RFID电子配线架系统

上海互惠信息技术有限公司——欧书云

    在工作组的论坛内有太多的电子配线架专家，也有很多关于电子配线架的文章，我想勿需我再班门弄斧介绍什么是电子配线架。但，关于RFID电子配线架，我倒是可以说几句。总的来说，与端口技术及链路技术相比，RFID电子配线架有着自己独有的特点。
    我想从以下几点给大家介绍一下RFID电子配线架。
一、RFID电子配线架系统的原理及结构
1.1 RFID基本原理
    介绍RFID电子配线架原理之前，先简单介绍一下RFID基本原理。
    它的基本原理是利用智能电子标签来标识各种物品，其核心是智能电子标签，这种标签根据无线射频标识原理RFID（Radio Frequency Identification System）而产生，它与读写器通过无线射频信号交换信息，电子标签是未来标签市场的一种终极产品。
    射频识别系统的数据存储在射频标签之中，其能量供应以及与识别器之间的数据交换不是通过电流而是通过磁场或电磁场。射频识别系统包括射频标签和识别器两个部分。射频标签贴在产品或安装在产品或物品上，由射频识别器读取存储于标签中的数据。
    一个最基本的RFID系统如图下图所示，一般包括以下几个部分：一个载有目标物相关信息的RFID标签；一个在读写器及RFID单元间传输RF信号的天线； 一个接收从RFID单元上返回的RF信号并将解码的数据传输到主机系统以供处理的读写器。
    电子标签、天线、读写器及主机可局部或全部集成为一个整体，或集成为少数的部件。不同制造商有各自不同的集成方法。(在以上基本配置之外，还应包括相应的应用软件)。

 

图1.1  RFID系统结构

1.2  RFID电子配线架系统原理
    RFID电子配线架系统主要由RFID电子跳线、RFID电子配线架、控制器和后台计算机管理软件四大功能模块组成，其核心是RFID电子跳线及RFID电子配线架。RFID电子跳线是在普通跳线上增加带有唯一身份的RFID电子标签，该标签内含有跳线的类型、速度等数据，因此，RFID电子跳线又可称为智能跳线；RFID电子配线架是在普通配线架上嵌入RFID识别器，既具有普通配线架的功能，同时又能识别RFID电子跳线；控制器，与多个RFID电子配线架相连接，用于控制多个RFID电子配线架，可显示当前网络物理层的电缆连接状态；后台计算机管理软件，与多个控制器连接，对物理层链路信息的实时监视、记录和管理。上述四个功能模块紧密相连，协同工作，对物理层的信息传递相当精确。下图是控制器和电子配线架的实物图。

 

图1.2  RFID电子配线架系统的体系结构

    整个RFID电子配线架的体系结构图如下：

 

图1.3  RFID电子配线架系统的体系结构

图例说明：
    ①客户端，用户通过WEB浏览器或者E-mail查看物理网络状态。②移动终端（智能手机、PDA等）查看物理网络状态和告警信息。③后台计算机管理软件。④机柜⑤控制器⑥电子配线架等都放在机柜内。
二、RFID电子配线架的功能
    RFID电子配线架系统可以实时监控网络环境中的跳线、链路、交换机、路由器、终端等的变化情况，具有支持断电恢复、工作单管理、现场线路和设备的变更、追踪等一系列功能。具体功能如下：
2.1 网络设备及终端的实时监控
    电子配线架系统的后台管理软件能实时获取网络设备及终端的IP和MAC地址。可以对网络设备、终端及其链路进行实时监控。非法的终端一旦接入实时发现，必须接入的终端一旦离线也实时发现。另外，还可以检测链路的数据流量、链路的状态等等。如图2.1所示为RFID电子配线架系统对布线现场的网络设备及终端的实时监控图。

 

图2.1  系统对网络设备及终端的实时监控图

2.2 物理链路的实时监控
    如图2.2所示为RFID电子配线架系统对布线现场的物理链路的实时监控图。

 

图2.2  系统对物理链路的实时监控图

2.3 LED灯引导跳线 
    每个普通配线架上都安装RFID识别器，当RFID电子跳线插入网络配线架的某个任意端口时，电子配线架可精确监测网络配线架的每个端口链接的情况。电子配线架上还配有LED灯，蜂鸣器等设施辅助跳线工作。同时控制器端会显示跳线工作单，并语音同步跳线操作。如图2.3所示为现场LED灯引导跳线操作的示意图。

 

图2.3  LED灯 引导跳线操作示意图

2.4 工作单指导跳线
    设备终端变更或其它原因引起变更跳线，系统自动生成工作单，指导现场的每一根跳线变更，从而使网络拓扑结构与预期一致。系统会将工作单分发到指定的电子配线架，使该配线架的跳线按照工作单预期的结果变更，有任何异常都会告警。如图2.4所示为工作单的表格显示和图形显示。

 

图2.4工作单的表格显示和图形显示

2.5 断电恢复
    当因为种种原因出现硬件故障或断电时，在故障排除后或通电后，电子配线架及其配套系统能自动检测当前信息是否与故障前或断电前的信息一致。如果不一致，现场控制器就会报警提示，同时计算机管理模块会做出实时反应，提示管理员是否将链路信息更新到故障或断电之前的状态，获得管理员确定后，就会以工作单的形式指导现场人员将链路恢复到断电前或故障前，确保当前链路信息的准确性和可操作性。

 

图2.5 图形显示物理链路断电恢复前后的变化

2.6 链路追踪
    综合布线的现场，一个机柜内往往由成百上千条跳线，如何通过某个跳线的一端快速地找出另一端，一直是个难题，RFID电子配线架却可以轻松做到。用一张追踪卡放在用户需要查找的那个端口上，该端口及其连接到的端口的LED灯都会闪烁，就可迅速找到当前链路。
2.7 告警功能
    RFID电子配线架系统有多级告警功能。首先，当任何一条链路非法变更时，电子配线架都会实时发现，并通过LED灯告警，并将告警信息发送给控制器，控制器会用屏幕显示告警内容及同步语音提示，并将告警信息发送到后台管理软件。后台管理软件会通过图、文、短信、E-mail等多种直观形式完整地显示所有告警信息，并提示管理员及时处理。另外，后台管理软件还可以监控带有特定MAC地址的终端非法变更，任何非法MAC变更也会被及时发现，并向用户告警。
2.8 检测跳线半插入
    跳线插入配线架的端口时，往往出现未插入到位（即半插入）状态，普通配线架是无法判别的，RFID电子配线架可以判别。半插入时，电子配线架、控制器及后台管理软件都会收到警告信息。
2.9 支持跨控制器跳线操作
    RFID电子配线架结构简单，系统架构精巧，是非接触式ID技术，所以实现这种跨控制器的跳线非常方便，不管这两个控制器是不是在不同的电信间或跨楼层的设备间内。
2.10 易于平滑升级
    RFID电子配线架系统尽管是全新的产品，但也能将普通的配线架平滑升级为电子配线架，在普通配线架上外挂一个RFID识别器就可实现升级。另外，在普通的交换机上外挂一个RFID识别器，也可以将普通交换机升级为带有电子配线架功能的交换机。
三、RFID电子配线架的外形结构及使用方式
    RFID电子配线架是由普通配线架和RFID识别器组成。RFID识别器可以内嵌在配线架内部，也可以外挂在配线架或交换机上（此时，交换机具有电子配线架功能）。电子配线架在使用时，既可以是双配线架结构，也可以是单配线架结构。下表简单列举一些常用单双配线架的组合方式。

 

四、RFID电子配线架与物联网及云计算
    上海互惠的RFID电子配线架系统与传统的RFID电子配线架技术虽然在电子配线架领域的功能有很多相似之处，但内在却有着本质的区别。
    首先，从系统的集成度来说，上海互惠的RFID电子配线架有着开放的集成平台，该平台有基于SOA设计思想设计的可无限扩展的、分布式的、开放的软件平台架构，有基于RFID及无线传感网络设计的软件中间件，有自主创新的硬件中间层等。这些结构保证了软件上的功能不断扩展和硬件的不断集成。上海互惠的目标是以此平台为基础，不断集成和研发具有新功能的硬件，使整个网络的物理层被精确的监控和管理，我们称之为“RFID智慧网络”。
    其次，RFID智慧网络是典型的物联网应用。在RFID智慧网络中，网络物理层的每一个设施、设备、线缆、节点都被完整地管理起来，通过无线传感技术及RFID技术，使得物理信息被实时收集，经过云端的计算和优化策略，从而实现对物理层的监控和告警。是网络智能化的必经之路，是网络中的物联网。
    最后，RFID智慧网络是云计算的发展必然需求。随着云计算平台的成熟，计算自动化、存储自动化、网络自动化、平台服务自动化、软件服务自动化正在逐渐成为现实。但是，云的背后带来了很大的管理问题。那就是物理层的透明化和自动化后，随着物理层的不断扩展，给物理层的优化和管理带来了致命的挑战。解决办法就是物理层的自动化，就是RFID智慧网络。长远看来，RFID智慧网络也将成为云平台不可缺少的组件和功能。
五、上海互惠信息技术有限公司的RFID电子配线架的工作进展
    我们已经完成了RFID智慧网络的集成平台的第一个版本，在功能上和性能上完全能够满足电子配线架的需求。随着版本的不断升级，最终将成为网络物联网强有力的平台。最理想的发展是，我们最终将开放该平台，可以和EPC或其他的标准实现数据交换，那样该平台将能够对每个网络物理资源从工厂生产到用户到整个生命周期结束做最完善的管理。
    我们已经完成RFID电子配线架所需求的各种软硬件技术的研发工作。硬件包括：标签、读写设备、控制器等，并完成集成和测试。软件主要是在上述平台的基础上完成业务逻辑的构建，这些业务逻辑之间是相对独立和可配置的。除此以外，我们还花了大量的精力对硬件的外形多样化、成本最小化做了研究。可以肯定地说，在RFID的大规模应用中，目前我们的硬件结构和设计，使得我们的RFID成本做到行业的最低，同时不影响性能。就电子配线架而言，硬件成本不比传统的技术高。目前，我们正在和一些国内外的个别厂商商讨如何将我们电子配线架的技术嵌入到他们设备中去，同时我们自己也在做小批量的生产所需要的产品外形和结构的设计及加工。我们期待着有更多的人加入我们的事业，共同实现物理网络的物联网——RFID智慧网络。