1、RFID中間件和系統(tǒng)體系結構 教學設計,信息技術學院 李斌,一、RFID軟件部分,二、中間件基本概念,三、RFID網(wǎng)絡框架及中間件系統(tǒng)功能,四、RFID中間件ALE規(guī)范,主要內(nèi)容,五、RFID主要中間件產(chǎn)品,一、RFID軟件部分,RFID軟件系統(tǒng)可以分成如下4類： 1前端軟件 設備供應商提供的系統(tǒng)演示軟件、驅(qū)動軟件、接口軟件、集成商或者客戶自身開發(fā)的RFID前端操作軟件等。 2中間件軟件 為實現(xiàn)采集的信息的后臺的傳遞與分發(fā)的而開發(fā)的中間件。 3后端軟件 處理這些采集的信息的后臺應用軟件和管理信息系統(tǒng)軟件。 4其他軟件 開發(fā)平臺或者為模擬其系統(tǒng)性能而開發(fā)的仿真軟件等。,(1)讀/寫功能 讀功能就

2、是從電子標簽中讀取數(shù)據(jù)； 寫功能就是將數(shù)據(jù)寫入電子標簽。 (2)防碰撞功能 很多時候不可避免地會有多個電子標簽同時進入讀寫器的讀取區(qū)域，要求同時識別和傳輸數(shù)據(jù)時，就需要前端軟件具有防碰撞功能。 (3)安全功能 確保電子標簽和讀寫器雙向數(shù)據(jù)交換通信的安全。 (4)檢/糾錯功能 由于使用無線方式傳輸數(shù)據(jù)很容易被干擾，使得按收到的數(shù)據(jù)產(chǎn)生畸變，從而導致傳輸出錯。,一、RFID軟件部分,1.前端軟件,一、RFID軟件部分,2. RFID后端軟件,（1）RFID系統(tǒng)管理：系統(tǒng)設置以及系統(tǒng)用戶信息和權限。 （2）電子標簽管理：在數(shù)據(jù)庫中管理電子標簽序列號和每個物品對應的序號和產(chǎn)品名稱、型號規(guī)格、芯片內(nèi)記錄

3、的詳細信息等，完成數(shù)據(jù)庫內(nèi)所有電子標簽的信息更新。 （3）數(shù)據(jù)分析和儲存：對整個系統(tǒng)內(nèi)的數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析，生成相關報表，對采集到的數(shù)據(jù)進行存儲和管理。,(1)開發(fā)平臺 (2)測試軟件 (3)評估軟件 (4)演示軟件 (5)模擬性能而開發(fā)的仿真軟件等。,一、RFID軟件部分,3. RFID的其他軟件,1.什么是中間件？,中間件（middleware）是基礎軟件的一大類，屬于可復用軟件的范疇。顧名思義，中間件處于操作系統(tǒng)軟件與用戶的應用軟件的中間。中間件在操作系統(tǒng)、網(wǎng)絡和數(shù)據(jù)庫之上，應用軟件的下層，總的作用是為處于自己上層的應用軟件提供運行與開發(fā)的環(huán)境，幫助用戶靈活、高效地開發(fā)和集成復雜的應用軟件

4、。,二、中間件基本概念,1.什么是RFID中間件,RFID 中間件是用來加工和處理來自讀寫器的所有信息和事件流的軟件，是連接讀寫器和企業(yè)應用的紐帶，使用中間件提供一組通用的應用程序接口（API），即能連到RFID讀寫器，讀取RFID標簽數(shù)據(jù) 。它要對標簽數(shù)據(jù)進行過濾、分組和計數(shù)，以減少發(fā)往信息網(wǎng)絡系統(tǒng)的數(shù)據(jù)量并防止錯誤識讀、多讀信息。,二、中間件基本概念,二、中間件基本概念,2.RFID中間件框架圖,2.為什么要使用 RFID中間件,如何將現(xiàn)有的系統(tǒng)與新的RFID Reader連接 ? 這個問題的本質(zhì)是用戶應用系統(tǒng)與硬件接口的問題。在RFID應用中，通透性是整個應用的關鍵，正確抓取數(shù)據(jù)、確保數(shù)

5、據(jù)讀取的可靠性、以及有效地將數(shù)據(jù)傳送到后端系統(tǒng)都是必須考慮的問題。,二、中間件基本概念,為什么要使用 RFID中間件,中間件在系統(tǒng)中的作用及位置,二、中間件基本概念,為什么要使用 RFID中間件,RFID中間件與系統(tǒng)集成,二、中間件基本概念,為什么要使用 RFID中間件,(1)數(shù)據(jù)過濾和收集 去除閱讀器產(chǎn)生冗余、錯誤的標簽數(shù)據(jù)。 生成報告時只上傳關心的數(shù)據(jù)（分組統(tǒng)計的）。 (2)RFID基礎設施管理 典型的企業(yè)級應用需要管理成百上千的閱讀器(可能是不同牌子的) ，RFID中間件提供對其進行配置管理，實時監(jiān)控閱讀器的狀態(tài)。,二、中間件基本概念,RFID中間件的功能？,RFID中間件的功能是負責管

6、理在識讀器和應用軟件之間的數(shù)據(jù)流。 信息服務是作用是使不同的應用系統(tǒng)能共享相關的數(shù)據(jù)。 通過它們，RFID系統(tǒng)的相關信息可以在全球得到共享。,二、中間件基本概念,RFID中間件的需求?,數(shù)據(jù)處理盡量靠近源頭 大量RFID數(shù)據(jù)存在于系統(tǒng)“邊緣”； 讓有價值的數(shù)據(jù)進入中央系統(tǒng)； 對數(shù)據(jù)進行清理、篩選、整合和匯總； 屏蔽各種錯誤與異常，避免給中央系統(tǒng)帶來麻煩。,RFID中間件的需求?,對事件進行層層抽象，轉化為有價值的事件 RFID應用領域面臨著大量簡單事件； 實現(xiàn)簡單事件向有價值事件的轉化。,1、中間件 使用中間件的原因 隔離應用程序與設備接口 處理由識讀器和傳感器捕獲的原始測讀記錄，使應用程序僅

7、能看到有意義的、高層的事件，減少了應用程序處理的信息量。 提供了一個應用程序?qū)拥慕涌谟糜诠芾碜R讀器和查詢RFID測讀記錄。,二、中間件基本概念,三、 RFID網(wǎng)絡框架及中間件系統(tǒng)功能,（1）RFID網(wǎng)絡框架,RFID中間件的總架構就是在RFID應用系統(tǒng)架構的中間兩層，即邊緣層和集成層 。,EPC：產(chǎn)品電子代碼管理中心 ONS：本地對象命名服務 EPCIS：電子產(chǎn)品碼信息服務 RFID：無線射頻識別,三、 RFID網(wǎng)絡框架及中間件系統(tǒng)功能,1.RFID中間件的組成,(1)識讀器適配器 作用是提供識讀器接口 (2)事件管理器 作用是過濾事件 (3)應用程序接口 作用是提供一個基于標準的服務接口,三

8、、 RFID網(wǎng)絡框架及中間件系統(tǒng)功能,2、RFID中間件的邏輯結構,三、 RFID網(wǎng)絡框架及中間件系統(tǒng)功能,3、RFID中間件功能 RFID中間件在實際應用中完成數(shù)據(jù)的處理、傳遞和對讀寫器的管理等功能，用來監(jiān)測RFID設備及其工作狀態(tài)，管理和處理電子標簽和讀寫器之間的數(shù)據(jù)流以及提供RFID設備和主機的接口。 （1）標簽數(shù)據(jù)的讀寫 （2）數(shù)據(jù)的過濾和聚集 （3）RFID數(shù)據(jù)的分發(fā) （4）數(shù)據(jù)安全,三、 RFID網(wǎng)絡框架及中間件系統(tǒng)功能,4. RFID中間件系統(tǒng)實現(xiàn)原理,三、 RFID網(wǎng)絡框架及中間件系統(tǒng)功能,RFID中間件系統(tǒng)各個模塊功能如下： (1)設備驅(qū)動適配 設備驅(qū)動適配的主要功能是將各個

9、讀寫器廠商不同型號、版本的讀寫器接口適配成對事件處理引擎統(tǒng)一的接口。 (2)事件處理引擎 對讀寫器上報的標簽數(shù)據(jù)和讀寫器事件進行過濾、分組、合成等操作，以便滿足EPCIS捕獲應用的需要。 (3)規(guī)則引擎 處理來自EPCIS捕獲應用的規(guī)則，并將事件處理引擎處理后的信息，以標準的ALE接口上報給EPCIS捕獲應用。 (4)規(guī)則庫 用于對EPCIS捕獲應用設置的規(guī)則進行持久化，以便在RFID系統(tǒng)重新啟動時，即時加載已經(jīng)設置成功的事件規(guī)則。,三、 RFID網(wǎng)絡框架及中間件系統(tǒng)功能,5. 中間件可以從架構上分為兩種 (1)以應用程序為中心（Application Centric） 的設計概念是通過RFI

10、D Reader廠商提供的API，以Hot Code方式直接編寫特定Reader讀取數(shù)據(jù)的Adapter，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。 (2)以架構為中心（Infrastructure Centric） 隨著企業(yè)應用系統(tǒng)的復雜度增高，企業(yè)無法負荷以Hot Code方式為每個應用程式編寫Adapter，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RFID中間件。這樣一來，即使存儲RFID標簽情報的數(shù)據(jù)庫軟件改由其他軟件代替，或讀寫RFID標簽的RFID Reader種類增加等情況發(fā)生時，應用端不做修改也能應付。,三、 RFID網(wǎng)絡框架

11、及中間件系統(tǒng)功能,6RFID中間件的特征,三、 RFID網(wǎng)絡框架及中間件系統(tǒng)功能,（1）基于標準 中間件必須基于標準。 （2）獨立于架構（Insulation Infrastructure） RFID中間件獨立并介于RFID讀寫器與后端應用程序之間，并且能夠與多個RFID讀寫器以及多個后端應用程序連接，以減輕架構與維護的復雜性。 （3）數(shù)據(jù)流（Data Flow）處理 RFID的主要目的在于將實體對象轉換為信息環(huán)境下的虛擬對象，因此數(shù)據(jù)處理是RFID最重要的功能。RFID中間件具有數(shù)據(jù)的搜集、過濾、整合與傳遞等特性，以便將正確的對象信息傳到企業(yè)后端的應用系統(tǒng)。,1.ALE規(guī)范說明書,應用層事件

12、（Application Level Event）規(guī)范，簡稱ALE規(guī)范，于2005年9月，由EPC Global組織正式對外發(fā)布。它定義出RFID中間件對上層應用系統(tǒng)應該提供的一組標準接口，,四、RFID中間件ALE規(guī)范,ALE與應用系統(tǒng)的關系:,ALE規(guī)范定義的是一組接口，它不牽涉到具體實現(xiàn)。在EPCglobal組織的規(guī)劃中，支持ALE規(guī)范是RFID中間件的最基本的一個功能；這樣，在統(tǒng)一的標準下，應用層上的調(diào)用方式就可統(tǒng)一，應用系統(tǒng)也就可以快速部署。,ALE規(guī)范說明書的主要優(yōu)點:,(1)提供了用于事件管理的標準 為了可以從RFID讀寫器接收、過濾及分組事件，ALE規(guī)范提供了一個讀寫器接口。使

13、用兼容ALE的中間件的應用程序不需要為每個讀寫器都安裝單獨的驅(qū)動程序，也無需使用每個讀寫器的專有編程接口。 (2)擴展性 ALE標準具有高度擴展性。雖然ALE規(guī)范的目標是處理EPC事件源，但也可以創(chuàng)建一些應用擴展以連接到非EPC標簽或非RFID讀寫器設備的接口。 (3)接口與實現(xiàn)相分離 ALE規(guī)范在客戶端和RFID中間件中提供一個接口，把實現(xiàn)細節(jié)留給開發(fā)人員，開發(fā)人員可以根據(jù)技術平臺、部署選項、附加特性等來選擇實現(xiàn)技術的細節(jié)。,四、RFID中間件功能及ALE規(guī)范,2.關鍵概念和技術,(1)事件發(fā)生器( Event Originator) 事件發(fā)生器是能捕捉RFID標簽的存在或其他來自物理世界的

14、測讀記錄的任何設備。 一個識讀器映射一個物理設備 幾個識讀器映射同一個物理設備(多天線) 一個識讀器映射到多個物理設備(多識讀器),四、RFID中間件功能及ALE規(guī)范,(2)識讀周期,一個識讀器能以一組頻率(或根據(jù)要求)掃描RFID標簽或得到其他物理測讀記錄，每次掃描稱為一個識讀周期。（每個觀測數(shù)據(jù)都是電子產(chǎn)品編碼（EPC）。 S1=EPC1,EPC2 S2=EPC1,EPC3,EPC4 S3=EPC3,EPC4,EPC5 S4=EPC1,EPC2,EPC4,EPC5,四、RFID中間件功能及ALE規(guī)范,將一個讀取周期內(nèi)讀到的EPC集合用S表示，上面給出的4個周期EPC集合表示。,四、RFID

15、中間件功能及ALE規(guī)范,讀寫周期舉例,EPC1,EPC3,EPC4,EPC1,EPC2,EPC1,EPC2,EPC4,EPC5,EPC3,EPC4,EPC5,讀寫周期1,讀寫周期2,讀寫周期3,讀寫周期4,(3)事件周期,一個事件周期是客戶端使用ALE服務進行交互的一個單位，它與讀取周期的映象關系有很大的靈活性。,四、RFID中間件功能及ALE規(guī)范,ALE實現(xiàn)介紹,讀周期和事件周期的關系圖,(4)交互模型,可以通過客戶機和ALE服務器間可用的交互模式來認識ALE規(guī)范的機動性。 （a)同步方式 請求/響應模型是主要交互模型，支持即時和輪詢兩種交互方式。,客戶端,ALE服務,請求,響應,四、RFI

16、D中間件功能及ALE規(guī)范,(2) 交互模型,(b)異步方式 客戶端預訂事件，當事件發(fā)生時，ALE服務異步傳遞數(shù)據(jù)傳回客戶端。,客戶端,ALE服務,預定,發(fā)布,異步模式可以選擇不同的技術來實現(xiàn)，包括JMS、TIBCO、MQ-Series、email、SOAP，客戶用通告URI來預定事件，通告可以基于HTTP、TCP或簡單文件類型。文件類型通告URI允許將事件周期報告寫入文件中。,四、RFID中間件功能及ALE規(guī)范,客戶端使用通告URI來預訂事件,URI請求EPC數(shù)據(jù),ECReport,(4)數(shù)據(jù)元素,客戶端的主要目的是請求EPC數(shù)據(jù)。 客戶端通過向ALE服務提供一個事件周期說明(ECSpec)來

17、發(fā)送請求。ALE返回一個周期報告(ECReport),四、RFID中間件功能及ALE規(guī)范,讀取周期中收集的原始EPC觀測資料,事件周期規(guī)范指定讀寫器、事件周期及生成報告規(guī)則,事件周期中收集的經(jīng)過過濾的EPC(S),3.3 ALE服務接口,EPCglobal的ALE規(guī)范為主要的ALE API提供了一個抽象定義，這個規(guī)范也為ALE API提供了一種符合WS-I（Web服務互操作性組織的SOAP綁定）。 主要的ALE服務接口如附表： 如: subsribe(String:specName, String:notificationURI):void 預定義ECSpec,四、RFID中間件功能及ALE規(guī)

18、范,ALE接口介紹,ALE的基本操作 應用發(fā)一個請求到ALE的接口要求讀或?qū)憳撕灒珹LE Engine處理從讀寫器傳回來的數(shù)據(jù)報生報告回給應用。形象點可以看成給我一份從倉庫1號門讀到EPC碼的清單 （ECSpec定義及發(fā)送），ALE Engine生成一份倉庫1號門讀到EPC碼的清單報告送回（ECReport獲?。?。,ALE接口介紹,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。 AITReader 1000 urn:epc:pat:sgtin-64:*.*.*.* ,ALE接口介紹,ECReport是EPC事件的匯集，還包括其它相關的信息，譬如邏

19、輯閱讀器名稱，ECSpec信息等。 urn:epc:tag:gid-64-i:10.50.5 urn:epc:tag:gid-64-i:10.40.4 2 ,ALE接口介紹,define(specName:string, spec:ECSpec) : void 定義ECSpec undefine(specName:string) : void 取消已定義的ECSpec getECSpec(specName:string) : ECSpec /returns ECSpec object 得到ECSpec getECSpecNames() : List/ returns a list of spe

20、cNames as strings 得到ECSpec的名字 subscribe(specName:string, notificationURI:string) : void 訂閱一個ECSpec 。,unsubscribe(specName:string, notificationURI:string) : void 取消訂閱一個ECSpec poll(specName:string) : ECReports /returns ECReports object Poll ECSpec immediate(spec:ECSpec) : ECReports 定義ECSpecspec, poll并

21、取消定義 getSubscribers(specName:String) : List / of notification URIs 查看誰在訂閱指定的 ECSpec,ALE接口介紹,3.4 模型的工作,同步模型 立即模式(即時模式）,四、RFID中間件功能及ALE規(guī)范,查詢模式（輪詢模式）,四、RFID中間件功能及ALE規(guī)范, 異步模型,HTTP notification(通知) URI http:/hostname:port/remainder-of-URL http:/hostname:/remainder-of-URL(剩余的) TCP notification URI Tcp:/ho

22、stname:port FILE notification URI File:/hostname/path File:/path,四、RFID中間件功能及ALE規(guī)范, 異步模型,四、RFID中間件功能及ALE規(guī)范,3.5 過濾和分組,過濾提供了在事件數(shù)據(jù)中挑選特定數(shù)據(jù)的能力。 分組提供了對來自不同的識讀器和多個事件周期的數(shù)據(jù)分組的手段。,四、RFID中間件功能及ALE規(guī)范,二、信息服務,1、RFID數(shù)據(jù) 事件數(shù)據(jù)與特定時刻聯(lián)系在一起，表示在供應鏈中移動的帶有RFID標簽的資產(chǎn)的行蹤 識別碼，位置，時間 主數(shù)據(jù)：為事件數(shù)據(jù)提供支持性的參考信息 數(shù)據(jù)量 數(shù)據(jù)存儲,四、RFID中間件功能及ALE規(guī)范

23、,2、EPC Global網(wǎng)絡,EPC Global網(wǎng)絡的目標是當項目在全球供應鏈中移動時，可提供關于它們的實時數(shù)據(jù)。 EPC Global網(wǎng)絡的組成 分配惟一的識別碼 探測和識別項目 收集和過濾事件 存儲和查詢事件 定位EPC信息,四、RFID中間件功能及ALE規(guī)范,3、對象名服務(ONS),ONS是用于定位EPC信息服務的。 ONS實質(zhì)上是一個EPC解析服務，它提供查找服務資源的方法，也提供根據(jù)特定EPC所識別的項目的進一步的信息。 EPCIS：EPC信息服務。 DNS：域名解析就是你輸完網(wǎng)址,它會把網(wǎng)址解析成IP地址。 ONS：ONS結構采用DNS標準。,4、EPC信息服務,RFID中間件的標準,RFID應用框架,RFID中間件的技術實現(xiàn),集成業(yè)界主流的RFI