企业信息公共服务平台的RFID中间件设计与实现

　　对于RFID (Radio Frequency Identification，射频识别技术)中间件，EPCglobal于2005年9月推出了ALE(Application Level Event，应用级别事件)规范，规范其技术实现。RFID 中间件扮演RFID硬件和应用程序之间的中介角色，从应用程序端使用中问件所提供的一组通用应用程序接口(API)，即能实现到RFID读写器的连接。这样一来，即使存储RFID标签数据的数据库软件或后端应用程序增加或改由其它软件取代，或者读写RFID读写器种类增加等情况发生时，应用端不需修改也能处理，解决了多对多连接的维护复杂性问题。

1 RFID应用框架

　　RFID的广泛采用不仅要求低价的标签和阅读器，同样要求合适的底层网络构架。一个典型的支持RFID的网络构架包含一个RFID中间件——它是面向任意应用的，它控制阅读器工作、过滤并聚合采集到的RFID数据然后把它们传递给合适的消费者。为了促进应用的进一步发展，一个RFID构架需要包含另一个成分—— 它接收中间件传递过来的事件，把RFID数据和应用程序逻辑结合，然后产生合适的应用程序事件。后者既可以作为一个独立的系统为应用程序提供服务，也可以作为应用程序的一个功能部分。

　　2 RFID中间件的技术实现

　　在设计中使用的虚拟标签存储器服务(VTMS—Virtual Tag Memory Service)技术，应用程序只需简单地提供需要向标签写入的关键数据，然后由RFID中间件负责检查VTMS并找到合适的存储器空间写入给定的数据。如果写操作成功，RFID中间件将向应用程序发送确认信息并在VTMS中与该标签相对应的虚拟镜像中保存数据的一个备份；如果随后标签被损坏或者应用程序想要在标签不处于任何阅读器阅读范围内时访问标签存储器，RFID中间件就可以通过这一虚拟存储器来提供数据；如果对标签的写操作由于能量不足而失败，关键数据将被存储在VTMS中并标记成开放状态，RFID中间件将会在稍后的时刻重试写命令；如果存储空间不足，砬用程序会收到相应的错误信息而关键数据将会存储在VTMS中。应用程序可以指定只有当标签处于特定的阅读器阅读范围时它相应的虚拟存储器才可以被访问。VTMS系统本身是一个分布式构架。

　　3 具体设计

　　3．1 总体架构

　　RFID中间件应用的总体架构图如图1。

　　3．2 ALE接口设计

　　在阐述其工作原理之前，先描述一下读写器的工作机制，RFID@间件和RFID读写器之间存在一个读周期(Read Cycle)，每个读周期，RFID中间件会发送读取RFID标签指令给读写器，读写器控制读写天线发送电磁信号，一旦RFID标签内置天线在其信号工作范围内获得这一电磁信号，会激活其芯片上的信息发送逻辑，发送电磁响应，读写器的读写天线就会捕获到RFID标签信息，发送给RFID中间件。这个读周期是可控的，可由RFID中间件进行配置管理。

图1 RFID中间件应用的总体架构图

　　ALE接口规范定义了一个事件周期(Event Cycle)，一个事件周期会包含一个或多个读周期，因此，RFID中间件在这一事件周期内读取的所有标签信息被聚合起来，然后通过过滤机制，发布成为一个ECReport。ECSpec用来描述事件周期间隔或事件触发机制，ECReport的格式，事件过滤和组合规则等。ECReport是EPC事件的汇集，还包括其它相关的信息，譬如逻辑阅读器名称，ECSpec信息等。

　　3．3 读写器管理器详细设计

　　读写器产生事件，并将事件传递到读写器管理器中，由读写器管理器决定如何将事件数据传递到相关的应用系统在这种模式下，读写器不必关心哪个应用系统需要什么数据，同时，应用程序也不需要维护与各个读写器之间的网络通道，仅需要将需求发送到读写器管理器中即可。

　　3．4 嵌入式Web服务器的设计

　　集成开源的http Servlet服务器Jetty，纯Java．编写。采用此种方法的优势在于：便于分布式运作； 占资源少；易于开发，如果用RMI或JINI系统耦合性太大。如图3所示。

　　3．5 运行情况

　　目前，系统的中间件开发已经基本完成，经测试每个天线每秒约读写5O个电子标签(并发读写，不受位置堆积遮蔽等影响)，

图2 读写器管理器设计图

图3 嵌入式web服务器的设计

　　读取范围为lOOm ，一台读写器可以接8个天线。一般的中小企业2～3台读写器基本可完成全部业务。

　　4 结 语

　　该系统已于2007年12月下旬部署在上海市张江高科技园的国家RFID产业示范基地，作为《区域RFID信息公共服务平台关键技术研究与开发》课题的企业应用示范项目之一接受国家863课题专家组的检查，并且得到了专家的好评。但是在项目成形后，也发现了一些问题，主要有：1)虽然不少企业急切的希望使用RFID平台，但是这些企业本身的经济和管理条件并不充足。这个问题的解决依赖于RFID信息公共服务平台大环境的成立来降低企业加入门槛。2)中国官方的RFID的相关技术标准(电子标签编码规范，读写器管理协议)迟迟没有出台，使得平台的底层兼容性不足。