（电子科学与技术专业论文）基于j2ee的rfid中间件的研究与实现.pdf

a b s t r a c t r a d i of r e q u e n c yi d e n t i n c a t i o ni sai n f - o r m a t i o np r o c e s s i n gt e c h n o l o g yt h a tu s e f a d i ow a v e st oa u t o m a t i c a l l yi d e n t i f yi d e n t i t y r f i dh a sb r o a da p p l i c a t i o np r o s p e c t s i n r e t a i l ，l o g i s t i c s ，t r a n s p o r t a t i o n ，m e d i c a lc a r e ，n a t i o n a ld e f e n s e ，e t c r f i dm i d d l e w a r e i st h ec o r eo fe n t e r p r i s e 1 e v e lr f i da p p l i c a t i o ns y s t e m ，i th i d e st h ed i v e r s i t yo ft h e l o w e rh a r d w a r ed e v i c e sa n ds i m p l i n e st h ec o m p l e x i t yo ft h ea p p l i c a t i o n - l e v e ls y s t e m s n o w a d a y s ，t h em a j o rs o f t w a r ev e n d o r su s u a l l ys e l li ta sp a r to fe n t e r p r i s es u i t e f o r t h o s es m a l la n dm e d i u m s i z e de n t e r p r i s e st h a ta l r e a d yh a v ee n t e r p r i s ea p p l i c a t i o n s y s t e m ，h o wt oi n t e g r a t et h ee x i s t i n ga p p l i c a t i o ns y s t e m sa n d t h ef u n dn e e d e dt o p u r c h a s et h e s ee n t e r p r i s es u i t ea r ep r o b l e m st h e yf i a c e b a s e do nt h er e s e a r c h e so nt y p i c a lr f i dm i d d l e w a r es o l u t i o n ，t h i sp a p e rd e s i g n aj 2 e e b a s e dr f i dm i d d l e w a r em o d e l t h i sm o d e lc o n s i s t so fs u c ht h r e el e v e l sa s p r o x yr e a d e rs e r v i c e ，m e s s a g es e r v i c eb u ss y s t e ma n da p p l i c a t i o ns e r v i c e s t h ep r o x y r e a d e rs e r v i c ec o l l e c tr a wd a t af r o mt h eb o t t o ml e v e lo ft h er e a d e r s t h em e s s a g e s e r v i c eb u ss y s t e mi st h ec o r eo ft h ew h o l es y s t e ma n dm a i n l ya p p l i e di np r o c e s s i n g m e s s a g ef o rp r o t o c o ld e c o u p l i n g ，c o n t e n te x t r a c t i o n ，c o n t e n t - b a s e dr o u t i n g i tc a n b e d i v i d e di n t ot w op a r t s ：t h em e s s a g es e r v i c eb u sa n dt h eb i n d i n gc o n l p o n e n ta n d s e r v i c ee n g i n eo nt h i sb u s ，b i n d i n gc o m p o n e n t sa n ds e r v i c ee n g i n e sc o m m u n i c a t e t h r o u g ht h en o r m a l i z e dm e s s a g er o u t e r t h e r ei sac l e a rf u n c t i o na n dc o m m u n i c a t i o n i n t e r f i a c ea m o n gt h et h r e e1 e v e l s t h e s e1 e v e l sa r ei n d e p e n d e n tb u tc o o r d i n a t i n gw i t h o n ea n o t h e r t h es y s t e md e s i g nc o m p l i e sw i t ht h ep r i n c i p l eo f ：”h i g hc o h e s i o na n d l o wc o u p l i n g ” t h i sp a p e rd e s c r i b e st h ep r o c e s so fr e a l i z i n gt h er f i dm i d d l e w a r et h r o u g ht h e e m p l o y m e n to fs e r v i c e m i x ，c a m e ia n dt h e e t c t h er e a l i z a t i o no ft h ec l u s t e ra n dl o a d u n e x p e c t e dv i s i t k e yw o r d s ：r f i d ；r f i dm i d d l e w a r e ； m e s s a g er o u t e r w e bs e r v i c e st e c h n o l o g y ，j m xt e c h n o l o g y ， b a l a n c ee n s u r eh i g hr e l i a b i l i t ys y s t e ma n d m e s s a g es e r v i c eb u s ；s e r v i c e m i x ；n o r m a l i z e d i i i 湖南大学 学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取 得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本文不包含任何其 他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的 个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律 后果由本人承担。 作者签名： 狄气分 、日期：砂。0 1 年j 月返日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学 校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被 查阅和借阅。本人授权湖南大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入 有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编 本学位论文。 本学位论文属于 1 、保密口，在年解密后适用本授权书。 2 、不保密e i i 。 ( 请在以上相应方框内打“”) 作者签名： 与( 专日期：咿c 1 年多月巧日 导师签名： 五日期：弘砷年 月彩日 硕 ：学位论文 第1 章绪论 1 1 研究背景 无线射频识别技术( r a d i of r e q u e n c yi d e n t i f i c a t i o n ，r f i d ) 是一种利用无线射 频信号自动身份识别的信息处理技术，是自动识别领域的一个重要分支。r f i d 标 签具有体积小、容量大、寿命长、可重复使用等特点，可支持快速读写、非可视 识别、移动识别、多目标识别、定位及长期跟踪管理。r f i d 技术与互联网、通讯 等技术相结合，可实现全球范围内物品跟踪与信息共享。r f i d 技术应用于物流、 制造、公共信息服务等行业，可大幅提高管理与运作效率，降低成本。随着相关 技术的不断完善和成熟，r f i d 产业将成为一个新兴的高技术产业群，成为国民经 济新的增长点。因此，研究r f i d 技术，发展r f i d 产业对提升社会信息化水平、 促进经济可持续发展、提高人民生活质量、增强公共安全与国防安全等方面产生 深远影响，具有战略性的重大意义。 同时，在r f i d 快速应用的背景下，中间件作为r f i d 运作的中枢逐渐成为企 业相互角逐的新兴市场，i b m 、m i c r o s o f t 、s y b a s e 和o r a c l e 成为这个新兴市场比较 有竞争力的厂商。r f i d 中间件【2 】是一种面向消息的中间件，通常r f i d 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r f i d 中间件采集系统的接口定义不变， 应用软件几乎不需作任何修改，从而大大的降低了企业在应用软件开发和维护中 的投资。同时，使用r f i d 中间件也有助于减轻企业在二次开发时的负担，使开发 人员能快捷、方便的升级现有应用系统，也有效的保证应用系统的相对稳定以及 方便开发人员对上层应用系统功能扩展，简化上层应用系统开发的复杂性等，所 以r f i d 中间件的出现j 下日益引起用户广泛关注。 目前，r f i d 中间件已经将企业级中间件技术延伸到r f i d 领域，它有效的屏 蔽了底层r f i d 硬件设备的多样性，简化了上层应用系统的复杂性，为后台业务系 统提供强大的支持，从而可以驱动更为广泛的、更为丰富的r f i d 应用。如今，在 激烈的竞争环境中，公司必须不断地为客户带来更大的价值。通常，这意味着公 司要不断提高服务质量，增加客户选择，这种趋势导致企业数据量的不断增加， 而且这些数据通常是零零散散地分布在各种完全不同的应用系统中，每个应用系 统的应用分类、引用方式以及面向用户的代表方法各不相同，如何解决这些问题? r f i d 中间件的解决方案无疑是很好的选择。当企业采用r f i d 中间件时，r f i d 中 间件能有效的提高效率、减少人为错误，同时它也实现了企业新数据的自动化处 理，使企业从分析、挖掘这些信息中获得收益，其结果是对业务流程的进一步优 慕于j 2 e e 的r f i d 中问件的研究j 实现 化，这也有利于企业利用信息的支持做出更好的决策【3 】。 总体来说，使用r f i d 中间件带给用户的不只是开发时期的简单、开发周期的 缩短，也减少了系统的维护、运行和管理的工作量，还减少了总体费用的投入。 同时，如果国内的企业能够赶在企业开始大规模实施r f i d 项目之前，能开发出完 善、成熟、可靠的r f i d 中间件产品，加上国内的天时、地利、人和以及成本优势， 占据中国国内的r f i d 中间件市场是完全有可能的。 因此，为了适应国内在r f i d 应用上现存的需求，有必要对r f i d 中间件技术 进行深入研究。本文就是针对目前r f i d 应用系统的实际发展情况，以j 2 e e 平台技 术为基础，设计、并实现了一款基于面向服务架构( s e r v i c e o r i e n t e da r c h i t e c t u r e ， s o a ) 【4 】的r f i d 中间件。 1 2 研究目的与意义 1 2 1 研究目的 本文的研究目的：通过对r f i d 中间件关键技术进行深入研究，比较各大厂商 和组织所提出的r f i d 中间件解决方案的特点，针对中、小型企业在r f i d 应用中 实际存在的业务需求，以当前成熟的j 2 e e 平台架构为基础，集成s e r v i c e m i x 、 s p r i n g 、c a m e l 和a c t i v e m q 等技术，设计、构建、实现了一款面向服务架构的r f i d 中间件，它使中、小型企业能快速的实施r f i d 中间件的解决方案。本文在设计 r f i d 中间件时采用企业服务总线( e n t e r p r i s es e r v i c eb u s ，e s b ) 【5 1 作为消息交换的 公共平台，这使得本文的r f i d 中间件具有可扩展性强，稳定性高等特点，从而具 备与企业已有的应用系统进行无缝、快速整合的能力。 1 2 2 研究意义 随着r f i d 应用系统发展的不断深入，r f i d 用户面临着许多问题。例如：r f i d 技术标准与技术规范存在多个版本，厂家推出的r f i d 产品不兼容，不同的用户子 系统对数据访问规则也不同。这些问题造成系统独立，难于集成，数据的重复读 取，标签的重复利用等。面对这些难题，应用系统不得不考虑每个问题，这势必 导致应用系统的复杂性。同时还面对如何减少应用系统对底层r f i d 硬件设备的依 赖性等问题。这样，r f i d 中间件在整个r f i d 应用系统中显得必不可少。目前， r f i d 中间件已经作为r f i d 的核心技术之一，在r f i d 应用系统中起到非常重要的 作用【6 1 。 r f i d 中间件有效的减少了企业对信息系统的改造，提高了数据采集的准确 性，在r f i d 设备和应用系统之间建立了一座强有力的信息化桥梁。它扮演着r f i d 标签和应用程序之间的中介角色，从应用程序端使用中间件所提供的一组通用应 用程序接口( a p i ) ，即能连接到r f i d 读写器，读取r f i d 标签数据，又能很好的与 硕i 二学位论文 后端应用系统通信。这样，即使存储r f i d 标签数据的数据库软件改变，或者后端 应用程序增加，或者后端应用程序改由其他软件取代，或者r f i d 读写器种类增加 等情况发生时，应用端不需修改也能很好的处理这些问题，省去多对多连接存在 的维护复杂性问题。 r f i d 中间件的主要任务是对读写器传来的与标签相关的事件、数据进行过 滤、聚集和发布，以减少读写器传往企业应用系统的原始r f i d 信息数据、增加抽 象出有意义的r f i d 信息数据。可以说，r f l d 中间件是r f i d 应用系统的神经中枢。 然而，r f i d 中间件仍然面临着很多挑战，例如：如何将不同厂商、不同标准的设 备集成? 如何实时地对大量的r f i d 数据进行处理? 如何充分挖掘r f i d 数据所包 含的有用信息? 如何将不同的应用系统集成等。 本文提出轻量级、易扩展的r f i d 中间件模型是在开放式平台下进行开发的。 本文的r f i d 中间件主要优势在于它易于与企业已有的应用系统能快速的、无缝的 整合；能动态的接入不同种类的r f i d 硬件设备；能在异构系统上很好的做分布式 架构的处理。这些都适合中国市场，也有利于推进r f i d 技术在国内更为广泛的应 用。 1 3 研究现状分析 r f i d 已被列为了2 1 世纪十大重要技术之一，全世界各国无不全力发展。用一 个数字来说明，在过去的1 0 年中，已经有6 0 0 0 多种关于r f i d 技术的专利申请1 7 j 。 而r f i d 中间件技术如今已经成为r f i d 的核心技术之一，在r f i d 应用系统中起到 非常重要的作用。毫无疑问，r f i d 中间件技术的的不断深入对整个r f i d 产业的 发展有着重要的意义。 目前，国外已经有不少的大学和研究团体正在从事r f i d 中间件方面的研究和 设计，m i c r o s o r 、i b m 、s y b a s e 和o r a c l e 等已经着手进行r f i d 中间件产品的研发， 并且已经有相关产品出现。例如：m i c r o s o f t 的b i z t a l kr f i d ，s y b a s e 的r f i d a n y w h e r e2 1 ，i b m 的i b mw 曲s p h e r e 等，其中i b m 的r f i d 中间件分为i b m w c b s p h e r er f i dd e v i c ei n f r a s t r u c t u r e 和i b mw e b s p h e r er f i dp r e m i s e ss e r v e r 两个 部分。在这些大公司和研究团体提供的这些解决方案下，有力的推动了r f i d 中间 件技术进一步发展。例如：基于s a v a n t 的r f i d 中间件解决方案确定了e p cn e t w o r k 的基础架构【引，有力地推动了基于架构的r f i d 中间件的发展；i b m 的r f i d 中间件 解决方案通过一条信息总线( m e s s a g eb u s ) 来代替复杂的层次结构，从而提出了一 种轻量级的r f i d 中间件；另外几种r f i d 中间件解决方案，将中间件技术和w e b 服 务相结合，为r f i d 中间件的解决方案提供了一种开发思路。 但这些解决方案都存在着不足和限制。因为这些解决方案大都是软件厂商在 它们已有平台上进行的开发设计的，并把它们作为企业套件的一部分进行出售。 3 基于j 2 e e 的r f i d 中间件的研究j 实现 例如：b e a 的r f i d 中间件功能单薄，过滤规则简单，缺少复杂事件的定义和处理 能力；i b m 的r f i d 中间件的设计大多是基于自己目前所研发的核心产品或技术的 应用，依赖性强、可扩展性差；其他几种基于w e b 服务的r f i d 中间件解决方案， 功能较为简单，而且所涉及到的数据量较小，难以将其应用于如物流供应链之类 的大型系统中。这对于已存在良好运行的应用系统的中小企业来说，购买这些大 型的企业套件，存在与企业的原有系统无缝整合和资金方面两个方面的难题。企 业在实施这些r f i d 系统也存在着以下几个方面的问题：频段分配问题、基础设施 的建设和完善、与现有应用系统的兼容性问题，以及安全和隐私方面等问题。而 且目前r f i d 设备和相关的标准并不成熟，大多数研究还处于试验阶段。 目前，在国内r f i d 应用中，从前端数据的采集，到与后端业务系统的连接， 大多是采用定制软件开发方式，一旦有变化，都需要重新编写程序，开发效率极 低且维护成本很高。虽然国内的些公司和团体已经意识到r f i d 中间件能有效地 解决了这些问题，并投入资金、人力进行r f i d 中间件的研发，但基础相对薄弱， 缺乏核心技术的支持，应用分散，不具备规模。总体来说，国内处于r f i d 中间件 的研究初级阶段，而且只能说是刚刚起步。 1 4 本文主要研究内容 本文在分析和研究各大厂商以及研究团体的r f i d 中间件解快方案的基础上， 设计了一种基于j 2 e e 的r f i d 中间件架构模型，详细研究了r f i d 中间件的关键 技术，最终实现了本文所提出的r f i d 中间件架构模型。 本文基本组织结构如下： 第1 章绪论，本章介绍了本文研究的背景，国内外在这一领域的研究现状、 以及本文的研目的与意义，并简要阐述了本文的主要研究内容。 第2 章r f i d 中间件系统基本原理，本章研究了r f i d 硬件系统和r f i d 中间件 的基本原理。 第3 章r f i d 中间件的关键技术，本章研究了本文r f i d 中间件所涉及到的关键 技术。 第4 章r f i d 中间件模型设计，本章借鉴各大厂商和组织的r f i d 中间件架构， 在r f i d 中间件的相关技术与标准上设计出了一种基于j 2 e e 的r f i d 中间件分层架 构模型。 第5 章基于s e r v i c e m i x 的r f i d 中间件的实现，本章在a p a c h es e r v i c e m i x 的基 础上实现本文所提出的r f i d 中间件模型。 硕士学位论文 第2 章r f i d 中间件系统基本原理 2 1r f i d 硬件系统及其组成 r f i d 是r a d i of n q 眦c yi d e t m c a t i 叩的缩写，即无线射频识别俗称电子标 签。r f l d 是一种利用无线射频信号自动识别人或物体的信息处理技术。r f i d 系 统是利用电磁感应、无线电波或微波能力进行非接触双向通信，达到识别及交互 目的的自动识别系统。硬件系统通常为识别系统，由标签、读写器两部分组成， 如图2l 所示。电子标签由i c 芯片和天线组成，标签中的数据，可以由读写器以无 线电波的形式非接触地读取，并通过读写器的处理器，进行信息解读井进行响应 管理。读写器是指将标签中的信息读出，或将标签所需要存储的信息写入标签的 装最，它主要由无线收发模块、天线、控制模块及接口电路等组成。读写器可以 将主机的读写命令传送到电子标签，再把从主机发往电子标签的数据加密，将电 子标签返回的数据解密后进到主机；此时，主机上的电子标签数据通过r f i d 中间 件的a p i 被送往r f i d 中问件，经过r f i d 中间件处理后最终得到应用程序需要的 r f i d 相关数据”l 。 r f i d 的基本原理是利用射频信号和空问耦合( 电感或电磁耦合) 传输特性，实 现对被识别物品的自动识别。描述如下：读写器发射电磁波，而此电磁波有其辐 射范围，当电子标签进入此电磁波辐射范围内，电子标签将读写器所发射的微小 电磁波能量存储，进而转换成电路所需的电能，并且将存储的识别资料以电磁波 的方式传送给读写器，读写器作出确认及完成后续的控制动作。 图2lr f l d 应用系统 幕于j 2 e e 的r f i d 中间件的研究j 实现 2 2i 讧i d 中间件概念及其分类 中间件是在一个分布式系统环境中处于操作系统和应用程序之间的软件。它 的优越性体现在以下几个方面。 ( 1 ) 缩短应用的开发周期，简化应用集成； ( 2 ) 保护现有的投资、减少系统初期的建设成本、节约应用的开发成本、减少 维护费用： ( 3 ) 降低应用系统的失败率，提高应用系统的质量； ( 4 ) 保证技术进步的连续性，增强应用系统的生命力。 r f i d 中间件是一种面向消息的中间件( m e s s a g e o r i e n t e d m i d d l c w a r e ，m o m ) ， r f i d 相关数据( i n f o r m a t i o n ) 是以消息( m e s s a g e ) 的形式，从一个程序以异步 ( a s y n c h r o n o u s ) 的方式传送到另一个或多个程序，也称电子标签中间件。r f i d 中 间件包含的功能不仅是传递( p a s s i n g ) 信息，还包括安全性、错误恢复、解译数据、 数据缓存、数据广播、定位网络资源、找出符合成本的路径等高级服务。r f i d 中 间件扮演着r f i d 标签和应用程序之间的中介角色，如图2 2 所示。 ll | 应用应用 l ll r f i d 中问件 |l r f i d 馁件系统r f l d 硬件系统 图2 2r f l d 中i 司件应用系统 应用程序端通过使用中间件提供的一组通用的应用程序接口( a p i ) ，连到 r f i d 硬件系统。在硬件系统中，读写器读取r f i d 标签数据，这些r f i d 标签数据 经过r f i d 中间件的缓存、过滤等诸多操作后提供给应用程序。这样一来，即使存 储r f i d 相关数据的数据库软件发生变化，或者后端应用程序增加或改由其他软件 取代，或者读写r f i d 读写器种类增加时，应用端不需修改也能处理，省去多对多 连接的维护复杂性问题。 r f i d 中间件可以从架构上分为两种1 1 0 】： 1 以应用程序为中心( a p p l i c a t i o nc e n t r i c ) 的设计概念是通过r f i dr e a d e r 厂 硕 ：学位论文 商提供的a p i ，以h o tc o d e 方式直接编写特定r e a d e r 读取数据的a d a p t e r ，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( i n f r a s t r u c t u r ec e n t r i c ) 随着企业应用系统的复杂度增高，企业 无法负荷以h o tc o d e 方式为每个应用程序编写a d a p t c f ，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电子标签中间件。这样一来，即使 存储r f i d 标签信息的数据库软件改由其他软件代替，或读写r f i d 标签的r f i d r e a d e r 种类增加等情况发生时，应用端不做修改也能应付。 一般电子标签中间件具有如下特点： 1 独立于架构( i n s u l a t i o ni n f r a s t r u c t u r e ) r f i d 中间件独立并介于r f i d 读写器与后端应用程序之间，并且能够与多个 r f i d 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。 2 数据流( d a t af l o w ) r f i d 中间件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 据处理是电子标签中间件最重要的特征，电子标签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。在r f i d 读 写器获取大量的突发数据流或者连续的标签数据时，需要去除重复数据，过滤垃 圾数据，或者按照预定义的数据采集规则对数据进行校验并提供可能的警告信息。 3 过程流( p r o c e s sf l o w ) r f i d 中间件采用程序逻辑及存储再转送( s t o r e a n d f o r w a r d ) 的功能来提供顺 序的消息流，具有数据流设计与管理的能力。 4 标准( s t a n d a r d ) r f l d 应用系统是为自动数据撷取技术与辨识实体对象为目的，r f l d 编码体 系存在三个标准体系，分别为i s o 标准体系、e p cg l o b a l 标准体系和u b i q u i t o u sl d 标准体系。在目前行业标准以及相关产品标准还不统一，电子标准签迄今为止全 球也还没有正式形成一个统一的( 包括各个频段) 国际标准的情况下，r f i d 读写器 数据格式和通信协议各不相同，在一个多厂家设备应用系统情况下，r f i d m p 可 以辨识不同标准或者协议的产品，并进行数据整合与集成，以便后台应用软件使 用。 5 状态监控( s t a t em o n i t o r ) 电子标签中间件还具有监控连接到系统中的r f i d 读写器的连接状态和健康 状态等功能并自动向应用系统汇报。该项功能非常重要，比如分布在不同地点的 多个r f i d 应用系统，通过视觉或人工监控读写器状态都是不现实的。设想在一个 大型的仓库里，多个不同地点的r f i d 读写器自动采集系统信息，如果某台读写器 状态错误或连接中断，那么在这种情况下，及时准确的汇报将能快速定位出错位 置。 慕于j 2 e e 的r f i d 中间件的研究j 实现 6 安全功能( s e c u r i t yf u n c t i o n ) 通过安全模块可完成网络防火墙功能，保证数据安全性和完整性。 2 3 典型r f i d 中间件的解决方案 2 3 1 基于s a v a n t 的r f i d 中间件 美国麻省理工学院自动识别中心( a u t o i d c e n t e r ) 于2 0 0 3 年9 月发表“a u t oi d s a v a n t s p e c m c a t i n1 o ”，作为中间件技术规范架构。该规范针对应用电子产品编 码( e l e c t r o n i cp r o d u c t sc o d e ，e p c ) 的议题，确定了e p cn e t w o r k 技术构架。该技 术架构包括s a v a n t ( 数据库操作软件) 、实体标记语言( p h y s i c a lm a r k u pl a n g u a g e ， p m l ) 、对象命名服务( o b i e c tn a m es e r v i c e ，o n s ) j 。 ( 1 ) s a v a n t 系统 每件产品都加上r f i d 标签之后，在产品的生产、运输和销售过程中，读写器 将不断收到一连串的产品电子编码。整个过程中最为重要、同时也是最困难的环 节就是传送和管理这些数据，自动识别产品实验室开发的s a v a n t 软件技术旨在解 决这个问题。s a v a n t 系统是连接标签识读器和企业应用程序的纽带，在将数据送 往企业应用程序之前，它要对标签数据进行过滤、汇总和计数，压缩数据容量， 因此，s a v a n t 系统相当于e p cn e t w o r k 神经系统，是该新式网络的核心。图2 3 描 述了s a v a n t 组件与其他应用程序的通讯。 图2 3s a v a n t 组件及与其它应用程序通讯 ( 2 ) 对象名称解析服务o n s o n s 是联系前台s a v a n t 软件和后台p m l 服务器的网络枢纽，并且o n s 设计与 架构都以因特网域名解析服务d n s 为基础，因此，可以使整个e p c 网络以因特网 为依托，迅速架构并顺利延伸到世界各地。 8 磺 位论立 p m l 服务墨 国2 4 e p c 技术网路围 图2 4 描述了应用e p c 技术的网络分布。在一个局域网内的标签识读器在物理 空阃上分布在多个地方，用于识读不同环境的e p c 标签，识读器再将读到的e p c 编码信息通过局域网上传到本地服务器由服务器所带的s a v a n t 软件对这些数据 进行集中处理，然后，由本地服务器通过查找本地o n s 服务或通过路由器到达远 程o n s 服务器查找所需e p c 编码对应的p m l 服务器地址，本地服务器就可以与找 到的p m l 服务器建立通讯了。 ( 3 ) 实体标记语言p m l p m l 是基于人们广为接受的可扩展标识语言( x m l ) 而发展起来的。p m l 提供 了一个描述自然物体，过程和环境的标准，并可供工业和商业中的软件开发、数 据存储和分析工具之用。它将提供一种动态的环境，使与物体相关的静态的、暂 时的、动态的和统计加工过的数据可以互相交换。因为它将会成为描述所有自然 物体、过程和环境的统一标准，p m l 的应用将会非常广泛，并且进入到所有行业。 p m l 随着时间还会发展演变，就像互联网的基本语言h t m l 一样，它现在已经发 展为比刚引入时复杂得多的一种语言了。 e p c 系统的工作原理如下：在由e p c 标签、识读器、s a v a n t 服务器、i n t 盯n e t 、 o n s 服务器、p m l 服务器以及众多数据库组成的实物互联网中，识读器读出的e p c 只是一个信息参考( 指针) ，由这个信息参考从i n t e n e t 找到l p 地址并获取该地址中存 放的相关的物品信息，并采用分布式s a v 蛐馓件系统处理和管理由识读器读取的 一连串e p c 信息。由于在标签上只有一个e p c 代码，计算机需要知道与该e p c 匹配 的其它信息，这就需要o n s 来提供一种自动化的网络数据库服务，s a v 柚t 将e p c 传给o n s ，o n s 指示s a v 柚t 到一个保存着产品文件的p m l 服务器查找，该文件可 由s a 啪t 复制，因而文件中的产品信息就能传到供应链上，相对应地，e p c 系统 的工作流程如图2 5 所示。 擎 一d 9 一罪 2 冀5 伫 兰三：! ! 望! ! 竺! 些些墼竺彗：兰坐 ：兰薯耄 图25e p c 系统工作流程图 2 3 2i b mr f i d 中间件解决方案 i b mr f i d 中间件解决方案如图26 。 圈26 i b mr f i d 解挟方案 i b mr f j d 解决方案架构如图26 所示，足一个从e d z ed o m a i n 到p r e m i s e s d o m a i n 再到b u s i n e s sp r o c e s si n t e g r a t i o nd o m a i n 的端到端的解决方案。 1e d g ed o m a i n ：e d g e 服务器采用i b m 普及计算技术，利用嵌入式j 2 m e 技 术，用丁连接r f i d 阅读器，传感器，开关，指示灯等到p r e m i s e s 域。e d r e 服务 器收集来自阅读器的数据，并将分析处理后的数据发送到服务器端，反之，根据 服务器端的命令柬控制r f i d 阅读器。这一层的主要功能：支持下层的多种读写 设备和数字i 0 设备；监控管理、配置管理、软硬件升级管理；对上层域屏蔽下 层读写设备的不同；进行数据过滤；在这一层的用户程序可以执行快速响应任务。 2p r e m i s e s d o m a i n ：该域采用w e b s p h e r e 的中间件技术，包含w e b s p h e r e ， d b 2 ，m q ，t i v o l i 等产品。该域负责将采集到的数据与企业应用程序系统通过 m q ，h 郇，e m a i l 等外部通道集成。这一层的主要功能：收集来自下层r f i de d g e 蚕匝函圜函飘垦篓一_爱圄墨至星攀等季一 硒即舻矽圉圈 硕l ：学位论文 c o n t r o l l e r s 的事件和数据：第二层过滤，只转发重要的业务事件；在这一层的用 户程序可以执行中等复杂的决策任务；保存物体在供应链上流动的记录。 3 b u s i n e s sp r o c e s si n t e g r a t i o nd o m a i n ：包含w b im e s s a g eb r o k e r ，w b i i n t e g r a t i o nc o n n e c t o r s 。用于整合企业应用程序，例如w m s ，e r p 等。这一层的 主要功能：收集来自r f i dp r e m i s es e r v e r s 的事件和数据；与企业遗留应用程序 和新应用程序的单点集成；支持工作流以进行监控、决策和执行相应操作；支持 业务流程建模，方便r f i d 流程自动化；支持与贸易伙伴共享e p ci n f o r m a t i o n ； 产品信息管理提供数据来源。 i b mr f i d 中间件产品主要包含两个，i b mw e b s p h e r er f i dd e v i c e i n f r a s t r u c t u r e 和i b mw e b s p h e r er f i dp r e m i s e ss e r v e r 。 i b mr f i d 中间件架构设计优点： 1 安全可靠的平台保证性能； 2 降低了复杂度； 3 安全可靠的数据存储保护了有价值的数据； 4 将商业系统和多个贸易伙伴进行连接； 5 开放的标准支持多种应用程序和设备； 6 远程管理和更新加速实施，可以在任何地点方便实施； 7 与现有应用程序的功能强大的，灵活的集成； 8 单点控制保证了在远程进行安全管理和系统管理； 9 管理和同步多个实体( 应用程序，供应链伙伴等) 间的产品信息； 1 0 提供远程配置管理和对分布式p r e m i s e s 和e d g e 软件和设备的监控； 1 1 强健的消息平台保证了可靠r f i d 数据和事件向企业应用程序传输； 1 2 使用r f i d 事件减少在业务流程的循环次数，提高操作的准确性和有效性。 2 3 3 其他类型i 强i d 中间件 m i c r o s o f t 所提出的r f i d 系统的层次结构【1 2 】包括了设备层、数据收集和管理 层、事件和工作流管理层、基于开放标准的服务接口层和应用与解决方案层等。 s u n 的r f i d 架构中定义了表示层、业务流程层、服务层和集成层。其中，表示层 中所有组件起的都是系统接口的作用，这些接口使用户得以向系统发出请求：业 务流程层囊括了应用对工作流的所有需要，它提供了使业务流程自动化和减少为 完成业务流程所需要的人工干预的能力；服务层是执行业务逻辑和进行数据处理 的地方，并提供了用于支持企业应用的重要基础架构；集成层提供访问r f ld 应用 以外其他企业信息系统( e i s ) 的功能。 其它还有s t a n f o r d 大学的d a v i dl u c k h a m 教授所领导和开创的c e p ( 复杂事件 处理) 需要的平台包含：事件编程语言，事件可视化工具，对流事件的适配器，事 基于j 2 e e 的r f i d 中间件的研究o j 实现 件数据库。c e p 不仅是一种新的思路，它也需要很多根本上的基础变革：比如编 程语言、事件处理、数据库技术等，这甚至使得有人相信事件处理将带来下一个 1 0 年中软件工业的重要转移。 另外，u c l a w i n m e cr f i d 实验室所设计的r f i d 中间件是在分布式架构上构 建的w e b 服务，基于x m l 和s o a p ，包含了简单的捕获、平滑、过滤、路由、聚合 等功能；b o bw e bv i o l i n o 构想性地给出了在企业内部将w e bs e r v i c e s 技术应用于 r f i d 系统的例子，这个例子中指出零售部门可以在所到物品的信息与供应部门使 用r f i d 技术所核算的内容不一致的情况下，通过w e bs e r v i c e s 接口询问供应部门 并进行核对；台湾资策会研究所提出了基于s o a 思想的r f i d 中间件分层架构，并 将其基础架构层分为e d g es e r v e r 和数据操作软件两层。 2 4 本章小结 本章对r f i d 硬件系统组成和工作原理进行了简要的阐述，并研究了r f i d 中 间件方面的相关知识，最后分析研究了各种典型r f i d 中间件解决方案。可以看出 这些公司或研究团体的r f i d 中间件的解决方也存在着不足和限制。因为这些解决 方案大都是软件厂商在它们已有平台上进行的开发设计的，并把它们作为企业套 件的一部分进行出售。主要存在的一些问题是：功能单薄，过滤规则简单，缺少 复杂事件的定义和处理能力，依赖性强，可扩展性差等o 但仍然有很多方面值得 借鉴、学习。、 硕： = 学位论文 第3 章r f i d 中间件的关键技术 3 1 j 2 e e 体系结构 目前在基于w e b 应用软件开发领域存在着两大主要阵营：s u n 公司的 j 2 e e 和微软公司的n e t 。基于这两个平台都推出了一系列的标准、产品和 技术等。这些对于软件开发商而言，缩短了开发周期，提高了工作效率，可 以为企业创造更大的效益，从这个角度来看，这两个平台都实现了自己的目 标，都是成功的。但是两者不是有区别的，仅从两者的跨平台性这方面来看， j 2 e e 由于其“w r i t eo n c e ，r u na n y w h e r e 的特性，许多软件厂商更倾向于 使用它来完成系统的集成工作。 3 1 1j 2 e e 概述 j a v a 2 平台企业版f 1 3 1 4 】( j a v a2p l a t f o r me n t e f p r i s ee d i t i o n ，j 2 e e ) 是一 种用来开发分布式企业软件应用系统的平台。它是j a v a 语言不断状大的产 物。j a v a 自语言自问世起，就得到广泛的接纳，经历了巨大的发展、演变。 为了适应不同的需要，利用j a v a 语言开发出了许多的a p i 的标准，这当中一 些技术逐渐成为j a v a 平台的一部分。最终，s u n 公司联合了多家业界巨头， 在开放的j a v a 社区组织的名义下，把所有与企业相关的标准、a p i 整合起来， 构成了j 2 e e 平台【15 1 。j 2 e e 核心是一组技术规范与指南，其中所包含的各类 组件、服务架构及技术层次，均有共通的标准及规格，让各种依循j 2 e e 架 构的不同平台之间，存在良好的兼容性，解决过去企业后端使用的信息产品 彼此之间无法兼容，企业内部或外部难以互通的窘境。 3 1 2j 2 e e 主要技术 j 2 e e 平台由一整套服务、应用程序接口和协议构成，它对开发基于w e b 的多层应用担供了功能支持，降低了开发的复杂度。这些核心规范【l6 】包括： 1 j d b c ( j a v ad a t