云计算环境下的供应链RFID信息服务机制研究

黄荣梅

摘要：通过分析EPCGlobal 网络目前面临的诸多问题以及供应链系统中用户的数据服务需求，本文设计了一种基于云计算的射频识别技术（RFID）信息服务架构。该架构可以将企业的本地RFID 应用与供应链公共信息服务进行解耦，将RFID 信息通过基于马尔可夫模型的信息发布机制发布到云中，从而形成完整的RFID 信息服务云平台，为RFID供应链应用提供实时、序列化的信息服务，并分析了此架构的优势。

关键词：云计算；供应链；RFID；信息服务；分布机制

中图分类号：TP311 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2017）01-0233-02

RFID（Radio Frequency Identification）射频识别技术因其便捷性已经在商品供应链、物品管理及身份识别等领域取得了广泛的应用，目前通常应用的工作模式是“数据互联网”模式[1-2]。在此工作模式下，RFID 标签可以通过对实际特定物体进行唯一性编码，应用服务业务中生成的相关的数据信息存储在特定存储器中，以物品的唯一编码作为查询数据的索引值，通过互联网捕获相关服务的应用信息。EPCGlobal 组织设计了较为完整的行业标准和规范，通过构建EPCGlobal 网络完成相关应用模式的正常运行[3]。供应链体系环境通常由多个参与者构成，参与者们通常对物品信息的实时性获取具有较高的要求，因此必须构建跨区域、跨应用及跨层次的RFID 公共信息服务平台和数据共享机制。本文设计了一种基于云计算的射频识别技术（RFID）信息服务架构。该架构可以将企业的本地RFID 应用与供应链公共信息服务进行解耦，将RFID 信息通过基于马尔可夫模型的信息发布机制发布到云中，从而形成完整的RFID 信息服务云平台，为RFID供应链应用提供实时、序列化的信息服务，并分析了此架构的优势[4]。

1 EPCGlobal 网络及其存在的问题

1.1 EPCGlobal 网络介绍

EPCGlobal 网络主要包括物品电子编码（EPC码）、EPC 数据服务（EPCIS）、对象解析服务（ONS）等组成部分。EPC 码主要负责完成物品的编码操作，其兼容并拓展了EAN/UCC 系统固有的编码标准，为贸易物品与服务、物流客运、资产评估、位置获取以及特殊行业领域提供不重复的唯一标识[5]。EPCIS 主要位于RFID标签、数据读取器以及中间件内，负责完成EPCGlobal 网络中的数据储存相关服务，在完成EPC 的相关数据存储的同时，还可以实现供应链参与者间的数据共享，是终端参与者与EPCGlobal 网络之间进行数据信息交换的关键通道。ONS 主要位于传统的DNS 架构中，能够对指定EPC 码所标识的EPCIS 的URL 地址进行解析，根据不同的URL完成不同的相关数据信息的查询操作。在EPCGlobal 网络体系中，ONS 作为调度指挥者，可以根据参与者不同的EPC 检索请求，提供不同的EPCIS 服务器地址，从而实现数据信息在各供应链参与者间进行数据信息交互[6]。

1.2 存在的问题

ONS 的解析机制的基本原理是通过Root ONS 信息提取供应厂商唯一编码对应的Local ONS 的URI 地址，再根据获取的地址和产品类型码来精确定位提供EPCIS 服务的URI地址。ONS 仅可以取得EPC 管理者运营维护的EPCIS 服务地址，而且仅可以获得产品类型级别信息[7]。在整个供应链体系下，其他参与者的EPCIS 也能够提取与该EPC 相关联的业务信息数据，这些信息数据在供应链的正常运作过程中具有良好的指导价值，如物品位置跟踪与追溯及物品库存管理等功能。ONS 也存在一定弊端，其无法获取参与者集群的EPCIS 地址，不能完成提供序列级的RFID 信息服务功能，此弊端会在一定程度上对供应链各参与方的调度决策和运行情况监控存在干扰和影响[8]。由于ONS 是在传统DNS 的基础之上建立的，其更新记录时必然会存在定量的延迟，并且供应链体系下各参与方的地理位置分别不集中，数据信息服务的传输延时在所难免，从而使对实时性要求较高的服务无法准确完成。

2 基于云计算的RFID信息服务机制

2.1 设计思想

供应链体系中的参与者往往希望准确实施的获取物品的物流信息和相关属性，渴望RFID 技术可以在供应链体系中发挥相应的功能，RFID 信息服务也应能够完成数据的实时性获取和序列级应用功能，但是目前的EPCGlobal网络体系在支持以上功能的过程中存在瑕疵和不足。本文设计的基于云计算的RFID信息服务机制将云计算技术融入到RFID相关信息服务功能中，同时其也兼容现有的EPCGlobal 网络架构。其基本设计思想如下： 在各供应链参与者所在的不同区域分别搭建区域化云计算平台，各参与者将EPCIS 获取到的EPC 数据完整准确地上传到就近的区域云计算平台中，各区域云技术平台融合RFID技术，形成完整的RFID 信息服务云计算平台可以直接为供应链各参与者提供需要的RFID 信息服务功能，完成供应链参与者的本地RFID信息服务与公共RFID 信息服务间的解耦操作；RFID 应用的使用者发出服务请求时，确保距离其最近的区域云计算平台可以完成相应信息服务支持，从而在一定程度上克服传输延时等低实时性难题。

2.2 基于云计算的RFID信息服务机制结构

按照以上的基本设计思想，图1展示了基于云计算的RFID 信息服务机制（Cloud-RFIS）的体系架构，该架构主要由公共服务层和企业应用层组成。公共服务层主要完成供应链RFID 信息服務（RFIS）云平台的相关数据信息提取服务以及EPC 发现服务；企业应用层由供应链参与者的本地EPCIS 和RFID 应用服务程序融合协作完成，通过RFID 技术实现供应链业务的协作运行。企业应用层的EPCIS 通常被称为本地EPCIS， RFIS云计算平台中的各区域云被定义为Region-EPCIS。

（1）RFIS 云平台，其职责是完成本地EPCIS获取的EPCIS 事件数据的存储操作，为RFID 应用层的服务程序提供准确可靠的数据信息服务。供应链系统根据系统服务级别协议租用与之相匹配的云计算互联网应用服务器，在提供供应链业务的各区域分别搭建Region-EPCIS，从而形成完整的RFIS 云计算平台。该云计算平台能够根据供应链的数据信息流的状态实时合理调配云计算的服务需求，实现互联网资源的自由拓展、按需分配以及按需付费功能，在较低的运营成本基础上提供稳定可靠的数据信息服务支持。

（2）信息分布机制帮助本地EPCIS选择合适区域的云计算平台完成相关的EPCIS 事件数据存储业务，其工作效率将直接影响到RFID信息数据服务共享的实时性。信息分布机制依据就近原则，将EPCIS 事件数据信息存储在需要完成数据信息查询的物流业务最近区域的云计算平台Region-EPCIS 中，此机制可以在一定程度上减少由于传输延时等因素引起的实时性弊端，但这种机制会对云计算平台的资源造成浪费。下文介绍一种基于马尔可夫模型的信息分布机制为本地EPCIS 从RFIS 云计算平台中选择最优的区域云计算中心Region-EPCIS完成数据信息映射。

（3）EPC 发现服务中心。本文提出的机制将通过发现服务将RFID 应用客户端与RFIS 云计算平台进行连接。当物品的地理位置在供应链系统中发生变动时，该过程产生的EPCIS事件的详细数据信息将上传到本地EPCIS 和对应的区域云计算平台中，而轻量级事件索引将被发送到EPC 发现服务中心。

2.3 Cloud-RFIS信息分布机制

基于马尔可夫模型的信息分布机制设计思路如下：以马尔可夫模型为基础，根据RFID 读写器存储的序列数据，计算出物品的最有可能出现的位置，提前将与该物品关联的EPCIS 事件数据从参与者的本地EPCIS 映射上传到RFIS 云计算平台中所处区域云计算平台中，这样当物品到达区域产生数据请求时，RFID客户端从最近的Region-EPCISx下载EPCIS 事件数据信息，提高了数据共享的实时性。

3 结论

综上所述，本文通过分析EPCGlobal 网络目前面临的诸多问题以及供应链系统中用户的数据服务需求，设计了一种基于云计算平台的射频识别技术（RFID）信息服务架构。该架构可以将企业的本地RFID 应用与供应链公共信息服务进行解耦，将RFID 信息通过基于隐马尔可夫模型的信息发布机制发布到云中，从而形成完整的RFID 信息服务云平台，为RFID供应链应用提供实时、序列化的信息服务，并分析了此架构的优势。

参考文献：

[1] KLAUSFINKENZELLER.射频识别技术原理与应用[M]. 电子工业出版社， 2015.

[2] Jakkhupan W， Arch-Int S，Li Y.Business process analysis and simulation for the RFID and EPCglobal Network enabled supply chain： A proof-of-concept approach[J]. Journal of Network & Computer Applications，2011， 34（3）：949-957.

[3] Chen W T.A Feasible and Easy-to-Implement Anticollision Algorithm for the EPCglobal UHF Class-1 Generation-2 RFID Protocol[J].Automation Science & Engineering IEEE Transactions on， 2014，11（2）：485-491.

[4] 张捍东，朱林.物联网中的RFID技术及物联网的构建[J]. 计算机技术与发展， 2011， 21（5）：56-59.

[5] 刘芳.基于EPCglobal网络的模拟平台组建[J].伊犁师范学院学报（自然科学版）， 2014（1）：67-70.

[6] 谢溢.EPCglobal网络中安全高效的发现服务的设计与实现[D].上海交通大學，2014.

[7] 刘欣伟.EPCglobal系统安全测试环境的研究与实现[D]. 北京邮电大学， 2015.

[8] 刘健波.面向服务的物联网网络安全性研究[D].中国石油大学（华东），2013.