第五章RFID软件和中间件.ppt

1、射频识别系统架构与中间件，米志强，湖南现代物流职业技术学院，2015年1月18日，国家“十二五”教材配套资源，“四导”式教材开发，掌握射频识别中间件的工作原理和系统组成；主射频识别应用层事件规范；能应用射频识别前端软件操作射频识别系统；掌握射频识别架构标准；培养良好的职业素质。具有良好的团队合作和沟通技巧。具有良好的分析和解决问题的能力。1、2、3、4，指导学习，掌握射频识别软件的组成，射频识别前端和后端软件的功能；掌握射频识别中间件的网络框架、中间件系统的实现原理和应用层事件规范；掌握射频识别中间件产品的类型和每种产品的中间件解决方案。学习目标：主要内容，射频识别软件系统，射频识别中间件，射

2、频识别中间件产品，实训项目，研究课题，05，引言，圆王谷IBM联合开发射频识别中间件适配层软件，圆王谷和IBM是中国射频识别产业和全球信息领域的两大龙头企业，他们的战略合作对推动世界射频识别产业的发展具有重要意义。本着合作共赢、共同发展的精神，双方共同开发了射频识别中间件适配层软件，这将在射频识别中间件领域产生积极而深远的影响，为射频识别产业在各行业的推广打开新的篇章。(来源：案例分析和讨论：(1)什么是射频识别中间件，简要描述射频识别中间件的主要功能？(2)请分析IBM在王源谷联合开发射频识别中间件适配层软件的意义。射频识别软件系统可分为以下四类：1前端软件设备供应商提供的系统演示软件、驱动

3、软件、接口软件、集成制造商或客户自己开发的射频识别前端操作软件等。中间件软件是为实现采集信息的后台传输和分发而开发的中间件。3.后端软件：后端应用软件和管理信息系统软件，用于处理收集的信息。4 .为模拟其系统性能而开发的其他软件开发平台或模拟软件。射频识别软件系统可分为以下三类(如图5-1所示)。1个射频识别软件系统，1个射频识别软件系统，1个前端软件，(1)读/写功能读功能是从电子标签中读取数据；写入功能是将数据写入电子标签。(2)防碰撞功能许多电子标签不可避免地会同时进入阅读器的阅读区域。当需要同时识别和传输数据时，前端软件必须具有防碰撞功能。(3)安全功能保证了电子标签和阅读器之间双向数

4、据交换和通信的安全性。(4)错误检测/校正功能容易受到使用无线数据传输的干扰，这导致根据接收数据的失真，导致传输错误。2，射频识别后端软件，1，射频识别软件系统，(1)射频识别系统管理：系统设置和系统用户信息及权限。(2)电子标签管理：管理电子标签的序列号、每个项目对应的序列号、产品名称、型号规格、记录在芯片中的详细信息等。并完成数据库中所有电子标签的信息更新。(3)数据分析与存储：对整个系统的数据进行统计分析，生成相关报告，并对收集到的数据进行存储和管理。射频识别系统的其他软件，射频识别软件系统，(1)开发平台，(2)测试软件，(3)评估软件，(4)演示软件，(5)为模拟性能而开发的仿真软件

5、等。2射频识别中间件1。射频识别技术的神经中枢中间件1。什么是中间件中间件中间件是基础软件的一个主要类别，属于可重用软件的范畴。顾名思义，中间件位于操作系统软件和用户的应用软件之间，也就是说，中间件位于操作系统、网络和数据库之上，但是位于应用软件之下。它的总体功能是为应用软件的运行和开发提供一个环境，帮助用户开发和集成复杂的应用软件2射频识别中间件1。射频识别技术的神经中枢中间件2。什么是射频识别中间件？射频识别中间件是一种面向消息的中间件。信息以消息的形式从一个程序传输到另一个或多个程序。由于信息可以异步传输，发送方不必等待响应。面向消息的中间件不仅包括传递信息的功能，还包括数据解码、数据安

6、全、数据广播、错误恢复和网络资源定位等服务。射频识别中间件是用于处理和处理来自阅读器的所有信息和事件流的软件，是阅读器和企业应用程序之间的纽带。它对标签数据进行过滤、分组和计数，以减少发送到信息网络系统的数据量，并防止错误读取和多次读取信息。2射频识别中间件，1。射频识别技术的神经中间件。为什么使用射频识别中间件，1)如何用新的射频识别阅读器连接现有系统，2)集成射频识别中间件和系统(如图5-3所示)，2。射频识别网络框架和系统功能的中间件，2射频识别中间件，1。射频识别网络框架，如图5-4所示，射频识别中间件正在应用。由于不断变化的业务场景，射频识别应用系统的架构也不同。但是，为了更好地利用

7、射频识别数据和信息，其参考架构一般应该采用图5-9所示的四层结构，射频识别中间件的整体架构在射频识别应用系统架构的中间两层，即边缘层和集成层(如图5-9中的虚线所示)。边缘层通过边缘服务器定期轮询读取器，以消除重复操作，执行过滤和设备管理功能，并生成ALE(应用事件管理协议)事件，并将它们发送到集成层。集成层接收多个ALE事件，并将它们合并到工作流中，工作流作为更大的业务流程的一部分与不同的系统进行联系和应用。2.射频识别网络框架和中间件的系统功能；2.射频识别中间件；2.射频识别中间件平台，主要分为三层，自下而上包括数据采集层、事件处理层和信息发布层。数据采集层(读写器标签等)。)负责收集粘

8、贴在物品上的标签信息；事件处理层负责处理来自数据采集层的事件和数据；信息发布层负责处理来自事件处理层的抽象事件信息，存储、传输和发布这些信息以服务于用户。图5-6展示了射频识别中间件平台的层次结构。2.射频识别网络框架和中间件的系统功能；2.射频识别中间件；2.射频识别中间件平台；1)数据采集层的设计目标是为整个系统提供准确的实时数据。整个系统的可用性和可靠性就是基于此。它主要包括读者管理、大规模读者之间的协调、异构读者网络的管理等功能。2.射频识别网络框架和中间件的系统功能；2.射频识别中间件平台；2.事件处理层事件处理层是射频识别中间件平台的核心。射频识别事件处理是基于形式化方法、数据挖掘

9、、神经网络、传感器网络、复杂事件处理等理论。针对原始数据规模大、包含的语义信息少的问题，有效地减少了数据冗余，压缩了事件规模，为上层商业应用提供了语义信息。图5-7是射频识别事件处理过程的示意图。2、射频识别网络框架和系统中间件功能，2、射频识别中间件平台，2)事件处理层，1)事件描述。事件是“指示某种行为的信息”，包括系统生成的消息、系统状态的变化、任务的开始和结束等。事件在形式上类似于消息，例如，它们都包含数据。不同的是，事件直接指示某些行为的发生。根据不同的角度对事件有许多分类方法。根据事件语义的聚合程度，事件可以分为简单事件和复杂事件。从层次的角度来看，事件可以分为底层事件和高层事件。

10、底层事件是系统生成的实际事件，而高层事件是从底层事件映射而来的用户自定义复杂事件(虚拟事件)，其中包含更多的语义信息。从系统响应的角度来看，事件可以分为常规事件、异常事件等。现有的事件处理模型主要包括事件-条件-动作模型、复杂事件处理情境管理模型等。2、射频识别网络框架和中间件系统功能，2、射频识别中间件平台，2)事件处理层，2)事件过滤。事件过滤是指在大量的输入事件中发现有用的和重要的事件，过滤冗余的和不相关的数据，其目的是减少事件的数量。在射频识别事件过滤中，没有成熟的过滤规则或标准可遵循。Sun和SAP定义了一些简单的滤波规则，如平滑、增量、带通等。虽然业务逻辑不同，但过滤可以归结为一些

11、特定的操作，如分组、计数、冗余删除、区分等。(3)事件挖掘。事件挖掘是指基于事件的时间、空间、因果关系和属性信息，利用形式模式语言从大规模事件集中实时提取模式的过程。在这个过程中发现的模式是事件聚合的基础。事件挖掘是数据挖掘在复杂事件处理研究领域的延伸。(4)事件聚合。事件聚合指的是从匹配特定模式的事件子集生成符合相应输出模式的高级事件的过程。这个事件通常有更丰富的语义信息，更容易被应用程序理解和使用。2、射频识别网络框架和中间件系统功能；2、射频识别中间件平台；2)事件处理层；5)事件响应。事件响应是由事件聚合生成的高级事件，它触发用户的预设动作或行为，并为被动和主动应用程序提供良好的支持。

12、(6)事件存储。当前事件存储研究的主要目标是更有效地处理大量的事件数据，减少后台数据库的频繁操作以及由于存储和查询导致的数据在网络中的来回传输。其中，内存数据库的研究是目前的一个热点。内存数据库采用不同的缓存策略，使得射频识别系统在将数据提交给磁盘存储之前先将数据写入内存，其运行效率是传统运行效率的数百甚至数千倍。3)信息发布层从事件处理层传输的射频识别信息流对其有不同的计算要求，如用于物流领域的定位和跟踪，用于安全领域的识别，用于终端客户领域的防伪。然而，不同的应用程序有共同的要求，如信息存储、数据包路由、信息发布、访问控制、安全认证等。这些通用需求可以被提取出来作为支持不同应用的基础设施。

13、这些基础设施构成了整个信息发布层。2、射频识别网络框架和中间件系统功能，2、射频识别中间件平台，2、射频识别网络框架和中间件系统功能，3、射频识别中间件LLRP协议和ALE协议，ALE协议是EPCglobal定义的射频识别应用系统和射频识别中间件之间的接口规范。通过ALE接口，在应用程序和中间件之间有一套用于数据通信的应用编程接口。应用层协议包括五组接口和业务功能，包括标签内存管理接口、应用层协议读取接口、应用层协议写入接口、应用层协议逻辑读取器接口和访问控制接口。通过实现ALE指定的这五种应用程序接口，中间件不仅可以屏蔽阅读器的物理位置信息，还可以过滤和聚合标签信息，使应用系统能够专注于业务

14、逻辑的处理。2.射频识别网络框架和中间件的系统功能；2.射频识别中间件；3.射频识别中间件的LLRP协议和ALE协议。LLRP协议是EPCglobal发布的第二代读写器协议，它定义了RFID读写器和客户端之间的接口。从LLRP接口的具体职责来看，主要包括以下职责：(1)提供操作射频识别阅读器计数、读写的方法，以及执行其他相关协议中的命令，如查杀标签和锁定；(2)当标签被操作时，获得鲁棒性报告并进行错误处理；(3)用于在操作命令需要时传输标签密码；(4)它用于控制前向和反向射频链路操作，包括管理射频功率和反向灵敏度，以及评估多阅读器环境中的冲突；(5)用于控制标签协议操作，包括协议参数和防冲突算

15、法参数；(6)更容易支持新的空中接口协议；(7)用于恢复阅读器的出厂设置；(8)它用于读写器制造商在一定范围内扩展协议。2.射频识别网络框架和中间件的系统功能；2.射频识别中间件；4.射频识别中间件在实际应用中完成数据处理、传输和读写器管理，用于监控射频识别设备及其工作状态，管理和处理电子标签和阅读器之间的数据流，并提供射频识别设备和主机之间的接口。(1)标签数据读写(2)数据过滤和聚合(3)射频识别数据分发(4)数据安全(3)射频识别中间件系统的实现原理，2个射频识别中间件，3)射频识别中间件系统的实现原理，2个射频识别中间件，射频识别中间件系统各模块的功能如下：(1)设备驱动适配设备驱动适

16、配的主要功能是集成每个读写器制造商的不同型号和版本(2)事件处理引擎过滤， 对标签数据和阅读器报告的阅读器事件进行分组和合成，以满足EPCIS捕获应用的需要。 (3)规则引擎处理来自事件处理系统捕获应用程序的规则，并通过标准ALE接口将事件处理引擎处理的信息报告给事件处理系统捕获应用程序。(4)规则库用于保存由EPCIS捕获应用程序设置的规则，以便当射频识别系统重新启动时，可以立即加载已经成功设置的事件规则。2射频识别中间件的特点，3射频识别中间件系统的实现原则，2射频识别中间件，(1)基于标准的中间件必须基于标准。(2)射频识别中间件独立于架构，位于射频识别阅读器和后端应用之间，可以连接多个射频识别阅读器和后端应用，降低架构和维护的复杂度。(3)数据流处理射频识别的主要目的是将信息环境中的物理对象转化为虚拟对象，因此数据处理是射频识别最重要的功能。射频识别中间件具有数据采集、过滤、集成和传输的特点，能够将正确的对象信息传输到企业的后端应用系统。3.射频识别中间件系统的实现原理；2.射频识别中间件；3.射频识别中间件的优势；1)标准和规范在中间件的每个环节，EPC global都发布了相关的标准和规范：EPC标签数据规范和标签协议在RFID标签和RFID阅读器之间定义；在射频识别阅读器和射频识别中间件之间，定义了阅读器访问协议和管理接口。射频识别事件过滤和