基于EPCIS的区域物联信息发现服务系统研究与实现

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在物联网中,如何通过一个电子标签码来定位并获得在整个供应链中与该标签码相关的所有物联事件信息是一个亟待解决的重要问题。EPCglobal组织提出的发现服务是解决上述问题的一种途径,但面向全球的EPC(Electronic Product Code,电子产品编码)网络的发现服务目前仅有方案,尚无具体实现。本文工作以某省交通物流云计算平台建设的实际项目为背景,根据该项目的实际需求,要求实现一个区域范围的、基于分布在各企业内部的EPCIS(EPC Information Service,EPC信息服务)库的物联信息发现服务系统。针对上述问题,本文在实际需求和相关技术深入分析的基础上,对区域发现服务系统架构、物联事件信息的缓存机制和事件映射对象的存储机制等关键技术进行了研究。在此基础上,设计并实现了一个基于分布式EPCIS库的区域物联信息发现服务系统原型。测试情况表明,该系统方案是可行及有效的。本文的具体工作主要有以下几个方面:(1)参考EPCglobal提出的架构方案,提出了一种主/从(Master/Slave)结构的区域发现服务架构方案。发现服务的服务器部署在区域(例如省级)管理中心,发现服务的主管理进程(IS-Master)位于该服务器;EPCIS库分布在区域范围内的各企业内部,物联应用产生的物联事件信息存入EPCIS库时,EPCIS库端的代理(IS-Agent)通过EPCIS库查询回调接口将与该事件信息相关的事件映射对象发送至发现服务端。该发现服务支持对与某EPC码相关的物联事件的即时查询和跟踪查询两种方式。即时查询时,发现服务将用户查询请求的EPC码与事件映射对象相匹配,返回包含该EPC码的所有EPCIS库的地址,然后从这些EPCIS库中检索出与该EPC码相关的所有物联事件信息。跟踪查询时,发现服务将用户定义的拟跟踪EPC码存入跟踪查询过滤表,如果某个EPCIS库端代理发送过来的事件映射对象中的EPC码与跟踪查询过滤表中某个EPC码相同,即时触发向该EPCIS库查询该EPC码的所有物联事件信息。(2)为了提高查询效率,设计了一种物联事件信息缓存机制。发现服务首先查询与某EPC码相关的最近频繁查询的缓存物联事件,再向相关EPCIS库查询缓存最晚时间戳之后的所有物联事件。在缓存替换算法中,提出了EPC依赖度的概念,在现有的LRU缓存替换算法的基础上,提出了LDRU(Least Dependency Recently Used)缓存替换算法。测试实验表明,通过缓存机制,区域发现服务查询效率在没有缓存机制的基础上提升了21.5%。(3)在上述工作的基础上,设计并且实现了基于EPCIS的区域物联信息发现服务REDS(Regional EPC Discovery Service)的原型系统,该系统包括基于EPC码的物联事件信息查询接口、物联事件信息缓存机制、EPCIS库节点管理、EPCIS库端代理、物联事件对象整合和事件映射对象传输接口等功能模块。功能和性能测试实验表明,该系统是可行及有效的。
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