專利名稱：對無線射頻識別服務系統進行自動化測量的系統與方法
技術領域：
本發明屬于電子信息技術領域，主要涉及一種對無線射頻識別(RFID)服務系統進行自動化測量系統與測量方法。
技術背景RFID技術在標簽成本降低、讀取率提高、以及投資回收模型確定 之后，即將展開大規模的應用。將RFID技術應用于物流、制造等行業， 其對效率及便利性方面的積極作用會更加突出。而這種優勢是通過應用 中中間件和信息網絡的服務體現出來的。為了給用戶帶來最優的操作體 驗，我們需要使用可靠的硬件來支持服務。但是通常RFID應用系統中 復雜的體系架構難以保證這種可靠性，甚至，我們缺少一種方法去評價 體系架構的復雜性給服務帶來的影響。良好的RFID中間件和信息網絡所提供的服務涉及到復雜的軟硬件 架構，這些服務還要保證對系統每一層中的每個組件的性能和占用資源 進行有效的管理。對RFID應用，用戶是否能夠接受一種服務，主要在 于以下四個方面服務響應時間用戶發出指令到得到響應的時間。盡管RPID讀寫 器是在自動獲取數據，但這些數據通常儲存于本地數據庫，而不發往服 務器。當用戶發出運行指令后，進程訪問本地數據庫獲取數據，甚至為 了保證實時性需求，還要驅動中間件和硬件設備工作，再將結果反饋回 服務器。如果這個響應時間超出了用戶的忍受范疇，該服務將被認為失 敗。系統支持的并發進程不論是離散式的用戶請求還是復雜的硬件架構，都會在服務中產生大量的并發進程。這些進程是否會對系統資源造 成較大的影響，甚至影響服務的質量，也需要通過負載測試才可以評價。 特別是考慮應用中硬件架構的調整可能對并發進程造成影響，這方面的
測試也有助于在上線前對系統架構進行優化。系統組件之間的協同共存盡管電子標簽存在不同的頻段和通訊協 議，數據的存儲和發送也有不同的定義，但是對于最終用戶來說，他們 希望可以由一種服務來保證信息的準確傳送。大部分中間件的任務就是 保證多種類型的系統組件在同一種服務下協同工作，其可靠性和可擴展 性更值得關注。服務運行中的數據瓶頸龐大的RFID應用系統在設計中難免會出 現考慮不周的地方，這給未來的系統運行造成了潛在的危險。而在系統 設計初期又有不斷反復調整的問題，以保證系統相對最優化。檢測服務 運行中可能出現數據擁堵的瓶頸點，是上線前必要的工作之一。人們往 往通過經驗預測數據流量來估算瓶頸可能產生的位置。 一旦預期的估算 產生偏差，將可能在系統中產生累加效應，降低性能。科學的估算和模 擬可以降低這種災難發生的可能性。對于傳統的RFID系統測試技術，往往是對硬件系統進行單元測試，檢測設備的可靠性和性能指標，很少從系統整體方面進行測試。對于RFID系統的服務能力，更是很少涉及。 發明內容為了解決RFID應用系統中由復雜的體系架構而引起的難以保證服 務性能服務的問題，本發明的目的是對不同服務設備檢測其硬件架構的 復雜性給服務帶來的影響，檢測服務響應時間、系統支持的并發進程、 系統組件之間的協同共存、服務運行中的數據瓶頸，檢測信號強弱、誤 碼、通訊速度等，為此，本發明提出一種對無線射頻識別服務系統進行 自動化測量的系統與方法，能夠在RFID系統部署前預測到實際運行中 的行為，以及檢驗服務針對該行為的性能和應對措施是否有效，目的是 對系統中中間件與信息網絡的應用能力進行衡量，使其支持并發進程， 并保證適當的響應時間。為了實現所述的目的，本發明的一方面，是提出一種對無線射頻識 別服務系統進行自動化測量系統包括控制面板、虛擬終端和負載服務器，其中
控制面板用于組織、驅動并管理負載服務器，基于無線射頻識別服 務系統在控制面板設置虛擬腳本單元并運行，并根據需要改變腳本的內容并輸出測量控制指令；控制面板遠程控制的虛擬終端包括虛擬讀寫器、虛擬總線控制器 和接收器，其中接收器接收控制面板輸出的測量控制指令，用于測量 模擬真實環境下某個虛擬讀寫器或虛擬總線控制器的行為，并按照控制 面板發出的控制指令執行對應的業務流程；負載服務器用于運行虛擬終端，負載服務器獨立于控制面板所在的 計算機。根據本發明的實施例，所述虛擬終端用于隨機產生一個標簽號或一 批標簽號，虛擬終端采用多線程運行，使用不同的虛擬串口或IP地址 傳送數據。本發明的系統的積極效果虛擬終端是實現RFID服務測試自動化的 重要組件。它使我們在測試過程中隔離了復雜的硬件架構帶來的操作問題，具有以下四個特點(1) 友好的圖形化用戶界面，通過串口或IP地址向位于負載服務 器內的中間件或信息網絡傳送數據；(2) 根據虛擬腳本的設置，可以隨機產生一個標簽號或一批標簽號；(3) 虛擬讀寫器可多線程運行，虛擬讀寫器使用不同的虛擬串口 或IP地址，可以模擬被測設備的多個讀寫器及總線控制器的情況；(4) 可以靈活配置讀寫器數量、標簽編碼的格式、隨機編碼產生 的時間、是否帶有過濾去重等功能的性能參數。而RFID系統作為有多種硬件設備與信息網絡系統所組成的復雜系 統，服務能力是影響其深入應用的關鍵因素，本發明的意義就在于從系 統整體的角度對RFID系統進行服務能力的自動測試。為了實現所述的目的，本發明的另一方面，是基于以上系統，根據 被檢測系統的架構在負載服務器上同時運行多個虛擬終端，支持多種環 境，自動計算服務響應時間、重復負載場景，驗證被檢測系統性能調整 是否產生有利的影響，還提出一種對無線射頻識別服務系統進行自動化
測量的方法，包括如下步驟步驟1:建立被測量無線射頻識別服務系統測量目標數據 建立測試的需求和目標；根據被測量無線射頻識別服務系統運行目的創建測試中所需數據 的類型；設定被測量無線射頻識別服務系統的環境參數、及滿足穩定性和可 靠性條件所需要的壓力測試時間； 步驟2:創建虛擬腳本根據測量目標數據服務流程創建虛擬腳本，用來模擬真實應用中虛 擬終端和負載服務器之間的信息傳遞； 步驟3:定義服務環境對創建虛擬腳本提供的綜合參數來配置模擬真實服務的運行環境， 包括服務響應時間從用戶發出操作指令，到驅動中間件或虛擬終端提 交數據，再到數據反饋回用戶的時間；資源分配為虛擬終端分配IP地址，測試IP相關組件的性能，同 時指定負載服務器端的CPU占用率；迭代測試設定重復運行虛擬用戶腳本、協調虛擬用戶邏輯關系、 通知間隔間的等待時間，以及使用不同數據執行流程的次數，迭代測試 決定測試計劃的工作量；日志文件的記錄內容設定日志文件記錄測試中哪些虛擬終端與服 務器之間傳遞的信息，以及警報、錯誤內容及其它信息；步驟4:創建負載測試場景負載測試場景包括已根據虛擬腳本定義的虛擬終端信息，以及運行 虛擬終端的負載服務器信息； 步驟5:仿真影響因素設定一個虛擬參數表示可能出現問題的概率，用于表示對不同虛擬 終端的響應時間所產生的網絡影響以及服務對網絡的敏感性； 步驟6:運行方案及實時監控控制面板中的性能監控器，用于監控被測量無線射頻識別服務系統過捕捉被測量無線射頻識別服務系統的性能數 據，把服務質量和虛擬終端的負載和響應時間相關聯，找到瓶頸問題，運行方案及實時監控；步驟7:分析測試結果，調整被測量無線射頻識別服務系統架構并 再次測試，經過重復以上步驟，保證自動化測試系統準確模擬和運行真 實的行為，用于為用戶提供輔助決策依據。根據本發明的實施例，所述虛擬腳本中至少包含操作語言、數據格 式和通訊協議的設置。根據本發明的實施例，所述性能監控器至少輸出運行時間可靠性圖 表、負載變化圖表、負載服務器系統資源圖表、數據庫資源圖表、模擬 應用結果圖表，用于數據分析。根據本發明的實施例，所述數據的類型包括動態創建一批連續的 標簽編碼，或利用隨機數來模擬取得數據的行為。本發明方法的積極效果，根據被檢測的系統架構在負載服務器上同 時運行多個虛擬終端，支持多種環境，自動計算服務響應時間，方便地 重復負載場景，驗證性能調整是否產生有利的影響，以節省設計時間和 系統資源。使用這種方法可以測試整個應用的系統架構，分析問題并給 出可能的解決方案，幫助中間件和信息網絡優化應用性能，可應用于基于RFID的企業MES、 CRM、 ERP系統，或者供公眾査詢信息的公共 信息服務平臺。進一步，在應用部署完畢后，測量系統還可以被用來監 控性能，及作為系統擴展的輔助決策工具，負載服務器獨立于控制面板 所在的計算機，以避免負載服務對系統資源的占用對測試結果造成影 響。
圖1是本發明一種對無線射頻識別服務系統進行自動化測量系統組 成框圖。圖2是本發明一種對無線射頻識別服務系統進行自動化測量方法流 程圖。
具體實施方式
下面將結合附圖對本發明加以詳細說明，應指出的是，所描述的實 施例僅旨在便于對本發明的理解，而對其不起任何限定作用。如圖l所示，是本發明一種對無線射頻識別服務系統進行自動化測量系統組成框圖，主要由三部分組成，控制面板l、虛擬終端2和負載服務器3，其中控制面板1負責組織、驅動并管理負載，測試者在控制面板中基于 服務的行為分析設置虛擬腳本并運行，并根據需要改變腳本的內容；虛擬終端2包括虛擬讀寫器和虛擬總線控制器，在測試中用來模擬 真實環境下某個讀寫器或總線控制器的行為，并按照控制面板1發出的 控制指令執行對應的業務流程；負載服務器3用于運行虛擬終端2，獨立于控制面板1所在的計算機。控制面板1可以采用電路或計算機來實現。虛擬終端2由軟件來實 現。負載服務器3由計算機來實現。下面以某個車間生產線的RFID應用為例說明本發明的具體內容， 被測量無線射頻識別服務系統的測試目標是MES與ERP系統之間處理 生產訂單的服務能力。企業的生產線在應用了RFID技術之后，其生產流程將做出相應調 整。不論是自動識別技術對個性化生產能力的加強，還是產品追溯的需 求，都需要MES與ERP之間能夠雙向通訊，協同工作以保證RJFID生 產線的實時訂單調度。在上線前對訂單調度管理過程進行測試很有必要，因為如果調度出 現問題，將對企業生產造成很大的影響。同時通過測試，也可以對未來 被測量無線射頻識別服務系統的擴展性能做出預測。整個生產線系統共有14道主要工序，真實環境中使用UHF頻段讀 寫器讀取生產線上機殼內的電子標簽，本例中使用虛擬讀寫器替代UHF 據。個性化的用戶訂單通過ERP系統發往MES,轉 換為生產訂單交生產線生產，并記錄生產過程中的追溯信息，加工完畢 后向ERP系統提交產品配送信息，同時補充原料。如圖2所示，是本發明一種對無線射頻識別服務系統進行自動化測 量方法，其主要包括以下7個步驟系統分析確定被測量無線射頻識別服務的需求和目標，如測試哪 些流程或數據傳遞、被測量無線射頻識別服務系統中包含何種系統架 構、并發進程的平均值和最大值、預期的標簽讀取量、被測量無線射頻 識別服務系統預期的擴展計劃等，通過本步驟，測試人員把用戶的有效 需求轉化為服務測試目標，使測試結果更接近于實際效果。其次，還需要根據被測量無線射頻識別服務系統運行目的創建測試 中所需數據的類型，如對于生產制造企業，可以通過動態創建一批連續 的標簽編碼，而對于第三方物流企業，則需要利用隨機數來模擬取得數 據的行為。最后，還需要設定被測量無線射頻識別服務系統的環境參數，如網 絡連接方式、服務器配置，并與用戶商定系統滿足穩定性和可靠性條件 所需要的壓力測試時間。在本例中，為了獲得準確數據，首先在實驗室中搭建了生產線的模 擬環境，對真實環境下UHF頻段讀寫器的方向性、讀取距離以及讀取 率等參數進行了測試，確定了 14個檢測點的UHF頻段讀寫器安裝方式 和操作規范。這個過程也稱之為獨立測試，目的是為了獲取真實場景下 的性能參數。這些參數用于配置虛擬讀寫器，操作規范也同時寫入虛擬 腳本中，使后面的測試結果更接近于真實效果。Sl)創建虛擬腳本虛擬腳本根據被測量無線射頻識別服務流程創建，用來模擬真實應 用中虛擬終端和負載服務器之間的信息傳遞，首先，設置被測量無線射 頻識別服務的使用者使用的操作語言、數據格式和通訊協議，并記錄完 成服務中每一項功能的流程，產生虛擬腳本；其次，為了使虛擬腳本更 加真實，還可以通過邏輯關系來增加智能，在被測量無線射頻識別服務 中模擬用戶進行推理論證，如插入檢查點檢驗、異常操作產生錯誤的處 理方法、使用字典文件和日期/時間等動態數據源替代腳本中的常量等。 在本例中，虛擬腳本由S1步驟所獲取的操作規范組成。52) 定義服務環境通過提供綜合參數來配置模擬真實服務的運行，包括服務響應時間包括從用戶發出操作指令，到驅動中間件或虛擬終 端提交數據，再到數據反饋回用戶的服務響應時間；還要加入一個暫停 時間的參數，其長短用來表示從新手到熟練使用者不同的操作行為。資源分配分配虛擬終端IP地址，測試IP相關組件的性能影響。 同時指定服務器端的CPU占用率，以保證多種服務的并存。迭代測試設定重復運行虛擬用戶腳本、協調虛擬用戶邏輯關系、 通知間隔間的等待時間，以及使用不同數據執行流程的次數；迭代測試 決定了測試計劃的工作量。日志文件的記錄內容設定日志文件記錄測試中哪些虛擬終端與服 務器之間傳遞的信息，以及警報、錯誤內容等其它信息。53) 創建負載測試場景負載測試場景包括已根據虛擬腳本定義 的虛擬終端信息，以及運行虛擬終端的負載服務器信息，包括設定虛擬 終端的數量，并根據分組給它們分配相應的虛擬腳本，如果有多臺負載 服務器，則還需要分配虛擬終端運行于哪臺服務器上。本例中虛擬終端 為14臺，負載服務器為l臺。54) 仿真影響因素考慮被測量無線射頻識別服務運行中出現的 突發影響可能對服務質量造成的影響，如虛擬終端出現故障、網絡帶寬 減小、無法連接時服務表現出的特性。設定一個參數表示可能出現上述 問題的概率，就能表示對不同虛擬終端的響應時間所產生的網絡影響以 及被測量無線射頻識別服務對網絡的敏感性。測試中獲得的數據在應用 部署完畢后，還可以用于被測量無線射頻識別服務系統突發事件時的處 理。在本例中，S3至S5步驟可統一為以下過程獨立于真實生產線之外復制了企業MES和ERP系統，以及數據庫 系統，即負載系統，這一步也稱之為集成測試。無須建立真正的生產線， 將虛擬讀寫器與負載系統相連，并根據實際情況創建一批連續標簽編
碼，按照加工順序依次由虛擬讀寫器發送至MES。之后，設定了如下主要參數* 壓力測試時間20天參虛擬腳本參數使用字典文件替代追溯信息，日期從1900年至2100年依次測試* IP地址分配C段* 網絡帶寬10Mbps* 日志文件全部記錄* 虛擬終端出現故障概率0.0555) 運行方案及實時監控性能以上步驟完成后，就可以運行測 試，控制面板l中的性能監控器用于監控復雜被測量無線射頻識別服務 系統中的每個虛擬終端，并通過捕捉整個被測量無線射頻識別服務系統 的性能數據，把服務質量和虛擬終端的負載和響應時間相關聯，從而協 助找到瓶頸問題所在。性能監控是在后臺被動運行，以便對性能的影響 降到最低。典型的在線監控方式包括運行時間可靠性圖表、負載變化 圖表、負載服務器系統資源圖表、數據庫資源圖表、模擬應用結果圖表 等。56) 分析測試結果，調整被測量無線射頻識別服務系統架構并再 次測試評估測試結果是被測量無線射頻識別服務的測試流程中最重要的 一步，協助在運行腳本時準確找出被測量無線射頻識別服務系統架構中 存在的瓶頸問題，并加以改進，經過反復以上步驟，保證自動化測試系 統可以準確模擬和運行真實的行為，為用戶提供輔助決策依據。對應于本例，測試結果表明，在PIII 1G/512M內存/10M帶寬服務 器上可承載10,000次/小時的訪問能力，約等于3次/秒，滿足生產過程 中的實時需求以及未來的擴展可能；在MES向ERP系統傳送數據時出 現了瓶頸現象，導致用戶訂單不能滿足生產線制造能力，需要增加網絡 帶寬，并提高MES提交數據在ERP系統中的優先級；生產線最大制造 能力還可提高10% ，但需要將虛擬終端出現故障的概率降到0.005以下。RFID服務測試自動化系統與方法，為RFID系統架構和服務質量提
供了理想的上線前驗證手段，通過虛擬終端簡化隨著系統復雜程度提高 帶來的測試難度，節省寶貴的時間和資源，并可以重復進行測試，進一 步還可以通過預先配置典型場景和典型用戶行為簡化配置過程，并通過 自動分析測試圖表實現計算機輔助決策。上面描述是用于實現本發明的實施例，本領域的技術人員應該理 解，在不脫離本發明的范圍的任何修改或局部替換，均屬于本發明權利 要求來限定的范圍。
權利要求
1、一種對無線射頻識別服務系統進行自動化測量的系統包括控制面板、虛擬終端和負載服務器，其中控制面板用于組織、驅動并管理負載服務器，基于無線射頻識別服務系統在控制面板設置虛擬腳本單元并運行，并根據需要改變腳本的內容并輸出測量控制指令；控制面板遠程控制的虛擬終端包括虛擬讀寫器、虛擬總線控制器和接收器，其中接收器接收控制面板輸出的測量控制指令，用于測量模擬真實環境下某個虛擬讀寫器或虛擬總線控制器的行為，并按照控制面板發出的控制指令執行對應的業務流程；負載服務器用于運行虛擬終端，負載服務器獨立于控制面板所在的計算機。
2、 一種對無線射頻識別服務系統進行自動化測量方法，包括如下: 步驟1:建立被測量無線射頻識別服務系統測量目標數據 建立測試的需求和目標；根據被測量無線射頻識別服務系統運行目的創建測試中所需數據 的類型；設定被測量無線射頻識別服務系統的環境參數、及滿足穩定性和可 靠性條件所需要的壓力測試時間； 步驟2:創建虛擬腳本根據測量目標數據服務流程創建虛擬腳本，用來模擬真實應用中虛 擬終端和負載服務器之間的信息傳遞； 步驟3:定義服務環境對創建虛擬腳本提供的綜合參數來配置模擬真實服務的運行環境，包括服務響應時間從用戶發出操作指令，到驅動中間件或虛擬終端提 交數據，再到數據反饋回用戶的時間；資源分配為虛擬終端分配IP地址，測試IP相關組件的性能，同 時指定負載服務器端的CPU占用率；迭代測試設定重復運行虛擬用戶腳本、協調虛擬用戶邏輯關系、 通知間隔間的等待時間，以及使用不同數據執行流程的次數，迭代測試 決定測試計劃的工作量；日志文件的記錄內容設定日志文件記錄測試中哪些虛擬終端與服 務器之間傳遞的信息，以及警報、錯誤內容及其它信息；步驟4:創建負載測試場景負載測試場景包括已根據虛擬腳本定義的虛擬終端信息，以及運行 虛擬終端的負載服務器信息； 步驟5:仿真影響因素設定一個虛擬參數表示可能出現問題的概率，用于表示對不同虛擬 終端的響應時間所產生的網絡影響以及服務對網絡的敏感性； 步驟6:運行方案及實時監控控制面板中的性能監控器，用于監控被測量無線射頻識別服務系統 中的每個虛擬組件，并通過捕捉被測量無線射頻識別服務系統的性能數 據，把服務質量和虛擬終端的負載和響應時間相關聯，找到瓶頸問題， 運行方案及實時監控；步驟7:分析測試結果，調整被測量無線射頻識別服務系統架構并 再次測試，經過重復以上步驟，保證自動化測試系統準確模擬和運行真 實的行為，用于為用戶提供輔助決策依據。
3、 如權利要求1所述的對無線射頻識別服務系統進行自動化測量 系統，其特征在于所述虛擬終端用于隨機產生一個標簽號或一批標簽 號，虛擬終端采用多線程運行，使用不同的虛擬串口或IP地址傳送數 據。
4、 如權利要求2所述的對無線射頻識別服務系統進行自動化測量 方法，其特征在于所述虛擬腳本中至少包含操作語言、數據格式和通 訊協議的設置。
5、 如權利要求2所述的對無線射頻識別服務系統進行自動化測量 方法，其特征在于，所述性能監控器至少輸出運行時間可靠性圖表、負 載變化圖表、負載服務器系統資源圖表、數據庫資源圖表、模擬應用結 果圖表，用于數據分析。
6、如權利要求2所述的對無線射頻識別服務系統進行自動化測量 方法，其特征在于，所述數據的類型包括動態創建一批連續的標簽編 碼，或利用隨機數來模擬取得數據的行為。
全文摘要
本發明公開一種對無線射頻識別服務系統進行自動化測量的系統及方法，系統包括控制面板、虛擬終端和負載服務器。方法包括根據被測服務系統架構在負載服務器上同時運行多個虛擬終端，支持多種環境，自動計算服務響應時間，方便地重復負載場景，驗證應用流程調整是否對服務性能產生有利的影響。測試整個應用的系統架構，分析問題并給出解決方案，幫助中間件和信息網絡優化應用性能，用于基于RFID的企業MES、CRM、ERP系統，或者供公眾查詢信息的公共信息服務平臺。本發明提供理想的上線前驗證手段，虛擬終端簡化測試難度，提高測試效率，通過典型場景和典型用戶行為簡化配置過程，并通過自動分析測試圖表實現計算機輔助決策。
文檔編號G06K7/00GK101149780SQ200610113240
公開日2008年3月26日 申請日期2006年9月20日 優先權日2006年9月20日
發明者強 關, 禹 劉, 健 趙 申請人:中國科學院自動化研究所