基于低级别读写器协议的无线射频识别中间件系统

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无线射频识别(RFID)是一种通过无线射频方式进行非接触双向数据通信对目标加以识别的技术,具有快速、准确、可靠的特点。与传统的识别方式相比,RFID技术无需直接接触、无需光学可视、无需人工干预即可完成信息的输入和处理,操作十分方便快捷,因而能够广泛应用于生产、物流、交通、运输、医疗、防伪、跟踪、设备和资产管理等需要收集和处理数据的应用领域。自从RFID问世以来,其技术和产业都得到了迅速的发展,并已开始在工业自动化、商业自动化、交通运输控制管理等众多领域得到应用,成为IT产业一个新的经济增长点,具有十分广阔的市场发展前景。从RFID 的技术与应用的发展趋势来看,RFID 应用具有标识、定位与事件驱动等特点。通过标识与定位,使人类在虚拟的网络世界中识别、锁定和控制被标记物体成为一种可能。通过RFID实时产生的事件,可以驱动业务流程,实现业务流程的智能化与自动化。

RFID中间件扮演RFID标签和应用程序之间的中介角色,应用程序端使用中间件所提供的一组通用应用程序接口(API),可以连接到RFID读写器,读取RFID标签数据。这样一来,即使存储RFID标签信息的数据库软件或后端发生变化,如应用程序增加、替换或者RFID读写器数量、种类变化等情况发生时,应用端不需修改也能处理,避免多对多连接的维护复杂性。

1 RFID网络框架及中间件系统功能

在全球产品电子代码管理中心(EPCglobal)定义的RFID网络框架中,包含了RFID标签、RFID读写器、RFID中间件、RFID读写器管理、电子产品码信息服务(EPCIS)捕获应用、EPCIS存储、EPCIS访问应用、本地对象命名服务(ONS)等角色以及ONS根节点、EPC发放、标签信息转换模型、标签信息发现等公共服务[1-3]。

如图1所示,RFID中间件系统位于EPCIS捕获应用(例如企业资源计划(EPR)系统等)和RFID读写器之间,根据EPCIS捕获应用设置的规则将从读写器获取的标签信息进行过滤和聚集,并按照其指定的格式和方式上报。

RFID中间件3个主要的功能:

(1)屏蔽读写器的接口差异:传统的读写器厂商都通过提供一套驱动程序来实现应用层软件对设备的控制,这些驱动程序提供了相同的设备访问功能,但各厂商之间却拥有互不相容的控制模块、命令参数甚至是支持不同空口协议。而且当厂商的驱动程序更新时,相对上层的应用软件也不得不随着相应API的改变而改变,尤其是当使用者同时使用了大量不同厂商的设备时,整体的维护成本也随之增加。RFID中间件屏蔽了读写器接口和驱动的细节,向应用系统提供了标准的ALE报告接口,使应用系统不必关心各个物理设备的具体接口和驱动,而是集中精力关注应用业务逻辑的实现。

(2)标签的过滤:在RFID网络中,存在大量的读写器和标签。对于一个特定的应用系统,它只会关注与其业务相关的读写器清点的标签。RFID中间件可以根据应用系统设置的ALE规则,过滤掉应用系统不关注的标签信息,大大减轻应用系统对标签信息的处理量,提高应用系统的处理效率。

(3)标签的聚集:提到标签的聚集,首先要说明逻辑读写器的概念。逻辑读写器可以包含一个或多个物理读写器,或者一个或者多个物理读写器的天线。应用系统可以通过定义逻辑读写器,使RFID中间件按其需要的方式,对RFID标签进行聚集和分组。例如某个门禁系统,在大门入口包含两个物理阅读器的天线,应用系统可以将这两个天线定义为一个名叫“大门入口”的逻辑读写器。RFID中间件在上报标签信息的时候,可以将两个天线清点的标签聚集在“大门入口”逻辑阅读器的分组中,方便应用系统对标签信息进行处理。

2 LLRP协议与ALE协议

在EPCglobal标准体系中,与中间件最相关的两个协议是LLRP与ALE协议,LLRP之所以被称为低级别,是由于其提供了对空口操作和空口协议命令参数的控制能力,提供更底层读写器操作的访问能力。ALE是EPCglobal定义的RFID应用系统和RFID中间件之间的接口规范,通过ALE接口,从应用程序端使用中间件有了一组API,通常RFID中间件接口定义了一个相对稳定的高层应用环境,不管底层的计算机硬件和系统软件怎样更新换代,只要将中间件升级更新,并保持中间件RFID采集系统的接口定义不变,应用软件几乎不需任何修改,从而保护企业在应用软件开发和维护中的重大投资。同时,使用RFID中间件有助于减轻企业二次开发时的负担,使他们升级现有软件系统时显得得心应手,同时能保证软件系统的相对稳定,及对软件系统的功能扩展等,简化了开发的复杂性等。

LLRP是EPCglobal公布的第二代读写器协议,定义了RFID读写器和客户端之间的接口。与上一代读写器协议相比,LLRP更接近读写器运行时所需的空口协议的细节,或者更明确的说是对EPCglobal Class1 Gen2协议中读写器参数和控制参数的支持。LLRP除了目前对EPCglobal C1G2的支持外,其架构也提供相应的扩展能力,可以方便的支持未来其他空口协议。

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