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RFID技術應用迎來網絡架構創新
作者：茗漾 收編
來源：中國自動識別技術
日期：2007-07-09 11:06:03
摘要： 3月15日，上海先達企業發展有限公司與美國REVA公司簽署戰略合作協議，推出集成“TAP中間件”的應用系統。近日，應本刊邀請，上海先達企業發展有限公司產品應用部資深經理陳一新回答了讀者關心的一些核心問題，通過問題的解答，我們不難發現RFID硬件中間件網絡架構的創新所在。
RFID應用市場從前幾年的技術萬能吹捧逐漸回歸市場本質，現在國內外企業在實施了ERP、MES、WMS系統之后，開始理性地考慮利用自動識別技術解決輸入輸出的數據采集瓶頸問題。在RFID系統實施中，企業首先遇到的問題就是如何把RFID設備（Reader/天線/Tag/RFID打印機）與ERP系統相連，如何有效應用通過RFID系統采集的數據。RFID軟件中間件應運而生，而RFID硬件中間件的運用則給RFID網絡架構帶來了創新的思路。
3月15日，上海先達企業發展有限公司與美國REVA公司簽署戰略合作協議，推出集成“TAP中間件”的應用系統。近日，應本刊邀請，上海先達企業發展有限公司產品應用部資深經理陳一新回答了讀者關心的一些核心問題，通過問題的解答，我們不難發現RFID硬件中間件網絡架構的創新所在。
消息中間件基于消息的機制更多地適用于事件驅動的應用，當一個事件發生時，消息中間件通知服務方應該進行何種操作。事件可以是一個請求，也可以只是一種警示，警示到來后，即可進行某種處理，但不需等待應答。交易中間件基本上適用于聯機交易系統，如銀行業務系統、定票系統等。盡管交易信息也是消息，交易中間件也是基于消息的傳輸，但與消息中間件的定位差距較大，屬于一種較專用的中間件。
問：什么是RFID中間件？有什么特點？
答：RFID中間件就屬于消息中間件。RFID應用處理的是大量的數據與消息，那么在RFID硬件（Tag、RFID讀寫器）與應用軟件之間傳遞的是單品編碼（EPC）的數據事件，通常上層應用軟件（ERP、MES、WMS）負責整合RFID硬件傳遞來的數據消息，但除了數據消息以外；還有大量的與RFID硬件配置有關的事件消息要處理（如RFID讀寫器的配置信息等）。
RFID中間件目前市場所見基本是軟件形態存在的。現在市場所見的RFID軟件中間件有BizTalk（MicroSoft），WebSphere RFID Device Infrastructure/WebSphere RFID Premises Server（IBM），Weblogic RFID Edge Server（BEA），RFID Anywhere（Sybase）等。這些RFID中間件所承擔的任務主要是數據信息與RFID設備架構的管理，還有一些RFID中間件處理的是RFID信息流的數據安全性問題等等。
由于RFID的軟件中間件也是一種軟件，必須依附在一定的操作系統下才能運行，并不是一種單獨存在的軟件系統，也要運行在一定的硬件平臺上。這些軟件中間件可能并不能支持目前客戶所使用的全部操作系統，比如BizTalk就只能運行在Windows的操作系統平臺上。
由于RFID系統的特殊性，它是一個涉及到多種多樣硬件（Tag、Reader、天線、網絡、服務器⋯⋯）與軟件應用系統（ERP、CRM、MES、WMS⋯⋯）組合的復雜系統。考慮到符合EPC標準的RFID系統的數據量是條碼系統的數倍或更多，一種是基于Linux操作系統與JAVA應用平臺的，可以保證跨操作系統平臺運行的RFID中間件誕生了，這種中間件是一種硬件，稱它為TAP（Tag Acquisition Processor）。
問：什么是RFID硬件中間件？與軟件中間件有什么不同？
答：RFID硬件中間件有如下特性：有一個標準的硬件架構運行著RFID中間件管理RFID設備，并通過路由功能管理RFID網絡與連接電腦系統網絡的中間件。如圖1所示。
由于RFID軟件中間件主要是透過ALE（Application Level Event，應用級別事件）被動地將數據轉換成有效業務信息，這樣只是滿足了企業應用RFID的初步要求，尚未真正解決RFID設備的多樣性與復雜性的難題，特別是對于標簽定位技術、射頻覆蓋狀況、多點RFID讀寫器監視、冗余備份等需求，不是做不到就是還需要其他的第三方軟件支持，所以遺留了很大的客戶業務需求空間要予以滿足。雖然這些功能需求有的可以透過完善軟件功能來滿足，但是有很多屬于硬件事務的功能需求（比如RFID網絡架構管理）是不能純粹依靠軟件功能來實現的。
RFID硬件中間件通過RFID硬件設備的智能化驅動來管理RFID讀寫器的工作狀態（控制與協調），通過Tag的位置定位來解決串讀問題，通過J2EE或API的軟件來支持用戶復雜的RFID應用，通過路由管理RFID的設備網絡。
問：RFID硬件中間件（TAP）的網絡架構是怎樣構成的？
答：網絡有七層架構（OSI模型），但應用系統的結構通常劃分為四個層次：基礎設施層、資源管理層、業務邏輯層、應用表現層。
問：RFID硬件中間件（TAP）的網絡架構怎樣解決在實施RFID系統中的常見問題呢？
答：首先分析一下企業開始部署RFID系統時會遇到的問題。企業開始部署RFID系統的最終目的是為了收集各種來源的數據為業務所用。企業首先會面對如何將前端數據與其后端業務系統連接起來的問題；其次是如何保證所有收集到的數據能夠順利轉換成有效的業務信息，以及如何確保數據采集的安全性等更多、更深層次的問題。這些問題在部署初期就會得到企業的重視，但企業往往采取定向軟件開發的方式來解決前端的數據采集與后端業務系統的連接，這樣可以較好地解決企業目前實施RFID系統的需求問題。但是一旦企業的業務系統發生變化或RFID的基礎設備發生變化，就不得不更改或重新編寫程序，帶來了購置、導入和維護成本的增加。在實施RFID系統時還會因為眾多讀寫器數量、標簽和讀取點增加實施難度，并由于不同的硬件設備品種、類型（比如雙頻段RFID應用）增加更大的實施難度。由于射頻頻寬是一種有限的資源，會造成讀寫器運作各自為政、互相干擾和沖突。就算經過努力，有效的成功部署RFID系統后，今后設備的有效維護也是一個很大的難題（干擾頻率無處不在與極易發生變化）。由于多數企業導入RFID系統時會改變原有操作流程，數據量也成倍增長，導致實施RFID系統要采取不同于其他的自動識別系統（如條碼系統）的解決手段。對于上述的RFID系統實施的這些問題，TAP 能比RFID軟件中間件更好的解決。
首先，TAP可以讓RFID系統的實施變得簡單，由于TAP是符合EPC中間件層面的規范的，協調RFID讀寫器就變得簡單。它主動地控制和協調讀寫器的運作而不是被動地等待數據返回，基于優先級和需求的調度算法協調多個讀寫器的工作效率，智能化頻率和頻譜管理實現了射頻資源利用最優化，最重要的是系統的控制和協調RFID讀寫器隨射頻環境的變化不斷調整閱讀范圍以避免沖突。
其次，支持相關的國際標準和常用的企業標準（包括EPCG2、ISO18000－6C、ETSI TG34、READER OPS、UHFAI等）來處理數據，對于不同的應用標準提供靈活機動的數據表達式、通信和傳輸方式，對于數據與設備的安全性提供雙機冗余備份確保客戶的RFID系統7×24小時工作，對于嵌入式數據庫也同樣提供很好的支持。
第三，對于RFID軟件中間件無法辦到的標簽精確定位能力提供根據應用需要劃分讀寫區域，支持多層次的空間區域定義，支持多個觀察點、工作區域和部局圖等，并能對各讀取點的數據與數據的歷史進行綜合分析以得到標簽的最佳定位。這個標簽精確定位能力所帶來的一個重要指標就是去除串讀，提高讀取率到接近100％，這是無法單單依靠提高RFID讀寫器的讀取率而達到的。
第四，使用可視化的用戶界面提高RFID部署的效率，可以直觀設定RFID讀寫器位置以及信號覆蓋范圍，并對RFID系統實時監視和報警，對于系統性能分析和查錯以優化RFID系統的效率，支持標準化網絡系統管理協議（如SNMP）。由于SNMP等標準協議的應用，使得TAP不單是一個RFID的中間件，更提供了路由器的功能，企業網絡架構與RFID網絡架構可以互相訪問，增強了安全性并且分離了基礎設施與運行應用軟件的操作設備（電腦、服務器、移動設備等）。
總結TAP的四個優勢：協調RFID讀寫器的作用、對于RFID數據管理的作用、對于標簽定位的作用、對于網絡管理的作用，它對用戶來說就是節省了部署RFID的時間。
問：什么樣的企業用戶適合部署RFID硬件中間件（TAP）的網絡架構？要做什么準備？
答：客戶部署了RFID應用，往往在初期做測試時有很好的效果，但正式部署RFID讀寫器就遇到了數據處理的瓶頸問題。一個TAP可以支持管理32個RFID讀寫器與128個天線，對于看不見摸不著的射頻信號來說，對于同一區域部署3個以上RFID讀寫器就會對調試造成很大的技術難度，更由于Tag串讀造成了數據混亂，使得RFID應用系統無可適從，這時就該引入RFID的硬件中間件TAP來解決面臨的問題。
對于使用大量的RFID讀寫器并且想降低總體擁有成本的時候，就該考慮TAP。使用TAP可以提高RFID讀寫器的工作能力（它讓RFID讀寫器更專注于讀Tag而不是解決頻率沖突問題、頻率干擾問題）。并且由于設計的RFID讀寫器專注于提高讀寫Tag的能力而不是大而全的考慮其他問題，將使RFID讀寫器成本大幅降低，用戶將從中得益。
同樣由于分階段或應用環境部署RFID系統，將導致使用多種型號與不同性能的RFID讀寫器，這時候也需要TAP，TAP將解決諸如移動的、固定的、手持的RFID讀寫器帶來的技術難題。
當有其他自動識別技術使用或應用經驗時，更該使用TAP，雖然RFID與條碼都是自動識別技術，但RFID不僅是一種識別快速、識別距離遠的技術，更是一種變革，是可以改變生產模式、管理模式和整個供應鏈模式的理念。
使用TAP并不需要特殊復雜的技術前提，只需一臺能訪問網絡的電腦對TAP做初始設置工作，有一份部署RFID讀寫器的現場AutoCAD圖紙，同時TAP也在當前網絡中，就能輕松操作了。如果還想在TAP上做一定的功能擴充，熟悉JAVA的人士就能進行。
問：比較TAP與RFID軟件中間件，客戶的成本投入得到的回報是怎樣的情況？
答：目前的RFID軟件中間件往往是捆綁用戶或設備，這將使得RFID軟件中間件價格昂貴，并且對于運行RFID軟件中間件的硬件平臺以及配用的操作系統、系統安全軟件、數據庫訪問許可，再加上維護成本更是一個一般企業不能承受的價格。
TAP是一個穩定的硬件平臺，就算使用了雙機冗余備份的價格也不會讓客戶吃驚，并且是一次性投入，對于今后的RFID系統擴展均不會讓客戶擔憂。
總的來說，TAP的擁有成本是RFID軟件中間件的幾分之一。通常實施RFID時自己編寫中間件將耗費大量的時間，也就是會增加實施RFID項目的時間可能也并不能省錢；如果購買RFID軟件中間件將花費成倍的金錢但也可能只解決實施中的一部分難題。在長遠來看，除了對RFID系統的維護成本得到了降低以外，對RFID讀寫器的成本降低也起到了推動作用，RFID讀寫器可以不用附加偶爾使用的功能，這樣總體成本可以大幅降低。
對于RFID實施中的難題，TAP使得RFID的讀取率提高到將近100％，大家應該知道只是依靠RFID讀寫器的性能提高還是不能做到100％讀取率的。這已經在德國Metro長時間的應用得到了證明。
最新消息是REVA公司在聽取先達公司的建議后，對新產品的研發做出調整，除了繼續按RFID的最新發展提高產品的性能以外，還將開發出簡化版的TAP來支持小規模的應用（比如使用少于10個RFID讀寫器應用），這樣客戶實施RFID的成本還將大幅降低。所謂簡化版，仍然包括基本版TAP的四大功能，簡化的只是能夠支持的RFID設備的數量。
3月15日，上海先達企業發展有限公司與美國REVA公司簽署戰略合作協議，推出集成“TAP中間件”的應用系統。近日，應本刊邀請，上海先達企業發展有限公司產品應用部資深經理陳一新回答了讀者關心的一些核心問題，通過問題的解答，我們不難發現RFID硬件中間件網絡架構的創新所在。
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上海先達企業發展有限公司產品應用部經理陳一新，負責多種自動識別產品研發與應用推廣工作，并承擔自動識別技術咨詢工作。
消息中間件基于消息的機制更多地適用于事件驅動的應用，當一個事件發生時，消息中間件通知服務方應該進行何種操作。事件可以是一個請求，也可以只是一種警示，警示到來后，即可進行某種處理，但不需等待應答。交易中間件基本上適用于聯機交易系統，如銀行業務系統、定票系統等。盡管交易信息也是消息，交易中間件也是基于消息的傳輸，但與消息中間件的定位差距較大，屬于一種較專用的中間件。
問：什么是RFID中間件？有什么特點？
答：RFID中間件就屬于消息中間件。RFID應用處理的是大量的數據與消息，那么在RFID硬件（Tag、RFID讀寫器）與應用軟件之間傳遞的是單品編碼（EPC）的數據事件，通常上層應用軟件（ERP、MES、WMS）負責整合RFID硬件傳遞來的數據消息，但除了數據消息以外；還有大量的與RFID硬件配置有關的事件消息要處理（如RFID讀寫器的配置信息等）。
RFID中間件目前市場所見基本是軟件形態存在的。現在市場所見的RFID軟件中間件有BizTalk（MicroSoft），WebSphere RFID Device Infrastructure/WebSphere RFID Premises Server（IBM），Weblogic RFID Edge Server（BEA），RFID Anywhere（Sybase）等。這些RFID中間件所承擔的任務主要是數據信息與RFID設備架構的管理，還有一些RFID中間件處理的是RFID信息流的數據安全性問題等等。
由于RFID的軟件中間件也是一種軟件，必須依附在一定的操作系統下才能運行，并不是一種單獨存在的軟件系統，也要運行在一定的硬件平臺上。這些軟件中間件可能并不能支持目前客戶所使用的全部操作系統，比如BizTalk就只能運行在Windows的操作系統平臺上。
由于RFID系統的特殊性，它是一個涉及到多種多樣硬件（Tag、Reader、天線、網絡、服務器⋯⋯）與軟件應用系統（ERP、CRM、MES、WMS⋯⋯）組合的復雜系統。考慮到符合EPC標準的RFID系統的數據量是條碼系統的數倍或更多，一種是基于Linux操作系統與JAVA應用平臺的，可以保證跨操作系統平臺運行的RFID中間件誕生了，這種中間件是一種硬件，稱它為TAP（Tag Acquisition Processor）。
問：什么是RFID硬件中間件？與軟件中間件有什么不同？
答：RFID硬件中間件有如下特性：有一個標準的硬件架構運行著RFID中間件管理RFID設備，并通過路由功能管理RFID網絡與連接電腦系統網絡的中間件。如圖1所示。
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REVA公司獨創的RFID硬件中間件不但具有RFID軟件中間件的優勢，而且還擴充了RFID軟件中間件不能覆蓋的領域，特別是它開創了RFID技術的網絡架構創新。由于RFID軟件中間件主要是透過ALE（Application Level Event，應用級別事件）被動地將數據轉換成有效業務信息，這樣只是滿足了企業應用RFID的初步要求，尚未真正解決RFID設備的多樣性與復雜性的難題，特別是對于標簽定位技術、射頻覆蓋狀況、多點RFID讀寫器監視、冗余備份等需求，不是做不到就是還需要其他的第三方軟件支持，所以遺留了很大的客戶業務需求空間要予以滿足。雖然這些功能需求有的可以透過完善軟件功能來滿足，但是有很多屬于硬件事務的功能需求（比如RFID網絡架構管理）是不能純粹依靠軟件功能來實現的。
RFID硬件中間件通過RFID硬件設備的智能化驅動來管理RFID讀寫器的工作狀態（控制與協調），通過Tag的位置定位來解決串讀問題，通過J2EE或API的軟件來支持用戶復雜的RFID應用，通過路由管理RFID的設備網絡。
問：RFID硬件中間件（TAP）的網絡架構是怎樣構成的？
答：網絡有七層架構（OSI模型），但應用系統的結構通常劃分為四個層次：基礎設施層、資源管理層、業務邏輯層、應用表現層。
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如圖2所示，TAP，正對應著RFID應用各個網絡層級資源整合的具體需求，恰好是實現各層之間互連互通互操作的基礎。在物理意義上，稱Tag、RFID讀寫器、RFID打印機、網絡設備（無線AP、集線器、路由器）為基礎設施層，那么TAP連接了企業應用集成（EAI－Enterprise Application Integration），起到了消息傳遞、篩選數據的作用；在邏輯意義上，TAP處于RFID基礎設施層的最上層，為RFID的數據處理（ALE、數據整合、JMS－JAVA Message Service）提供了網絡管理架構，并為企業網絡架構的管理起到了輔助作用與擴展了企業網絡架構，對企業的RFID系統應用與集成提供了數據安全性與網絡安全性的保障。問：RFID硬件中間件（TAP）的網絡架構怎樣解決在實施RFID系統中的常見問題呢？
答：首先分析一下企業開始部署RFID系統時會遇到的問題。企業開始部署RFID系統的最終目的是為了收集各種來源的數據為業務所用。企業首先會面對如何將前端數據與其后端業務系統連接起來的問題；其次是如何保證所有收集到的數據能夠順利轉換成有效的業務信息，以及如何確保數據采集的安全性等更多、更深層次的問題。這些問題在部署初期就會得到企業的重視，但企業往往采取定向軟件開發的方式來解決前端的數據采集與后端業務系統的連接，這樣可以較好地解決企業目前實施RFID系統的需求問題。但是一旦企業的業務系統發生變化或RFID的基礎設備發生變化，就不得不更改或重新編寫程序，帶來了購置、導入和維護成本的增加。在實施RFID系統時還會因為眾多讀寫器數量、標簽和讀取點增加實施難度，并由于不同的硬件設備品種、類型（比如雙頻段RFID應用）增加更大的實施難度。由于射頻頻寬是一種有限的資源，會造成讀寫器運作各自為政、互相干擾和沖突。就算經過努力，有效的成功部署RFID系統后，今后設備的有效維護也是一個很大的難題（干擾頻率無處不在與極易發生變化）。由于多數企業導入RFID系統時會改變原有操作流程，數據量也成倍增長，導致實施RFID系統要采取不同于其他的自動識別系統（如條碼系統）的解決手段。對于上述的RFID系統實施的這些問題，TAP 能比RFID軟件中間件更好的解決。
首先，TAP可以讓RFID系統的實施變得簡單，由于TAP是符合EPC中間件層面的規范的，協調RFID讀寫器就變得簡單。它主動地控制和協調讀寫器的運作而不是被動地等待數據返回，基于優先級和需求的調度算法協調多個讀寫器的工作效率，智能化頻率和頻譜管理實現了射頻資源利用最優化，最重要的是系統的控制和協調RFID讀寫器隨射頻環境的變化不斷調整閱讀范圍以避免沖突。
其次，支持相關的國際標準和常用的企業標準（包括EPCG2、ISO18000－6C、ETSI TG34、READER OPS、UHFAI等）來處理數據，對于不同的應用標準提供靈活機動的數據表達式、通信和傳輸方式，對于數據與設備的安全性提供雙機冗余備份確保客戶的RFID系統7×24小時工作，對于嵌入式數據庫也同樣提供很好的支持。
第三，對于RFID軟件中間件無法辦到的標簽精確定位能力提供根據應用需要劃分讀寫區域，支持多層次的空間區域定義，支持多個觀察點、工作區域和部局圖等，并能對各讀取點的數據與數據的歷史進行綜合分析以得到標簽的最佳定位。這個標簽精確定位能力所帶來的一個重要指標就是去除串讀，提高讀取率到接近100％，這是無法單單依靠提高RFID讀寫器的讀取率而達到的。
第四，使用可視化的用戶界面提高RFID部署的效率，可以直觀設定RFID讀寫器位置以及信號覆蓋范圍，并對RFID系統實時監視和報警，對于系統性能分析和查錯以優化RFID系統的效率，支持標準化網絡系統管理協議（如SNMP）。由于SNMP等標準協議的應用，使得TAP不單是一個RFID的中間件，更提供了路由器的功能，企業網絡架構與RFID網絡架構可以互相訪問，增強了安全性并且分離了基礎設施與運行應用軟件的操作設備（電腦、服務器、移動設備等）。
總結TAP的四個優勢：協調RFID讀寫器的作用、對于RFID數據管理的作用、對于標簽定位的作用、對于網絡管理的作用，它對用戶來說就是節省了部署RFID的時間。
問：什么樣的企業用戶適合部署RFID硬件中間件（TAP）的網絡架構？要做什么準備？
答：客戶部署了RFID應用，往往在初期做測試時有很好的效果，但正式部署RFID讀寫器就遇到了數據處理的瓶頸問題。一個TAP可以支持管理32個RFID讀寫器與128個天線，對于看不見摸不著的射頻信號來說，對于同一區域部署3個以上RFID讀寫器就會對調試造成很大的技術難度，更由于Tag串讀造成了數據混亂，使得RFID應用系統無可適從，這時就該引入RFID的硬件中間件TAP來解決面臨的問題。
對于使用大量的RFID讀寫器并且想降低總體擁有成本的時候，就該考慮TAP。使用TAP可以提高RFID讀寫器的工作能力（它讓RFID讀寫器更專注于讀Tag而不是解決頻率沖突問題、頻率干擾問題）。并且由于設計的RFID讀寫器專注于提高讀寫Tag的能力而不是大而全的考慮其他問題，將使RFID讀寫器成本大幅降低，用戶將從中得益。
同樣由于分階段或應用環境部署RFID系統，將導致使用多種型號與不同性能的RFID讀寫器，這時候也需要TAP，TAP將解決諸如移動的、固定的、手持的RFID讀寫器帶來的技術難題。
當有其他自動識別技術使用或應用經驗時，更該使用TAP，雖然RFID與條碼都是自動識別技術，但RFID不僅是一種識別快速、識別距離遠的技術，更是一種變革，是可以改變生產模式、管理模式和整個供應鏈模式的理念。
使用TAP并不需要特殊復雜的技術前提，只需一臺能訪問網絡的電腦對TAP做初始設置工作，有一份部署RFID讀寫器的現場AutoCAD圖紙，同時TAP也在當前網絡中，就能輕松操作了。如果還想在TAP上做一定的功能擴充，熟悉JAVA的人士就能進行。
問：比較TAP與RFID軟件中間件，客戶的成本投入得到的回報是怎樣的情況？
答：目前的RFID軟件中間件往往是捆綁用戶或設備，這將使得RFID軟件中間件價格昂貴，并且對于運行RFID軟件中間件的硬件平臺以及配用的操作系統、系統安全軟件、數據庫訪問許可，再加上維護成本更是一個一般企業不能承受的價格。
TAP是一個穩定的硬件平臺，就算使用了雙機冗余備份的價格也不會讓客戶吃驚，并且是一次性投入，對于今后的RFID系統擴展均不會讓客戶擔憂。
總的來說，TAP的擁有成本是RFID軟件中間件的幾分之一。通常實施RFID時自己編寫中間件將耗費大量的時間，也就是會增加實施RFID項目的時間可能也并不能省錢；如果購買RFID軟件中間件將花費成倍的金錢但也可能只解決實施中的一部分難題。在長遠來看，除了對RFID系統的維護成本得到了降低以外，對RFID讀寫器的成本降低也起到了推動作用，RFID讀寫器可以不用附加偶爾使用的功能，這樣總體成本可以大幅降低。
對于RFID實施中的難題，TAP使得RFID的讀取率提高到將近100％，大家應該知道只是依靠RFID讀寫器的性能提高還是不能做到100％讀取率的。這已經在德國Metro長時間的應用得到了證明。
最新消息是REVA公司在聽取先達公司的建議后，對新產品的研發做出調整，除了繼續按RFID的最新發展提高產品的性能以外，還將開發出簡化版的TAP來支持小規模的應用（比如使用少于10個RFID讀寫器應用），這樣客戶實施RFID的成本還將大幅降低。所謂簡化版，仍然包括基本版TAP的四大功能，簡化的只是能夠支持的RFID設備的數量。
