1RFID中間件研究與設計

1、論文題目 RFID中間件研究及設計院: 業(yè): 名:t=r.號:指導教師: 聯(lián)系方式: 郵 箱:針對RFID中間件研究進展,介紹了目前相對成熟的RFID中間件解決方案,分 析了它們的特點和不足。提出了一種新的RFID中間件模型，并介紹了 RFID中間件各功能層,即Edge Server、消息系統(tǒng)和數(shù)據(jù)接口的功能與結(jié)構(gòu)。最后指出了今后的研究方向。關鍵詞：RFID中間件；Edge Server; 消息系統(tǒng)；數(shù)據(jù)接口要.。錄.OOOOO章引言.OOOO6.2 消息系統(tǒng)層OOOOOOOOOOOOOOO10相關技術介紹-OOO2.1RFID技術原理.OOOOO2.2RFID 中間件.。OOOOORFID發(fā)

2、展歷程OOOOO錯誤！未定義書簽。3.1應用程序中間件發(fā)展階段oooooooo 63.2架構(gòu)中間件發(fā)展階段未定義書簽。3.3解決方案中間件發(fā)展階段OOOOOOOO錯誤!未定義書簽。RFID中間件的分類-OOOO4.1以應用程序為中心.OOOOOOO OOO O OO74.2以架構(gòu)為中心.OOOOOOO OOO OO 7第5章RFID中間件研究現(xiàn)狀分析OOOOOOOOOOO 7OOOOO 9ooo ooo 10第6章一種新的RFID中間件型OOOOOOO6.1 Edge Server 層。6.3數(shù)據(jù)接口層。11。126.4功能層間的通信機制 結(jié)束語.。錯誤！未定義書簽。1.引言1是利用無線射頻識

3、別技術(Radio Frequency Identification, RFID)射頻信號自動識別目標對象并獲取目標對象相關信息的，是自動識別領域的一個重要分支。與目前應用廣泛的基于光學技術的自動識別方法 （如條形碼和攝像）相比,RFID具有一次處理多個標簽可將處理狀態(tài)寫入標簽、不受大小及形狀限 制、耐環(huán)境性強、穿透性強、數(shù)據(jù)的記憶容量大、可重復利用等優(yōu)點，因此，RFID 在很多領域均具有廣闊的應用前景。目前RFID技術已被廣泛應用于工業(yè)自動化、商業(yè)自動化、交通運輸控制管理等眾多領域。而RFID中間件將企業(yè)級中間件技術延伸到RFID領域,是RFID產(chǎn)業(yè)鏈的核心技術。由于RFID中間件屏蔽了 R

4、FID設備的多樣性和復雜性，能夠為后臺業(yè)務系統(tǒng)提供強大的支稱，從而可以驅(qū)動 更為廣泛的、更為豐富的RFID應用。第2章相關技術2.1 RFID 技術簡介的縮寫，即射頻識別。RFID 是(Radio Freque ncy Ide ntificati on, RFID)常稱為感應式電子晶片或近接卡、感應卡、非接觸卡、電子標簽、電子條碼，等最基本的RFID系統(tǒng)由三部等。RFID射頻識別是一種非接觸式的自動識別技術, 分組成：標簽（Tag）:由耦合元件及芯片組成，每個標簽具有唯一的電子編碼, 附著在物體上標識目標對象；閱讀器（Reader）:讀取（有時還可以寫入）標簽信息 的設備，可設計為手持式或固定

5、式；天線 （Antenna）:在標簽和讀取器間傳遞射頻信號。（如圖1所示）RFID 系統(tǒng)在實際應用中，電子標簽附著在待識別物體的表面，電子標簽中保存有約定格式的電子數(shù)據(jù)。閱讀器可無接觸地讀取并識別電子標簽中所保存的電子數(shù)據(jù)，從而達到自動識別物頻信號，當標簽進入磁場時產(chǎn)行相關處理。磁場定頻率的射量，邏發(fā)送出自身編碼等信息,冇儲器IRFID原理2.2 RFID中間件簡介R FID是近年來自動識別業(yè)界的熱點,而RF I D中間件(R F I DMiddleware)可稱為RFID系統(tǒng)運作的中樞。通俗地講，R F I D中間件就是在企業(yè)應用系統(tǒng)和RFI D信息采集系統(tǒng)間，數(shù)據(jù)流入和數(shù)據(jù)流出的軟件，是連

6、接 R F I D信息采集系統(tǒng)和企業(yè)應用系統(tǒng)的紐帶，使企業(yè)用戶能夠?qū)⒉杉腞 FID數(shù)據(jù)應用到業(yè)務處理中。RFI D 中間件扮演RFI D標簽和應用程序之間的中介角色，從應用程序端使用中間件所提供的一組通用應用程序接口（API），即能連到RFID讀寫器，讀取RF I D標簽數(shù)據(jù)。這樣一來，即使存儲 RFID標簽信息的數(shù)據(jù)庫軟件或后端發(fā)生變化，如應用程序增加、改由其他軟件取代或者讀寫R FI D讀寫器種類增加等情況發(fā)生時，應用端不需修改也能處理，省去多對多連接的維護復雜性問題。第3章RFID中間件發(fā)展歷程RFID 中間件是一種面向消息的中間件 (Message-Oriented Middlewa

7、re , M OM)，信息(Information)是以消息(Message)的形式，從一個程序傳送到另一個或多個程序。信息不但可以以異步的方式傳送，也應該可以以同步的方式傳遞。 異 步方式，即我們常說的定時工作方式，在異步方式時信息不必等待回應； 同步方式，即我們常說的命令工作方式。在同步方式時，信息傳遞是交互的。面向消息 的中間件包含的功能不僅是傳遞信息，還必須包括解譯數(shù)據(jù)、安全性、數(shù)據(jù)廣播、 錯誤恢復、定位網(wǎng)絡資源、找出符合成本的路徑、消息與要求的優(yōu)先次序以及延 伸的除錯工具等服務。有關資料顯示，R FI D中間件的發(fā)展大約經(jīng)歷三個階段:3.1應用程序中間件發(fā)展階段應用程序中間件(App

8、lication Middleware)發(fā)展階段。RFID初期的發(fā)展多以整合、串接RFID讀寫器為目的，本階段多為 R FI D讀寫器廠商主動提供簡單AP I以供企業(yè)將后端系統(tǒng)與R FI D讀寫器串接。以整體發(fā)展架構(gòu)來看，此時企業(yè)的導入須自行花費很多成本去處理前后端系統(tǒng)連接的問題， 通常企業(yè)在本階段 會通過小規(guī)模試驗方式來評估成本效益與導入的關鍵議題。3.2架構(gòu)中間件發(fā)展階段架構(gòu)中間件(InfrastructureMiddleware)發(fā)展階段。本階段是RFID中間件成長的關鍵階段。由于R FI D的技術特點和優(yōu)勢，沃爾瑪與美國國防部等關鍵使用者相繼進行R F I D技術的規(guī)劃并導入小規(guī)模試驗

9、，促使各國際大廠持續(xù)關中間件的發(fā)展不但已經(jīng)具備基本數(shù)(Device s-to-Applications)的連注R F I D相關市場的發(fā)展。本階段 R FI D據(jù)搜集、過濾等功能，同時也滿足企業(yè)多對多接需求，并具備平臺的管理與維護功能。3.3解決方案中間件發(fā)展階段 與中間件發(fā)展成熟過程中，各廠商針對不同領域提出各項創(chuàng)新應用解決方案， 例 如解決方案中間件(Solution Middleware)發(fā)展階段。在RFID標簽、讀寫器Man hattan Associates公司提出“ RFID in a Box ”，企業(yè)不需再為前端 RF ID硬件與后端應用系統(tǒng)的連接而煩惱，該公司與A lie n

10、公司在RFID硬件端合作，發(fā)展Microsoft .Net平臺為基礎的中間件，針對該公司900家已有供應鏈客戶群發(fā)展供應鏈執(zhí)行解決方案(Supply Chain Execution Solution ，SCE),原 本使用Man hattan Associates SCE 方案的企業(yè)只需通過“ RFID in a Box ”，就 可以在原有應用系統(tǒng)上快速利用 R FI D來加強供應鏈管理的透明度。第4章RFID中間件的分類按軟件的開發(fā)方法分類，R FI D中間件可分為以應用程序為中心和以架構(gòu) 為中心兩種：4.1以應用程序為中心以應用程序為中心(Application Centric)。設計概念

11、是通過 RFID讀寫器廠商提供的API以熱編碼(Hot Code)方式直接編寫特定讀寫器讀取數(shù)據(jù)的適配器(Ad a pter)，并傳送至后端系統(tǒng)的應用程序或數(shù)據(jù)庫，從而達成與后端系 統(tǒng)或服務串接的目的。4.2以架構(gòu)為中心。隨著企業(yè)應用系統(tǒng)的復雜度增以架構(gòu)為中心(Infrastructure Centric)高，企業(yè)無法負荷以熱編碼方式為每個應用程式編寫適配器，同時面對對象標準化等問題，企業(yè)可以考慮采用廠商所提供標準規(guī)格的R FID中間件。這樣一來，即使存儲R FI D標簽情報的數(shù)據(jù)庫軟件改由其他軟件代替，或讀寫R FID標簽的R FID讀寫器種類增加等情況發(fā)生時，應用端不做修改也能應付。第5章

12、RFID中間件研究現(xiàn)狀分析EPC Network技術構(gòu)架2包括Savant（數(shù)據(jù)庫操作軟件）、實體標記語言（P ML）、物名服務（ONS）。其中,Sava nt系統(tǒng)是連接標簽識讀器和企業(yè)應用程序的紐帶，在將數(shù)據(jù)送往企業(yè)應用程序之前，它要對標簽數(shù)據(jù)進行過濾、匯總 和計數(shù)，壓縮數(shù)據(jù)容量，因此，Sava nt系統(tǒng)相當于EPC Network神經(jīng)系統(tǒng)；ONS是聯(lián)系前臺Sava nt軟件和后臺PML服務器的網(wǎng)絡樞紐,并且ON設計與架構(gòu)都以因特網(wǎng)域名解析服務DNS為基礎，因此，可以使整個EPC網(wǎng)絡以因特網(wǎng)為依 托，迅速架構(gòu)并順利延伸到世界各地；PML將提供一種動態(tài)的環(huán)境，使與物體 相關的靜態(tài)的、暫時的、動

13、態(tài)的和統(tǒng)計加工過的數(shù)據(jù)可以互相交換。在Sun的RF ID架構(gòu)3中定義了表示層、業(yè)務流程層、服務層和集成層。其中，表示層中所有組件起的都是系統(tǒng)接口的作用，這些接口使用戶得以向系統(tǒng)發(fā)出請求；業(yè)務流程層囊括了應用對工作流的所有需要，它提供了使業(yè)務流程自動化和減少為完成業(yè)務流程所需要的人工干預的能力；服務層是執(zhí)行業(yè)務邏輯和進行數(shù)據(jù)處理的地方，并提供了用于支持企業(yè)應用的重要基礎架構(gòu)；集成 層提供訪問RFID應用以外其他企信息系統(tǒng)（EIS）的功能。IBM RFID 中間件4主要包括邊緣控制器 Edge controller、前提服務器Premises Server兩部分。Edgecontroller主要負

14、責與RFID硬件設備之間的通信,對RFID讀寫器所提供的數(shù)據(jù)進行過濾、整合,將其提供給Premises Server;Premises Server充當了所有RFID設備信息采集的匯合中心,存儲數(shù)據(jù)并與企業(yè)后臺管理系統(tǒng)整合；Edge controller與Premises Server之間采用發(fā)布主題的方式通信。/ 訂閱主題(Published T opic/ SubscribedT opic)另外,UCLAWINMERF ID實驗室所設計的RFID中間件是在分布式架構(gòu)上構(gòu)建的Web服務,基于XML和SOAP,包含了簡單的捕獲、平滑、過濾、路由、聚合 等功能；Bob Violino 5構(gòu)想性地

15、給出了在企業(yè)內(nèi)部將 Web Services技術應用于RFID系統(tǒng)的例子，這個例子中指出零售部門可以在所到物品的信息與供應部 門使用RFID技術所核算的內(nèi)容不一致的情況下,通過WebServices接口詢問供 應部門并進行核對；臺灣資策會研究所提出了基于 SOA思想的RF ID中間件分層架構(gòu),并將其基礎架構(gòu)層分為Edge Server和數(shù)據(jù)操作軟件兩層。上述RF ID經(jīng)典解決方案有著鮮明的特點,例如基于Sava nt的RFID中間件確定了 EPC Network基礎架構(gòu),有力地推動了基于架構(gòu)的 RIFD中間件的發(fā)展;BEA WEB LOGIC的RFID中間件以業(yè)界領先的 BEA Web Log

16、ic Platform 為基 礎,按照面向服務架構(gòu)（SOA）的類型劃分層次,能夠經(jīng)濟有效地滿足RFID支柱 技術的一系列核心要求，同時具有適應不斷變化的業(yè)務需要的技術靈活性 ；IBMRF ID中間件通過一條信息總線（RFID Bus）來代替復雜的層次結(jié)構(gòu),從而提出了一種輕型RF ID中間件架構(gòu)；另外幾種RFID中間件解決方案，將中間件技術和Web服務相結(jié)合,為面向解決方案RFID中間件提供了一種開發(fā)思路。但是，這些解決方案也存在著這樣或那樣的缺點。 實施EPC系統(tǒng)存在著如下幾個方面的問題：頻段分配問題、基礎設施的建設和完善、與現(xiàn)有應用系統(tǒng)的兼容性等問題，以及安全和隱私方面的問題;Bea RFI

17、D中間件功能單?。哼^濾規(guī)則簡單，缺少復雜事件的定義和處理能力;IBM RF ID中間件的設計大多是基于自己目前所研發(fā)的核心產(chǎn)品或技術的應用,有太大的依賴性和較小的擴展性其他幾種基于Web服務的RFID中間件解決方案,功能較為簡單,而且所涉及到 的數(shù)據(jù)量較小，難以將其方法應用于如物流供應鏈之類的大型系中。因此，可以看出雖然目前國外已經(jīng)有不少的大學和研究團體在做RF ID中間件方面的設計和研究,但是,RFID中間件的研究還不夠成熟；在國內(nèi)有關RFID中間件的研 究也只能說是剛剛起步。金業(yè)金或應用j I第6章一種新的RFID中間件模型EAIRF ID中間件,分為3個層次,自底向上依次為Edge Se

18、rver層、消息系統(tǒng)層、數(shù)據(jù)接弋。Database=Edges集粘貼在物品上的標簽信息數(shù)毎往上是消息系統(tǒng) 數(shù)據(jù)；最土層是數(shù)據(jù)接口層 二責 rFD架構(gòu)圖如圖2所示。層的事件和Serve”位于RFID中間件的底層,負責采 負責處理來自E 為企業(yè)應用層提供所需的 RF IDONSdge ServerEdge ScrvciI讀首器II天線天線OOO OO O OTag Tag Tag TagTag Tag l ag圖2 RFID中間件架構(gòu)Taj!6.器Edge Servere ServerEdge'rver 結(jié)構(gòu)描適配處理工作；數(shù)據(jù) 封包工作單元對來自校 據(jù)打包成不同讀寫尸司的消息，傳遞適配處

19、理所示O其完成對來RFID數(shù)中中?自讀數(shù)據(jù)兀校驗后的RFFCiil讀寫器扌器接口,依據(jù)的數(shù)數(shù)據(jù)JC' 、/、"Eft將這禾 F 運.程嗪統(tǒng)壟 止一1數(shù)據(jù);數(shù)據(jù)FID數(shù)圖3邊緣服務器6. 2消息系統(tǒng)層消息系統(tǒng)位于RFID中間件的中心層,如圖4所示0 Edge Server產(chǎn)生事件,并將事件傳遞到消息系統(tǒng)中，由消息系統(tǒng)決定如何將事件數(shù)據(jù)傳遞到相應的應Edge用系統(tǒng)，處理過程描述如下：消息系統(tǒng)首先在消息服務器上緩存來自Server上的各種消息，然后依據(jù)消息內(nèi)容將這些消息分類整合,使得同類消息6. 3數(shù)據(jù)接口層將重復的RFID據(jù)庫中。同查詢和入庫模塊首先通F IDft據(jù)接口如圖-&#

20、163;亦。數(shù)據(jù), 相關數(shù)據(jù)過濾掉亦然后將過貌j后時，數(shù)據(jù)接 更新接口,a數(shù)據(jù)的R過調(diào)用數(shù)據(jù)過濾模塊相關數(shù)據(jù)移植到中心數(shù)了訪問中心數(shù)據(jù)庫的接口 為企業(yè)應用乃至遠程應用程序提數(shù)口中的數(shù)據(jù)訪問模塊提:數(shù)據(jù)-riiHlMi服務。數(shù)據(jù)入悔欖塊i被調(diào)用圖5數(shù)據(jù)接口6. 4功能層間的通信機制Edge Server和消息系統(tǒng)之間數(shù)據(jù)傳遞采用的是消息隊列MSMQ,消息格式是對象數(shù)據(jù)類型-Class類型。首先,按照用戶需要將Edge Server采集的RFID數(shù)據(jù)分類，然后依據(jù)分類結(jié)果將RFID數(shù)據(jù)打包成不同的消息并傳遞給消息系統(tǒng) 消息系統(tǒng)再對這些消息進一步處理。消息系統(tǒng)和數(shù)據(jù)接口之間數(shù)據(jù)傳遞的載體是 xml磁盤文件。來自消息系統(tǒng)的消息可以以msmq xml的形式直接提供給應用程序，也可以通過接收消息線程將接收的消息以xml文件的形式存放成磁盤文件，供數(shù)據(jù)接口使用。這里采用了第二 種方法，目的是一方面將數(shù)據(jù)進行緩存，同時可以針對緩存后的xml文件進行 數(shù)據(jù)過濾操作；另一方面是將數(shù)據(jù)進行批量入庫處理，而不是針對每條RFID數(shù) 據(jù)都對數(shù)據(jù)庫進行相關的入庫操作，盡量減小因數(shù)據(jù)庫連接和斷開而浪費的昂 貴資源。結(jié)束語介紹了 RFID中間件，針對RFID中間件研究現(xiàn)狀，詳細分析研究了相關典型的RFID中間件解決方案，包括目前國