RFID中間件平臺主要分為3個(gè)層次，自底向上依次為數(shù)據(jù)采集層、事件處理層、信息發(fā)布層。數(shù)據(jù)采集層（讀寫器標(biāo)簽等）負(fù)責(zé)采集粘貼在物品上的標(biāo)簽信息；事件處理層負(fù)責(zé)處理來自數(shù)據(jù)采集層的事件和數(shù)據(jù)；信息發(fā)布層負(fù)責(zé)處理來自事件處理層的抽象事件信息，對其進(jìn)行存儲(chǔ)、傳送和發(fā)布等處理以服務(wù)用戶。 

1）數(shù)據(jù)采集層
     數(shù)據(jù)采集層的設(shè)計(jì)目標(biāo)是為整個(gè)系統(tǒng)提供精確的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。整個(gè)系統(tǒng)的可用性、可靠性等都以此為基礎(chǔ)。它主要包含閱讀器的管理、大規(guī)模閱讀器間的協(xié)調(diào)、異構(gòu)閱讀器網(wǎng)絡(luò)的管理等功能。
2）事件處理層
     事件處理層是RFID中間件平臺的核心。RFID事件處理以形式化方法、數(shù)據(jù)挖掘、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、傳感網(wǎng)絡(luò)、復(fù)雜事件處理等理論為基礎(chǔ)，針對原始數(shù)據(jù)規(guī)模大和原始數(shù)據(jù)包含的語義信息少兩個(gè)問題，有效減少了數(shù)據(jù)冗余、壓縮事件規(guī)模并為上層商業(yè)應(yīng)用提供語義信息。

RFID事件處理的主要研究內(nèi)容包括事件描述、事件過濾、事件挖掘、事件聚合、事件響應(yīng)、事件存儲(chǔ)等。

（1）事件描述。事件是“指示某種行為的信息”，包括系統(tǒng)產(chǎn)生的消息，系統(tǒng)狀態(tài)的改變，任務(wù)的開始和結(jié)束等。事件在形式上類似于消息，如都包含數(shù)據(jù)，其不同之處在于事件直接指示某些行為的發(fā)生。事件根據(jù)角度不同有多種分類方法。根據(jù)事件語義的聚合程度不同，事件可以分為簡單事件和復(fù)雜事件；從分層的角度劃分，事件又可分為底層事件和高層事件，底層事件是系統(tǒng)產(chǎn)生的實(shí)際事件（Actual Event），高層事件是由用戶自定義的，從低層事件映射而成的復(fù)雜事件（虛擬事件），復(fù)雜事件包含了更多的語義信息。從系統(tǒng)響應(yīng)的角度來劃分，事件可以分為常規(guī)事件、異常事件等。已有的事件處理模型主要包括ECA（Event-Condition-Action），CEP（Complex Event Processing）Situation Manager等。
（2）事件過濾。事件過濾是指在輸入的巨量事件中發(fā)現(xiàn)有用的和重要的事件，過濾冗余的、無關(guān)的數(shù)據(jù)，其目標(biāo)在于減少事件的數(shù)量。在RFID事件過濾方面，尚無成熟的過濾規(guī)則或標(biāo)準(zhǔn)可以遵循。Sun和SAP定義了一些簡單過濾規(guī)則，如smooth、delta、bandpass等。盡管商業(yè)邏輯不同，但過濾都可歸結(jié)為一些特定操作，如分組、計(jì)數(shù)、冗余刪除、區(qū)分等。
（3）事件挖掘。事件挖掘是指基于事件之間的時(shí)間、空間和因果關(guān)系及事件的屬性信息，利用形式化的模式語言，實(shí)時(shí)地從大規(guī)模事件集合中提取模式的過程。這個(gè)過程所發(fā)現(xiàn)的模式是事件聚合的基礎(chǔ)。事件挖掘是數(shù)據(jù)挖掘在復(fù)雜事件處理研究領(lǐng)域的延伸。
（4）事件聚合。事件聚合是指由匹配某種模式的事件子集生成符合相應(yīng)輸出模式的高層事件的過程。該事件通常具有更豐富的語義信息，更易于被應(yīng)用程序所理解和使用。
（5）事件響應(yīng)。事件響應(yīng)是由事件聚合產(chǎn)生的高層事件，觸發(fā)用戶預(yù)設(shè)的動(dòng)作或行為，為反應(yīng)式（Reactive）應(yīng)用與主動(dòng)式（Proactive）應(yīng)用提供良好的支持。

（6）事件存儲(chǔ)。事件存儲(chǔ)當(dāng)前研究的主要目標(biāo)是為了更高效地處理大批量事件數(shù)據(jù)，減少數(shù)據(jù)處理中對后臺數(shù)據(jù)庫的頻繁操作和因存儲(chǔ)、查詢所帶來的數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)中來回傳輸。其中，內(nèi)存數(shù)據(jù)庫的研究是當(dāng)前熱點(diǎn)，內(nèi)存數(shù)據(jù)庫采用不同的緩存策略，使得RFID系統(tǒng)在把數(shù)據(jù)提交到磁盤存儲(chǔ)之前會(huì)將其寫入RAM中去，其操作效率是傳統(tǒng)操作效率的幾百倍甚至幾千倍。
3）信息發(fā)布層
    從事件處理層傳遞來的RFID信息流，不同的應(yīng)用對其有不同的計(jì)算需求，如它在物流領(lǐng)域用于定位與追蹤，在安全領(lǐng)域用于身份識別，在終端客戶領(lǐng)域用于物品防偽等。但是不同的應(yīng)用都有信息存儲(chǔ)、信息包的路由、信息發(fā)布、訪問控制、安全認(rèn)證等共性需求，這些共性需求可抽取出來作為支撐不同應(yīng)用的基礎(chǔ)設(shè)施。由這些基礎(chǔ)設(shè)施就構(gòu)成了整個(gè)信息發(fā)布層。
   目前筆者所設(shè)計(jì)的RFID中間件已經(jīng)初步具備了以上3個(gè)層次的功能：在數(shù)據(jù)采集層，編寫的程序庫能夠支持符合ISO、EPC等標(biāo)準(zhǔn)的閱讀器和標(biāo)簽，但是目前還不具備即插即用（Plug and Play）功能和閱讀器自組網(wǎng)的功能；在事件處理層，能夠根據(jù)標(biāo)簽的ID的相關(guān)范圍來選擇標(biāo)簽，對粘貼有標(biāo)簽的物品的進(jìn)出事件做出判斷和響應(yīng)，但是過濾規(guī)則和事件的挖掘機(jī)制還有待于進(jìn)一步補(bǔ)充和升級；在事件過濾基礎(chǔ)上能夠以簡單的智能超市的形式來進(jìn)行信息的發(fā)布。該RFID中間件的主要特點(diǎn)是適配器和filter的擴(kuò)展性強(qiáng)，加強(qiáng)了對RFID事件的處理，有較好的魯棒性。

3.RFID中間件的LLRP協(xié)議與ALE協(xié)議在EPCglobal標(biāo)準(zhǔn)體系中，與中間件最相關(guān)的兩個(gè)協(xié)議是LLRP協(xié)議與ALE協(xié)議。LLRP之所以被稱為低級別協(xié)議，是因?yàn)樗峁┝藢湛诓僮骱涂湛趨f(xié)議命令參數(shù)的控制能力，提供更底層讀寫器操作的訪問能力。ALE協(xié)議是EPCglobal定義的RFID應(yīng)用系統(tǒng) 和RFID中間件之間的接口規(guī)范，通過ALE接口，從應(yīng)用程序端與中間件之間有了一組API來進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。通常RFID中間件接口定義了一個(gè)相對穩(wěn)定的高層應(yīng)用環(huán)境，不管底層的計(jì)算機(jī)硬件和系統(tǒng)軟件怎樣更新?lián)Q代，只要將中間件升級更新，并保持中間件RFID采集系統(tǒng)的接口定義不變，則應(yīng)用軟件幾乎不需任何修改，由此保護(hù)了企業(yè)在應(yīng)用軟件開發(fā)和維護(hù)中的重大投資。同時(shí)，使用RFID中間件有助于減輕企業(yè)二次開發(fā)時(shí)的負(fù)擔(dān)，使其升級現(xiàn)有軟件系統(tǒng)時(shí)顯得得心應(yīng)手，同時(shí)能保證軟件系統(tǒng)的相對穩(wěn)定及對軟件系統(tǒng)的功能擴(kuò)展，簡化了開發(fā)的復(fù)雜性等。
    LLRP協(xié)議是EPCglobal公布的第二代讀寫器協(xié)議，定義了RFID讀寫器和客戶端之間的接口。與上一代的讀寫器協(xié)議相比，LLRP協(xié)議更接近于讀寫器運(yùn)行時(shí)所需的空口協(xié)議的細(xì)節(jié)，或者更明確地說，是對EPCglobal Class1 Gen2協(xié)議中讀寫器參數(shù)和控制參數(shù)的支持。LLRP除了目前對      EPCglobal Class1 Gen2的支持外，其架構(gòu)也提供相應(yīng)的擴(kuò)展能力，可以方便地支持未來其他空氣接口協(xié)議。
從LLRP接口的具體職責(zé)上來看，它主要包括如下職責(zé)：
（1）提供方法，用來操作RFID讀寫器進(jìn)行清點(diǎn)、讀、寫等動(dòng)作，以及執(zhí)行其他相關(guān)協(xié)議中的命令，如殺死標(biāo)簽、加鎖等；
（2）在對標(biāo)簽進(jìn)行操作時(shí)，獲得健壯性報(bào)告和進(jìn)行錯(cuò)誤處理；
（3）用來在操作命令需要時(shí)傳輸標(biāo)簽密碼；
（4）用來控制前向、反向的無線射頻（RF）鏈路操作，包括管理RF功率和反向靈敏度，在多讀寫器環(huán)境中評估沖突；
（5）用來控制標(biāo)簽協(xié)議操作，包括協(xié)議參數(shù)和防碰撞算法的參數(shù)；
（6）使之更易于支持新的空中接口協(xié)議；
（7）用來恢復(fù)讀寫器的出廠設(shè)置；
我:
（8）用于讀寫器生產(chǎn)廠商在一定范圍內(nèi)擴(kuò)展協(xié)議。
     ALE協(xié)議包含標(biāo)簽內(nèi)存區(qū)管理API、ALE讀API、ALE寫API、ALE邏輯讀寫器API和訪問控制API共5組接口及業(yè)務(wù)功能。通過實(shí)現(xiàn)ALE規(guī)定的這5類API，中間件不但可以屏蔽讀寫器的物理位置信息，還可以實(shí)現(xiàn)標(biāo)簽信息的過濾和聚集，使應(yīng)用系統(tǒng)可以把主要的精力放在業(yè)務(wù)邏輯的處理上。

4.RFID中間件的功能
   RFID中間件在實(shí)際應(yīng)用中具有完成數(shù)據(jù)的處理、傳遞和對讀寫器的管理等功能，它可用來監(jiān)測RFID設(shè)備及其工作狀態(tài)，管理和處理電子標(biāo)簽和讀寫器之間的數(shù)據(jù)流，以及提供RFID設(shè)備和主機(jī)的接口。具體而言，通過對RFID系統(tǒng)的分析，RFID中間件應(yīng)具備以下幾個(gè)功能。
1）標(biāo)簽數(shù)據(jù)的讀寫
    RFID中間件的一個(gè)重要功能就是提供透明的標(biāo)簽讀寫功能。目前市場上的電子標(biāo)簽不但可以存儲(chǔ)標(biāo)識數(shù)據(jù)，有的還提供用戶自定義讀寫存儲(chǔ)操作的功能。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)發(fā)生故障時(shí)，通過讀取標(biāo)簽存儲(chǔ)器的內(nèi)容仍能夠獲取必要的信息。RFID中間件應(yīng)提供統(tǒng)一的API，完成數(shù)據(jù)的讀出和寫入工作。它還應(yīng)提供對不同廠家讀寫設(shè)備及不同協(xié)議設(shè)備的支持，實(shí)現(xiàn)對設(shè)備的透明操作。
     對于應(yīng)用程序來講，通過RFID中間件從電子標(biāo)簽中讀寫數(shù)據(jù)，應(yīng)該就像從硬盤中讀寫數(shù)據(jù)一樣簡單和方便。這樣，RFID中間件應(yīng)主要解決兩方面的問題：第一是要兼容不同讀寫器的接口；第二是要識別不同的標(biāo)簽存儲(chǔ)器的結(jié)構(gòu)以進(jìn)行有效的讀寫操作。
     每一種讀寫器都有自己的API，根據(jù)功能的差異，其控制指令也各不相同。RFID中間件定義一組通用的API，對應(yīng)用系統(tǒng)提供統(tǒng)一的界面，從而可屏蔽各類設(shè)備之間的差異。
    標(biāo)簽存儲(chǔ)器分為只讀和讀寫兩種類型，其存儲(chǔ)空間也可分為不同的數(shù)據(jù)塊，每個(gè)數(shù)據(jù)塊均存儲(chǔ)定義不同的內(nèi)容，可讀寫的存儲(chǔ)器還可以由用戶來定義存儲(chǔ)的內(nèi)容和方式。進(jìn)行寫入操作時(shí)，如果只針對指定的數(shù)據(jù)塊進(jìn)行而不是全部讀寫，則可以提高讀寫性能并降低帶寬需求。為了實(shí)現(xiàn)這樣的功能，RFID中間件應(yīng)該設(shè)計(jì)虛擬的標(biāo)簽存儲(chǔ)服務(wù)。為標(biāo)簽存儲(chǔ)服務(wù)設(shè)計(jì)的虛擬存儲(chǔ)空間應(yīng)與實(shí)際的標(biāo)簽存儲(chǔ)空間一一對應(yīng)（如圖5-8所示）。RFID中間件接收用戶提供的數(shù)據(jù)（單個(gè)數(shù)據(jù)或一組結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)）后，先寫入虛擬存儲(chǔ)空間，再由專用的驅(qū)動(dòng)程序通過讀寫器寫入電子標(biāo)簽。如果寫入操作成功，則RFID中間件向應(yīng)用系統(tǒng)返回信息并按照規(guī)則將已經(jīng)寫入的數(shù)據(jù)暫存在RFID中間件系統(tǒng)中；如果標(biāo)簽的存儲(chǔ)器損壞而寫入失敗，則可由RFID中間件系統(tǒng)在虛擬存儲(chǔ)空間中保存應(yīng)寫入的數(shù)據(jù)，之后應(yīng)用程序發(fā)出讀出請求，均由中間件將虛擬存儲(chǔ)空間中的數(shù)據(jù)讀到應(yīng)用程序，同時(shí)在電子標(biāo)簽即將離開RFID中間件部署范圍之前，更新該電子標(biāo)簽即可。類似這樣的操作同樣適用于標(biāo)簽?zāi)茉床蛔?、?shù)據(jù)溢出等情況。實(shí)現(xiàn)虛擬存儲(chǔ)空間的一個(gè)重要前提是虛擬存儲(chǔ)空間應(yīng)該是分布式的架構(gòu)，所有的RFID中間件實(shí)例均能夠訪問該虛擬存儲(chǔ)空間。
2）RFID數(shù)據(jù)的過濾和聚集
     讀寫器會(huì)不斷地從電子標(biāo)簽中讀取大量未經(jīng)處理的數(shù)據(jù)，一般來說應(yīng)用系統(tǒng)并不需要大量的重復(fù)數(shù)據(jù)，因此數(shù)據(jù)必須進(jìn)行去重和過濾。而不同的應(yīng)用需要取得不同的數(shù)據(jù)子集，如裝卸部門的應(yīng)用關(guān)心包裝箱的數(shù)據(jù)而不關(guān)心包裝箱內(nèi)物品的數(shù)據(jù)，因此RFID中間件應(yīng)能夠聚集匯總上層應(yīng)用系統(tǒng)定制的數(shù)據(jù)集合并進(jìn)行過濾。
    過濾就是指按照規(guī)則取得指定的數(shù)據(jù)。過濾有兩種類型：基于讀寫器的過濾、基于標(biāo)簽和數(shù)據(jù)的過濾。表5-1描述了這兩種過濾類型。
過濾功能的設(shè)計(jì)最初主要是用于解決讀寫器與電子標(biāo)簽之間進(jìn)行無線傳輸時(shí)帶寬不足的問題，雖然它是否能真正解決該問題還不能夠下定論，但至少可以優(yōu)化數(shù)據(jù)傳輸?shù)男蕟栴}。
聚集是指將讀入的原始數(shù)據(jù)按照規(guī)則進(jìn)行合并，如對于重復(fù)讀入的數(shù)據(jù)只記錄第一次讀入的數(shù)據(jù)和最后一次讀入的數(shù)據(jù)。聚集的類型可以分為4種：移入和移出、計(jì)數(shù)、通過及虛擬讀取。
目前聚集功能主要依靠代理（Agent）軟件來實(shí)現(xiàn)，但也有一些功能較強(qiáng)的讀寫器能夠自己設(shè)置并完成聚集功能。
3）RFID數(shù)據(jù)的分發(fā)
    RFID設(shè)備讀取的數(shù)據(jù)并不一定僅由某一個(gè)應(yīng)用程序來使用，它也可能被多個(gè)應(yīng)用程序使用（包括企業(yè)內(nèi)部的各個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)甚至是企業(yè)商業(yè)伙伴的應(yīng)用系統(tǒng)），由于每個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)可能需要數(shù)
據(jù)的不同集合，所以RFID中間件應(yīng)該能夠?qū)?shù)據(jù)整理后發(fā)送給相關(guān)的應(yīng)用系統(tǒng)。RFID數(shù)據(jù)的分發(fā)還應(yīng)支持分發(fā)時(shí)間的定制，如應(yīng)立即將讀取的RFID數(shù)據(jù)傳送給生產(chǎn)線控制系統(tǒng)以指導(dǎo)生產(chǎn)，在整批貨物處理完成后，再將完整的數(shù)據(jù)傳送給企業(yè)合作伙伴的應(yīng)用系統(tǒng)中，待每天業(yè)務(wù)處理完成后，再將當(dāng)天的全部數(shù)據(jù)傳送給決策支持系統(tǒng)等。
    在RFID系統(tǒng)中，一方面各種應(yīng)用程序以不同的方式頻繁地從RFID系統(tǒng)中取得數(shù)據(jù)，另一方面它卻只具有有限的網(wǎng)絡(luò)帶寬，二者的矛盾使得設(shè)計(jì)一套消息傳遞系統(tǒng)成為自然而然的事情.
    讀寫器產(chǎn)生事件，并將事件發(fā)送到消息傳遞系統(tǒng)中，由消息傳遞系統(tǒng)決定如何將事件數(shù)據(jù)傳遞給相關(guān)的應(yīng)用系統(tǒng)。在這種模式下，讀寫器不必關(guān)心哪個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)需要什么數(shù)據(jù)，同時(shí)，應(yīng)用程序也不需要維護(hù)與各個(gè)讀寫器之間的網(wǎng)絡(luò)通道，僅需要將
需求發(fā)送到消息傳遞系統(tǒng)中即可。因此，設(shè)計(jì)出的消息傳遞系統(tǒng)應(yīng)該具有如下功能。
（1）基于內(nèi)容的路由功能。對于讀寫器獲取的全部原始數(shù)據(jù)，在大多數(shù)情況下僅僅需要其中的一部分，如設(shè)置在倉庫門口的讀寫器讀取了貨物消息和托盤消息，但是由于業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)只需要貨物消息，固定資產(chǎn)管理系統(tǒng)只需要托盤消息，所以RFID中間件必須提供通過事件消息的內(nèi)容來決定消息傳遞方向的功能，否則將導(dǎo)致消息系統(tǒng)不得不將全部信息傳遞給應(yīng)用程序，而應(yīng)用程
序不得不自己完成部分過濾工作。
（2）反饋機(jī)制。消息系統(tǒng)的設(shè)計(jì)初衷之一就是減少RFID讀寫器與應(yīng)用系統(tǒng)之間的通信量，其中比較有效的方法就是使RFID系統(tǒng)能夠明白應(yīng)用系統(tǒng)對哪些RFID數(shù)據(jù)感興趣，而不需要獲得全部的RFID數(shù)據(jù)，這樣就可以將部分?jǐn)?shù)據(jù)過濾的工作安排在RFID讀寫器而不是在RFID中間件上行。目前市場上的RFID讀寫器，有些已經(jīng)具備了進(jìn)行數(shù)據(jù)過濾等高級功能，RFID中間件應(yīng)該能夠自動(dòng)配置這些讀寫器，并將數(shù)據(jù)處理的規(guī)則反饋到讀寫器，從而有效降低RFID數(shù)據(jù)通信對網(wǎng)絡(luò)帶寬的需求。
（3）數(shù)據(jù)存取功能。有些應(yīng)用（如物流分揀系統(tǒng)或銷售系統(tǒng)）需要實(shí)時(shí)得到標(biāo)簽信息，因此消息傳遞系統(tǒng)幾乎不需要存儲(chǔ)這些標(biāo)簽數(shù)據(jù)。而有些系統(tǒng)則需要得到批量 RFID 標(biāo)簽數(shù)據(jù)，并從中選取有價(jià)值的RFID事件信息，這就要求消息傳遞系統(tǒng)應(yīng)該提供數(shù)據(jù)存取功能，直到用戶成功接收數(shù)據(jù)為止。
4）數(shù)據(jù)安全
     RFID往往使用在不為人所知的地方，如在家用電器上，服裝上，甚至是食品包裝盒上可能都嵌入了RFID芯片。因?yàn)樾酒膬?nèi)部保存著標(biāo)識信息，也許還有其他的附加信息，一些別有用心的人也許能夠通過收集這些數(shù)據(jù)而窺探到個(gè)人隱私，所以RFID中間件應(yīng)該考慮到用戶的這些顧慮，并在法律法規(guī)的指導(dǎo)下進(jìn)行數(shù)據(jù)收集和處理工作。