RFID中間件平臺主要分為3個層次，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（讀寫器標簽等）負責采集粘貼在物品上的標簽信息；事件處理層負責處理來自數(shù)據(jù)采集層的事件和數(shù)據(jù)；信息發(fā)布層負責處理來自事件處理層的抽象事件信息，對其進行存儲、傳送和發(fā)布等處理以服務用戶。 

1）數(shù)據(jù)采集層
     數(shù)據(jù)采集層的設計目標是為整個系統(tǒng)提供精確的實時數(shù)據(jù)。整個系統(tǒng)的可用性、可靠性等都以此為基礎。它主要包含閱讀器的管理、大規(guī)模閱讀器間的協(xié)調(diào)、異構閱讀器網(wǎng)絡的管理等功能。
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、傳感網(wǎng)絡、復雜事件處理等理論為基礎，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、事件存儲等。

（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，任務的開始和結束等。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雜事件（虛擬事件），復雜事件包含了更多的語義信息。從系統(tǒng)響應的角度來劃分，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、無關的數(shù)據(jù)，其目標在于減少事件的數(shù)量。在RFID事件過濾方面，尚無成熟的過濾規(guī)則或標準可以遵循。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，但過濾都可歸結為一些特定操作，如分組、計數(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間、空間和因果關系及事件的屬性信息，利用形式化的模式語言，實時地從大規(guī)模事件集合中提取模式的過程。這個過程所發(fā)現(xiàn)的模式是事件聚合的基礎。事件挖掘是數(shù)據(jù)挖掘在復雜事件處理研究領域的延伸。
（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，更易于被應用程序所理解和使用。
（5）事件響應。事件響應是由事件聚合產(chǎn)生的高層事件，觸發(fā)用戶預設的動作或行為，為反應式（Reactive）應用與主動式（Proactive）應用提供良好的支持。

（6）事件存儲。事件存儲當前研究的主要目標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、查詢所帶來的數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡中來回傳輸。其中，內(nèi)存數(shù)據(jù)庫的研究是當前熱點，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)提交到磁盤存儲之前會將其寫入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，不同的應用對其有不同的計算需求，如它在物流領域用于定位與追蹤，在安全領域用于身份識別，在終端客戶領域用于物品防偽等。但是不同的應用都有信息存儲、信息包的路由、信息發(fā)布、訪問控制、安全認證等共性需求，這些共性需求可抽取出來作為支撐不同應用的基礎設施。由這些基礎設施就構成了整個信息發(fā)布層。
   目前筆者所設計的RFID中間件已經(jīng)初步具備了以上3個層次的功能：在數(shù)據(jù)采集層，編寫的程序庫能夠支持符合ISO、EPC等標準的閱讀器和標簽，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)標簽的ID的相關范圍來選擇標簽，對粘貼有標簽的物品的進出事件做出判斷和響應，但是過濾規(guī)則和事件的挖掘機制還有待于進一步補充和升級；在事件過濾基礎上能夠以簡單的智能超市的形式來進行信息的發(fā)布。該RFID中間件的主要特點是適配器和filter的擴展性強，加強了對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標準體系中，與中間件最相關的兩個協(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，是因為它提供了對空口操作和空口協(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應用系統(tǒng) 和RFID中間件之間的接口規(guī)范，通過ALE接口，從應用程序端與中間件之間有了一組API來進行數(shù)據(jù)通信。通常RFID中間件接口定義了一個相對穩(wěn)定的高層應用環(huán)境，不管底層的計算機硬件和系統(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，則應用軟件幾乎不需任何修改，由此保護了企業(yè)在應用軟件開發(fā)和維護中的重大投資。同時，使用RFID中間件有助于減輕企業(yè)二次開發(fā)時的負擔，使其升級現(xiàn)有軟件系統(tǒng)時顯得得心應手，同時能保證軟件系統(tǒng)的相對穩(wěn)定及對軟件系統(tǒng)的功能擴展，簡化了開發(fā)的復雜性等。
    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行時所需的空口協(xié)議的細節(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，其架構也提供相應的擴展能力，可以方便地支持未來其他空氣接口協(xié)議。
從LLRP接口的具體職責上來看，它主要包括如下職責：
（1）提供方法，用來操作RFID讀寫器進行清點、讀、寫等動作，以及執(zhí)行其他相關協(xié)議中的命令，如殺死標簽、加鎖等；
（2）在對標簽進行操作時，獲得健壯性報告和進行錯誤處理；
（3）用來在操作命令需要時傳輸標簽密碼；
（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）用來恢復讀寫器的出廠設置；
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（8）用于讀寫器生產(chǎn)廠商在一定范圍內(nèi)擴展協(xié)議。
     ALE協(xié)議包含標簽內(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)務功能。通過實現(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，還可以實現(xiàn)標簽信息的過濾和聚集，使應用系統(tǒng)可以把主要的精力放在業(yè)務邏輯的處理上。

4.RFID中間件的功能
   RFID中間件在實際應用中具有完成數(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設備及其工作狀態(tài)，管理和處理電子標簽和讀寫器之間的數(shù)據(jù)流，以及提供RFID設備和主機的接口。具體而言，通過對RFID系統(tǒng)的分析，RFID中間件應具備以下幾個功能。
1）標簽數(shù)據(jù)的讀寫
    RFID中間件的一個重要功能就是提供透明的標簽讀寫功能。目前市場上的電子標簽不但可以存儲標識數(shù)據(jù)，有的還提供用戶自定義讀寫存儲操作的功能。當網(wǎng)絡發(fā)生故障時，通過讀取標簽存儲器的內(nèi)容仍能夠獲取必要的信息。RFID中間件應提供統(tǒng)一的API，完成數(shù)據(jù)的讀出和寫入工作。它還應提供對不同廠家讀寫設備及不同協(xié)議設備的支持，實現(xiàn)對設備的透明操作。
     對于應用程序來講，通過RFID中間件從電子標簽中讀寫數(shù)據(jù)，應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簽存儲器的結構以進行有效的讀寫操作。
     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，對應用系統(tǒng)提供統(tǒng)一的界面，從而可屏蔽各類設備之間的差異。
    標簽存儲器分為只讀和讀寫兩種類型，其存儲空間也可分為不同的數(shù)據(jù)塊，每個數(shù)據(jù)塊均存儲定義不同的內(nèi)容，可讀寫的存儲器還可以由用戶來定義存儲的內(nèi)容和方式。進行寫入操作時，如果只針對指定的數(shù)據(jù)塊進行而不是全部讀寫，則可以提高讀寫性能并降低帶寬需求。為了實現(xiàn)這樣的功能，RFID中間件應該設計虛擬的標簽存儲服務。為標簽存儲服務設計的虛擬存儲空間應與實際的標簽存儲空間一一對應（如圖5-8所示）。RFID中間件接收用戶提供的數(shù)據(jù)（單個數(shù)據(jù)或一組結構數(shù)據(jù)）后，先寫入虛擬存儲空間，再由專用的驅(qū)動程序通過讀寫器寫入電子標簽。如果寫入操作成功，則RFID中間件向應用系統(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；如果標簽的存儲器損壞而寫入失敗，則可由RFID中間件系統(tǒng)在虛擬存儲空間中保存應寫入的數(shù)據(jù)，之后應用程序發(fā)出讀出請求，均由中間件將虛擬存儲空間中的數(shù)據(jù)讀到應用程序，同時在電子標簽即將離開RFID中間件部署范圍之前，更新該電子標簽即可。類似這樣的操作同樣適用于標簽能源不足、數(shù)據(jù)溢出等情況。實現(xiàn)虛擬存儲空間的一個重要前提是虛擬存儲空間應該是分布式的架構，所有的RFID中間件實例均能夠訪問該虛擬存儲空間。
2）RFID數(shù)據(jù)的過濾和聚集
     讀寫器會不斷地從電子標簽中讀取大量未經(jīng)處理的數(shù)據(jù)，一般來說應用系統(tǒng)并不需要大量的重復數(shù)據(jù)，因此數(shù)據(jù)必須進行去重和過濾。而不同的應用需要取得不同的數(shù)據(jù)子集，如裝卸部門的應用關心包裝箱的數(shù)據(jù)而不關心包裝箱內(nèi)物品的數(shù)據(jù)，因此RFID中間件應能夠聚集匯總上層應用系統(tǒng)定制的數(shù)據(jù)集合并進行過濾。
    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。
過濾功能的設計最初主要是用于解決讀寫器與電子標簽之間進行無線傳輸時帶寬不足的問題，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)則進行合并，如對于重復讀入的數(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）軟件來實現(xiàn)，但也有一些功能較強的讀寫器能夠自己設置并完成聚集功能。
3）RFID數(shù)據(jù)的分發(fā)
    RFID設備讀取的數(shù)據(jù)并不一定僅由某一個應用程序來使用，它也可能被多個應用程序使用（包括企業(yè)內(nèi)部的各個應用系統(tǒng)甚至是企業(yè)商業(yè)伙伴的應用系統(tǒng)），由于每個應用系統(tǒng)可能需要數(shù)
據(jù)的不同集合，所以RFID中間件應該能夠?qū)?shù)據(jù)整理后發(fā)送給相關的應用系統(tǒng)。RFID數(shù)據(jù)的分發(fā)還應支持分發(fā)時間的定制，如應立即將讀取的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)合作伙伴的應用系統(tǒng)中，待每天業(yè)務處理完成后，再將當天的全部數(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)絡帶寬，二者的矛盾使得設計一套消息傳遞系統(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)傳遞給相關的應用系統(tǒng)。在這種模式下，讀寫器不必關心哪個應用系統(tǒng)需要什么數(shù)據(jù)，同時，應用程序也不需要維護與各個讀寫器之間的網(wǎng)絡通道，僅需要將
需求發(fā)送到消息傳遞系統(tǒng)中即可。因此，設計出的消息傳遞系統(tǒng)應該具有如下功能。
（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，否則將導致消息系統(tǒng)不得不將全部信息傳遞給應用程序，而應用程
序不得不自己完成部分過濾工作。
（2）反饋機制。消息系統(tǒng)的設計初衷之一就是減少RFID讀寫器與應用系統(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)，這樣就可以將部分數(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)具備了進行數(shù)據(jù)過濾等高級功能，RFID中間件應該能夠自動配置這些讀寫器，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)絡帶寬的需求。
（3）數(shù)據(jù)存取功能。有些應用（如物流分揀系統(tǒng)或銷售系統(tǒng)）需要實時得到標簽信息，因此消息傳遞系統(tǒng)幾乎不需要存儲這些標簽數(shù)據(jù)。而有些系統(tǒng)則需要得到批量 RFID 標簽數(shù)據(jù)，并從中選取有價值的RFID事件信息，這就要求消息傳遞系統(tǒng)應該提供數(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。因為芯片的內(nèi)部保存著標識信息，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)而窺探到個人隱私，所以RFID中間件應該考慮到用戶的這些顧慮，并在法律法規(guī)的指導下進行數(shù)據(jù)收集和處理工作。