基于低級別讀寫(xiě)器協(xié)議的無(wú)線(xiàn)射頻識別中間件系統

無(wú)線(xiàn)射頻識別（RFID）是一種通過(guò)無(wú)線(xiàn)射頻方式進(jìn)行非接觸雙向數據通信對目標加以識別的技術(shù)，具有快速、準確、可靠的特點(diǎn)。與傳統的識別方式相比，RFID技術(shù)無(wú)需直接接觸、無(wú)需光學(xué)可視、無(wú)需人工干預即可完成信息的輸入和處理，操作十分方便快捷，因而能夠廣泛應用于生產(chǎn)、物流、交通、運輸、醫療、防偽、跟蹤、設備和資產(chǎn)管理等需要收集和處理數據的應用領(lǐng)域。自從RFID問(wèn)世以來(lái)，其技術(shù)和產(chǎn)業(yè)都得到了迅速的發(fā)展，并已開(kāi)始在工業(yè)自動(dòng)化、商業(yè)自動(dòng)化、交通運輸控制管理等眾多領(lǐng)域得到應用，成為IT產(chǎn)業(yè)一個(gè)新的經(jīng)濟增長(cháng)點(diǎn)，具有十分廣闊的市場(chǎng)發(fā)展前景。從RFID 的技術(shù)與應用的發(fā)展趨勢來(lái)看，RFID 應用具有標識、定位與事件驅動(dòng)等特點(diǎn)。通過(guò)標識與定位，使人類(lèi)在虛擬的網(wǎng)絡(luò )世界中識別、鎖定和控制被標記物體成為一種可能。通過(guò)RFID實(shí)時(shí)產(chǎn)生的事件，可以驅動(dòng)業(yè)務(wù)流程，實(shí)現業(yè)務(wù)流程的智能化與自動(dòng)化。

RFID中間件扮演RFID標簽和應用程序之間的中介角色，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），可以連接到RFID讀寫(xiě)器，讀取RFID標簽數據。這樣一來(lái)，即使存儲RFID標簽信息的數據庫軟件或后端發(fā)生變化，如應用程序增加、替換或者RFID讀寫(xiě)器數量、種類(lèi)變化等情況發(fā)生時(shí)，應用端不需修改也能處理，避免多對多連接的維護復雜性。

1 RFID網(wǎng)絡(luò )框架及中間件系統功能

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標簽、RFID讀寫(xiě)器、RFID中間件、RFID讀寫(xiě)器管理、電子產(chǎn)品碼信息服務(wù)（EPCIS）捕獲應用、EPCIS存儲、EPCIS訪(fǎng)問(wèn)應用、本地對象命名服務(wù)（ONS）等角色以及ONS根節點(diǎn)、EPC發(fā)放、標簽信息轉換模型、標簽信息發(fā)現等公共服務(wù)[1-3]。

如圖1所示，RFID中間件系統位于EPCIS捕獲應用（例如企業(yè)資源計劃（EPR）系統等）和RFID讀寫(xiě)器之間，根據EPCIS捕獲應用設置的規則將從讀寫(xiě)器獲取的標簽信息進(jìn)行過(guò)濾和聚集，并按照其指定的格式和方式上報。

RFID中間件3個(gè)主要的功能：

（1）屏蔽讀寫(xiě)器的接口差異：傳統的讀寫(xiě)器廠(chǎng)商都通過(guò)提供一套驅動(dòng)程序來(lái)實(shí)現應用層軟件對設備的控制，這些驅動(dòng)程序提供了相同的設備訪(fǎng)問(wèn)功能，但各廠(chǎng)商之間卻擁有互不相容的控制模塊、命令參數甚至是支持不同空口協(xié)議。而且當廠(chǎng)商的驅動(dòng)程序更新時(shí)，相對上層的應用軟件也不得不隨著(zhù)相應API的改變而改變，尤其是當使用者同時(shí)使用了大量不同廠(chǎng)商的設備時(shí)，整體的維護成本也隨之增加。RFID中間件屏蔽了讀寫(xiě)器接口和驅動(dòng)的細節，向應用系統提供了標準的ALE報告接口，使應用系統不必關(guān)心各個(gè)物理設備的具體接口和驅動(dòng)，而是集中精力關(guān)注應用業(yè)務(wù)邏輯的實(shí)現。

（2）標簽的過(guò)濾：在RFID網(wǎng)絡(luò )中，存在大量的讀寫(xiě)器和標簽。對于一個(gè)特定的應用系統，它只會(huì )關(guān)注與其業(yè)務(wù)相關(guān)的讀寫(xiě)器清點(diǎn)的標簽。RFID中間件可以根據應用系統設置的ALE規則，過(guò)濾掉應用系統不關(guān)注的標簽信息，大大減輕應用系統對標簽信息的處理量，提高應用系統的處理效率。

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

2 LLRP協(xié)議與ALE協(xié)議

在EPCglobal標準體系中，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(chēng)為低級別，是由于其提供了對空口操作和空口協(xié)議命令參數的控制能力，提供更底層讀寫(xiě)器操作的訪(fǎng)問(wèn)能力。ALE是EPCglobal定義的RFID應用系統和RFID中間件之間的接口規范，通過(guò)ALE接口，從應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)相對穩定的高層應用環(huán)境，不管底層的計算機硬件和系統軟件怎樣更新?lián)Q代，只要將中間件升級更新，并保持中間件RFID采集系統的接口定義不變，應用軟件幾乎不需任何修改，從而保護企業(yè)在應用軟件開(kāi)發(fā)和維護中的重大投資。同時(shí)，使用RFID中間件有助于減輕企業(yè)二次開(kāi)發(fā)時(shí)的負擔，使他們升級現有軟件系統時(shí)顯得得心應手，同時(shí)能保證軟件系統的相對穩定，及對軟件系統的功能擴展等，簡(jiǎn)化了開(kāi)發(fā)的復雜性等。

LLRP是EPCglobal公布的第二代讀寫(xiě)器協(xié)議，定義了RFID讀寫(xiě)器和客戶(hù)端之間的接口。與上一代讀寫(xiě)器協(xié)議相比，LLRP更接近讀寫(xiě)器運行時(shí)所需的空口協(xié)議的細節，或者更明確的說(shuō)是對EPCglobal Class1 Gen2協(xié)議中讀寫(xiě)器參數和控制參數的支持。LLRP除了目前對EPCglobal C1G2的支持外，其架構也提供相應的擴展能力，可以方便的支持未來(lái)其他空口協(xié)議。