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中山大学硕士学位论文 e p c g l o b a l 标准在移动r f i d 上的应用研究 e p c g l o b a l 标准在移动r f i d 上的应用研究 专业：计算机软件与理论 姓名：吴冠清 导师：龙冬阳教授 摘要 r f i d 技术是近年来最热门的技术之一。e p c g i o b a l 作为r f i d 在物流、供应 链、零售行业应用的强势标准，在世界范围内的影响与日俱增。 随着移动网络对因特网接入的不断普及，移动设备与r f i d 相结合产生了一 门新的技术：移动r f i d 技术。移动r f i d 技术在韩国的初步发展显示了其在个 人应用上的巨大潜力。由于移动r f i d 的发展相对滞后，因此结合e p c g l o b a i 标 准实现移动r f i d 将具有很大的优势。目前，移动r f i d 技术还没有相应的技术 标准，因此结合e p c g l o b a l 标准研究移动r f i d 技术具有很大的实用价值。 本文研究了e p c g l o b a l 网络体系架构，指出其缺乏对个人应甩的支持；对比 了e p c g l o b a l 网络与移动r f i d 网络的异同点，指出移动r f i d 技术可以利用并 兼容现有e p c g l o b a l 网络的相关技术，在此基础上提出了一个通用的、可扩展的、 兼容性强的移动r f i d 网络体系架构，并且详细介绍了其网络组件的功能和作用。 最后我们利用此移动r f i d 网络体系架构设计并模拟实现了一个电影推广系统， 并且从使用的技术、具体功能模块划分、相关的类和方法等层面上对该系统进行 了深入的探讨。 关键词；e p c g l o b a l ，移动r f i d ，中间件，移动r f i d 网络体系架构 r e s e a r c ho nm o b i l er f i d b yu s i n ge p c g l o b a l m a j o r ：c o m p u t e rs o f t w a r ea n dt h e o r y n a m e ：w u g u a n q i n g s u p e r v i s o r ：p r o f l o n gd o n g y a n g a b s t r a c t r f i di so n eo f t h em o s tp o pt e c h n o l o g i 鹤t h e s ey e a r s e p c g i o b a l t h es t r o n g e s t r f i ds t a n d a r di n1 0 9 i s t i c s s u p p l yc h a i na n dr e t a i lu s a g e ，h a sr e c e i v e db i g g e ra n d b i g g e ra t t e n t i o na l lo v e rt h ew o r l d a st h ep o p u l a r i z a t i o no f i n t e m e ta c c e s s i n gi nm o b i l en e t w o r k , an e wt e c h n o l o g y , m o b i l er f i d c o m e si n t ob e i n gw i t l lt h ec o m b i n a t i o no f m o b i l ea n dr f i dt e c h n o l o g y d e v e l o p m e n t so fm o b i l er f i di nk o r e as h o wab i gp o t e n t i a lo fr f i di n d i v i d u a l u s a g e s i n c em o b i l er f i di s ar o wt e c h n o l o g y , d e v e l o p i n gm o b i l er f i dw i t h e p c o o b a lw i l lh a v eag r e a ta d v a n t a g e n o w , t h e r ea r en o ta n yt e c h n o l o g ys t a n d a r d s f o rm o b i l er f i dy e t , s or e s e a r c h0 1 1m o b i l er f i du s i n ge p c g j o b a li so fg r e a t a p p l i e dv a l u e t h i sp a p e ri n v e s t i g a t e st h ee p c o o b a ln e t w o r ka r c h i t e c t u r e , a n df o u n dt h a ti t l a c k so fs u p p o r t i n gi n d i v d u a lu s a g e b yc o m p a r i n g8 p c g d o b a ln e t w o r ka n dm o b i l e r f i dn e t w o r k , i t sp o i n t e do u tt h a tm o b i l er f i dc a nm a k eu s eo f t h et e c h n o l o g i e so f e p c g l o b a ln e t w o r k b a s eo ft h i s , a nu n i v e r s a l ，e x t e n s i b l e ，c o m p a t i b l em o b i l er f i d n e t w o r ka r c h i t e c t u r ei sr a i s e d a tl a s t , af i l mp r o m o t i o ns y s t e mb a s i c0 1 1m o b i l er f i d n e t w o r ki si m p l e m e n t e d , a n dt h et e c h n o l o g i e su s e d , t h es y s t e mm o d e l s , a n dt h e r e l a t i v ec l a s sa n dm e t h o da r ei n t r o d u c e da n dd i s c u s s e d k e yw o r d s ：e p c ：g i o b a l ，m o b i l er f i d ，m i d d l e w a r e ，m o b i l er f i dn e t w o r k a r c h i t e c t u r e - 1 1 选题的背景和意义 第1 章绪论 长期以来，如何利用移动通信尖端技术在日常生活中提供商品服务，是商业 企业和消费者都非常关注的事情。近日，结合移动通信和无线射频辨识技术 r f i d ( 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 ) ，利用下一代无线互联网来实现商品的信息 查询、真伪辨识等服务在韩国成为现实韩国最大的移动通信运营商s k 电讯宣 布，已在韩国正式开始移动r f i d 试运营服务，首先在韩国人参公社和新世界百 货公司推出，顾客可以利用专用r f i d 阅读机，通过无线互联网服务及时了解商 品的使用方法和特征等一般信息和辨识产品真伪，甚至可以掌握产品生产日期、 生产负责人、流通途径等详细信息，从而最大限度的保证顾客利益生产企业和 商业企业也可以利用这一技术建立有效的物流管理体系。这一技术的商用表明电 讯领域在下一代无线互联网应用领域又成功实现了新的拓展，有力推动了无线互 联网技术、r f d 技术的生活应用和业务发展。 e p c g l o b a l 是r f i d 的国际性标准化组织，是为在全球提供r f i d 应用服务 而开展研究和推进标准化的非赢利性组织。该机构成立于2 0 0 3 年1 1 月，主要由 国际e a n 协会，( 世界通用商品码管理机构，2 0 0 5 年1 月起改称为g s i ) 和u c c ( 美国、加拿大商品码管理机构，2 0 0 5 年1 月起改称为g s iu s ) 运营管理。 e p c g l o b a l 计划将使用标准化i d ( e p c g l o b a l 称其为e p c 电子标签) 应用到所有 流通环节( 包括商品及其包装、运货托盘和反复使用的包装箱等) ，以自动实现 识别流通过程中的各种信息。为构建全球范围的商品流通管理系统，需要对各种 规范和技术要求进行研究，开展标准化工作。e p c g l o b a l 正在以现有的规范为基 础，以形成世界标准为目标，逐步形成e p c g l o b a l 网络系统并开始提供服务 但是e p c g l o b a l 标准是为企业物流服务的，缺乏对个体应用的支持。 e p c g l o b a l 标准与移动r f i d 技术相结合刚好解决了这个问题。另外韩国在移动 r f i d 上的应用只是移动r f i d 技术的起步，还没有形成相应的标准，所以研究 e p c g l o b a l 标准在移动r f i d 上的应用具有巨大的实用价值。 中山人学硕士学位论文 e p c g l o b a l 标准在移动r f i d 上的应用研究 1 2 国内外研究状况 目前，国内对r f i d 技术的研究非常的热门，上世纪9 0 年代初的金卡工程 推动了国内i c 卡的应用和发展，也为r f i d 产业打下了应用和技术的基础。进 入2 l 世纪，r f i d 产业受到了政府部门和研究机构的重视，各项支持政策逐步 出台，支持力度逐步加大；同时政府也大力推动了r f i d 在行业的应用。目前 r f i d ，尤其是1 3 5 6 m h z 的r f i d ，已在国内得到广泛的应用，主要集中于身份 识别、公共交通管理、物流管理等领域。但是对移动r f i d 的研究却非常的少， 一方面因为移动r f i d 还是一个新的概念，另一方面因为国内对r f i d 的研究着 重在应用上，缺少在标准和发展方向上的相关工作。 在国外，韩国是移动r f i d 的主要应该用国家，韩国s k 电讯推出的移动r f i d 服务是结合了移动通信技术和r f i d 技术的下一代无线互联网全新应用。与以往 r f i d 技术将重点放在流通、物流等产业不同，移动r f i d 技术为个体提供服务， 是应对无所不在的信息生活环境，在日常生活中使用的技术。 除韩国外，其他国家对移动r f i d 技术的研究非常的少，即便是韩国其相关 研究也不多，主要集中在编码格式【l 】、中间件【2 】 7 】【8 】、具体应用【4 】、网络信息 交互 6 】、安全和隐私【14 】【1 5 】等方面的研究，没有提出一个合适、通用的标准或 框架。 1 3 论文的主要工作 本论文的主要工作是以e p c g l o b a l 标准为基点，设计一个移动r f i d 网络的 通用体系架构，并且在此体系架构下模拟实现了一个电影推广系统。论文的主要 安排如下： 第一章：绪论 综述选题的背景和意义，介绍了移动r f i d 在国内外的研究状况，阐述了未 来移动r f i d 的发展，指出了本文的主要工作。 第二章：r f i d 技术和e p c g l o b a l 标准 简单介g g tr f i d 的基本原理、移动r f i d 的概念，阐述了e p c g l o b a l 标准 中山大学硕士学位论文e p c g l o b a l 标准在移动r f i d 上的应用研究 的组成。 第三章：移动r f i d 网络体系架构的设计 依托e p c g l o b a l 标准，设计一个通用的、可扩展的、兼容性强的移动r f i d 网络体系架构，并对此架构的组件进行详细的说明。 第四章：基于移动r f i d 网络体系架构的电影推广系统 根据第三章的移动r f i d 网络体系架构，本章模拟实现了一个电影推广系统， 介绍了这个系统的功能、组成以及详细的实现方法。 第五章：总结与展望 总结论文的工作，指出下一步的研究工作。 中山大学硕士学位论文 e p c g l o b a | 标准在移动r f i d 上的应用研究 第2 章r f i d 技术与e p c g i o b a l 标准 2 1r f i d 技术 2 1 1 什么是r n d r f i d ( r a d i o f r e q u e n c y i d e n t i f i c a t i o n ) 是一种利用无线电的信息识别技术。 r f i d 系统的基本工作方法是将r f i d 标签安装在被识别对象上( 粘贴、插放、 佩挂、植入等) ，当被标识对象进入r f i d 阅读器的读取范围时，标签和阅读器 之间建立起无线方式的通信链路，标签向阅读器发送自身信息，如标签号和标签 存储数据等。阅读器接收这些信息并进行解码，然后传送给后台计算机处理，从 而完成整个信息处理过程。 2 1 2r f i d 的组成 最基本的r f i d 系统由三部分组成： 1 标签( t a g ，即射频卡) ：由耦合元件及芯片组成，标签含有内置天线，用 于和射频天线间进行通信。 2 阅读器：读取( 在读写卡中还可以写入) 标签信息的设备。 3 天线：在标签和读取器问传递射频信号。 有些系统还通过阅读器的r s 2 3 2 或r s 4 8 5 接口与外部计算机连接，进行数 据交换。系统的基本工作流程是：阅读器通过发射天线发送一定频率的射频信号， 当射频卡进入发射天线工作区域时产生感应电流，射频卡获得能量被激活；射频 卡将自身编码等信息通过卡内嚣发送天线发送出去；系统接收天线接收到从射频 卡发送来的载波信号，经天线调节器传送到阅读器，阅读器对接收的信号进行解 调和解码然后送到后台主系统进行相关处理；主系统根据逻辑运算判断该卡的合 法性，针对不同的设定做出相应的处理和控制，发出指令信号控制执行机构动作。 2 1 3r f i d 电子标签的分类 r f i d 电子标签按照内部是否装有电池分为有源和无源两种类型。无源型电 子标签利用来自读写器的无线电波作为启动内部i c 电路的能量，具有半可永久 使用的优点，但通信距离短于有源型电子标签。有源型电子标签利用内部的电池 中山大学硕士学位论文e p c g t o b a l 标准在移动r f i d 上的应用研究 进行无线通信，所以通信距离比无源型的长，但是使用期限受到电池寿命的限制。 有源型电子标签的缺点是价格较高、体积较大。 无源电子标签自身不带电源，利用来自读写器的无线电波得到启动内部i c 电路的电能，其中分为电池感应方式和射频接收方式两种类型。电磁感应方式是 把r f i d 电子标签的天线做成环状线圈，通过读写器发生随时间变化的磁束在 r f i d 电子标签的线圈中产生电流，驱动i c 电路工作。其原理与使涡轮旋转发电 的发动机相同。 射频接收方式是为了高效接收读写器发射的无线电波，把r f i d 电子标签的 天线做成二分之一或四分之一波长的长度，由接收的无线电波产生电压驱动i c 电路工作。其原理与没有电池也能工作的矿石收音机相同。 有源电子标签装有驱动i c 电路的电池，因此与无线电子标签相比，具有通 信距离长的特点。因为有源电子标签装有电池，存在着由于电池耗尽而无法工作 的问题，所以通常有源电子标签采取以一定周期进行发射的工作方式。例如r f c o d e 公司的产品“s p i d e r ”，以1 o s 的周期发射，其电池寿命仅有1 2 年，以 7 0 s 的周期发射，电池寿命则可以延长到4 5 年。有源电子标签一般用于物品管 理周期小于电池寿命的场合，或者在电子标签的电池耗尽前及时将其更换。 2 1 4r f i d 的优点 r f i d 具有快速、实时、可重复使用、穿透性强、环境适应性强、数据容量 大等优点。目前，商品和物品的管理常使用条码，r f i d 电子标签与条码相比有 以下优点： 1 可以事后写入和追加信息。 2 可与多个r f i d 电子标签同时通信。 3 r f i d 电子标签装载封套内或沾有污垢是仍能通信。 4 读写器不需要像条码那样，正对着r f i d 电子标签。 中山大学硕j ：学位论文 e p c g j o b a l 标准在移动r f i d 上的应用研究 表2 - l 条码与r f i d 的比较 比较条码 r f i d 信息的更新和追加不可能可能 同时读取不可能可能 障碍物的影响仅视距内可通信除水和金属外无影响 正对读取位置要求不要求 信息容量低高 体积大小小较大 环境适应性弱强 2 2 移动r f i d 如果把r f i d 技术应用到移动商务上来，固定式读头不能满足这一新的需求， 必须采用移动r f i d ( m o b i l er f i d ) 技术。与传统的固定r f i d 技术不同，移动 r f i d 技术通过将r f i d 技术和移动设备( 如p d a ，智能手机) 相结合，将r f i d 技术应用到移动领域。有了移动r f i d ，人们可以随时随地得到附有r f i d 标签的 产品的信息及与标签相关联的服务，为移动商务提供了极大的发展空间。移动 r f i d 分三种，一种是把读写器内嵌到移动设备 2 】，使移动设备可方便读写r f i d 标签，通过网络获取相关信息。这是韩国发展移动r f i d 的重点。第二种是把 r f i d 标签嵌入到移动设备【2 】，移动设备就可被视为一个e p c 标签，可以实现诸 如身份认证、物流、支付等功能。第三种是把读写器和标签都内嵌到移动设备， 这种移动r f i d 同时具备上述两种类型的全部功能。 与物流、零售业的r f i d 技术不同，移动r f i d 技术每次只处理一个r f i d 标 签，也就是说读写器一次应该读到并且只读到用户感兴趣的物品标签。但是现实 应用上却有很多障碍，如货架上有很多商品、存在一些肉眼看不到的r f i d 标签 在读写器射频范围内等。针对这些问题 v q 提出了四种解决方案： 1 把待读标签单独拿出来，远离其他标签。 2 把读写器靠近待读标签，使该标签具有最强的射频感应。 3 调整读写器天线的方向，对准待读标签。 中山大学硕士学位论文e p c g l o b a l 标准在移动r f i d 上的应用研究 4 减弱读写器能量，使读写器可读范围减少到单个标签。 方案2 和方案4 结合起来将是解决上述移动r f i d 问题的最好办法。另外对 于第三种r f i d ，由于读写器和标签同时内嵌到移动设备，在一般情况下内嵌的 标签离阅读器的距离最近，所以读写器一般都会读到内嵌的标签。解决这个问题， 有两种方法： 1 当内嵌标签不需工作时切断其天线。 2 用金属屏蔽内嵌标签，当它不需要工作时。 2 3e p c g l o b a l 标准 e p c g l o b a l 的主要职责是在全球范围内对各个行业建立和维护e p c 网络， 保证供应链各环节信息的自动、实时识别采用全球统一标准。通过发展和管理 e p c 网络标准来提高供应链上贸易单元信息的透明度与可视性，以此来提高全球 供应链的运作效率。 e p c g l o b a l 是一个中立的、非赢利性标准化组织，由e a n 和u c c 两大标准化 组织联合成立。 2 3 1g p c g l o b a l 网络 e p c g l o b a l 网络是实现自动即时识别和供应链信息共享的网络平台。通过 e p c g l o b a l 网络，提高供应链上贸易单元信息的透明度与可视性，以此各机构组 织将会更有效运行。通过整合现有信息系统和技术，e p c g l o b a l 网络将提供对全 球供应链上贸易单元即时准确自动的识别和跟踪。 a u t o - i d 中心以美国麻省理工大学( m i t ) 为领队，在全球拥有实验室。 a u t o - i d 中心构想了物联网的概念，这方面的研究得到1 0 0 多家国际大公司的通 力支持。企业和用户是e p c g l o b a l 网络的最终受益者，通过e p c g l o b a l 网络， 企业可以更高效弹性地运行，可以更好地实现基于用户驱动的运营管理。 2 3 2e p c g l o b a ! 服务 e p c g l o b a l 为期望提高其有效供应链管理的企业提供了下列服务： 中山大学硕士学位论文 e p c g l o b a l 标准在移动r f i d 上的应用研究 1 2 3 4 5 6 7 分配、维护和注册e p c 管理者代码。 对用户进行e p c 技术和e p c 网络相关内容的教育和培训。 参与e p c 商业应用案例实施和e p c g l o b a l 网络标准的制订。 参与e p c g l o b a l 网络、网络组成、研究开发和软件系统等的规范制订 和实施。 引领e p c 研究方向。 认证和测试。 与其他用户共同进行试点和测试。 2 3 3v a c g l o b a i 相关概念 e p c 编码体系 e p c 编码体系是新一代的与g t i n ( g l o b a lt r a d ei t e mn u m b e r ) 兼容的编码 标准，它是全球统一标识系统的延伸和拓展，是全球统一标识系统的重要组成部 分，是e p c 系统的核心与关键。 e p c 代码是由标头、厂商识别代码、对象分类代码、序列号等数据字段组成 的一组数字。具体结构如表2 - 2 所示，具有以下特性： 1 科学性：结构明确，易于使用、维护。 2 兼容性：e p c 编码标准与目前广泛应用的e a n 、u c c 编码标准是兼容 的，g t i n 是e p c 编码结构中的重要组成部分，目前广泛使用的( t i n 、 s c c ( s h i p p i n gc o n t a i n e rc o d e ) 、g l n ( g l o b a ll o c a t i o nn u m b e r ) 等都 可以顺利转换到e p c 中去。 3 全面性：可在生产、流通、存储、结算、跟踪、召回等供应链的各环节 全面应用。 4 合理性：由e p c g l o b a l 、各国e p c 管理机构( 中国的管理机构称为 e p c g l o b a lc h i n a ) 、被标识物品的管理者分段管理、共同维护、统一应 用，具有合理性。 5 国际性：不以具体国家、企业为核心，编码标准全球协商一致，具有国 际性。 6 无歧视性：编码采用全数字形式，不受地方色彩、语言、经济水平、政 中山大学硕士学位论文e p c g l o b a l 标准在移动r f i d 上的应用研究 治观点的限制，是无歧视性的编码。 表2 - 2 e p c 9 6 编码结构 标头厂商识别代码对象分类代码序列号 e p c - 9 682 8 2 43 6 射频识别系统 e p c 射频识别系统是实现e p c 代码自动采集的功能模块，主要由射频标签 和射频读写器组成。射频标签是产品电子代码( e p c ) 的物理载体，附着于可跟 踪的物品上，可全球流通并对其进行识别和读写。射频读写器与信息系统相连， 是读取标签中的e p c 代码并将其输入网络信息系统的设备。e p c 系统射频标签 与射频读写器之间利用无线感应方式进行信息交换，具有以下特点： 1 非接触识别。 2 可以识别快速移动物品。 3 可同时识别多个物品等。 e p c 射频识别系统为数据采集最大限度的降低了人工干预，实现了完全自动 化，是“物联网”形成的重要环节。 ( 1 ) e p c 标签 e p c 标签是产品电子代码的信息载体，主要由天线和芯片组成。e p c 标签 中存储的唯一信息是9 6 位产品电子代码。为了降低成本，e p c 标签通常是无源 型射频标签。 ( 2 ) 读写器 读写器是用来识别e p c 标签的电子装置，与信息系统相连实现数据的交换。 读写器使用多种方式与e p c 标签交换信息，近距离读取被动标签最常用的方法 是电感耦合方式。只要靠近，盘绕读写器的天线与盘绕标签的天线之阃就形成了 一个磁场。标签就利用这个磁场发送电磁波给读写器，返回的电磁波被转换为数 据信息，也就是标签中包含的e p c 代码。 读写器的基本任务就是激活标签，与标签建立通信并且在应用软件和标签之 问传送数据。e p c 读写器和网络之间不需要p c 作为过渡，所有的读写器之间的 中山大学硕：l 学位论文 e p c g l o b a l 标准在移动r f i dh 的应用研究 数据交换直接可以通过一个对等的网络服务器进行。 读写器的软件提供了网络连接能力，包括w e b 设置、动态更新、t c p i p 读 写器界面、内建兼容s q l 的数据库引擎。 当前e p c 系统尚处于测试阶段，e p c 读写器技术也还在发展完善之中。 a u t o i dl a b s 提出的e p c 读写器工作频率为8 6 0 9 6 0 m h z 。 信息网络系统 信息网络系统由本地网络和全球互联网组成，是实现信息管理、信息流通的 功能模块。e p c 系统的信息网络系统是在全球互联网的基础上，通过e p c 中间 件、对象命名称解析服务( o n s ) 和e p c 信息服务( e p c i s ) 来实现全球“实物 互联”。 ( 1 ) e p c 中间件 e p c 中间件具有一系列特定属性的“程序模块”或“服务”，并被用户集成 以满足他们的特定需求，e p c 中间件以前被称为s a v a n t 。 e p c 中间件是加工和处理来自读写器的所有信息和事件流的软件，是连接读 写器和企业应用程序的纽带，主要任务是在将数据送往企业应用程序之前进行标 签数据校对、读写器协调、数据传送、数据存储和任务管理。 ( 2 ) 对象名称解析服务( o n s ) 对象名称解析服务( o n s ) 是一个自动的网络服务系统，类似于域名解析服 务( d n s ) ，o n s 给e p c 中问件指明了存储产品相关信息的服务器。 o n s 服务是联系e p c 中间件和e p c 信息服务的网络枢纽，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。 ( 3 ) e p c 信息服务( e p c i s ) e p c i s 提供了一个模块化、可扩展的数据和服务的接口，使得e p c 的相关 数据可以在企业内部或者企业之间共享。它处理与e p c 相关的各种信息，例如： 1 e p c 的观测值：w h a t v q h e l l w h e r e w h y ，通俗的说，就是观测对象、 时间、地点以及原因，这里的原因是一个比较泛的说法，它应该是e p c i s 步骤与商业流程步骤之间的一个关联，例如订单号、制造商编号等商业 中山大学硕士学位论文 e p c g l o b a ! 标准在移动r f i d _ k 的应用研究 交易信息。 2 包装状态：例如：物品是在托盘上的包装箱内。 3 信息源：例如：位于z 仓库的y 通道的x 识读器。 e p c i s 有两种运行模式，一种是e p c i s 信息被已经激活的e p c i s 应用程序 直接应用；另一种是将e p c i s 信息存储在资料档案库中，以备今后查询时进行 检索。独立的e p c i s 事件通常代表独立步骤，比如e p c 标记对象a 装入标记 对象b ，并与一个交易码结合。对于e p c i s 资料档案库的e p c i s 查询，不仅可 以返回独立事件，而且还有连续事件的累积效应，比如对象c 包含对象b ，对象 b 本身包含对象a 。 中山大学硕上学位论文 e p c g l o b a ! 标准在移动r f i d 上的应用研究 第3 章移动r f ld 网络体系架构的设计 3 1 设计指导原则 3 1 1 通用性 移动r f i d 网络体系架构的设计目标是要成为一个通用的框架，使得与移动 r f i d 相关的应用都可以在此网络体系架构下实现。同时在此框架下开发的应用 系统都应该可以互通互联，避免信息孤岛，为移动r f i d 的广泛应用打下基础。 3 1 2 兼容性( 尽可能与e p c g l o b a l 相兼容) 由于e p c g l o b a l 是目前世界上五大r f i d 标准中最具实力的标准 1 9 ，相关 技术已逐渐成熟。移动r f i d 技术发展相对比较晚，为了提高适用性，应参考目 前已有标准并与其相结合，一方面降低网络架构的复杂性，另一方面又可以减少 相应资源的投入，使产出投入比最大化。 3 1 3 可扩展住 移动r f i d 网络体系架构应当具备可扩展能力，当有新的应用加进来时，可 以在少量更改甚至无需更改原有系统的基础上迅速完成新应用的部署。 3 1 4 开放系统 移动r f i d 网络体系架构应当以一种开放的、中立者的态度来设计。系统架 构中所有组件间的接口都应该是开放的，与具体的企业、开发商无关。另外移动 r f i d 网络体系架构应当设计成能与外部其他系统互联，以实现应用的整合，降 低与现有系统整合的难度。 3 1 5 平台无关 移动r f i d 网络体系架构应能够在异构软硬件系统中实现，与操作系统无关、 与使用的开发语言、环境无关。 3 2e p c g l o b a l 网络体系架构 第二章已经介绍了e p c g l o b a | 的各组件，它的网络体系架构如图3 l 所示。 中山大学硕士学位论文e p c 9 3 0 b a l 标准在移动r f i d 上的应用研究 图3 - 1 e p c 网络体系架构 e p c g l o b a l 的数据处理流程： 1 e p c 阅读器通过射频读取e p c 电子标签； 2 e p e 阅读器把读取的信息通知e p e 中问件； 3 e p e 中间件把相应的数据进行采集筛选并报告给e p c i s ； 4 e p c i s 根据应用的需求增加相应的出入库处理数据； 5 企业应用系统为了获取e p e 关联信息，向o n s 检索管理e p c 关联信息的 e p c i s 路由； 6 企业应用系统根据从o n s 得到的检索结果( e p c i s 路由) 与相应的e p e i s 建立联系，获取e p c 的相关信息( 包括商品信息、流通轨迹等) 。 中山大学硕士学位论文 e p c g l o b a ! 标准在移动r f i d 上的应用研究 3 3 移动r f i d 网络体系架构 3 3 1 什么是移动r f i d 网络 移动r f i d 网络是构建在移动r f i d 技术和e p c g l o b a i 网络上的一个为个人 用户提供物品属性信息以及相关服务的网络平台。 移动r f i d 网络应包含以下功能： 1 移动设备管理 移动设备是移动r f i d 网络的终端，所有的服务都是从这里发起并在 这结束。对用户来说，移动设备是服务的承载体；对于移动r f d 网络 来说，它是信息的源头和终点。移动设备的管理主要包括读写器的管理 和e p c 码的处理。 2 网络功能 移动r f i d 是运行在移动网络和因特网上的服务，必须确保从移动网 到因特网、从因特网到移动网之问信息的畅通流动。 3 与物品关联的服务 移动r f i d 网络为个人服务，通过移动设备终端为用户提供与物品关 联的一系列服务，包括产品的属性信息、用户对产品的评价以及交易行 为等。 3 3 2e p c g i o b a l 网络与移动r f i d 网络的异同 相同点： 1 都是为了获取物品的相关信息； 2 都需要通过o n s 寻找路由： 3 都需要中间件来屏蔽不同的硬件设备的差异。 不同点： 表3 - le p c g l o b a i 网络与移动r f l d 网络的比较 不同点 e p c g l o b a l 网络移动r f i d 网络 主要为企业服务主要为个人服务 运行在i n t e r n e t运行在移动网络和i n t e m e t 读写器每次读多个标签读写器每次只读一个标签 中山大学硕士学位论文 e p c g l o b a l 标准在移动r f i d 上的应用研究 中间件连接多个读写器中间件只连接一个读写器 中间件要进行数据筛选中间件无需进行数据筛选 中间件为e p c i s 提供服务中间件为移动应用程序服务 需求的是物流信息需求的是物品属性信息及相关服务 3 3 3 移动r f i d 网络体系架构 由上述异同点的分析，可得到关于移动r f i d 网络的几点结论： 1 借助0 n s 完成网络寻址功能； 2 简化中间件的功能； 3 需添加一新的服务器到移动r f i d 网络，用来实现移动r f i d 的业务功能。 图3 2 移动r f i d 网络体系结构 中山丈学硕士学位论文 e p c g l o b a l 标准在移动r f i d 上的应用研究 移动r f i d 网络包括：r f i d 阅读器、移动r f i d 中间件、应用程序、o n s 、 服务筛选器、e p c i s 、和e p c m s7 个网络组件。 在此体系架构图中，我们可以看到，相对e p c g l o b a l 网络，移动r f i d 网络 增加两个组件：服务筛选器和e p c m s ( e p cm o b i l es e r v i c e ) 。 e p c m s ( e p cm o b i l es e r v i c e ) e p c g l o b a l 网络主要为企业物流、供应链服务，其e p c i s 服务器存储与物流 相关的信息。考虑到兼容性，在不改动原有的e p c g l o b a l 网络架构的基础上，增 加对移动r f i d 业务的支持，需要添加一个移动应用服务器e p c m s 。为了使用 原有的o n s 服务，e p c m s 应该当跟e p c i s 具有相同的网络地址。 服务筛选器 由于在网络架构中增加了e p c m s ，并且e p c m s 与e p c i s 具有相同的网络 地址，那么就有可能造成两个服务器应用请求的冲突，于是在移动r f i d 网络里 面增加了服务筛选器。它的作用非常简单，就是区分服务的种类，把有关物流、 供应链的服务请求重定向到e p c i s ，把有关移动r f i d 的应用请求重定向到 e p c m s 。 移动r f i d 网络体系架构的数据处理流程 中山大学硕士学位论文 e p c g l o b a l 标准在移动r f l d 1 2 的应用研究 图3 3 移动r f i d 网络数据处理流程 由上图可以看到移动r f i d 网络的数据处理过程如下： 1 移动设备应用程序向中间件发出应用请求； 2 中间件指示读写器读e p c 标签； 3 r f i d 中问件根据e p c 码向0 n s 查询e p c m s 网络地址； 4 0 n s 向中间件返回e p c 惦网络地址： 5 中间件向应用程序报告e p c m s 的网络地址； 6 应用程序向e p c m s 发出应用请求； 7 服务筛选器根据请求类型( 这里特指是移动r f i d 类型请求) 把应用请求 重定向到e p c m s 服务器； 8 e p c 煅服务器响应应用程序的请求 中山大学颟士学位论文 e p c g l o b a | 标准在移动r f i d 上的应用研究 3 4 网络组件的功能分析 3 4 1 移动r f l d 中间件 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【2 0 。 上述定义表明：中间件是基础软件的一类，而非一种软件，属于可复用软件 的范畴，此定义还把中间件与支撑软件和实用软件区分开来。中间件不仅仅实现 互联，还要实现应用之间的互操作。 中间件是介乎子操作系统和应用软件之间的一层服务软件，主要用来屏蔽硬 件平台的差异性和操作系统与网络协议的异构性，使应用软件能够比较平滑的运 行于不同平台。即使底层硬件系统做出重大调整，应用系统也无需改变。 举例来说，j r e ( j a v a r u n t i m e e n v i r o n m e n t ) 就是一种中间件，它屏蔽了具体 的操作系统特征，提供了统一的接口，使得j a v a 程序能够一次编写处处可运行。 手机中间件的角色跟j r e 大体相同。 移动r f i d 网络的手机中间件跟e p c g l o b a l 的中间件有非常多相似的地方， 因为对于中间件来说它们的概要功能基本上是一样的。移动r f l d 网络的手机中 间件分成三层，如图3 - 4 所示： 1 应用接口层 应用接口层是中间件与应用软件进行信息交互的通道。中间件根据 移动r f i d 系统的功能抽象出一组固定的、功能完备的、易于操作的接 口，提供给应用软件开发者使用。 2 数据处理层 数据处理层是中间件的核心部分，它是应用接口层与读写器适配层 沟通的桥梁。数据处理层分成两个模块，一个是通用模块，个是用户 自定义模块。由于中间件开发商有不同的技术特点和优势，用户自定义 模块可以使开发商根据各自的特点和优势在数据处理层加入相应的功 能，用以提升性能或增加新的功能。这些功能都会被应用接口层所调用。 通用模块包括：数据读写模块、数据转换模块和网络处理模块。数 据读写模块负责数据读入和写出；数据转换模块负责不同格式数据之间 中山大学硕上学位论文 e p c # o b a j 标准在移动r f i d 上的应用研究 的转换。由于访问o n s 服务器是每个移动r f i d 应用的必要处理步骤， 所以在中间件中添加网络处理模块以完成o n s 的访问操作。 3 读写器适配层 目前，市面上r f i d 的硬件开发商很多，这为r f i d 的发展带来了巨 大的动力。但他们提供的接口是不兼容的，一旦r f i d 硬件系统更改或 者是升级，整套应用软件也必须做相应的改变。中间件引入读写器适配 层克服了这个问题。不同的r f i d 硬件系统有不同的读写器适配层，也 可以说不同的r f i d 硬件系统有不同的中间件。 图3 4 移动r f i b 中间件 中山大学硕士学位论文 e p c g l o b a l 标准在移动r f i d 上的应用研究 3 4 2 移动设备应用软件 移动设备应用软件一般由第三方软件公司开发。应用软件并不依赖于具体的 硬件，只与手机中间件提供的接口进行交互。相对e p c g l o b a l 标准，手机应用层 对应的是企业管理系统，包括e r p 、c r m 等。 对具体的应用来说，应用层可包含下面几类的功能： 1 为用户提供友好的界面及操作环境 一个优秀的应用软件必然会向用户提供友好的界面，简易的操作， 以及人性化的管理。中闻件的作用是对不同的硬件系统功能进行抽象， 应用层的作用则是把抽象的功能转换为具体的适合用户使用的操作。 2 用户信息匹配 在具体应用时，当中间件访问网络得到相应的数据后，应用层应根 据不同的需要对这些数据进行用户层面的匹配，比如当用户要查询一个 药物的时候，他可以事先设定他的过敏参数，当接收到的数据里面含有 用户敏感的处方时，系统可以及时的提醒，而无需用户自己仔细的检查。 得益于e p c i s 采用的p m l ( p h y s i c a lm a r k u pl a n g u a g e ，一种描述物品 信息的语言，是x m l 的子集) 数据格式的通用性，信息的匹配操作变 得简单容易。 3 。交易处理 交易处理是移动r f i d 发展的根本原因之一。因为只有通过真正的交 易，系统开发者才能获得经济回报。交易处理主要包含两个功能模块； 购物车管理和购买实现。当用户在一个大型购物地点购物的时候他不必 每次选中一件商品就马上进行交易。人性化管理要求在购物的时候提供 购物车，待用户真正选定产品的时候进行一次性的处理，这样既方便了 用户，又节省了交易操作带来的系统开销。 总的来说，应用层软件带来的应用体验将会是移动r f i d 吸引人群的焦点， 也是移动r f l d 成功与否的关键，因为对用户来说，这是他唯一可以接触的网络 部件。 中山大学硕士学位论文 e p c g l o b a l 标准在移动r f x d 上的应用研究 3 4 3e p c m s ( e p cm o b l i es e r v i c e ) e p c m s 是新增加的组件，e p c g l o b a l 里面没有定义，原因是e p c i s 并不能代 替实现e p c m s 的功能。而e p c m s 是移动r f i d 网络的服务提供点，这些服务、 功能跟e p c i s 提供的服务区别很大。 e p c m s 的可提供以下服务： 1 查询服务 查询是移动r f i d 网络的基础服务。移动r f i d 中问件访问o n s ，获得 e p c m s 的网络地址。然后应用软件根据此网络地址访问e p c m s 服务器， 获取物品的详细信息。 2 交易服务 通过移动r f l d 网络，手机用户可以购买经e p c 网络查询到的产品，这 让购物变得更轻松、容易。从扫描标签，到查询商品信