企業(yè)信息公共服務平臺的RFID中間件設計與實現(xiàn)

　　對于RFID (Radio Frequency Identification，射頻識別技術)中間件，EPCglobal于2005年9月推出了ALE(Application Level Event，應用級別事件)規(guī)范，規(guī)范其技術實現(xiàn)。RFID 中間件扮演RFID硬件和應用程序之間的中介角色，從應用程序端使用中問件所提供的一組通用應用程序接口(API)，即能實現(xiàn)到RFID讀寫器的連接。這樣一來，即使存儲RFID標簽數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫軟件或后端應用程序增加或改由其它軟件取代，或者讀寫RFID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，解決了多對多連接的維護復雜性問題。

　　1 RFID應用框架

　　RFID的廣泛采用不僅要求低價的標簽和閱讀器，同樣要求合適的底層網(wǎng)絡構架。一個典型的支持RFID的網(wǎng)絡構架包含一個RFID中間件——它是面向任意應用的，它控制閱讀器工作、過濾并聚合采集到的RFID數(shù)據(jù)然后把它們傳遞給合適的消費者。為了促進應用的進一步發(fā)展，一個RFID構架需要包含另一個成分—— 它接收中間件傳遞過來的事件，把RFID數(shù)據(jù)和應用程序邏輯結合，然后產(chǎn)生合適的應用程序事件。后者既可以作為一個獨立的系統(tǒng)為應用程序提供服務，也可以作為應用程序的一個功能部分。

　　2 RFID中間件的技術實現(xiàn)

　　在設計中使用的虛擬標簽存儲器服務(VTMS—Virtual Tag Memory Service)技術，應用程序只需簡單地提供需要向標簽寫入的關鍵數(shù)據(jù)，然后由RFID中間件負責檢查VTMS并找到合適的存儲器空間寫入給定的數(shù)據(jù)。如果寫操作成功，RFID中間件將向應用程序發(fā)送確認信息并在VTMS中與該標簽相對應的虛擬鏡像中保存數(shù)據(jù)的一個備份；如果隨后標簽被損壞或者應用程序想要在標簽不處于任何閱讀器閱讀范圍內時訪問標簽存儲器，RFID中間件就可以通過這一虛擬存儲器來提供數(shù)據(jù)；如果對標簽的寫操作由于能量不足而失敗，關鍵數(shù)據(jù)將被存儲在VTMS中并標記成開放狀態(tài)，RFID中間件將會在稍后的時刻重試寫命令；如果存儲空間不足，砬用程序會收到相應的錯誤信息而關鍵數(shù)據(jù)將會存儲在VTMS中。應用程序可以指定只有當標簽處于特定的閱讀器閱讀范圍時它相應的虛擬存儲器才可以被訪問。VTMS系統(tǒng)本身是一個分布式構架。

　　3 具體設計

　　3．1 總體架構

　　RFID中間件應用的總體架構圖如圖1。

　　3．2 ALE接口設計

　　在闡述其工作原理之前，先描述一下讀寫器的工作機制，RFID@間件和RFID讀寫器之間存在一個讀周期(Read Cycle)，每個讀周期，RFID中間件會發(fā)送讀取RFID標簽指令給讀寫器，讀寫器控制讀寫天線發(fā)送電磁信號，一旦RFID標簽內置天線在其信號工作范圍內獲得這一電磁信號，會激活其芯片上的信息發(fā)送邏輯，發(fā)送電磁響應，讀寫器的讀寫天線就會捕獲到RFID標簽信息，發(fā)送給RFID中間件。這個讀周期是可控的，可由RFID中間件進行配置管理。

圖1 RFID中間件應用的總體架構圖

　　ALE接口規(guī)范定義了一個事件周期(Event Cycle)，一個事件周期會包含一個或多個讀周期，因此，RFID中間件在這一事件周期內讀取的所有標簽信息被聚合起來，然后通過過濾機制，發(fā)布成為一個ECReport。ECSpec用來描述事件周期間隔或事件觸發(fā)機制，ECReport的格式，事件過濾和組合規(guī)則等。ECReport是EPC事件的匯集，還包括其它相關的信息，譬如邏輯閱讀器名稱，ECSpec信息等。

　　3．3 讀寫器管理器詳細設計

　　讀寫器產(chǎn)生事件，并將事件傳遞到讀寫器管理器中，由讀寫器管理器決定如何將事件數(shù)據(jù)傳遞到相關的應用系統(tǒng)在這種模式下，讀寫器不必關心哪個應用系統(tǒng)需要什么數(shù)據(jù)，同時，應用程序也不需要維護與各個讀寫器之間的網(wǎng)絡通道，僅需要將需求發(fā)送到讀寫器管理器中即可。

　　3．4 嵌入式Web服務器的設計

　　集成開源的http Servlet服務器Jetty，純Java．編寫。采用此種方法的優(yōu)勢在于：便于分布式運作； 占資源少；易于開發(fā)，如果用RMI或JINI系統(tǒng)耦合性太大。如圖3所示。

　　3．5 運行情況

　　目前，系統(tǒng)的中間件開發(fā)已經(jīng)基本完成，經(jīng)測試每個天線每秒約讀寫5O個電子標簽(并發(fā)讀寫，不受位置堆積遮蔽等影響)，

圖2 讀寫器管理器設計圖

圖3 嵌入式web服務器的設計

　　讀取范圍為lOOm ，一臺讀寫器可以接8個天線。一般的中小企業(yè)2～3臺讀寫器基本可完成全部業(yè)務。

　　4 結 語

　　該系統(tǒng)已于2007年12月下旬部署在上海市張江高科技園的國家RFID產(chǎn)業(yè)示范基地，作為《區(qū)域RFID信息公共服務平臺關鍵技術研究與開發(fā)》課題的企業(yè)應用示范項目之一接受國家863課題專家組的檢查，并且得到了專家的好評。但是在項目成形后，也發(fā)現(xiàn)了一些問題，主要有：1)雖然不少企業(yè)急切的希望使用RFID平臺，但是這些企業(yè)本身的經(jīng)濟和管理條件并不充足。這個問題的解決依賴于RFID信息公共服務平臺大環(huán)境的成立來降低企業(yè)加入門檻。2)中國官方的RFID的相關技術標準(電子標簽編碼規(guī)范，讀寫器管理協(xié)議)遲遲沒有出臺，使得平臺的底層兼容性不足。