基于低級別讀寫器協議的無線射頻識別中間件系統

無線射頻識別（RFID）是一種通過無線射頻方式進行非接觸雙向數據通信對目標加以識別的技術，具有快速、準確、可靠的特點。與傳統的識別方式相比，RFID技術無需直接接觸、無需光學可視、無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、物流、交通、運輸、醫(yī)療、防偽、跟蹤、設備和資產管理等需要收集和處理數據的應用領域。自從RFID問世以來，其技術和產業(yè)都得到了迅速的發(fā)展，并已開始在工業(yè)自動化、商業(yè)自動化、交通運輸控制管理等眾多領域得到應用，成為IT產業(yè)一個新的經濟增長點，具有十分廣闊的市場發(fā)展前景。從RFID 的技術與應用的發(fā)展趨勢來看，RFID 應用具有標識、定位與事件驅動等特點。通過標識與定位，使人類在虛擬的網絡世界中識別、鎖定和控制被標記物體成為一種可能。通過RFID實時產生的事件，可以驅動業(yè)務流程，實現業(yè)務流程的智能化與自動化。

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讀寫器，讀取RFID標簽數據。這樣一來，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讀寫器數量、種類變化等情況發(fā)生時，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網絡框架及中間件系統功能

在全球產品電子代碼管理中心（EPCglobal）定義的RFID網絡框架中，包含了RFID標簽、RFID讀寫器、RFID中間件、RFID讀寫器管理、電子產品碼信息服務（EPCIS）捕獲應用、EPCIS存儲、EPCIS訪問應用、本地對象命名服務（ONS）等角色以及ONS根節(jié)點、EPC發(fā)放、標簽信息轉換模型、標簽信息發(fā)現等公共服務[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讀寫器之間，根據EPCIS捕獲應用設置的規(guī)則將從讀寫器獲取的標簽信息進行過濾和聚集，并按照其指定的格式和方式上報。

RFID中間件3個主要的功能：

（1）屏蔽讀寫器的接口差異：傳統的讀寫器廠商都通過提供一套驅動程序來實現應用層軟件對設備的控制，這些驅動程序提供了相同的設備訪問功能，但各廠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議。而且當廠商的驅動程序更新時，相對上層的應用軟件也不得不隨著相應API的改變而改變，尤其是當使用者同時使用了大量不同廠商的設備時，整體的維護成本也隨之增加。RFID中間件屏蔽了讀寫器接口和驅動的細節(jié)，向應用系統提供了標準的ALE報告接口，使應用系統不必關心各個物理設備的具體接口和驅動，而是集中精力關注應用業(yè)務邏輯的實現。

（2）標簽的過濾：在RFID網絡中，存在大量的讀寫器和標簽。對于一個特定的應用系統，它只會關注與其業(yè)務相關的讀寫器清點的標簽。RFID中間件可以根據應用系統設置的ALE規(guī)則，過濾掉應用系統不關注的標簽信息，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，首先要說明邏輯讀寫器的概念。邏輯讀寫器可以包含一個或多個物理讀寫器，或者一個或者多個物理讀寫器的天線。應用系統可以通過定義邏輯讀寫器，使RFID中間件按其需要的方式，對RFID標簽進行聚集和分組。例如某個門禁系統，在大門入口包含兩個物理閱讀器的天線，應用系統可以將這兩個天線定義為一個名叫“大門入口”的邏輯讀寫器。RFID中間件在上報標簽信息的時候，可以將兩個天線清點的標簽聚集在“大門入口”邏輯閱讀器的分組中，方便應用系統對標簽信息進行處理。

2 LLRP協議與ALE協議

在EPCglobal標準體系中，與中間件最相關的兩個協議是LLRP與ALE協議，LLRP之所以被稱為低級別，是由于其提供了對空口操作和空口協議命令參數的控制能力，提供更底層讀寫器操作的訪問能力。ALE是EPCglobal定義的RFID應用系統和RFID中間件之間的接口規(guī)范，通過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相對穩(wěn)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換代，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)在應用軟件開發(fā)和維護中的重大投資。同時，使用RFID中間件有助于減輕企業(yè)二次開發(fā)時的負擔，使他們升級現有軟件系統時顯得得心應手，同時能保證軟件系統的相對穩(wěn)定，及對軟件系統的功能擴展等，簡化了開發(fā)的復雜性等。

LLRP是EPCglobal公布的第二代讀寫器協議，定義了RFID讀寫器和客戶端之間的接口。與上一代讀寫器協議相比，LLRP更接近讀寫器運行時所需的空口協議的細節(jié)，或者更明確的說是對EPCglobal Class1 Gen2協議中讀寫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其他空口協議。