第七章RFID_系统中的中间件.ppt

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1、射频识别技术RFID Technology,RFID 系统中的中间件 2,第8章 RFID系统中的中间件,8.1 中间件概述 在分布式异构环境中，通常存在多种硬件系统平台（如PC、工作站、小型机等），这些硬件平台上又存在各种各样的系统软件（如不同的操作系统、数据库，语言编辑器等），及各种风格的用具界面，这些硬件系统平台可能采用不同的网络协议和网络体系结构连接。 为了解决如何将这些系统集成起来，人们提出了中间件（middleware）的概念。 中间件：是介于应用系统和系统软件之间的一类软件，它使用系统软件提供的基础服务（功能），衔接网络上应用系统的各个部分或不同的应用，以达到资源共享、功能共享的

2、目的。即中间件是一种独立的系统软件或服务程序，分布式应用软件借助这种软件在不同的技术之间共享资源。中间件位于客户机服务器的操作系统之上，管理计算资源和网络通信。,中间件的工作机制： 从理论上讲，在客户端上的应用程序需要从网络中的某个地方获取一定的数据或服务，这些数据或服务可能处于一个运行着不同操作系统的特定查询语言数据库的服务器中。客户/服务器应用程序负责寻找数据的部分只需要访问一个中间件系统，由中间件来完成到网络中找到数据源或服务，进而传递客户请求，重组答复消息，最后将结果送回应用程序。从实现角度讲，中间件是一个用API定义的软件层，是一个具有强大通信能力和良好可扩展性的分布式软件管理框架。

3、 中间件的特点： （1）标准的协议和接口，可实现不同硬件和操作系统平台上的数据共享和应用互操作。 （2）分布计算，提供网络、硬件、操作系统透明性。 （3）满足大量应用的需要。 （4）能运行于多种硬件和操作系统平台上。,8.1.2 中间件的分类 中间件屏蔽了底层操作系统的复杂性，减少了程序设计的环节，使得应用系统的开发周期缩短，减少了系统维护、运行和管理的工作量。中间件作为新层次的基础软件，在不同时期、不同操作系统上开发的应用软件集成起来，协调整个系统工作，这是任何操作系统、数据库管理软件所不能做到的。根据中间件在系统中所起的作用和采用的技术不同，可将中间件分为： （1）数据访问中间件（Data

4、 Access Middleware） 是在系统中建立数据应用资源互操作的模式，实现异构环境下的数据库联结或文件系统联结的中间件。从而为在网络中虚拟缓冲存取、格式转换、解压带来便利。该中间件应用最为广泛，技术最为成熟，典型代表为ODBC。数据库是该类中间件的信息存储的核心单元，中间件仅完成通信的功能。 （2）远程过程调用中间件（RPC） RPC的灵活性使得比数据访问中间件有更广泛的应用。,（3）面向消息的中间件（MOM） 利用高效可靠的消息传递机制进行平台无关的数据交流，并基于数据通信进行分布式系统的集成。通过提供消息传递和消息排队模型，可在分布式环境下扩展进程间的通信，并支持多通信协议、语言

5、、应用程序、硬件和软件平台。 （4）面向对象的中间件（OOM） 是对象技术和分布式计算发展的产物，它提供一种通信机制，透明的在异构的分布式计算环境中传递对象请求，而这些对象可以位于本地或远程机器。 （5）事物处理中间件（TPM） （6）网络中间件 （7）终端仿真-屏幕转换中间件 8.1.3 中间件的技术标准 主要有COM、CORBA、J2EE。,8.2 RFID中间件 8.2.1 RFID中间件的定义 RFID中间件是一种面向消息的中间件（MOM），信息以消息的形式，从一个程序传送到另一个或多个程序。信息可以以异步的方式传送，传送者不必等待回应。MOM包含的功能不仅是传递信息，还必须包括解译数

6、据、安全性、数据广播、错误恢复、定位网络资源、找出符合成本的路径、消息与要求的优先次序以及延伸的除错工具等服务。 RFID中间件技术拓展了基础中间件的核心设施和特性，将企业级中间件技术延伸到了RFID领域，是RFID产业链的关键性技术。RFID中间件屏蔽了RFID设备的多样性和复杂性，能够为后台业务系统提供强大的支撑，从而驱动更广泛、更丰富的RFID应用。 RFID中间件的技术重点研究的内容包括并发访问技术、目录服务及定位技术、数据及设备监控技术、远程数据访问、安全和集成技术、进程及会话管理技术等。,8.2.2 中间件的意义 （1）实施RFID项目的企业，不需进行任何程序代码开发，便可完成RF

7、ID数据的导入，可极大缩短企业实施RFID项目的周期。 （2）当企业数据库或企业的应用系统发生更改时，对于RFID项目而言，只需更改RFID中间件的相关设置即可实现将RFID数据导入新的企业信息系统。 （3）RFID中间件为企业提供灵活多变的配置操作，企业可根据实际情况自行设定相关的RFID中间件参数。 （4）当RFID系统扩大规模时，只需对RFID中间件进行相应设置，便可完成RFID数据的导入，而不需进行程序代码开发。 8.2.3 RFID中间件的功能和特点 （1）数据的读出和写入：RFID中间件应提供统一的API，完成数据的读出和写入工作；应提供对不同厂家及协议的读写设备的支持，实现应用对

8、设备的透明操作。 （2）数据的过滤和聚合：阅读器从标签读取大量未经处理的数据，而应用系统不需要大量重复数据因此必须对数据进行去重和过滤。,（3）RFID数据的分发：RFID设备读取的数据，不一定只由某一个应用程序使用，可能被多个应用程序使用，每个应用系统可能需要数据的不同集合，中间件能够将数据整理后发送到相关的应用系统。 （4）数据安全：保护个人隐私。 8.2.4 RFID中间件构架 1 以应用程序为中心（Application Centric）:通过RFID Reader厂商提供的API，以Hot Code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

9、库中，从而达到与后端系统或服务串接的目的。 2 以架构为中心（Infrastructure Centric）：为了解决企业应用系统复杂度增大和面对对象标准化的问题，采用厂商提供的标准规格的RFID中间件。,8.2.5 RFID中间件的发展过程 1 应用程序中间件发展阶段 RFID初期的发展多以整合、串接RFID阅读器为目的。厂商主动提供简单的API，供企业将后端系统与RFID阅读器串接。 2 架构中间件发展阶段 目前本阶段是RFID中间件发展的关键阶段。RFID中间件的发展不但已经具备了基本数据搜集、过滤等功能，同时也满足了企业多对多的连接需求，具备了平台的管理与维护功能。 3 解决方案中间件

10、发展阶段 未来在RFID标签、阅读器与中间件发展成熟的过程中，各厂商将针对不同领域提出各项创新应用解决方案。 8.2.6 RFID中间件标准现状分析,8.3 RFID中间件模型和结构 8.3.1 RFID中间件模型和各部分功能 1 中间件模型 设计目标： （1）中间件具有协调性，提供给不同厂商不同应用系统的一致的接口。 （2）提供一个开放且具有弹性系统所需要的中间件架构。 （3）需要制定相关标准规定阅读器厂商需要提供的功能标准接口。 （4）完成中间件的基本功能，并强化对多个阅读器接口的功能，及对其他系统的数据安全保护。 中间件的层次：,2 各模块功能 （1）内容层：详细说明了中间件和应用程序之

11、间抽象的交换内容，是应用程序接口的核心部分，定义能够完成何种请求的操作。 （2）信息层：说明了在内容层中被定义的抽象内容是如何通过一种特殊的网络传输编译、传输的。同时安全服务也在这一层给定。 （3）传输层：该层与操作系统规定的网络工作设备相关。 RFID中间件规定了信息层多重选择的执行。每种执行都被称为信息/传输绑定（MTB）。不同的MTB提供了不同种类的传输，如TCP/IP协议、蓝牙及不同种类的通信协议。 8.3.2 RFID中间件系统框架 中间件系统结构包括：阅读器接口、处理模块、应用程序接口三部分。阅读器接口负责前端和相关硬件的沟通接口；处理模块包括系统与数据标准处理模块；应用程序接口负

12、责后端与其他应用软件的沟通接口及使用者自定义的功能模块。,（1）阅读器接口的功能： 提供阅读器硬件与中间件的接口； 负责阅读器和适配器与后端软件之间的通信接口，并能支持多种阅读器和适配器； 能够接受远程命令，控制阅读器和适配器。 （2）处理模块的功能： 在系统管辖下，能够观察所有阅读器的状态； 提供处理模块向系统注册的机制； 提供EPC编码和非EPC转换的功能； 提供管理阅读器的功能，如新增、删除、停用、群组等； 提供过滤不同阅读器接收内容的功能，进行数据处理。 （3）应用程序接口功能： 连接企业内部现有的数据库或EPC相关数据库，使外部应用系统可透过此中间件取得相关EPC/非EPC信息。,8

13、.3.3 RFID中间件处理模块 1 RFID事件管理系统（Event Management System, EMS）,RFID EMS职责： （1）允许不同种类的阅读器写入适配器； （2）以标准格式从阅读器采集EPC数据； （3）允许设置过滤器，以平滑或清除EPC数据； （4）允许写各种记录文件，如记录EPC数据存储到数据库中的数据库日志；记录EPC数据广播到远程服务器事件中的HTTP/JMS/SOAP网络日志； （5）对记录器、过滤器和适配器进行事件缓冲，使它们无妨碍运行。 2 实时内存事件数据库(Real-time In-memory Event Database, RIED) RIED

14、是一个用来保存Edge RFID信息的内存数据库。Edge RFID保存和组织阅读器发送的事件，RFID EMS系统过滤和记录事件的框架，记录器可以将事件保存在数据库中。应用程序可以通过JDBC或本地Java接口访问RIED。RIED支持常用的SQL操作。,3 任务管理系统（Task Management System, TMS） 类似于操作系统管理进程，具有一般线程管理器和多进程操作系统不具备的特点： 任务进度表的外部接口； 独立的Java虚拟机平台，包括从冗余类服务器中根据需要加载的统一库； 用来维护永久任务信息的进度表，和在中间件碎片或任务碎片中重启任务的能力。 TMS使得分布式中间件的

15、维护变得简单，可仅仅通过在一组类服务器中保存最新任务和在中间件中恰当的安排任务进度来维护中间件。 TMS可完成企业的多种操作： 数据交互，向其他中间件发送产品信息或从其他中间件中获取产品信息； PML查询，即查询ONS/PML服务器获得产品实例的静态或动态信息； 删除任务进度，即确定和删除其他中间件上的任务； 值班报警； 远程上传； 中间件具有较小存储能力的独立系统平台，不同的中间件选择不同的工作平台。要求TMS能够对执行的任务进行自动升级。,8.4 RFID中间件系统设计要点 （1）在客观条件限制下如何有效的利用RFID系统进行数据的过滤和聚集； （2）明确聚集类型将减少和降低标签检测事件对

16、系统的冲击； （3）RFID中间件中消息组件的功能特点； （4）如何支持不同的RFID阅读器； （5）如何支持不同的RFID标签内存结构； （6）如何将RFID系统集成到客户的信息管理系统中。 8.4.1 过滤和聚焦 过滤：按照规则取得指定的数据。有基于阅读器的过滤及基于标签和数据的过滤两种方式： 基于阅读器的过滤指仅从指定的阅读器中读取数据； 基于标签和数据的过滤指仅关心指定的标签的集合，如在一个托盘内的标签。,聚集：将读入的原始数据按照规则进行合并，如重复读入的数据只记录第一次和最后一次读入的数据。可分为以下四种类型： 移入和移出。只记录标签进入读取范围和离开读取范围的数据。 记数。只记录

17、在读取范围内有多少标签数据，而不关心内容。 通过。只记录标签是否通过的指定的位置。 虚拟阅读。几个阅读器之间可以通过组合形成一个虚拟的阅读器，这几个阅读器均读入标签数据，但只需记录一次。 8.4.2 消息传递机制 在RFID系统中，存在各种应用程序以各种方式频繁的从RFID系统中取得数据和有线的网络带宽限制之间的矛盾问题，因此需要设计消息传递机制。 阅读器产生事件，并将消息传递到消息传递系统中，由消息传递系统决定如何将事件数据传递到相关的应用程序中。,在该消息传递系统中，阅读器不必关心什么应用程序需要什么数据，应用程序也不需要维护与各个阅读器之间的网络通道，只需要将需求发送到消息传递系统中即可

18、。,消息传递系统应具有的功能： （1）基于内容的路由功能：对于阅读器获取的全部的原始数据，应用程序在大多数情况下仅仅需要其中的一部分，中间件提供通过事件消息的内容来决定消息的传递方向的功能，实现过滤工作。 （2）反馈机制：RFID中间件具备数据过滤等高级功能，自动配置这些阅读器并将数据处理的规则反馈到阅读器，从而有效的降低对网络带宽的需求。 （3）数据分类存储功能：有些应用程序（如物流分拣系统或销售系统）需要实时得到读取的标签信息，因此消息传递系统几乎不需要存储这些标签数据；而有些系统需要得到批量RFID标签数据，并从中选取有价值的RFID事件信息，因此要求消息传递系统可以提供数据存储功能，达

19、到用户的需求。 8.3.4 标签读写 RFID中间件需要提供透明的标签读写功能。主要问题有，一，兼容不同阅读器的接口；二，识别不同的标签存储器的结构以进行有效的读写操作。,8.4 RFID中间件产品 RFID J2EE中间件供应商包括IBM、BEA、Sun等公司。目前主要从事RFID中间件研究的企业及其产品有： BEA公司的WebLogic系列 BEA WebLogic RFID产品（ BEA WebLogic RFID Product Family）是一个端到端、基于标准的RFID基础架构平台，能自动运行具有RFID功能的业务流程。RFID基础架构技术与面向服务架构（SOA）驱动的平台结合，

20、使企业可利用网络边缘和数据中心资产，并在所有层次上获得扩展性能。该产品包括BEA WebLogic RFID Edge Server、BEA WebLogic RFID Compliance Express、 BEA WebLogic RFID Enterprise Server三部分。 IBM公司的RFID中间件 IBM RFID中间件分为IBM WebSphere RFID Device Infrastructure和IBM WebSphere RFID Premises Server两部分。 Device Infrastructure主要失配各种RFID阅读器，处理来自阅读器的数据。 I

21、BM WebSphere RFID Premises Server将RFID事件与企业的商业模型及应用程序进行映射，提取应用程序关心的事件和数据。基于J2EE的应用程序均可以运行。,Oracle公司的Oracle Sensor Edge Server Oracle Sensor Edge Serverfuze 负责连接传感器和基础构架的其他部分，以便降低传感器导向信息系统的成本，尤其可协助管理传感器、过滤传感器资料与本地传感器事件处理，安全、可靠的将事件信息发送到中央核心应用软件与数据库中。它提供了传感器数据采集、传感器数据过滤、传感器数据发送、传感器服务器管理、装置管理等主要功能。 Sybase公司的RFID Anywhere2.1 该中间件为开发商提供全套RFID阅读器的性能，外加动态支持新一代标签如Gen2、简化的通用输出/输入管理（GPIO）,及在阅读器密布的场合对阅读器进行同步管理。 RFID Anywhere是一种软件平台，其特点是可以提供可扩充的应用环境，用户可以自行开发和管理各种分散的RFID解决方案。 微软公司的BizTalk RFID 深圳立格公司的AIT LYNKO-ALE,