CN101149780B - 对无线射频识别服务系统进行自动化测量的系统与方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种对无线射频识别服务系统进行自动化测量的系统及方法，系统包括：控制面板、虚拟终端和负载服务器。方法包括：根据被测服务系统架构在负载服务器上同时运行多个虚拟终端，支持多种环境，自动计算服务响应时间，方便地重复负载场景，验证应用流程调整是否对服务性能产生有利的影响。测试整个应用的系统架构，分析问题并给出解决方案，帮助中间件和信息网络优化应用性能，用于基于RFID的企业MES、CRM、ERP系统，或者供公众查询信息的公共信息服务平台。本发明提供理想的上线前验证手段，虚拟终端简化测试难度，提高测试效率，通过典型场景和典型用户行为简化配置过程，并通过自动分析测试图表实现计算机辅助决策。

Description

对无线射频识别服务系统进行自动化测量的系统与方法

技术领域

本发明属于电子信息技术领域，主要涉及一种对无线射频识别(RFID)服务系统进行自动化测量系统与测量方法。

背景技术

RFID技术在标签成本降低、读取率提高、以及投资回收模型确定之后，即将展开大规模的应用。将RFID技术应用于物流、制造等行业，其对效率及便利性方面的积极作用会更加突出。而这种优势是通过应用中中间件和信息网络的服务体现出来的。为了给用户带来最优的操作体验，我们需要使用可靠的硬件来支持服务。但是通常RFID应用系统中复杂的体系架构难以保证这种可靠性，甚至，我们缺少一种方法去评价体系架构的复杂性给服务带来的影响。

良好的RFID中间件和信息网络所提供的服务涉及到复杂的软硬件架构，这些服务还要保证对系统每一层中的每个组件的性能和占用资源进行有效的管理。对RFID应用，用户是否能够接受一种服务，主要在于以下四个方面：

服务响应时间：用户发出指令到得到响应的时间。尽管RFID读写器是在自动获取数据，但这些数据通常储存于本地数据库，而不发往服务器。当用户发出运行指令后，进程访问本地数据库获取数据，甚至为了保证实时性需求，还要驱动中间件和硬件设备工作，再将结果反馈回服务器。如果这个响应时间超出了用户的忍受范畴，该服务将被认为失败。

系统支持的并发进程：不论是离散式的用户请求还是复杂的硬件架构，都会在服务中产生大量的并发进程。这些进程是否会对系统资源造成较大的影响，甚至影响服务的质量，也需要通过负载测试才可以评价。特别是考虑应用中硬件架构的调整可能对并发进程造成影响，这方面的测试也有助于在上线前对系统架构进行优化。

系统组件之间的协同共存：尽管电子标签存在不同的频段和通讯协议，数据的存储和发送也有不同的定义，但是对于最终用户来说，他们希望可以由一种服务来保证信息的准确传送。大部分中间件的任务就是保证多种类型的系统组件在同一种服务下协同工作，其可靠性和可扩展性更值得关注。

服务运行中的数据瓶颈：庞大的RFID应用系统在设计中难免会出现考虑不周的地方，这给未来的系统运行造成了潜在的危险。而在系统设计初期又有不断反复调整的问题，以保证系统相对最优化。检测服务运行中可能出现数据拥堵的瓶颈点，是上线前必要的工作之一。人们往往通过经验预测数据流量来估算瓶颈可能产生的位置。一旦预期的估算产生偏差，将可能在系统中产生累加效应，降低性能。科学的估算和模拟可以降低这种灾难发生的可能性。

对于传统的RFID系统测试技术，往往是对硬件系统进行单元测试，检测设备的可靠性和性能指标，很少从系统整体方面进行测试。对于RFID系统的服务能力，更是很少涉及。

发明内容

为了解决RFID应用系统中由复杂的体系架构而引起的难以保证服务性能服务的问题，本发明的目的是对不同服务设备检测其硬件架构的复杂性给服务带来的影响，检测服务响应时间、系统支持的并发进程、系统组件之间的协同共存、服务运行中的数据瓶颈，检测信号强弱、误码、通讯速度等，为此，本发明提出一种对无线射频识别服务系统进行自动化测量的系统与方法，能够在RFID系统部署前预测到实际运行中的行为，以及检验服务针对该行为的性能和应对措施是否有效，目的是对系统中中间件与信息网络的应用能力进行衡量，使其支持并发进程，并保证适当的响应时间。

为了实现所述的目的，本发明的一方面，是提出一种对无线射频识别服务系统进行自动化测量系统包括：

控制面板、虚拟终端和负载服务器，其中：

控制面板用于组织、驱动并管理负载服务器，基于无线射频识别服务系统在控制面板设置虚拟脚本单元并运行，并根据需要改变脚本的内容并输出测量控制指令；

控制面板远程控制的虚拟终端包括：虚拟读写器、虚拟总线控制器和接收器，其中：接收器接收控制面板输出的测量控制指令，用于测量模拟真实环境下某个虚拟读写器或虚拟总线控制器的行为，并按照控制面板发出的控制指令执行对应的业务流程；

负载服务器用于运行虚拟终端，负载服务器独立于控制面板所在的计算机。

根据本发明的实施例，所述虚拟终端用于随机产生一个标签号或一批标签号，虚拟终端采用多线程运行，使用不同的虚拟串口或IP地址传送数据。

本发明的系统的积极效果虚拟终端是实现RFID服务测试自动化的重要组件。它使我们在测试过程中隔离了复杂的硬件架构带来的操作问题，具有以下四个特点：

(1)友好的图形化用户界面，通过串口或IP地址向位于负载服务器内的中间件或信息网络传送数据；

(2)根据虚拟脚本的设置，可以随机产生一个标签号或一批标签号；

(3)虚拟读写器可多线程运行，虚拟读写器使用不同的虚拟串口或IP地址，可以模拟被测设备的多个读写器及总线控制器的情况；

(4)可以灵活配置读写器数量、标签编码的格式、随机编码产生的时间、是否带有过滤去重等功能的性能参数。

而RFID系统作为有多种硬件设备与信息网络系统所组成的复杂系统，服务能力是影响其深入应用的关键因素，本发明的意义就在于从系统整体的角度对RFID系统进行服务能力的自动测试。

为了实现所述的目的，本发明的另一方面，是基于以上系统，根据被检测系统的架构在负载服务器上同时运行多个虚拟终端，支持多种环境，自动计算服务响应时间、重复负载场景，验证被检测系统性能调整是否产生有利的影响，还提出一种对无线射频识别服务系统进行自动化测量的方法，包括如下步骤：

步骤1：建立被测量无线射频识别服务系统测量目标数据：

建立测试的需求和目标；

根据被测量无线射频识别服务系统运行目的创建测试中所需数据的类型；

设定被测量无线射频识别服务系统的环境参数、及满足稳定性和可靠性条件所需要的压力测试时间；

步骤2：创建虚拟脚本

根据测量目标数据服务流程创建虚拟脚本，用来模拟真实应用中虚拟终端和负载服务器之间的信息传递；

步骤3：定义服务环境

对创建虚拟脚本提供的综合参数来配置模拟真实服务的运行环境，包括：

服务响应时间：从用户发出操作指令，到驱动中间件或虚拟终端提交数据，再到数据反馈回用户的时间；

资源分配：为虚拟终端分配IP地址，测试IP相关组件的性能，同时指定负载服务器端的CPU占用率；

迭代测试：设定重复运行虚拟用户脚本、协调虚拟用户逻辑关系、通知间隔间的等待时间，以及使用不同数据执行流程的次数，迭代测试决定测试计划的工作量；

日志文件的记录内容：设定日志文件记录测试中哪些虚拟终端与服务器之间传递的信息，以及警报、错误内容及其它信息；

步骤4：创建负载测试场景

负载测试场景包括已根据虚拟脚本定义的虚拟终端信息，以及运行虚拟终端的负载服务器信息；

步骤5：仿真影响因素

设定一个虚拟参数表示可能出现问题的概率，用于表示对不同虚拟终端的响应时间所产生的网络影响以及服务对网络的敏感性；

步骤6：运行方案及实时监控

控制面板中的性能监控器，用于监控被测量无线射频识别服务系统中的每个虚拟组件，并通过捕捉被测量无线射频识别服务系统的性能数据，把服务质量和虚拟终端的负载和响应时间相关联，找到瓶颈问题，运行方案及实时监控；

步骤7：分析测试结果，调整被测量无线射频识别服务系统架构并再次测试，经过重复以上步骤，保证自动化测试系统准确模拟和运行真实的行为，用于为用户提供辅助决策依据。

根据本发明的实施例，所述虚拟脚本中至少包含操作语言、数据格式和通讯协议的设置。

根据本发明的实施例，所述性能监控器至少输出运行时间可靠性图表、负载变化图表、负载服务器系统资源图表、数据库资源图表、模拟应用结果图表，用于数据分析。

根据本发明的实施例，所述数据的类型包括：动态创建一批连续的标签编码，或利用随机数来模拟取得数据的行为。

本发明方法的积极效果，根据被检测的系统架构在负载服务器上同时运行多个虚拟终端，支持多种环境，自动计算服务响应时间，方便地重复负载场景，验证性能调整是否产生有利的影响，以节省设计时间和系统资源.使用这种方法可以测试整个应用的系统架构，分析问题并给出可能的解决方案，帮助中间件和信息网络优化应用性能，可应用于基于RFID的企业MES、CRM、ERP系统，或者供公众查询信息的公共信息服务平台.进一步，在应用部署完毕后，测量系统还可以被用来监控性能，及作为系统扩展的辅助决策工具，负载服务器独立于控制面板所在的计算机，以避免负载服务对系统资源的占用对测试结果造成影响.

附图说明

图1是本发明一种对无线射频识别服务系统进行自动化测量系统组成框图。

图2是本发明一种对无线射频识别服务系统进行自动化测量方法流程图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明加以详细说明，应指出的是，所描述的实施例仅旨在便于对本发明的理解，而对其不起任何限定作用。

如图1所示，是本发明一种对无线射频识别服务系统进行自动化测量系统组成框图，主要由三部分组成，控制面板1、虚拟终端2和负载服务器3，其中：

控制面板1负责组织、驱动并管理负载，测试者在控制面板中基于服务的行为分析设置虚拟脚本并运行，并根据需要改变脚本的内容；

虚拟终端2包括虚拟读写器和虚拟总线控制器，在测试中用来模拟真实环境下某个读写器或总线控制器的行为，并按照控制面板1发出的控制指令执行对应的业务流程；

负载服务器3用于运行虚拟终端2，独立于控制面板1所在的计算机。

控制面板1可以采用电路或计算机来实现。虚拟终端2由软件来实现。负载服务器3由计算机来实现。

下面以某个车间生产线的RFID应用为例说明本发明的具体内容，被测量无线射频识别服务系统的测试目标是MES与ERP系统之间处理生产订单的服务能力。

企业的生产线在应用了RFID技术之后，其生产流程将做出相应调整。不论是自动识别技术对个性化生产能力的加强，还是产品追溯的需求，都需要MES与ERP之间能够双向通讯，协同工作以保证RFID生产线的实时订单调度。

在上线前对订单调度管理过程进行测试很有必要，因为如果调度出现问题，将对企业生产造成很大的影响。同时通过测试，也可以对未来被测量无线射频识别服务系统的扩展性能做出预测。

整个生产线系统共有14道主要工序，真实环境中使用UHF频段读写器读取生产线上机壳内的电子标签，本例中使用虚拟读写器替代UHF频段读写器产生数据。个性化的用户订单通过ERP系统发往MES，转换为生产订单交生产线生产，并记录生产过程中的追溯信息，加工完毕后向ERP系统提交产品配送信息，同时补充原料。

如图2所示，是本发明一种对无线射频识别服务系统进行自动化测量方法，其主要包括以下7个步骤：

系统分析：确定被测量无线射频识别服务的需求和目标，如测试哪些流程或数据传递、被测量无线射频识别服务系统中包含何种系统架构、并发进程的平均值和最大值、预期的标签读取量、被测量无线射频识别服务系统预期的扩展计划等，通过本步骤，测试人员把用户的有效需求转化为服务测试目标，使测试结果更接近于实际效果。

其次，还需要根据被测量无线射频识别服务系统运行目的创建测试中所需数据的类型，如对于生产制造企业，可以通过动态创建一批连续的标签编码，而对于第三方物流企业，则需要利用随机数来模拟取得数据的行为.

最后，还需要设定被测量无线射频识别服务系统的环境参数，如网络连接方式、服务器配置，并与用户商定系统满足稳定性和可靠性条件所需要的压力测试时间。

在本例中，为了获得准确数据，首先在实验室中搭建了生产线的模拟环境，对真实环境下UHF频段读写器的方向性、读取距离以及读取率等参数进行了测试，确定了14个检测点的UHF频段读写器安装方式和操作规范。这个过程也称之为独立测试，目的是为了获取真实场景下的性能参数。这些参数用于配置虚拟读写器，操作规范也同时写入虚拟脚本中，使后面的测试结果更接近于真实效果。

S1)创建虚拟脚本：

虚拟脚本根据被测量无线射频识别服务流程创建，用来模拟真实应用中虚拟终端和负载服务器之间的信息传递，首先，设置被测量无线射频识别服务的使用者使用的操作语言、数据格式和通讯协议，并记录完成服务中每一项功能的流程，产生虚拟脚本；其次，为了使虚拟脚本更加真实，还可以通过逻辑关系来增加智能，在被测量无线射频识别服务中模拟用户进行推理论证，如插入检查点检验、异常操作产生错误的处理方法、使用字典文件和日期/时间等动态数据源替代脚本中的常量等。在本例中，虚拟脚本由S1步骤所获取的操作规范组成。

S2)定义服务环境：

通过提供综合参数来配置模拟真实服务的运行，包括：

服务响应时间：包括从用户发出操作指令，到驱动中间件或虚拟终端提交数据，再到数据反馈回用户的服务响应时间；还要加入一个暂停时间的参数，其长短用来表示从新手到熟练使用者不同的操作行为。

资源分配：分配虚拟终端IP地址，测试IP相关组件的性能影响。同时指定服务器端的CPU占用率，以保证多种服务的并存。

迭代测试：设定重复运行虚拟用户脚本、协调虚拟用户逻辑关系、通知间隔间的等待时间，以及使用不同数据执行流程的次数；迭代测试决定了测试计划的工作量。

日志文件的记录内容：设定日志文件记录测试中哪些虚拟终端与服务器之间传递的信息，以及警报、错误内容等其它信息。

S3)创建负载测试场景：负载测试场景包括已根据虚拟脚本定义的虚拟终端信息，以及运行虚拟终端的负载服务器信息，包括设定虚拟终端的数量，并根据分组给它们分配相应的虚拟脚本，如果有多台负载服务器，则还需要分配虚拟终端运行于哪台服务器上。本例中虚拟终端为14台，负载服务器为1台。

S4)仿真影响因素：考虑被测量无线射频识别服务运行中出现的突发影响可能对服务质量造成的影响，如虚拟终端出现故障、网络带宽减小、无法连接时服务表现出的特性。设定一个参数表示可能出现上述问题的概率，就能表示对不同虚拟终端的响应时间所产生的网络影响以及被测量无线射频识别服务对网络的敏感性。测试中获得的数据在应用部署完毕后，还可以用于被测量无线射频识别服务系统突发事件时的处理。在本例中，S3至S5步骤可统一为以下过程：

独立于真实生产线之外复制了企业MES和ERP系统，以及数据库系统，即负载系统，这一步也称之为集成测试.无须建立真正的生产线，将虚拟读写器与负载系统相连，并根据实际情况创建一批连续标签编码，按照加工顺序依次由虚拟读写器发送至MES.之后，设定了如下主要参数：

●压力测试时间：20天

●虚拟脚本参数：使用字典文件替代追溯信息，日期从1900年至2100年依次测试

●IP地址分配：C段

●网络带宽：10Mbps

●日志文件：全部记录

●虚拟终端出现故障概率：0.05

S5)运行方案及实时监控性能：以上步骤完成后，就可以运行测试，控制面板1中的性能监控器用于监控复杂被测量无线射频识别服务系统中的每个虚拟终端，并通过捕捉整个被测量无线射频识别服务系统的性能数据，把服务质量和虚拟终端的负载和响应时间相关联，从而协助找到瓶颈问题所在。性能监控是在后台被动运行，以便对性能的影响降到最低。典型的在线监控方式包括：运行时间可靠性图表、负载变化图表、负载服务器系统资源图表、数据库资源图表、模拟应用结果图表等。

S6)分析测试结果，调整被测量无线射频识别服务系统架构并再次测试：

评估测试结果是被测量无线射频识别服务的测试流程中最重要的一步，协助在运行脚本时准确找出被测量无线射频识别服务系统架构中存在的瓶颈问题，并加以改进，经过反复以上步骤，保证自动化测试系统可以准确模拟和运行真实的行为，为用户提供辅助决策依据。

对应于本例，测试结果表明，在PIII 1G/512M内存/10M带宽服务器上可承载10,000次/小时的访问能力，约等于3次/秒，满足生产过程中的实时需求以及未来的扩展可能；在MES向ERP系统传送数据时出现了瓶颈现象，导致用户订单不能满足生产线制造能力，需要增加网络带宽，并提高MES提交数据在ERP系统中的优先级；生产线最大制造能力还可提高10％，但需要将虚拟终端出现故障的概率降到0.005以下。

RFID服务测试自动化系统与方法，为RFID系统架构和服务质量提供了理想的上线前验证手段，通过虚拟终端简化随着系统复杂程度提高带来的测试难度，节省宝贵的时间和资源，并可以重复进行测试，进一步还可以通过预先配置典型场景和典型用户行为简化配置过程，并通过自动分析测试图表实现计算机辅助决策。

上面描述是用于实现本发明的实施例，本领域的技术人员应该理解，在不脱离本发明的范围的任何修改或局部替换，均属于本发明权利要求来限定的范围。

Claims (4)

1.一种对无线射频识别服务系统进行自动化测量方法，包括如下：

步骤1：建立被测量无线射频识别服务系统测量目标数据：

建立测试的需求和目标；

根据被测量无线射频识别服务系统运行目的创建测试中所需数据的类型；

设定被测量无线射频识别服务系统的环境参数、及满足稳定性和可靠性条件所需要的压力测试时间；

步骤2：创建虚拟脚本

根据测量目标数据服务流程创建虚拟脚本，用来模拟真实应用中虚拟终端和负载服务器之间的信息传递；

步骤3：定义服务环境

对创建虚拟脚本提供的综合参数来配置模拟真实服务的运行环境，包括：

服务响应时间：从用户发出操作指令，到驱动中间件或虚拟终端提交数据，再到数据反馈回用户的时间；

资源分配：为虚拟终端分配IP地址，测试IP相关组件的性能，同时指定负载服务器端的CPU占用率；

迭代测试：设定重复运行虚拟用户脚本、协调虚拟用户逻辑关系、通知间隔间的等待时间，以及使用不同数据执行流程的次数，迭代测试决定测试计划的工作量；

日志文件的记录内容：设定日志文件记录测试中哪些虚拟终端与服务器之间传递的信息，以及警报、错误内容及其它信息；

步骤4：创建负载测试场景

负载测试场景包括已根据虚拟脚本定义的虚拟终端信息，以及运行虚拟终端的负载服务器信息；

步骤5：仿真影响因素

设定一个虚拟参数表示可能出现问题的概率，用于表示对不同虚拟终端的响应时间所产生的网络影响以及服务对网络的敏感性；

步骤6：运行方案及实时监控

控制面板中的性能监控器，用于监控被测量无线射频识别服务系统中的每个虚拟组件，并通过捕捉被测量无线射频识别服务系统的性能数据，把服务质量和虚拟终端的负载和响应时间相关联，找到瓶颈问题，运行方案及实时监控；

步骤7：分析测试结果，调整被测量无线射频识别服务系统架构并再次测试，经过重复以上步骤，保证自动化测试系统准确模拟和运行真实的行为，用于为用户提供辅助决策依据。

2.如权利要求1所述的对无线射频识别服务系统进行自动化测量方法，其特征在于：所述虚拟脚本中至少包含操作语言、数据格式和通讯协议的设置。

3.如权利要求1所述的对无线射频识别服务系统进行自动化测量方法，其特征在于，所述性能监控器至少输出运行时间可靠性图表、负载变化图表、负载服务器系统资源图表、数据库资源图表、模拟应用结果图表，用于数据分析。

4.如权利要求1所述的对无线射频识别服务系统进行自动化测量方法，其特征在于，所述数据的类型包括：动态创建一批连续的标签编码，或利用随机数来模拟取得数据的行为.

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