隨著全球一體化、工業(yè)企業(yè)自動化和信息化進(jìn)程的不斷發(fā)展,企業(yè)或個人都對生產(chǎn)、物流及銷售等各環(huán)節(jié)的質(zhì)量要求越來越高,全流程監(jiān)控及服務(wù)整合將是未來管理發(fā)展的方向。物聯(lián)網(wǎng)的出現(xiàn)為信息化系統(tǒng)對過程的全程監(jiān)控提供了可能,利用射頻識別技術(shù)(Radio Frequency Identification,RFID)技術(shù)可有效地解決該問題。面向服務(wù)架構(gòu)可有效地對各類服務(wù)進(jìn)行整合,提高系統(tǒng)整合的有效性,降低重復(fù)工作帶來的損耗。因此,一些單位提出基于面向服務(wù)架構(gòu)(Service Oriented Architecture,SOA)的物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)應(yīng)用框架,并對其中的核心組件及開發(fā)平臺進(jìn)行了闡述。
物聯(lián)網(wǎng)(Internet of Things,lOT)是在計(jì)算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)上,利用RFID、無線數(shù)據(jù)通信技術(shù),構(gòu)造一個覆蓋萬事萬物的網(wǎng)絡(luò)。在該網(wǎng)絡(luò)中,物品彼此能夠進(jìn)行“交流”,而無需人為干預(yù)。其實(shí)質(zhì)是利用射頻自動識別技術(shù),通過計(jì)算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)物品的自動識別和信息的互聯(lián)與共享。在物聯(lián)網(wǎng)的構(gòu)想中,RFID標(biāo)簽中存儲規(guī)范且具有互用性的信息,通過無線通信網(wǎng)絡(luò)將其自動采集到中央信息系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)物品的識別,從而通過開放性的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)信息交換和共享,實(shí)現(xiàn)對物品的“透明”管理。從網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)看,物聯(lián)網(wǎng)是通過Internet連接眾多RFID應(yīng)用系統(tǒng),并在廣域網(wǎng)范圍內(nèi)對物品身份進(jìn)行識別的分布式系統(tǒng)。物聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)硬件系統(tǒng)包括各種RFID應(yīng)用系統(tǒng)和覆蓋全球的Internet網(wǎng)絡(luò)。Internet上的計(jì)算機(jī)終端是RFID應(yīng)用系統(tǒng)中的計(jì)算機(jī),通過Internet和RFID應(yīng)用系統(tǒng)的后臺信息系統(tǒng)使其更加豐富和容易理解。無線射頻識別技術(shù)的出現(xiàn)及應(yīng)用發(fā)展,使物聯(lián)網(wǎng)可實(shí)現(xiàn)與現(xiàn)代工業(yè)、企業(yè)內(nèi)部現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)信息整合,同時可優(yōu)化內(nèi)部物流供應(yīng)和優(yōu)化服務(wù)流程,提高管理部門內(nèi)部的效率,從而可提高整個管理水平跟核心競爭力。設(shè)計(jì)和開發(fā)基于RFID技術(shù)的現(xiàn)代物聯(lián)網(wǎng)信息系統(tǒng)技術(shù),以便管理者可及時、準(zhǔn)確地獲取數(shù)據(jù)信息,并對其進(jìn)行分析、處理,在進(jìn)一步提高服務(wù)質(zhì)量和效率的同時,提高管理水平和能力。
1、面向服務(wù)的應(yīng)用體系結(jié)構(gòu)
當(dāng)前物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用更多的是針對底層技術(shù)進(jìn)行研究,如物聯(lián)網(wǎng)編碼技術(shù)、識別和防碰撞技術(shù)等。如何對海量物品信息進(jìn)行后期高效利用,對各類服務(wù)進(jìn)行整合,并向企業(yè)或個人提供更為人性化的服務(wù),是物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用最終取得成功的關(guān)鍵。
SOA是一種將信息模塊化服務(wù)的架構(gòu),面向服務(wù)架構(gòu)的核心是實(shí)現(xiàn)服務(wù)和技術(shù)的完全分離,從而達(dá)到服務(wù)的可重用性。擁有服務(wù)后,用戶可通過編配這些服務(wù)給管理帶來更持久的生命力。SOA的主要組成部分涉及3個方面,由SOA中的3個主要角色決定,分別是服務(wù)提供者、服務(wù)注冊(或服務(wù)注冊中心、服務(wù)注冊機(jī)構(gòu)等)和服務(wù)請求者(或稱客戶端),且對應(yīng)于體系結(jié)構(gòu)中的相應(yīng)模塊。物聯(lián)網(wǎng)中帶有RFID的各類嵌入式設(shè)備既是SOA應(yīng)用中天然的服務(wù)提供者,也是SOA體系中天然的服務(wù)請求者。將SOA整合到物聯(lián)網(wǎng)的服務(wù)應(yīng)用中,可對松散耦合的粗粒度應(yīng)用組件進(jìn)行分布式部署、組合和使用,實(shí)現(xiàn)了服務(wù)提供和服務(wù)具體使用方式的分離,從而實(shí)現(xiàn)對各種粗粒度松散耦合服務(wù)的集成,為處理管理應(yīng)用中的復(fù)雜性問題提供了有效的解決方案。
SOA是一種架構(gòu)模型,可根據(jù)需求通過網(wǎng)絡(luò)對松散耦合的粗粒度應(yīng)用組件進(jìn)行分布式部署、組合和使用。服務(wù)是SOA的基礎(chǔ),可直接被應(yīng)用、調(diào)用,從而有效控制系統(tǒng)中與軟件代理交互的人為依賴性。
目前,業(yè)界公認(rèn)的SOA定義為本質(zhì)上是服務(wù)的集合。服務(wù)間彼此通信,既可是簡單的數(shù)據(jù)傳送,也可是兩個或更多的服務(wù)協(xié)調(diào)進(jìn)行某些活動。服務(wù)間需某些方法進(jìn)行連接。所謂服務(wù),就是精確定義、封裝完善、獨(dú)立于其他服務(wù)所處環(huán)境和狀態(tài)的函數(shù)。雖然不同組織對SOA有不同的理解,但仍可從上述定義中看到SOA的幾個關(guān)鍵特性:①它是一種粗粒度、松散耦合服務(wù)架構(gòu),服務(wù)之間簡單、精確定義接口進(jìn)行通信,不涉及底層編程接口和通信模型;②SOA不是一種現(xiàn)成的技術(shù),而是一種架構(gòu)和組織IT基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)及業(yè)務(wù)功能的方法;③SOA是一種在計(jì)算環(huán)境中設(shè)計(jì)、開發(fā)、部署和管理離散邏輯單元(服務(wù))的模型。在物聯(lián)網(wǎng)的條件下,各種原本封閉的資源也將以服務(wù)的形式開放出來,Internet上的原有資源和新出現(xiàn)的資源已經(jīng)或正在以服務(wù)的形式存在。因此,研究基于SOA的融合物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)是很有價值的。
2、基于SOA的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用基礎(chǔ)框架
實(shí)際管理過程中通常包含不同硬件和軟件類型,數(shù)據(jù)格式和通信協(xié)議通常也存在多種標(biāo)準(zhǔn)兼容性問題,物聯(lián)網(wǎng)為這些基礎(chǔ)設(shè)備提供了信息標(biāo)志,這些帶有RFID的嵌入式設(shè)備可作為生產(chǎn)者,同時也可作為消費(fèi)者出現(xiàn)。但對于服務(wù)的整合、兼容,各類數(shù)據(jù)和協(xié)議還需借助SOA。本文提出的基于SOA的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用基礎(chǔ)框架如圖1所示。圖中將SOA與物聯(lián)網(wǎng)相結(jié)合,將原有SOA 3層架構(gòu)細(xì)分為6層體系。
圖1 基于SOA的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用基礎(chǔ)框架
服務(wù)提供者,即生產(chǎn)者,可以是利用RFID技術(shù)的各類設(shè)備,也可以是設(shè)備及傳感器,具備RFID功能的設(shè)備或產(chǎn)品的數(shù)據(jù)信息將在管理生命周期內(nèi)被全程跟蹤。
數(shù)據(jù)處理平臺是SOA框架的第一層,將負(fù)責(zé)海量數(shù)據(jù)信息的安全驗(yàn)證,對受“污染”的數(shù)據(jù)進(jìn)行排除和過濾,保證數(shù)據(jù)的完整性和安全性。為對數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一調(diào)用,需利用XML和元數(shù)據(jù)技術(shù)對海量異構(gòu)數(shù)據(jù)進(jìn)行一致性和標(biāo)準(zhǔn)化處理,為數(shù)據(jù)的統(tǒng)一利用提供可能。
安全平臺是服務(wù)平臺和數(shù)據(jù)平臺之間的安全屏障,對設(shè)備和數(shù)據(jù)的安全負(fù)責(zé)。服務(wù)層主要提供通用接口和代理服務(wù),數(shù)據(jù)通用接口負(fù)責(zé)解析各層的數(shù)據(jù)調(diào)用指令,屏蔽不同的數(shù)據(jù)庫和數(shù)據(jù)格式,同時有利用于各種數(shù)據(jù)庫的分布式部署。
應(yīng)用通用接口可與上層消費(fèi)者聯(lián)系,其主要目的是對不同類型的用戶使用的通信協(xié)議進(jìn)行解析,實(shí)現(xiàn)各種通信協(xié)議的兼容。服務(wù)層的關(guān)鍵部分是設(shè)備管理服務(wù)、服務(wù)代理和通信代理,構(gòu)成數(shù)據(jù)處理和上層應(yīng)用之間的橋梁。服務(wù)層還將面對物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用過程中遇到的網(wǎng)絡(luò)連接資源受限及應(yīng)用平臺不同等問題。由于物聯(lián)網(wǎng)的底層設(shè)備極其豐富,SOA體系提供網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的過程中需考慮發(fā)送延遲及資源調(diào)度問題,在網(wǎng)絡(luò)服務(wù)中需提供多種路由或使用延遲容忍網(wǎng)絡(luò)技術(shù)來應(yīng)對。同時,SOA體系還需相應(yīng)的均衡調(diào)度算法均衡網(wǎng)絡(luò)資源。不同的應(yīng)用平臺要求SOA體系有通用的設(shè)計(jì)模式,首先會考慮不同RFID設(shè)備之間的標(biāo)準(zhǔn),其次是上層用戶之間不同的訪問平臺。
在整個應(yīng)用基礎(chǔ)框架中包括兩個安全平臺,安全管理是企業(yè)應(yīng)用正常運(yùn)行的基礎(chǔ)保障,尤其針對數(shù)據(jù)安全、用戶身份和訪問控制的管理。該框架可采用單點(diǎn)登錄(Single Sign On ,SSO)方式實(shí)現(xiàn)用戶對所有網(wǎng)絡(luò)資源、應(yīng)用系統(tǒng)的統(tǒng)一登錄,用戶一次登錄即可訪問其有權(quán)訪問的所有系統(tǒng)資源。身份管理采用輕量目錄訪問協(xié)議(Lightweight Directory Access Protocol,LDAP)目錄服務(wù)器認(rèn)證管理,可使新的應(yīng)用程序利用現(xiàn)有基礎(chǔ)架構(gòu)進(jìn)行用戶管理,從而縮短了部署和管理新應(yīng)用程序的時間。采用訪問策略管理提供嚴(yán)密的權(quán)限邏輯;采用角色驅(qū)動訪問控制策略,根據(jù)用戶的不同角色,按訪問者的權(quán)限、定制的頁面內(nèi)容及訪問者使用的終端等個性化參數(shù)向訪問者推送其定制的內(nèi)容,對不同報(bào)表或主題分配相應(yīng)的內(nèi)容訪問權(quán)限和操作權(quán)限,加強(qiáng)對敏感數(shù)據(jù)、加密級數(shù)據(jù)的嚴(yán)密隔離和控制,保證數(shù)據(jù)和訪問的安全。
從SOA應(yīng)用基礎(chǔ)框架可以看出,整個框架的基礎(chǔ)是由RFID網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成的數(shù)據(jù)流,從底層的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)到上層的服務(wù)請求數(shù)據(jù)都帶有RFID ,在中間的SOA架構(gòu)中,這些海量的RFID數(shù)據(jù)構(gòu)成了整個系統(tǒng)應(yīng)用的基礎(chǔ)。
3、結(jié)語
通過對基于SOA的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用基礎(chǔ)框架的介紹,可開拓系統(tǒng)人員對系統(tǒng)架構(gòu)的認(rèn)識;通過SOA架構(gòu)的系統(tǒng)搭建,可解決大部分基于服務(wù)的系統(tǒng)架構(gòu)問題,將面向服務(wù)作為系統(tǒng)的主要目標(biāo)。通過實(shí)現(xiàn)各種功能服務(wù),提供更好的系統(tǒng)解決方案。
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本文標(biāo)題:基于SOA的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用解決方案
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