的EPCIS事件的詳細(xì)數(shù)據(jù)信息將上傳到本地EPCIS 和對應(yīng)的區(qū)域云計算平臺中，而輕量級事件索引將被發(fā)送到EPC 發(fā)現(xiàn)服務(wù)中心。

2.3 Cloud-RFIS信息分布機制

基于馬爾可夫模型的信息分布機制設(shè)計思路如下：以馬爾可夫模型為基礎(chǔ)，根據(jù)RFID 讀寫器存儲的序列數(shù)據(jù)，計算出物品的最有可能出現(xiàn)的位置，提前將與該物品關(guān)聯(lián)的EPCIS 事件數(shù)據(jù)從參與者的本地EPCIS 映射上傳到RFIS 云計算平臺中所處區(qū)域云計算平臺中，這樣當(dāng)物品到達(dá)區(qū)域產(chǎn)生數(shù)據(jù)請求時，RFID客戶端從最近的Region-EPCISx下載EPCIS 事件數(shù)據(jù)信息，提高了數(shù)據(jù)共享的實時性。

3 結(jié)論

綜上所述，本文通過分析EPCGlobal 網(wǎng)絡(luò)目前面臨的諸多問題以及供應(yīng)鏈系統(tǒng)中用戶的數(shù)據(jù)服務(wù)需求，設(shè)計了一種基于云計算平臺的射頻識別技術(shù)（RFID）信息服務(wù)架構(gòu)。該架構(gòu)可以將企業(yè)的本地RFID 應(yīng)用與供應(yīng)鏈公共信息服務(wù)進(jìn)行解耦，將RFID 信息通過基于隱馬爾可夫模型的信息發(fā)布機制發(fā)布到云中，從而形成完整的RFID 信息服務(wù)云平臺，為RFID供應(yīng)鏈應(yīng)用提供實時、序列化的信息服務(wù)，并分析了此架構(gòu)的優(yōu)勢。

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