基于SOA 和RFID 的应用系统集成方法

摘要：针对利用RFID中间件与现有应用系统集成的缺点，充分利用面向服务体系结构（SOA）和RFID中间件的优点，将SOA和RFID中间件相结合，提出一种基于SOA和RFID中间件的应用系统集成模型。该模型通过服务接口调用RFID中间件提供的服务，利用Web服务实现RFID中间件与应用系统的松耦合集成。深入分析了RFID事件组件和基于角色的访问控制安全机制关键技术。

关键词：面向服务体系架构；RFID中间件；访问控制；系统集成

中图分类号：TP311 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2013）30-6732-03

射频识别技术（Radio Frequency Identification，RFID）是一种快速、实时、准确采集与处理信息的高新自动识别技术。这种技术把高频技术、通信技术、数据库技术、制造技术等不同领域的技术综合到一起，广泛应用于生产、物流、运输、医疗等各个行业[1]。RFID中间件是介于前端读写器与后端数据库和应用系统（如ERP、CRM、BI等）之间，是RFID应用系统的重要组成部分，扮演着标签和应用系统间的中介角色，有助于RFID设备与应用系统后台数据的集成；但不能提供实现更高层数据的集成（如不能解决耦合度、对业务变化适应性差等）。面向服务的体系结构（Service-oriented Architecture， SOA）能解决分布式环境中软件重用、互操作，是提高软件开发效率的有效途径。通过Internet，使用SOA标准的接口和服务契约，就可以在不同的应用系统和平台间传递RFID数据，使网络上不同应用系统更容易共享实时数据和事务处理[2-3]。所以RFID中间件与SOA结合显得十分必要。

本文在深入分析与研究RFID中间件和SOA的基础上，提出一种基于SOA的RFID中间件的应用系统集成方案，设计实现了应用系统间集成的架构，并对其关键技术进行深入研究。

1 RFID中间件和SOA基本原理

1.1 RFID基本组成

RFID通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据。RFID系统基本部分包括：电子标签、阅读器和应用系统[4]。工作原理是利用标签进入磁场后，接收解读器发出的射频信号，凭借感应电流所获得的能量发送出存储在芯片中的产品信息（Passive Tag，无源标签或被动标签），或者主动发送某一频率的信号（Active Tag，有源标签或主动标签）；解读器读取信息并解码后，送至中央信息系统进行实时数据交换，如图1所示。

1.2 RFID中间件

RFID是一种面向消息的中间件，信息是以消息的形式从某个程序传送到另一个或多个程序。传送方式如下：异步方式是定时工作方式，正传送信息不必等待回应；同步方式是命令工作方式，正传送信息传递是交互的。同时RFID中间件具有识别多次读取电子标签和冗余数据的过滤机制。

1.3面向服务体系结构（SOA）

SOA是一种追求敏捷性的面向服务体系结构，它分离了业务逻辑和具体实现技术。SOA是设计和构建松散耦合软件解决方案的方法，以程序化的可访问软件服务形式公开业务功能，使其他应用程序通过已和可发现接口使用这些服务[5]。SOA有的三种角色，如图2所示。

在SOA中主要有三种角色：服务提供者自己的服务，并且对使用自身服务的请求进行响应；服务注册已经的服务提供者，对其进行分类，并提供搜索服务；服务请求者利用服务查找所需的服务，然后使用该服务。在SOA中的组件必须具有上述一种或多种角色，并且在这些角色间使用了、查找和绑定三种操作。在SOA中的组件相互之间必须能够进行交互，才能进行SOA中的三种操作，所以在Web服务的实现中使用了一些标准协议，包括服务描述（UDDI、WSDL） 、通讯协议（HTTP、SOAP） 以及数据格式（XML） 等。在图3中，Web服务是以服务为中心，代表了SOA 的一种最好的实现技术。它是一种被URI识别的软件应用，其接口和绑定被定义、描述和发现为XML支持资源，支持使用通过因特网协议交换信息与其他软件直接交互，实现完全低耦合，服务请求者在需要服务时动态绑定服务提供者，并可组合与重用。消息格式采用SOAP交互协议及XML能够把运行在Intranet、Extranet和Internet上的不同平台应用系统集成在一起。

1.4 SOA和RFID中间件结合

RFID应用系统要处理的数据主要来源于被扫描的大数量、多样化和不断增加的单元物品信息对象，所以这就使应用系统（或应用系统内部各部门）之间的信息交互变得复杂。而使用SOA是为用户提供容易维护的灵活的服务，具有高可扩展性和好维护性[6-8]。SOA的实现技术Web服务是将一个现实世界映射到一组服务的集合上面，RFID数据基本上与物体本身紧密相关，提供以服务的形式来处理数据。RFID应用系统将部分功能交给Web服务来处理，这样减轻了RFID应用系统对数据的管理与传输的负担，减少了其本身的复杂性。RFID应用系统的通信操作采用服务接口来实现，所以不会影响其他应用系统及不必每次进行大量的集成测试[9]。SOA和RFID中间件结合，还可以实现与语言、协议和平台无关。

2 基于SOA和RFID中间件的应用系统集成模型

RFID中间件提供了大量的数据接口，实现对RFID设备的管理和对数据的处理，支持硬件设备应用[10]。采用RFID中间件能避免对硬件设备层设备的低级别接口的处理；利用SOA松耦合、面向业务的特点，解决RFID中间件与现有应用系统的集成难的问题，减少对现有应用系统的影响以及集成工作量。该文提出基于SOA架构，利用Web服务实现RFID中间件与应用系统的集成，完成两者的松耦合集成。基于SOA的RFID中间件应用系统集成框架，如图3所示。

2.1 射频识别系统

包括标签、天线和阅读器3部分。标签由含有唯一的识别码（UID）的芯片构成，是附着在物体上一标识目标对象，是读取标签信息的载体。

2.2 RFID中间件

该层包括边缘服务器、RFID事件模块、SOA交换平台构成。

1）边缘服务器 是RFID系统硬件设备，直接与RFID阅读器进行信息交互。主要作用是采集射频卡上数据（或事件）；转化来自不同类型阅读器的不同格式数据（或事件）为格式统一的数据；按照用户定义的协议封包校验无误的数据（或事件），最后将消息包传送到RFID事件模块。

2）RFID事件处理 是RFID中间件的核心部分，作用是负责处理来自边缘服务器的数据（或事件）。RFID事件处理是以形式化方法、数据挖掘、神经网络、粗糙集理论、复杂事件处理等理论为基础，有效减少数据冗余、压缩事件规模，转换成基于应用服务级信息，转发给其它应用系统。

3）SOA交换平台 将应用程序的不同功能单元通过服务之间定义的接口和契约联系起来。定义的接口采用中立的方式进行定义，独立于实现服务的软硬件平台以及编程语言，使各种构建在这种应用系统中的服务以某种统一和通用的方式进交互信息。由于SOA采用了Web服务作为最佳的实现方式，所以Web服务注册中心是SOA的核心组件。

2.3服务组件层

服务组件是由数据入库和访问两个模块组成。入库模块的作用是实现对数据的过滤和入库操作；访问模块的作用是提供访问相应数据库的服务接口。具体操作流程如下：（1）当数据量达到一定数量时，启动数据入库模块，将XML数据移植到SQL Server 2000、Oracle、DB2等的流行数据库中。（2）通过ODBC、JDBC、ADO等数据访问模型实现对数据库的访问，利用Web服务对数据库的访问以服务的形式，供内部应用程序和其它应用系统调用。

2.4 ONS服务器和EPCIS

ONS服务器是对象解析服务服务器，提供一个全局查询服务。将EPC转化为URL，通过物理标记语言PML服务器查找到更多的有用信息。EPCIS是电子产品码信息服务，负责全局的EPC码的注册与解析服务。

2.5 PML服务器

PML服务器是可接受的标记语言服务器，它是使用XML来描述物品的动态数据和时序数据。并提供一种动态的环境，与物体相关的静态的、暂时的、动态的和统计加工过的数据（或事件）进行互换。

2.6 UDDI

UDDI是统一描述、发现和集成协议，应用服务器通过UDDI查询Web服务注册中心或者经验证后访问Web服务私有注册中心，用WSDL描述生成SOAP请求消息绑定服务提供者。

3 集成模型关键技术分析

3.1 RFID事件处理

由于在RFID应用系统集成过程中引进了提供粗粒度的服务级的调用SOA技术，导致RFID中间件要相应的服务接口供其他应用）系统（或内部其他部门）使用。为了提供面向业务应用的RFID服务，使用了RFID事件处理，主要针对原始数据规模大和语义信息少的原始数据的缺点，通过各事件活动间的叠加，实现事件处理的业务过程，为上层提供语义信息。RFID事件处理主要包括事件描述、事件过滤与挖掘、事件聚合与响应、事件存储等。

3.2 基于角色的访问控制安全机制

基于角色的访问控制策略[11]（role-based access control，RBAC）在用户和权限之间引入角色，基本思想是将整个访问控制过程分成两个部分，即访问权限与角色相关联，角色与用户相关联，从而实现了用户与访问权限的逻辑分离，使安全访问控制的管理更具柔性。特点是通过分配和取消角色来完成用户权限，并提供角色分配规则和操作检查规则。

4 结论

对集成RFID的应用系统来说，RFID应用系统集成框架是重要的。该文介绍了RFID技术、RFID中间件、SOA框架，针对利用RFID中间件与现有应用系统难以集成的问题，提出了基于SOA的RFID中间件应用系统集成架构，详细说明了各部分组成及功能，并且针对RFID事件处理和基于角色的访问控制安全机制关键技术做了相应研究。该架构将能够很好地解决RFID中间件与现有应用系统的集成问题，减少对现有系统的影响以及集成的工作量，从整体上降低开发、运行和维护RFID应用系统的总成本。

参考文献：

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