基于低級別讀寫器協(xié)議的無線射頻識別中間件系統(tǒng)

摘要:無線射頻識別（RFID）技術(shù)的應(yīng)用在近年來取得了長足的發(fā)展。RFID中間件系統(tǒng)是RFID網(wǎng)絡(luò)的重要組成部分，位于RFID應(yīng)用系統(tǒng)和RFID讀寫器之間，是RFID標(biāo)簽信息的處理中樞。傳統(tǒng)的RFID中間件系統(tǒng)對上層的RFID應(yīng)用系統(tǒng)提供了統(tǒng)一的應(yīng)用層事件（ALE）接口，但是和RFID讀寫器之間的連接則采用適配讀寫器廠商私有接口的方式，不利于快速構(gòu)建RFID應(yīng)用系統(tǒng)�；�于低級別讀寫器協(xié)議（LLRP）的RFID中間件系統(tǒng)提供了標(biāo)準(zhǔn)的接口來接入不同廠商的讀寫器，大幅度地提高了構(gòu)建RFID應(yīng)用系統(tǒng)的效率。

關(guān)鍵字:無線射頻識別（RFID）技術(shù)的應(yīng)用在近年來取得了長足的發(fā)展。RFID中間件系統(tǒng)是RFID網(wǎng)絡(luò)的重要組成部分，位于RFID應(yīng)用系統(tǒng)和RFID讀寫器之間，是RFID標(biāo)簽信息的處理中樞。傳統(tǒng)的RFID中間件系統(tǒng)對上層的RFID應(yīng)用系統(tǒng)提供了統(tǒng)一的應(yīng)用層事件（ALE）接口，但是和RFID讀寫器之間的連接則采用適配讀寫器廠商私有接口的方式，不利于快速構(gòu)建RFID應(yīng)用系統(tǒng)�；�于低級別讀寫器協(xié)議（LLRP）的RFID中間件系統(tǒng)提供了標(biāo)準(zhǔn)的接口來接入不同廠商的讀寫器，大幅度地提高了構(gòu)建RFID應(yīng)用系統(tǒng)的效率。

英文摘要:The application of Radio Frequency Identification (RFID) technology has proceeded rapidly in recent years. The RFID middleware system—between the application system and readers—is an important component of the RFID network, and functionsas a tag information processing centre. Conventional RFID middleware systems provide a unified ALE (Application Level Events) interface for the upper layer application system, while establishing a connection with readers by adapting to variable private interfaces. This is obviously not beneficial for the rapid construction of the RFID application system. On the other hand, another kind of RFID middleware system, based on Low-Level Reader Protocol (LLRP), offers a standard interface for connecting readers of different manufacturers, This significantly improves the efficiency of building the RFID application system.

英文關(guān)鍵字:RFID; middleware; ALE; LLRP

無線射頻識別(RFID)是一種通過無線射頻方式進(jìn)行非接觸雙向數(shù)據(jù)通信對目標(biāo)加以識別的技術(shù)，具有快速、準(zhǔn)確、可靠的特點(diǎn)。與傳統(tǒng)的識別方式相比，RFID技術(shù)無需直接接觸、無需光學(xué)可視、無需人工干預(yù)即可完成信息的輸入和處理，操作十分方便快捷，因而能夠廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)、物流、交通、運(yùn)輸、醫(yī)療、防偽、跟蹤、設(shè)備和資產(chǎn)管理等需要收集和處理數(shù)據(jù)的應(yīng)用領(lǐng)域。自從RFID問世以來，其技術(shù)和產(chǎn)業(yè)都得到了迅速的發(fā)展，并已開始在工業(yè)自動化、商業(yè)自動化、交通運(yùn)輸控制管理等眾多領(lǐng)域得到應(yīng)用，成為IT產(chǎn)業(yè)一個(gè)新的經(jīng)濟(jì)增長點(diǎn)，具有十分廣闊的市場發(fā)展前景。從RFID 的技術(shù)與應(yīng)用的發(fā)展趨勢來看，RFID 應(yīng)用具有標(biāo)識、定位與事件驅(qū)動等特點(diǎn)。通過標(biāo)識與定位，使人類在虛擬的網(wǎng)絡(luò)世界中識別、鎖定和控制被標(biāo)記物體成為一種可能。通過RFID實(shí)時(shí)產(chǎn)生的事件，可以驅(qū)動業(yè)務(wù)流程，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)流程的智能化與自動化。

RFID中間件扮演RFID標(biāo)簽和應(yīng)用程序之間的中介角色，應(yīng)用程序端使用中間件所提供的一組通用應(yīng)用程序接口(API)，可以連接到RFID讀寫器，讀取RFID標(biāo)簽數(shù)據(jù)。這樣一來，即使存儲RFID標(biāo)簽信息的數(shù)據(jù)庫軟件或后端發(fā)生變化，如應(yīng)用程序增加、替換或者RFID讀寫器數(shù)量、種類變化等情況發(fā)生時(shí)，應(yīng)用端不需修改也能處理，避免多對多連接的維護(hù)復(fù)雜性。

1 RFID網(wǎng)絡(luò)框架及中間件系統(tǒng)功能

在全球產(chǎn)品電子代碼管理中心(EPCglobal)定義的RFID網(wǎng)絡(luò)框架中，包含了RFID標(biāo)簽、RFID讀寫器、RFID中間件、RFID讀寫器管理、電子產(chǎn)品碼信息服務(wù)(EPCIS)捕獲應(yīng)用、EPCIS存儲、EPCIS訪問應(yīng)用、本地對象命名服務(wù)(ONS)等角色以及ONS根節(jié)點(diǎn)、EPC發(fā)放、標(biāo)簽信息轉(zhuǎn)換模型、標(biāo)簽信息發(fā)現(xiàn)等公共服務(wù)[1-3]。

如圖1所示，RFID中間件系統(tǒng)位于EPCIS捕獲應(yīng)用（例如企業(yè)資源計(jì)劃(EPR)系統(tǒng)等）和RFID讀寫器之間，根據(jù)EPCIS捕獲應(yīng)用設(shè)置的規(guī)則將從讀寫器獲取的標(biāo)簽信息進(jìn)行過濾和聚集，并按照其指定的格式和方式上報(bào)。

RFID中間件3個(gè)主要的功能：

(1)屏蔽讀寫器的接口差異：傳統(tǒng)的讀寫器廠商都通過提供一套驅(qū)動程序來實(shí)現(xiàn)應(yīng)用層軟件對設(shè)備的控制，這些驅(qū)動程序提供了相同的設(shè)備訪問功能，但各廠商之間卻擁有互不相容的控制模塊、命令參數(shù)甚至是支持不同空口協(xié)議。而且當(dāng)廠商的驅(qū)動程序更新時(shí)，相對上層的應(yīng)用軟件也不得不隨著相應(yīng)API的改變而改變，尤其是當(dāng)使用者同時(shí)使用了大量不同廠商的設(shè)備時(shí)，整體的維護(hù)成本也隨之增加。RFID中間件屏蔽了讀寫器接口和驅(qū)動的細(xì)節(jié)，向應(yīng)用系統(tǒng)提供了標(biāo)準(zhǔn)的ALE報(bào)告接口，使應(yīng)用系統(tǒng)不必關(guān)心各個(gè)物理設(shè)備的具體接口和驅(qū)動，而是集中精力關(guān)注應(yīng)用業(yè)務(wù)邏輯的實(shí)現(xiàn)。

(2)標(biāo)簽的過濾：在RFID網(wǎng)絡(luò)中，存在大量的讀寫器和標(biāo)簽。對于一個(gè)特定的應(yīng)用系統(tǒng)，它只會關(guān)注與其業(yè)務(wù)相關(guān)的讀寫器清點(diǎn)的標(biāo)簽。RFID中間件可以根據(jù)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)置的ALE規(guī)則，過濾掉應(yīng)用系統(tǒng)不關(guān)注的標(biāo)簽信息，大大減輕應(yīng)用系統(tǒng)對標(biāo)簽信息的處理量，提高應(yīng)用系統(tǒng)的處理效率。

(3)標(biāo)簽的聚集：提到標(biāo)簽的聚集，首先要說明邏輯讀寫器的概念。邏輯讀寫器可以包含一個(gè)或多個(gè)物理讀寫器，或者一個(gè)或者多個(gè)物理讀寫器的天線。應(yīng)用系統(tǒng)可以通過定義邏輯讀寫器，使RFID中間件按其需要的方式，對RFID標(biāo)簽進(jìn)行聚集和分組。例如某個(gè)門禁系統(tǒng)，在大門入口包含兩個(gè)物理閱讀器的天線，應(yīng)用系統(tǒng)可以將這兩個(gè)天線定義為一個(gè)名叫“大門入口”的邏輯讀寫器。RFID中間件在上報(bào)標(biāo)簽信息的時(shí)候，可以將兩個(gè)天線清點(diǎn)的標(biāo)簽聚集在“大門入口”邏輯閱讀器的分組中，方便應(yīng)用系統(tǒng)對標(biāo)簽信息進(jìn)行處理。

2 LLRP協(xié)議與ALE協(xié)議

在EPCglobal標(biāo)準(zhǔn)體系中，與中間件最相關(guān)的兩個(gè)協(xié)議是LLRP與ALE協(xié)議，LLRP之所以被稱為低級別，是由于其提供了對空口操作和空口協(xié)議命令參數(shù)的控制能力，提供更底層讀寫器操作的訪問能力。ALE是EPCglobal定義的RFID應(yīng)用系統(tǒng)和RFID中間件之間的接口規(guī)范，通過ALE接口，從應(yīng)用程序端使用中間件有了一組API，通常RFID中間件接口定義了一個(gè)相對穩(wěn)定的高層應(yīng)用環(huán)境，不管底層的計(jì)算機(jī)硬件和系統(tǒng)軟件怎樣更新?lián)Q代，只要將中間件升級更新，并保持中間件RFID采集系統(tǒng)的接口定義不變，應(yīng)用軟件幾乎不需任何修改，從而保護(hù)企業(yè)在應(yīng)用軟件開發(fā)和維護(hù)中的重大投資。同時(shí)，使用RFID中間件有助于減輕企業(yè)二次開發(fā)時(shí)的負(fù)擔(dān)，使他們升級現(xiàn)有軟件系統(tǒng)時(shí)顯得得心應(yīng)手，同時(shí)能保證軟件系統(tǒng)的相對穩(wěn)定，及對軟件系統(tǒng)的功能擴(kuò)展等，簡化了開發(fā)的復(fù)雜性等。

LLRP是EPCglobal公布的第二代讀寫器協(xié)議，定義了RFID讀寫器和客戶端之間的接口。與上一代讀寫器協(xié)議相比，LLRP更接近讀寫器運(yùn)行時(shí)所需的空口協(xié)議的細(xì)節(jié)，或者更明確的說是對EPCglobal Class1 Gen2協(xié)議中讀寫器參數(shù)和控制參數(shù)的支持。LLRP除了目前對EPCglobal C1G2的支持外，其架構(gòu)也提供相應(yīng)的擴(kuò)展能力，可以方便的支持未來其他空口協(xié)議。