RFID中间件研究内容、目的与意义-101.

1、1.RFID 中间件的功能RFID 中间件是物联网软件系统中的关键和灵魂，为解决分布异构问题，人们提出 了中间件的概念。中间件是位于平台（硬件和操作系统和应用之间的通用服务，这些 服务具有标准的程序接口和协议。针对不同的操作系统和硬件平台，它们可以有符合接口和协议规范的多种实现。物联网就是这分布异构的一个完全实例，一个庞大的物联网系统，需要各种智能终端的支持，而智能终端的种类又形形色色,RFID 是物 联网传递信息的一个强有力技术，其 RFID 中间件能有效支持此功能,RFID 中间件是 一种面向消息的中间件，承担着 RFID 硬件和物联网应用程序之间的数据转换和传递 的任务，隔离数据层与应用

2、层，使应用程序之间数据通透，提高物联网系统的灵活性和 可维护性。其在 PC 或服务器上已经有较好的应用实例，而在智能终端上尚未有比较 系统的实现。由于 RFID 标准接口对于可移植性和标准协议对于互操作性的重要性，RFID 中间件已成为物联网标准化工作的主要部分。对于智能终端应用软件开发,RFID 中间件远比操作系统和网络服务更为重要,RFID 中间件提供的程序接口定义了一个相对 稳定的高层应用环境，不管底层的移动设备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 RFID 中间件对外的接口定义不变，应用软件几乎不需任何修 改，从而保护了企业在应用软件开发和维护中的重大投资，更有利

3、于开发出丰富实用的应用软件。随着物联网技术的发展,RFID 中间件主要分为应用程序中间件、架构中间件和 解决方案中间件。应用程序中间件主要通过驱动程序控制阅读器，读取 RFID 标签数据，与硬件耦合度大、共用性差。解决方案中间件是在中间件平台的基础上，按照用户需求，提供定制的软件和硬件。架构中间件是可重构的通用RFID 中间件，能够根据不同的硬件设备，向应用层提供灵活的数据接口，能够完成数据的采集、过滤，平台维护、管理等功能。2.项目的目标本项目主要研究分层架构的 RFID 中间件系统功能，着重研究实现 RFID 中间可 重构性,RFID 数据有效性、可靠性,RFID 数据传输安全性，以及 R

4、FID 数据服务与移 动终端多媒体服务融合等关键技术。本项目的研究目标是优化RFID 数据加密算法,提高 RFID 数据压缩效率，融合 RFID 数据与多媒体服务，并基于研究成果基础之上，构建运行于 An droid 系统的轻量级 RFID 中间件软件。主要从以下 3 方面来进行具 体研究。2.1 RFID 中间件架构分层在架构层次方面，我们将对面向移动终端的轻量级 RFID 中间件系统的功能设定、分层原则、层任务分析与设计、层接口分析与设计、消息传递机制等进行研 究。面向移动终端的轻量级 RFID 中间件系统主要实现移动终端 RFID 数据的存储 -转发”功能，利用移动终端资源进行 RFID

5、 数据简单分析与处理，为移动终端用户提 供实时有效的信息服务。相对于企业级 RFID 中间件系统，它包含简单事件引擎服 务、适配服务、配置管理服务和简单应用接口服务，不包括企业资源融合服务。分层 RFID 中间件架构是将整个系统划分为应用接口层、数据处理层、信息服 务层、设备管理层。应用接口层向高层应用程序提供服务接口，可以在其上层进行服务定制和任务设定；数据处理层负责 RFID 数据过滤、数据校对、压缩/解压、加 密/解密等实现，对原始 RFID 标签数据进行初步处理,提高 RFID 数据有效性，减少数 据通信量；信息服务层完成 RFID 数据的接收与发送，主要是信息通信有效性、安全 性控制

6、，和路由选择等；设备管理层提供 RFID 中间件自身的配置管理，提供对读写器 的监控、基本配置管理等，进行不同 RFID 数据源对应协议转换，实现中间件的可重 构性。2.2 安全机制研究移动终端 RFID 中间件通信及安全机制，包括 RFID 数据接收、过滤、冗余 控制、发送等功能分析和设计，研究和设计具有较好性能的 RFID 数据压缩/解压与 对称加密/解密算法等。物联网中 RFID 数据是海量的，其中在阅读器在读取数据时还可能存在重复与错 误情况，而移动终端主要依赖无线通信技术进行信息传输，受到带宽的限制，与 RFID 数据实时处理需求，必须减少在信道中传输的有效数据量。RFID 数据压缩

7、要求在不丢失信息的前提下，缩减数据量以减少存储空间，提高其传输、存储和处理效率。 RFID标签数据为纯文本数据，自适应算术编码为无损数据压缩算法，对文本数据具有 较优的压缩效果。通过该算法，能够有效减少 RFID 数据传输量，提高数据实时性和 可用性。研究将对自适应算数编码压缩算法进行优化，分析 RFID 数据统计规律，设计出适用于移动终端的数据压缩算法。对于 RFID 中间件来说，信息安全是一个至关重要的问题。随着 RFID 技术在不 同行业中的广泛应用，特别是银行等对安全性要求严格的部门，解决 RFID 中间件系 统的安全性尤为紧迫。另一方面,RFID 数据在人员定位，轨迹跟踪等方面的应用

8、，涉 及到应用对象或用户的隐私信息，保护此类信息不被非法截获或泄漏，也是 RFID 中 间件系统重要责任。常用的信息安全技术包括数字签名、信息认证、数据加密等，最为常用和有效的信息安全技术是数据加密。数据加密方法分对称密钥加密和非对称密钥加密两种。 非对称加密算法加密速 度慢、密钥尺寸大，不适于应用到移动终端设备通信加密；选择合适的对称加密算法 能够有效提高 RFID 数据传输安全性与可靠性。2.3 RFID 与移动终端的融合作为中间件，可以与其它多个领域如何，在本项目中，开发的 RFID 中间件数据管 理主要与数据服务的内容及其与移动终端多媒体服务的融合。RFID 数据管理包含数据结构分析与

9、转换、数据编码与解码、数据更新与同步、数据封装与解析等。项 目将重点研究 RFID 数据服务与移动终端多媒体服务的融合，利用 RFID 数据特性，叠加移动终端的语音、视频等多媒体服务，为用户提供多途径、多样化、多视角的 物联网信息服务。由于存储容量限制，RFID 标签只记录标识物的关键属性信息和身份识别信息，一 般RFID 数据服务根据获取的 RFID 标识信息构造文本数据服务。随着移动终端特 别是智能手机性能的提高，音频、视频等多媒体服务也能够顺利运行，给用户带来多途径、多样化、多视角信息服务体验。通过分析RFID 标签数据与移动终端多媒体服务特性，研究它们之间的服务融合方式和实现方法，为用

10、户提供 RFID数据与多媒体叠加的信息服务，提高 RFID 信息服务的可用性，拓展物联网服务 的应用领域。3开发 RFID 中间件的意义当前市场上，已经成熟的 RFID 中间件产品大都是运行在 PC 机或服务器端，由于 海量的 RFID 数据要通过网络传输，大量无效的信息占用较多带宽，而且数据处理都 要集中在服务器端，包括筛选、过滤、冗余检测、数据转换等复杂的处理，大大增加了服务器的压力，影响系统的性能发挥。另外，由于中间件运行载体的位置固定，使得RFID 技术应用领域局限，丧失其灵活性和广泛性，无法充分发挥物联网的优越性能。随着技术的进步，移动终端（如智能手机、PDA 等的内存容量、CPU

11、的处理能力 不断增强。 为了克服 RFID 中间件运行载体的位置固定性带来的缺陷，基于移动终端 的 RFID阅读器正在被许多厂商或科研单位进行研制。面向移动终端轻量级RFID中间件能有效利用移动终端的内存、CPU 等硬件资源及信息服务类软件资源，完成RFID 粗粒度数据预处理，优化 RFID 数据结构，减少有效数据在网络中的传输量，保证服务层与用户层数据一致性，为应用程序提供可靠的服务接口。面向移动终端 RFID 中间件技术是物联网技术发展的新需求，项目研究是对这一 方向的有益探索和实践；项目成果将为物联网应用的领域拓展和性能提升提供新的 解决方案，为相关研究提供重要参考。An droid 作

12、为移动终端的一个技术支撑，在 2011 年已大幅抢占黑莓 RIM 的市场 空间,实现快速增长，超过 iOS 成为市场份额最大的移动终端的操作系统。RFID 中间件又称 RFID 管理软件，它屏蔽了 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。显然,an droid 平台自然成 为了一个能承载物联网关键技术 RFID 不可或缺的技术平台，可以通过在 an droid 上 开发出一套具有易用、灵活、易扩展的中间件，作为其它应用的纽带，开发出更加多 更实用的应用，从而有效促进物联网的发展。现在，各大移动终端厂商已经在绸缪涉 入 RFI

13、D 领域，开发 RFID 的中间件，成为最迫切的需求。4.市场前景在未来的几年中,RFID 技术将继续保持高速发展的势头。电子标签、读写器、 系统集成软件、公共服务体系、标准化等方面都将取得新的进展。随着RFID 中间件的推广,RFID 产品种类将越来越丰富，特别在移动终端领域,应用和衍生的增值服 务也将越来越广泛。4.1 交通运输领域利用 RFID 技术对高速移动物体识别的特点，可以对运输工具进行快速有效的定 位于统计，方便对车辆的管理和控制。具体应用方向包括公共交通票证、不停车收 费、车辆管理及铁路机车、车辆、相关设施管理等。应用RFID 智能卡可对汽车牌照进行自动识别，通过电子钱包完成电

14、子收费，从而实现不停车收费，达到加快流量，有 效减少拥堵的目的。目前，已有通过将工作于 UHF 频段的 RFID 电子标签安装在汽 车挡风玻璃上，从而创立一个汽车数字标准信源系统。该系统功能丰富，能通过移动 支付的充值、储值进行交易，通过自动识别和相关应用软件调节、控制交通出行儿 缓解拥堵。4.2 公共安全领域为了提高人民的生活质量，构建和谐社会，中国在公共安全领域迫切需要通过应 用RFID 技术加强管理，具体方向包括医疗卫生、食品安全、危险品管理、煤矿安全等。目前，RFID 已应用于药品信息的采集、加工和利用。通过建立药品产销供应链 的RFID 监控平台，实现动态跟踪和课=可追溯的安全监管体

15、系，可以确保药品的真实 性、质量的可靠性以及责任管理的可追溯性。为使广大人民吃上放心肉，国家金卡工程办公室支持农业部在四川省等重点畜产品养殖地区，应用 RFID 技术队肉牛和生 猪等牲畜养殖、屠宰和食品加工产业链建立全程质量安全追溯体系，应用 RFID 技术和电子标识对肉牛或生猪身份标识及牛肉或猪肉质量安全查询，进行实时、动态、 可追溯的信息管理，实现了弄畜产品源头可追溯、流向可跟踪、信息可存储、产品 可追回。4.3 口岸监管领域口岸监管领域在海关推行的多元化保税仓储物流监管体系和多点报关,异地验收”的模式下,RFID 可以作为物流监管以及数字化随附单据的技术手段，建立不同口岸间点对点的 短链”应用。利用廉价的一次性电子签封，海关可有效监管绿色通道 两地之间的货物，实现货物无障碍通关。其货物在到达目的地海关办理报关手续，对线路两点间进行运输监控和数据监控，在口岸由自动核放系统直接核放（需查验的除 外，免予办理人工录单、人工审核、人工验收手续4.4 RFID 技术在手机中的应用将 RFID 技术嵌入到手机后，可以用手机和标签来进行移动商务。例如使用手机 扫描媒体上的标签，再通过其内置的管理软件解读相关标签信息。解读信息后，手机 便执行