（计算机应用技术专业论文）rfid中间件的研究与实现.pdf

t ad i s s e r t a t i o nf o rt h ed e g r e eo f m e n g t h er e s e a r c ha n di m p l e m e n t a t i o no f r f i dm i d d l e w a r e c a i l d i d a t e ： s u p e r v i s o r ： a c a d e m i cd e g r e e a p p l i e df o r ： s p e c i a l i t y ： d a t eo fs u b m i s s i o n ： d a t eo fo r a le x a m i n a t i o n ： u n i v e r s i t y ： y a o x i n p r o f g ug u o c h a n g m a s t e ro fe n g i n e e r i n g c o m p u t e ra p p l i e dt e c h n o l o g y j a n u a r y ，2 0 0 9 j a n u a r y ，2 0 0 9 h a r b i ne n g i n e e r i n gu n i v e r s i t y ilr。i-! 哈尔滨工程大学 学位论文原创性声明 本人郑重声明：本论文的所有工作，是在导师的指导下，由 作者本人独立完成的。有关观点、方法、数据和文献的引用己在 一文中指出，并与参考文献相对应。除文中已注明引用的内容外， 本论文不包含任何其他个人或集体已经公开发表的作品成果。对 本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均己在文中以明确方式 标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 作者( 签字) ：铘5 次 日期：朋( 年，月，o 日 哈尔滨工程大学 学位论文授权使用声明 本人完全了解学校保护知识产权的有关规定，即研究生在校 攻读学位期间论文工作的知识产权属于哈尔滨工程大学。哈尔滨 工程大学有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件。 本人允许哈尔滨工程大学将论文的部分或全部内容编入有关数据 库进行检索，可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本 学位论文，可以公布论文的全部内容。同时本人保证毕业后结合 学位论文研究课题再撰写的论文一律注明作者第一署名单位为哈 尔滨工程大学。涉密学位论文待解密后适用本声明。 ， 本论文( 口在授予学位后即可囱在授予学位1 2 个月后 口 解密后) 由哈尔滨工程大学送交有关部门进行保存、汇编等。 作者( 签字) ：如砍 导师( 签字) ：幸乏固$ 日期：卅年f 月，2 ，日2 口订年月，媚 哈尔滨t 程大学硕十学位论文 摘要 r f i d 技术即无线射频识别技术，是一种高效的数据采集和识别技术。广 泛应用于物流、交通信息、医疗、零售等行业，可大幅度提高管理与运作效 率、降低成本。随着r f i d 自皮书的正式发布，我国将迎来r f i d 技术应用高 潮。 i 江d 应用系统由r f i d 标签( t a g ) 、r f i d 读写器( r e a d e r ) 及应用支撑软件 等几部份组成，随着r f i d 技术应用的不断深入，应用系统面临着许多问题， 如本文所讨论的数据采集问题、数据前期处理问题等，阻碍了r f i d 技术的 应用。r f i d 中间件作为r f i d 的核心技术之一，在r f i d 系统中起到非常重 要的作用。它的主要任务就是对读写器传来的，与标签相关的时间、数据进 行采集、过滤、聚集和发布，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。目前国际和国内已经展开了对r f i d 中间件的研究，但基 本上还处于试验阶段，本文在对r f i d 技术、中间件技术和r f i d 中间件技术 进行了详细分析之后，提出了r f i d 中间件系统架构，即以数据采集层、数 据处理层、信息发布层为核心的系统模型。 本文还对r f i d 中间件的设计实现做了大量的研究和探索，对其在实现 过程中所需要的关键技术，如虚拟空间存储技术等进行了分析。提出了基于 以太网接口的r f i d 中间件数据采集层的设计思想和原始套接字实现数据接 收的实现技术。 在总结了关键技术，实现了数据采集的基础上，详细设计了数据处理层 的实现技术，提出了包括顺序搜索、递归分治法和顺序聚类算法的数据处理 算法，并分析了各算法的优点和不足之处，重点在时间复杂度上做出了比较， 择优选之。 关键词：射频识别；中间件；读写器；采集；过滤 a b s t r a c t r f i do rr a d i of r e q u e n c yi d e n t i f i c a t i o nt e c h n o l o g yi sah i g h l ye f f i c i e n td a t a c o l l e c t i o na n di d e n t i f i c a t i o nt e c h n o l o g y t h i st e c h n o l o g yi s n o ww i d e l yu s e di n l o g i s t i c s t r a n s p o r ti n f o r m a t i o n ，h e a l t hc a r e ，r e t a i la n do t h e ri n d u s t r i e s c o u l d s i g n i f i c a n t l ye n h a n c et h em a n a g e m e n ta n do p e r a t i o n a le f f i c i e n c ya n dl o w e r c o s t s w i t ht h ef 0 n n a lr e l e a s eo fr f i dw h i t ep a p e r ，c h i n aw i l lc e l e b r a t et h ec l i m a xo f r f i da p p l i c a t i o n s r f i da d p l i c a t i o n ss y s t e mi sm a d eu po fs e v e r a lc o m p o n e n t s ，s u c ha sr f i d t a g s ，r f i dr e a d e r s ，a p p l i c a t i o ns o f t w a r e ，e t c 。a l o n g w i t ht h ec o n t i n u o u s l y d e e p e n i n go f r f i da p p l i c a t i o n s ，a p p l i c a t i o ns y s t e me x i s t sm a n yp r o b l e m s ，s u c ha s t h ep r o b l e mo fe q u i p m e n ti n c o m p a t i b l e ，t h ep r o b l e mo fd a t ap r e p r o c e s s m g ，w h i c h a r ed i s c u s s e di n t h i st h e s i s ，w h i c h p r e v e n t t h er f i dt e c h n o l o g y r f i d m i d d l e w a r ep l a y sav e r yi m p o r t a n tr o l e a st h ec o r et e c h n o l o g y ，w h e nr f i d s y s t e mw i l lb ed e p l o y e di nr e a l i t y i t sm a i nt a s k i st of i l t e r ，a g g r e g a t i o n ，d a t a r e l e a s ew h i c hi sr e l e v a n tt ot a g sc o m i n gf r o mr e a d e r s i t e s t a b l i s h e sas t r o n g m e s s a g eb r i d g eb e t w e e nr f i de q u i p m e n t sa n da p p l i c a t i o ns y s t e m s a tp r e s e n t ，d o m e s t i ca n di n t e r n a t i o n a lr e s e a r c hh a sb e e nd o n eo nt h er f i d i n i d d l e w a r e ，b u tw h i c hs t i l li so nt h et r i a ls t a g e ，r a r e l yh a v em a t u r ep r o d u c t sw h i c h a r em o r eo r1 e s sr e s t r i c t e da n dh a v es h o r t a g e s ，t h et h e s i sp u t f o r w a r dr f i d m i d d l e w a r es y s t e mf r a m e w o r kw h i c hi sm a d eu po f t h ed a t ac o l l e c t i o nl a y e r ，d a t a p r o c e s sl a y e r ，i n f o r m a t i o nd i s t r i b u t i o nl a y e r t h i st h e s i sh a sa l s od o n eal o to fr e s e a r c h e sa n de x p l o r a t i o n so nt h ed e s i g n a n dt h ei m p l e m e n t a t i o no fr f i dm i d d l e w a r e ，a n dd o e sa l o to fw o r ki ns o m ek e y t e c h n o l o g i e s ，s u c ha sm i d d l e w a r et e c h n o l o g y ，v i r t u a ls t o r a g es p a c et e c h n o l o g y h a l s og i v e sap r e l i m i n a r yd e s i g nt h o u g h to f t h ed a t ac o l l e c t i o no fr f i dm i d d l e w a r e ， w h i c hi sb a s e d0 nt h ee t h e m e ti n t e r f a c ea n dt h ei m p l e m e n tt e c h n o l o g yo fd a t a c o l l e c t i o nw h i c hu s e st h el a ws o c k e t a f t e rs u m m a r i z i n go ft h ek e yt e c h n o l o g i e sa n di m p l e m e n t a t i o no ft h ed a t a 哈尔滨工程大学硕十学位论文 c o l l e c t i o nl a y e r ，t h et h e s i sp a r t i c u l a r l yi n t r o d u c e st h ei m p l e m e n tt e c h n o l o g yo ft h e d a t ap r o c e s sl a y e r ，i n c l u d i n gt h ea l g o r i t h m so fd a t ap r o c e s s ，s u c ha so r d e r e d s e a r c h i n ga l g o r i t h m , r e c u r s i o nm e r g i n gs o r ta l g o r i t h ma n db a s i cs e q u e n t i a l a l g o r i t h m i cs c h e m a a n dt h e n ，a n a l y s e sb o t ht h ea d v a n t a g e sa n dt h ed i s a d v a n t a g e s ， e s p e c i a l l yc o m p a r e st h et i m ec o m p l e x i t i e s ，a n dt h e nc h o o s e st h eb e t t e ro n ef i n a l l y k e yw o r d s ：r f i d ；m i d d l e w a r e ；r e a d e r ；c o l l e c t i o n ；f i l t e ra g g r e g a t i o n 哈尔滨1 二程大学硕士学位论文 目录 第l 章绪论1 1 1 课题的研究背景1 1 2 本课题的主要工作3 1 3本文的组织4 第2 章研究背景：5 2 1 r f i d 概j 鲞5 2 1 1r f i d 的概念以及工作原理5 2 1 2r f i d 的分类6 2 1 3 鼬? d 的相关技术标准现状6 2 2 中间件的概述7 2 2 1中间件的基本概念7 2 2 2 中间件的分类8 2 2 3 中间件与多层应用体系结构1 2 2 2 4 中间件的功能与特点1 4 2 3 r f i d 中间件15 2 3 1r f i d 中间件的定义1 5 2 3 2r f i d 中间件的特征1 6 2 3 3r f i d 中间件架构的种类1 7 2 3 4 r f i d 中间件的应用领域1 7 2 3 5 正确选用r f i d 中间件的必要性18 2 4 本章小结18 第3 章r f i d 中间件的设计分析1 9 3 1r f i d 中间件系统设计要点分析1 9 3 1 1 过滤和聚集1 9 3 1 2 消息传递机制2 0 3 1 3 标签的读写2 1 3 1 4 r f i d 以太网通信的工作原理一2 2 哈尔滨t 程大学硕七学伊论文 3 2r f i d 中间件的架构设计2 3 3 2 1 r f d 系统的结构一2 3 3 2 2 r f i d 中间件系统的结构一2 4 3 3r f i d 系统的功能模块设计2 6 3 3 1r f i d 中间件系统的功能设计2 6 3 3 2r f i d 系统的流程和模块设计2 7 3 4 本章小结2 9 第4 章r f i d 中间件数据采集模块的设计3 0 4 1r f i d 中间件的数据采集层3 0 4 1 1数据采集层的功能3 0 4 1 2数据缓存3 0 4 1 3后台数据库3 1 4 2r f i d 中间件的数据采集模块的核心技术3l 4 2 1 套接字定义3 1 4 2 2 套接字分类3 2 4 2 3 原始套接字( r a ws o c k e t ) 3 4 4 2 4p 数据头包头的定义3 4 4 3r f i d 中间件数据采集模块的实现3 6 4 3 1数据采集模块的设计原理分析3 6 4 3 2 数据采集模块的总体设计思想3 7 4 4r f i d 中间件数据采集模块的监听程序的分析3 7 4 4 1 w s a s t a r t u p 函数3 8 4 4 2 s o c k e t 函数：3 9 4 4 3b i n d 函数3 9 ，4 4 4 i o c t l s o c k e t 函数4 1 4 4 5r e c v 函数4 2 4 4 6 c l o s e s o c k e t 函数。4 3 ，4 4 7w s a c l e a n u pc l o s e s o c k e t 函数4 3 4 5本章小结：4 3 第5 章r f i d 中间件数据处理模块的设计4 4 哈尔滨t 程大学硕十学伊论文 5 1数据处理模块的实现技术。4 5 5 1 1数据过滤4 5 5 1 2 处理冗余、错误数据4 6 5 2 数据处理模块的数据处理算法4 8 5 2 1顺序搜索4 9 5 2 2 递归分治法5 0 5 2 3顺序聚类算法5 3 5 2 4 算法的比较5 5 5 3本章小结5 6 结论5 7 参考文献5 9 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果6 3 致谢6 4 哈尔滨t 程大学硕士学位论文 第1 章绪论 1 1 课题的研究背景 近年来，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 ，射频识别) 标签识别技术发 展十分迅速。这种技术集印刷、信息、计算机、电子技术于一体，是一种高 效的数据采集和识别技术。基于r f i d 技术的智能标签正以每年l o 2 0 的 速度增长，5 年内r f i d 标签的应用将增长1 0 倍。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。其突出特点是利用无线电射频技术，不 需要接触标签，无需肉眼即可识别，即使标签被雪、冰、水、雾、灰垢等遮 盖，仍能对标签进行识别。因此，在环境条件相对较差、传统的条码识别技 术无法有效使用的情况下，即可使用r f i d 标签技术。r f i d 标签还可支持快 速读写、非可视识别、多目标识别、移动识别、定位及长期跟踪管理。r f i d 技术应用于物流、交通信息、医疗、零售等行业，可显著大幅度提高管理与 运作效率、降低成本。随着相关技术的不断完善、进步与成熟，r f i d 产业将 成为一个新型的高技术产业群。 随着r f d 系统应用的不断深入，用户系统面临着许多问题。例如i 江d 技术标准不统一，技术规范存在着许多个版本，厂家推出的r f i d 产品互相 兼容性差；不同用户的不同子系统对数据访问的规则不同，造成各个系统间 的独立并难于集成；数据的重复读取，造成数据的冗余；数据的错误读取； 标签的重复利用，由于无线网路数据传输的特点造成用户数据的泄露；等等， 作为应用系统不得不考虑每个问题，这势必会导致应用系统的复杂性。而要 减少上层应用系统对底层低级设备的依赖性，减少应用系统不必要的复杂性， i 讧d 中间件就是必不可少的了。 r f i d 中间件屏蔽了r f i d 设备的多样性和复杂性，能够为后台的业务系 统提供非常强大的支持，从而驱动更广泛、更丰富的r f i d 技术的应用。r f i d 中间件技术重点的研究内容包括：并发访问技术、数据采集及定位技术、数 据及设备监控技术、远程数据访问等。此外，由于目前国际上关于r f i d 技 术的标准繁多，并没有得到相应的统一，给中国建立自己的标准创造了很好 的机会，r f i d 中间件可以兼容不同厂家生产的不同标准的r f i d 标签，兼容 1 哈尔滨下稗大学硕十学位论文 不同的硬件和操作系统的平台，从而大大节约社会资源和开发的成本投入。 研究我国的r f i d 中间件技术可以为发展本国的r f i d 技术做出相应贡献。因 此，本课题所研究的r f i d 中间件是很有价值、相对及时的和必要的。 1 2r f i d 中间件研究现状 目前，许多国外公司例如微软，s u n ，b e a 等开始了r f i d 中间件的研 究，国外一些大学和研究团体也开始了对r f i d 中间件的研究。在可查的各 种技术文献中，如会议论文集，学术刊物和技术报告中记载了一些对r f i d 中间件的研究。 文献 3 所提出的e p c 网络，包括了e p c 编码，对象名字服务( o b j e c tn a m e s e r v i c e ，o n s ) ，e p c 信息服务( i n f o r m a t i o ns e r v i c e ) ，物理标示语言( p h y s i c a l m a r k u pl a n g u a g e ，p m l ) 等关键技术，得到了部分大学和很多企业的支持。 e p c g l o b a l 是一个非盈利机构，由若干业界领先厂商组成，使命是为电子产 品代码( e p c ) 和r f i d 的开发，实施和采用建立全球标准。e p c g l o b a l 开发的 技术标准意味着e p c g l o b a l 架构的各种组件和技术能够在全球范围内相互配 合使用。e p c 组织还提出了r f i d 中间件的软件方面的标准a l e ( a p p l i c a t i o n l e v e le v e n t s ) ，主要包含：位置与读写器或天线的一一对应，采集数据的时间 间隔，打包采集到的数据及部分报表的规范等。 m i c r o s o f t 所提出的r f i d 系统的层次结构，包括的设备层，数据收集和管 理层，时间和工作流管理层，基于开放标准的服务接口层和应用与解决方案 层等。m m 应需解决方案中心则提出了一种轻型r f i d 中间件架构，主要是 通过一条信息总线( r f db u s ) 来代替复杂的层级结构。o r a c l e 设计了内嵌在 其应用服务器中的传感器边缘服务器，其主要包含的特征有数据收集，分组， 规则过滤，数据的打包发送以及在打包路由之前的内部数据队列的组织和管 理等。s y b a s e 公司也推出了建立在s y b a s e 的相关核心产品上的r f i d 中间件， 包含了物理设备层，r f i d 网络层，处理层，维持层，整合层，表示层和一些 建模和工具组件集，除此之外还包含了一些探查，警报，通告和管理的部分 组件。 文献 4 为c a m b r i d g e 大学d u n c a nm c f a r l a n e 领导的a u t o i d 中心对 r e a l t i m er f i d 的时间的性能所作的研究，特别是在生产自动化控制领域和 2 哈尔滨工稃大学硕十学位论文 时间数据库的事件操作上。文献 5 为s t a n f o r d 大学的d a v i dl u c k h a m 教授 所领导和开发的c e p ( 复杂事件处理) 。c e p 的主要任务是“消费”基于事件 的数据，并实时地应用一些规则于这些事件上，通过处理将未加工的原始事 件数据转换成有价值的商业信息。其通信层的核心组件为f i l t e r s 和m a p s 。并 着重考虑表示因果关系的事件历史记录，事件模式，其中表示事件因果关系 的事件历史记录包含对这些事件之间的因果关系：事件模式中亦包含有因果 和时间的关系。c e p 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，事件数据库。c e p 不仅是一种新的思路，它也需要很多基 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。u c l aw i n m e c r 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，主 要应用在一些实验性的演示系统上。i b mh a i f a 实验室设计了s i t u a t i o n m a n a g e r ，其中s i t u a t i o n 本身是对复合事件概念表现力，灵活性和可用性的 扩展，它的基本内容包含一种语言和一套有效的运行时执行机制。通过结合 但前系统状态和事件历史实例来对事件进行收集，筛选和消耗的处理。其理 论基础来自其对基于规则的系统的研究。 1 3 本课题的主要工作 本文通过对现有的中间件技术的大量分析和技术的总结，提出了r f i d 中间件的一种设计方案，并实现r f i d 中间件中的数据采集模块和数据处理 模块。其中所做的工作及研究成果如下： ( 1 ) 对中间件这种特殊形态，特殊意义上的软件进行了深入分析。分析了 中间件的一般结构、内部消息通信机制等。 ( 2 ) 针对本课题所研究中间件对r f i d 射频识别的需求，本文设计一个能 进行数据采集和冗余数据处理的中间件原型。 ( 3 ) 针对r f i d 领域的数据采集及处理问题进行了专门的研究，设计了相 关的数据处理方案，并对相关方案和算法进行分析和比较。为以后的井下救 援系统研究中的人员定位技术打下坚实的基础。 3 哈尔滨工程大学硕十学位论文 1 4 本文的组织 本文围绕r f i d 中间件进行了讨论，其具体组织如下： 第1 章讨论了本课题提出的背景和研究意义，同时提出了本课题的主要 研究工作和创新点。 第2 章研究了相关背景知识，对r f i d 的概念、特征、分类、工作原理 以及相关标准进行了结构化的梳理。对中间件的定义、特征、分类、中间件 的体系结构以及其应用领域进行了详细的论述。在上述基础上对r f i d 中间 件的定义、技术实现、系统结构及主要问题加以进一步的论述。 第3 章提出了一个r f i d 中间件的设计框架和设计要点。对该框架下的 各层次进行了具体的功能设计，并对相关技术进行了讨论。 第4 章对系统的数据采集模块进行了设计和实现。 第5 章对系统的数据处理模块进行了算法设计，并对相关算法进行讨论， 在此基础上进一步从多方面加以比较，提出优选者。 最后，对本文进行了总结与展望。 4 哈尔滨t 程大学硕十学位论文 第2 章研究背景 2 1i 讧i d 概述 2 1 1r f i d 的概念以及工作原理 r f i d 是一种非接触的自动识别技术，其原理是利用射频信号和空间耦合 传输特征，实现对被标识物体的自动识别。 最基本的i 讧i d 系统由三大部分组成【l 】： 标签( t a g ) ：由耦合元件及芯片组成，每个标签具有唯一的电子编码，附 着在物体上标识目标对象； 阅读器( r e a d e r ) ：读取( 写入) 标签信息的设备，可设计为手持或固定式( 在 矿井下一般采用固定式，被固定在巷道中) ； 天线( a n t e n n a ) ：在标签和阅读器间传递射频信号。 图2 1r f i d 识别原理图 在r f i d 实际使用中，电子标签附着在被标识的物品上( 表面或内部) ，当 带有电子标签的被识别物品经过读写器的可识读范围时，读写器自动以无接 触的方式将电子标签中的约定识别信息读取出来，从而实现自动识别物品或 自动收集物品标志信息的功能【2 】。 但是，在采用r f i d 技术进行应用程序的构建时就不是这么简单了，因 为在应用程序的构建时需要面对以下问题： ( 1 ) 如何适应不同类型的r f d 读写器和不同的r f i d 协议。 ( 2 ) 如何在分布式系统中使用，并与不同结构的网络相适应。 ( 3 ) 如何满足不同规模级别的应用环境的需要。 ( 4 ) 如何适应不同的下层网络硬件和不同的操作系统平台的需要。 5 哈尔滨丁稃入学硕七学位论文 这就意味着，在构建应用程序时，构建者一定要考虑到以上的技术问题 并做大量相应的编程工作，显然，这种传统的编程思路已经不适应更多的采 用系统架构概念来组建大型应用系统的技术潮流了。而直接采用r f i d 中间 件则是相对高质量高效率的解决以上问题的最佳途径。 2 1 2i 江i d 的分类 射频识别技术按照其采用的频率不同可划分为低频系统、中频系统和高 频系统三大类。低频系统典型的工作频率有1 2 5 k h z 、2 2 5 l z 、1 3 5 6 m 等， 基于这些频点的射频识别系统一般都有相应的国际标准。而基本特点是读写 器成本较低、存储数据量较小、阅读距离较短( 在无源的情况下，典型阅读距 离为1 0 c m ) 、读写器的外形多样( 卡状、环状、纽扣状、笔状) 、阅读天线方向 性不强等；高频系统典型的工作频段有：9 1 5 m h z 、2 4 5 0 m h z 、5 8 0 0 m h z 等， 其基本特点是射频卡和阅读器的成本较高、标签内可保存的数据量较大、阅 读的距离较远( 可达几米至十几米) ，适应物体高速运动性能好，外形一般为 卡状，无线且有较强的方向性。 根据读写器内是否装有电池，又可将其划分为有源系统和无源系统两大 类。从读写器内保存的信息的注入方式又可将其划分为集成电路固化式、现 场有线改写式和现场无线改写式。 按系统功能划分，也就是说，射频识别系统可按数据载体的存储能力、 处理速度、作用距离和密码进行分类。其中只读系统在功能上可取代条码系 统，可用在控制货物流、识别产品品种、集装箱运输等方面。 r f i d 中间件只负责对读写器进行读写、应对现场实时双向交互。 2 1 3r f i d 的相关技术标准现状 标准化是指对产品、过程或服务实现和潜在的问题做出规定，提供可共 同遵守的工作语言，以利于技术合作和防止贸易壁垒。 r f i d 标准体系分为技术标准和应用标准。技术标准主要由空中接口规 范、物理特性、读写器协议、编码体系、测试规范、应用规范、数据管理、 信息安全等标准组成。应用标准主要分为动物识别、身份识别、商业、交通、 军事等。 6 哈尔滨工程大学硕十学位论文 i i - 目前国际上制定r f i d 标准的主要组织是国际标准化组织( i s o i e c ) ， i s o i e c j t c l 负责制订与r f i d 技术相关的国际标准，i s o 其他有关技术委员 会也制订部分与r f i d 应用有关的标准，还有一些相关的组织也开展了r f i d 标准化工作。值得注意的是，相关标准之间缺乏达成一致的基础，国际标准 化组织正在积极推动r f i d 应用层面上的互联互通。 中国在r f i d 技术与应用的标准化研究工作已经有了一定的基础，目前 已经从多个方面开展了相关标准的研究制定工作。制定了集成电路卡模块 技术规范、建设事业i c 卡应用技术等应用标准，并且得到了广泛应用； 在频率规划方面，己经做了大量的试验；在技术标准方面，依据i s o i e c l 5 6 9 3 系列标准已经基本完成国家标准的起草工作，参照i s o 1 e c l 8 0 0 0 系列标准制 定国家标准的工作已列入国家标准制订计划。此外，中国r f i d 标准体系框 架的研究工作也已基本完成。 2 2中间件的概述 2 2 1中间件的基本概念 中间件是介于应用系统和系统软件之间的一类软件，它使用系统软件所 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，能 够达到资源共享、功能共享的目的。目前来说，它并没有很严格的定义，但 是，普遍接受的定义是：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。 图2 2 中间件示意图 7 哈尔滨丁程大学硕十学位论文 一般认为，中间件必须具有以下特点： ( 1 ) 标准的协议和接口。 ( 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。 + 其中，具有标准的接口和协议非常重要，因为它可以实现不同硬件和操 作系统平台上的数据共享和应用互操作。 从理论上讲，中间件有以下的工作机制：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n 务器应用程序 中负责寻找数据的部分只需访问一个中间件系统，由中间件完成到网络中找 到数据源或服务，进而传输客户请求、重组答复信息，最后将结果送回应用 程序的任务。在具体实现上，中间件是一个用a p i 定义的软件层，具有强大 的通信能力和良好的可扩展性的分布式软件管理框架。 2 2 2中间件的分类 中间件的作用简单来说就是试图通过屏蔽各种复杂的技术实现细节，使 技术问题简单化。具体来说，就是中间件屏蔽了低层操作系统的复杂性，使 开发人员面对一个相对简单而统一的开发环境，减少程序设计的复杂性，将 注意力集中在自己的业务上，不必再为程序在不同系统软件上的移植而重复 工作，从而大大减少了在技术上的负担。所以说，中间件带给系统的不只是 开发上的简单、开发周期的缩短，同时也减少了系统的维护、运行和管理的 工作量，还减少了计算机总体费用的投入。其次，中间件作为新层次上的基 础软件，其重要作用是将不同时期、不同操作系统上开发的应用软件集成起 来，彼此作为一个整体来协调的配合工作，这是操作系统、数据库管理系统 本身实现不了的。 目前，针对不用的应用涌现出各种各具特色的中间件产品。从不同的角 度和层次对中间件有不同的分类。根据中间件在系统中所起的作用和采用的 技术不同，可以把中间件大致分为一下几种【3 】： ( 1 ) 远程过程调用( r e m o t ep r o c e d u r ec a l l s ，i 冲c ) 中间件 8 行本地调用相同。事实上，一个r p c 应用分为两个部分：服务器和客户端。 服务器提供一个或多个远程过程；客户端向服务器发出远程调用。服务器和 客户端可以位于同一台计算机，也可以位于不同的计算机，甚至运行在不同 的操作系统之上。它们通过网络进行通讯。 在r p c 模型中，客户端和服务器只要具备了相应的r p c 接口，并且具 有r p c 运行支持，就可以完成相应的互操作，而不必局限于特定的服务器。 因此，r p c 为客户端服务器分布式计算提供了有力的支持。同时，远程过程 调用r p c 所提供的是基于过程的服务访问，客户端与服务器进行直接连接， 没有中间机构来处理请求，因此也是具有一定的局限性的。比如，r _ p c 通常 需要一些网络细节以定位服务器；在客户端发出请求的同时，要求服务器必 须是活动的等等。 典型的产品主要有：o p e ns o f t - w a r ef o u n d a t i o n 的d c e ，m i c r o s o f t 的r p c f a c i l i t y 。 ( 2 ) 面向消息的中间件( m e s s a g e o r i e n t e dm i d d l e w a r e ) m o m 指的是利用高效的可靠的消息传递机制进行平台无关的数据交 流，并基于数据通信来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，可在分部环境下扩展进程间的通信，并支持多通讯协议、语言、应 用程序、硬件和软件平台。 基于消息队列的通信也叫点到点的消息传递，队列作为相互通信的应用 之间的一个缓冲器，消息队列可以驻存在内存和磁盘上，发送方发送消息到 这个队列中，接收方从同一个消息队列中接收消息。发送消息方和接收消息 方是相互独立的。从概念上来讲，这与现实生活中真实邮件的传递方式没什 么不同。消息的发送方只负责使用正确的包装，提供正确的地址，并附上适 当的邮资。邮局( 这里是一个中间件系统) 处理与消息的安全可靠的传递相关 的所有问题。而用户不需要管理出现在他们面前的任何障碍( 机器故障，天气 恶劣，等等) 。 消息中间件通过一组通用的a p i ，可以很好的将应用系统扩展到不同的 操作系统和硬件平台上。消息中间件的核心安装在需要进行消息传递的系统 9 哈尔滨t 稃大学硕士学伊论文 i i 上，在它们之间建立逻辑通道，由消息中间件实现消息发送。 消息中间件适用于需要在多个进程间进行可靠的数据传递的分布式环 境。它是中间件中唯一不可缺少的，也是销售额最大的中间件产品。 本文所研究的r f i d 中间件是一种面向消息的中间件，包含的功能不仅 是传递消息，还包括了数据采集，数据前期处理等服务。它的作用主要体现 在三个方面，一是操纵控制r f i d 读写设备按照预定的方式工作，保证不同 的读写设备之间能够配合协调；二是按照一定的规则过滤数据，筛除绝大部 分的冗余数据，将真正有效的数据传送给后台的信息系统；三是保证读写器 和应用系统平台之间的可靠通信。 典型的产品有i b m 的m q s e r i e s 、b e a 的m e s s a g e q 、微软的m e s s a g e q u e u i n g 等。 ( 3 ) 对象请求代理 随着对象技术与分布式计算技术的发展，两者相互结合形成了分布对象 计算，并发展成为当今软件技术的主流方向，1 9 9 0 年底，对象管理集团o m g 首次推出对象管理结构o m a ( o b j e c tm a n a g e m e n ta r c h i t e c t u r e ) ，对象请求代 理( o b j e c tr e q u e s tb r o k e r ) 是这个模型的核心组件。它的作用在于提供一个通 信框架，透明地在异构的分布计算环境中传递对象请求。c o r b a 规范包括 了o r b 的所有标准接口。1 9 9 1 年推出的c o r b a l 1 定义了接口描述语言 o m gi d l 和支持客户端服务器对象在具体的o i 强上进行互操作的a p i 。 c o i 出a 2 o 规范描述的是不同厂商提供的o r b 之间的互操作。 对象请求代理( o r b ) 是对象总线，它在c o r b a 规范中处于核心地位， 定义异构环境下对象透明地发送请求和接收响应的基本机制，是建立对象之 间客户端服务器关系的中间件。o r b 使得对象可以透明地向其他对象发出 请求或接受其他对象的响应，这些对象可以位于本地也可以位于远程机器。 o r b 拦截请求调用，并负责找到可以实现请求的对象、传送参数、调用相应 的方法、返回结果等。客户端对象并不知道同服务器对象通讯、激活或存储 服务器对象的机制，也不必知道服务器对象位于何处、它是用何种语言实现 的、使用什么操作系统或其他不属于对象接口的系统成分。 值得指出的是客户端和服务器角色只是用来协调对象之问的相互作用， 根据相应的场合。o r b 上的对象可以是客户端，也可以是服务器，甚至兼有 1 0 哈尔滨t 程大学硕十学位论文 两者。当对象发出一个请求时，它是处于客户端角色；当它在接收请求时， 它就处于服务器角色。大部分的对象都是既扮演客户端角色又扮演服务器角 色。另外，由于o r b 负责对象请求的传送和服务器的管理，客户端和服务器 之间并不是直接连接的，因此，与r p c 所支持