RFID中间件和系统体系结构

《RFID中间件和系统体系结构》教学设计信息技术学院李斌一、RFID软件部分二、中间件基本概念三、RFID网络框架及中间件系统功能四、RFID中间件ALE规范主要内容五、RFID主要中间件产品一、RFID软件部分RFID软件系统可以分成如下4类：1．前端软件设备供应商提供的系统演示软件、驱动软件、接口软件、集成商或者客户自身开发的RFID前端操作软件等。2．中间件软件为实现采集的信息的后台的传递与分发的而开发的中间件。3．后端软件处理这些采集的信息的后台应用软件和管理信息系统软件。4．其他软件开发平台或者为模拟其系统性能而开发的仿真软件等。(1)读/写功能读功能就是从电子标签中读取数据；写功能就是将数据写入电子标签。(2)防碰撞功能很多时候不可避免地会有多个电子标签同时进入读写器的读取区域，要求同时识别和传输数据时，就需要前端软件具有防碰撞功能。(3)安全功能确保电子标签和读写器双向数据交换通信的安全。(4)检/纠错功能由于使用无线方式传输数据很容易被干扰，使得按收到的数据产生畸变，从而导致传输出错。一、RFID软件部分1.前端软件一、RFID软件部分2.RFID后端软件（1）RFID系统管理：系统设置以及系统用户信息和权限。（2）电子标签管理：在数据库中管理电子标签序列号和每个物品对应的序号和产品名称、型号规格、芯片内记录的详细信息等，完成数据库内所有电子标签的信息更新。（3）数据分析和储存：对整个系统内的数据进行统计分析，生成相关报表，对采集到的数据进行存储和管理。(1)开发平台(2)测试软件(3)评估软件(4)演示软件(5)模拟性能而开发的仿真软件等。一、RFID软件部分3.RFID的其他软件1.什么是中间件？中间件（middleware）是基础软件的一大类，属于可复用软件的范畴。顾名思义，中间件处于操作系统软件与用户的应用软件的中间。中间件在操作系统、网络和数据库之上，应用软件的下层，总的作用是为处于自己上层的应用软件提供运行与开发的环境，帮助用户灵活、高效地开发和集成复杂的应用软件。二、中间件基本概念1.什么是RFID中间件RFID中间件是用来加工和处理来自读写器的所有信息和事件流的软件，是连接读写器和企业应用的纽带，使用中间件提供一组通用的应用程序接口（API），即能连到RFID读写器，读取RFID标签数据。它要对标签数据进行过滤、分组和计数，以减少发往信息网络系统的数据量并防止错误识读、多读信息。二、中间件基本概念二、中间件基本概念2.RFID中间件框架图2.为什么要使用RFID中间件如何将现有的系统与新的RFIDReader连接?这个问题的本质是用户应用系统与硬件接口的问题。在RFID应用中，通透性是整个应用的关键，正确抓取数据、确保数据读取的可靠性、以及有效地将数据传送到后端系统都是必须考虑的问题。二、中间件基本概念为什么要使用RFID中间件中间件在系统中的作用及位置二、中间件基本概念为什么要使用RFID中间件RFID中间件与系统集成二、中间件基本概念为什么要使用RFID中间件(1)数据过滤和收集去除阅读器产生冗余、错误的标签数据。生成报告时只上传关心的数据（分组统计的）。(2)RFID基础设施管理典型的企业级应用需要管理成百上千的阅读器(可能是不同牌子的)，RFID中间件提供对其进行配置管理，实时监控阅读器的状态。二、中间件基本概念RFID中间件的功能？RFID中间件的功能是负责管理在识读器和应用软件之间的数据流。信息服务是作用是使不同的应用系统能共享相关的数据。通过它们，RFID系统的相关信息可以在全球得到共享。二、中间件基本概念RFID中间件的需求?数据处理尽量靠近源头大量RFID数据存在于系统“边缘”；让有价值的数据进入中央系统；对数据进行清理、筛选、整合和汇总；屏蔽各种错误与异常，避免给中央系统带来麻烦。RFID中间件的需求?对事件进行层层抽象，转化为有价值的事件RFID应用领域面临着大量简单事件；实现简单事件向有价值事件的转化。1、中间件使用中间件的原因•㈠隔离应用程序与设备接口•㈡处理由识读器和传感器捕获的原始测读记录，使应用程序仅能看到有意义的、高层的事件，减少了应用程序处理的信息量。•㈢提供了一个应用程序层的接口用于管理识读器和查询RFID测读记录。二、中间件基本概念三、RFID网络框架及中间件系统功能（1）RFID网络框架读写器系统（1）读写器系统（N）RFID中间件应用程序系统阅读器层边缘层集成层应用层RFID中间件的总架构就是在RFID应用系统架构的中间两层，即边缘层和集成层。EPC：产品电子代码管理中心ONS：本地对象命名服务EPCIS：电子产品码信息服务RFID：无线射频识别三、RFID网络框架及中间件系统功能1.RFID中间件的组成(1)识读器适配器作用是提供识读器接口(2)事件管理器作用是过滤事件(3)应用程序接口作用是提供一个基于标准的服务接口三、RFID网络框架及中间件系统功能2、RFID中间件的逻辑结构识读1识读2识读n传感器1传感器n设备驱动程序数据收集过滤器分组其他规则应用层事件服务接口监视和管理管理服务接口事件数据企业管理控制台客户端客户端客户端客户端EJB.NETSOAPJMS三、RFID网络框架及中间件系统功能3、RFID中间件功能RFID中间件在实际应用中完成数据的处理、传递和对读写器的管理等功能，用来监测RFID设备及其工作状态，管理和处理电子标签和读写器之间的数据流以及提供RFID设备和主机的接口。（1）标签数据的读写（2）数据的过滤和聚集（3）RFID数据的分发（4）数据安全三、RFID网络框架及中间件系统功能4.RFID中间件系统实现原理三、RFID网络框架及中间件系统功能RFID中间件系统各个模块功能如下：(1)设备驱动适配设备驱动适配的主要功能是将各个读写器厂商不同型号、版本的读写器接口适配成对事件处理引擎统一的接口。(2)事件处理引擎对读写器上报的标签数据和读写器事件进行过滤、分组、合成等操作，以便满足EPCIS捕获应用的需要。(3)规则引擎处理来自EPCIS捕获应用的规则，并将事件处理引擎处理后的信息，以标准的ALE接口上报给EPCIS捕获应用。(4)规则库用于对EPCIS捕获应用设置的规则进行持久化，以便在RFID系统重新启动时，即时加载已经设置成功的事件规则。三、RFID网络框架及中间件系统功能5.中间件可以从架构上分为两种(1)以应用程序为中心（ApplicationCentric）的设计概念是通过RFIDReader厂商提供的API，以HotCode方式直接编写特定Reader读取数据的Adapter，并传送至后端系统的应用程序或数据库，从而达成与后端系统或服务串接的目的。(2)以架构为中心（InfrastructureCentric）随着企业应用系统的复杂度增高，企业无法负荷以HotCode方式为每个应用程式编写Adapter，同时面对对象标准化等问题，企业可以考虑采用厂商所提供标准规格的RFID中间件。这样一来，即使存储RFID标签情报的数据库软件改由其他软件代替，或读写RFID标签的RFIDReader种类增加等情况发生时，应用端不做修改也能应付。三、RFID网络框架及中间件系统功能6．RFID中间件的特征三、RFID网络框架及中间件系统功能（1）基于标准中间件必须基于标准。（2）独立于架构（InsulationInfrastructure）RFID中间件独立并介于RFID读写器与后端应用程序之间，并且能够与多个RFID读写器以及多个后端应用程序连接，以减轻架构与维护的复杂性。（3）数据流（DataFlow）处理RFID的主要目的在于将实体对象转换为信息环境下的虚拟对象，因此数据处理是RFID最重要的功能。RFID中间件具有数据的搜集、过滤、整合与传递等特性，以便将正确的对象信息传到企业后端的应用系统。1.ALE规范说明书应用层事件（ApplicationLevelEvent）规范，简称ALE规范，于2005年9月，由EPCGlobal组织正式对外发布。它定义出RFID中间件对上层应用系统应该提供的一组标准接口，四、RFID中间件ALE规范ALE与应用系统的关系:ALE规范定义的是一组接口，它不牵涉到具体实现。在EPCglobal组织的规划中，支持ALE规范是RFID中间件的最基本的一个功能；这样，在统一的标准下，应用层上的调用方式就可统一，应用系统也就可以快速部署。ALE规范说明书的主要优点:(1)提供了用于事件管理的标准为了可以从RFID读写器接收、过滤及分组事件，ALE规范提供了一个读写器接口。使用兼容ALE的中间件的应用程序不需要为每个读写器都安装单独的驱动程序，也无需使用每个读写器的专有编程接口。(2)扩展性ALE标准具有高度扩展性。虽然ALE规范的目标是处理EPC事件源，但也可以创建一些应用扩展以连接到非EPC标签或非RFID读写器设备的接口。(3)接口与实现相分离ALE规范在客户端和RFID中间件中提供一个接口，把实现细节留给开发人员，开发人员可以根据技术平台、部署选项、附加特性等来选择实现技术的细节。四、RFID中间件功能及ALE规范2.关键概念和技术(1)事件发生器(EventOriginator)事件发生器是能捕捉RFID标签的存在或其他来自物理世界的测读记录的任何设备。①一个识读器映射一个物理设备②几个识读器映射同一个物理设备(多天线)③一个识读器映射到多个物理设备(多识读器)四、RFID中间件功能及ALE规范(2)识读周期一个识读器能以一组频率(或根据要求)扫描RFID标签或得到其他物理测读记录，每次扫描称为一个识读周期。（每个观测数据都是电子产品编码（EPC））。S1={EPC1,EPC2}S2={EPC1,EPC3,EPC4}S3={EPC3,EPC4,EPC5}S4={EPC1,EPC2,EPC4,EPC5}四、RFID中间件功能及ALE规范将一个读取周期内读到的EPC集合用S表示，上面给出的4个周期EPC集合表示。四、RFID中间件功能及ALE规范读写周期举例EPC1EPC3EPC4EPC1EPC2EPC1EPC2EPC4EPC5EPC3EPC4EPC5读写周期1读写周期2读写周期3读写周期4(3)事件周期一个事件周期是客户端使用ALE服务进行交互的一个单位，它与读取周期的映象关系有很大的灵活性。四、RFID中间件功能及ALE规范ALE实现介绍读周期和事件周期的关系图(4)交互模型可以通过客户机和ALE服务器间可用的交互模式来认识ALE规范的机动性。（a)同步方式请求/响应模型是主要交互模型，支持即时和轮询两种交互方式。客户端ALE服务请求响应四、RFID中间件功能及ALE规范(2)交互模型(b)异步方式客户端预订事件，当事件发生时，ALE服务异步传递数据传回客户端。客户端ALE服务预定发布异步模式可以选择不同的技术来实现，包括JMS、TIBCO、MQ-Series、email、SOAP，客户用通告URI来预定事件，通告可以基于HTTP、TCP或简单文件类型。文件类型通告URI允许将事件周期报告写入文件中。四、RFID中间件功能及ALE规范客户端使用通告URI来预订事件URI请求EPC数据ECReport(4)数据元素客户端的主要目的是请求EPC数据。客户端通过向ALE服务提供一个事件周期说明(ECSpec)来发送请求。ALE返回一个周期报告(ECReport)客户端ALE服务识读器ECReportECSpecEPC(s)四、RFID中间件功能及ALE规范读取周期中收集的原始EPC观测资料事件周期规范指定读写器、事件周期及生成报告规则事件周期中收集的经过过滤的EPC(S)3.3ALE服务接口EPCglobal的ALE规范为主要的ALEAPI提供了一个抽象定义，这个规范也为ALEAPI提供了一种符合WS-I（Web服务互操作性组织的SOAP绑定）。主要的ALE服务接口如附表：如:subsribe(String:specName,Str