一種實現(xiàn)對RFID移動讀寫器自動配置的方法

文章出處：http://xianjuhong.com 作者：蘇鵬，李寧   人氣： 發(fā)表時間：2011年10月17日

    1 引言

    近年來，在現(xiàn)有的RFID 應(yīng)用中，RFID 讀卡器或者與固定專網(wǎng)連接進行數(shù)據(jù)、配置的實時同步，或者采用先記錄、后上傳的方法進行非實時的數(shù)據(jù)、配置同步兩種方式來監(jiān)控、管理讀卡的數(shù)據(jù)與狀態(tài)信息。以現(xiàn)在的帶移動讀卡器的RFID 應(yīng)用公交收費系統(tǒng)為例，讀卡器其實并不是實時與系統(tǒng)通信的。其工作模式為：讀卡器對標簽進行讀取、修改后，將對應(yīng)條目記錄在讀卡器內(nèi)[1]。待每天下班后，由收費系統(tǒng)的工作人員持特定設(shè)備來讀取這些條目和維護終端系統(tǒng)，完成數(shù)據(jù)、配置同步。這樣的模式有很大的缺點：如不能實時監(jiān)控運行系統(tǒng)，無法在短時間內(nèi)掛失;當讀卡器的配置信息遭人惡意修改或內(nèi)置軟件出現(xiàn)故障時，遠端系統(tǒng)無法及時知曉。隨著RFID 系統(tǒng)的更大規(guī)模的應(yīng)用，這樣的隱患已經(jīng)變得值得人們注意，所以，盡量利用現(xiàn)有資源，對移動RFID 讀卡器進行實時遠程配置更新、狀態(tài)監(jiān)控、軟件升級等需求愈發(fā)顯得急切起來。CPE 廣域網(wǎng)管理協(xié)議（TR－069）作為成熟協(xié)議，在管理終端方面，有著完善的體制，但其目前主要應(yīng)用于對網(wǎng)關(guān)類終端配置、管理，還并未出現(xiàn)成熟的使用TR－069 對移動讀卡器終端進行自動遠程管理的研究與應(yīng)用。

    本文力圖通過對TR-069 這一終端管理協(xié)議的研究，擴充了TR－069 對應(yīng)基本參數(shù)，改進了現(xiàn)有的對RFID 遠端讀卡器的管理模式，提出了利用TR－069 來對RFID 移動讀卡器進行實時操作的方法。

    2 預備知識

    2.1 TR-069 協(xié)議介紹

    TR-069 是由BroadBand 論壇所開發(fā)的技術(shù)規(guī)范之一。管理模式為ACS(AutoConfiguration Server) 記錄并維護終端狀態(tài)信息并按照配置策略向終端索取狀態(tài)信息或下發(fā)配置信息，目前主要應(yīng)用于對網(wǎng)關(guān)類設(shè)備的管理[2]。

    2.2 TR-069 協(xié)議功能

    對于用戶設(shè)備來說，TR-069 主要完成以下四方面的工作：終端設(shè)備自動配置和動態(tài)的業(yè)務(wù)配置：對于ACS 來說，每個用戶設(shè)備可以在協(xié)議中對自己做出標志，根據(jù)設(shè)定的規(guī)則，在設(shè)備的自動配置方面，終端可以在開機后自動請求ACS中的配置信息，ACS 可對終端下發(fā)配置完成“零配置安裝”；在動態(tài)業(yè)務(wù)配置方面，ACS可在任意需要的時刻主動發(fā)起對單個或一組終端的會話來下發(fā)配置，完成從網(wǎng)絡(luò)側(cè)實時修改終端業(yè)務(wù)參數(shù)。

    對設(shè)備的軟件、固件的管理：TR-069 的協(xié)議提供了對用戶設(shè)備中的軟件、固件進行管理和下載的功能。ACS 可以識別用戶設(shè)備的版本號，決定是否遠程更新用戶設(shè)備的軟件版本，并且在更新完成后能夠得知是否成功。例如，當用戶設(shè)備需要加載新的軟件以實現(xiàn)新的業(yè)務(wù)功能時，或是當前軟件存在必須修復的bug 時，通過該功能可以實現(xiàn)對用戶設(shè)備的遠程管理升級。

    對終端設(shè)備的狀態(tài)和性能進行監(jiān)測：TR-069 定義了ACS 對用戶設(shè)備的狀態(tài)和性能進行監(jiān)測的手段。其中包括了一些通用的性能參數(shù)，可以反映當前用戶設(shè)備的工作狀態(tài)。另外還提供了標準的語法，服務(wù)器端可以定義額外的參數(shù)。

    對通信故障的診斷:TR-069 還定義了終端自我診斷和報告的能力，例如在ACS 的指示下，終端可以通過ping 或其它手段檢查終端與網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)提供點之間的連通性、帶寬等，檢測結(jié)果返回給ACS。這樣，服務(wù)器通過在遠端操作，就可以對用戶申告的設(shè)備故障進行簡單定位，并作相應(yīng)的處理[3]。

    3 系統(tǒng)及流程設(shè)計部分

    針對現(xiàn)狀，為完成對終端自動管理的功能，須對ACS 與終端的交互進行流程設(shè)計。為RFID 移動讀卡器配有SIM 卡模塊，且被使用于有移動通信基站信號覆蓋的范圍內(nèi)。ACS、文件服務(wù)器作為普通應(yīng)用服務(wù)器，通過網(wǎng)絡(luò)與移動網(wǎng)元GGSN 連接，借GPRS 功能完成與被管理終端的通信。根據(jù)管理需求，設(shè)計系統(tǒng)架構(gòu)為：遠端的ACS 進行配置決策，中間的移動網(wǎng)絡(luò)作為媒介，承載ACS、文件服務(wù)器與被管終端間交互的命令流、文件數(shù)據(jù)流。通過移動網(wǎng)絡(luò)的GPRS 將流送達至讀卡器終端，后者收到信息后進行解析，從而完成對應(yīng)的RPC（Remote Process Call,遠程過程調(diào)用），與網(wǎng)絡(luò)上ACS 服務(wù)器完成交互。這種對讀寫器的管理模式，可以將管理信息實時地傳遞至被管終端，也可以使原端系統(tǒng)更好地了解終端的運行情況。比現(xiàn)在固有的人工、面對面、非實時的管理模式有著一定的優(yōu)越性.具體流程如下：

    對于 ACS 對終端的參數(shù)模式，設(shè)計如下流程。該流程介紹了平臺以配置文件的方式下發(fā)參數(shù)配置的流程，用于對移動讀卡器終端進行遠程準實時參數(shù)配置。流程圖如圖1：

圖 1 讀卡器終端與ACS 服務(wù)器的交互流程圖

    具體流程說明：
    1. 讀卡器終端發(fā)起Inform，包含EventCode CONNECTIONREQEUST；
    2. 平臺回應(yīng) InformResponse；
    3. 讀卡器終端發(fā)起空的HTTP Post；
    4. 平臺調(diào)用 Download RPC 方法，要求讀卡器終端下載配置文件；（如果有多個配置文件，則需要發(fā)起多個Download 過程）
    5. 讀卡器終端回應(yīng)DownloadResponse；
    6. 下載配置文件；
    7. 結(jié)束 Session，讀卡器終端重新發(fā)起Inform，EventCode 為“ TRANSFERCOMPLETE”；
    8. 平臺回應(yīng) InformResponse；
    9. 讀卡器終端發(fā)起TransferComplete，告知下載結(jié)果及開始/結(jié)束時間；
    10. 平臺回應(yīng) TransferCompleteResponse；
    11. 結(jié)束。

    之后終端即可從下載的配置文件中提取配置信息，進行參數(shù)修改。

    4 系統(tǒng)仿真實現(xiàn)

    根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計，在仿真軟件上搭建簡易拓樸：ACS 服務(wù)器作為一個普通應(yīng)用服務(wù)器與GGSN 連接后，利用GGSN、SGSN 的承載功能，將數(shù)據(jù)包傳送至READER。拓樸圖如圖2：

圖 2 系統(tǒng)仿真拓樸圖

    根據(jù) ACS 要完成的功能以及實際的處理流程，需設(shè)計完成ACS 的狀態(tài)機。ACS 啟動后，由initial 狀態(tài)轉(zhuǎn)移至start 狀態(tài)后，待有會話發(fā)起上下文后，轉(zhuǎn)移至open 狀態(tài)。這三個狀態(tài)為強制狀態(tài)，在圖中由紅色標識。ACS 進入Open 狀態(tài)后即開始等待會話，之后依次進入流程設(shè)計中的各個狀態(tài)，待連接關(guān)閉后，強制進入close 狀態(tài)，等待下一次會話發(fā)起。具體ACS 狀態(tài)圖如圖3：

圖 3 ACS 服務(wù)器的狀態(tài)機圖

    5 總結(jié)

    筆者觀察到 RFID 系統(tǒng)對移動終端讀卡器上管理的不足，繼而考慮到TR－069 已成熟應(yīng)用于網(wǎng)關(guān)類設(shè)備的遠程實時管理，而移動通信網(wǎng)在現(xiàn)階段有其費用小、覆蓋范圍廣等優(yōu)勢，故將三者結(jié)合，設(shè)計出系統(tǒng)架構(gòu)，并設(shè)計出遵循TR－069 的具體管理流程，從而擴充改進了TR－069 協(xié)議的應(yīng)用范圍，并在仿真軟件上實現(xiàn)了ACS，完成了對終端的自動配置功能，改進了協(xié)議與現(xiàn)有對移動讀卡器的管理模式。由于ACS 可完成的功能很多，本文只完成了其自動下發(fā)配置這一項功能，對其它功能的實現(xiàn)與新功能的探索，則是將來工作的目標與展望所在。

    參考文獻
    [1] 鄭陽．射頻識別電子芯片標簽的設(shè)計［D］．武漢：華中科技大學，2006．
    [2] Jeff Bernstein,2Wire,Tim Spets,Westell.CPEWAN Management Protocol Broadband Forum TR-069［M］,2004
    [3] 唐珂，王民．TR－069 協(xié)議在家庭網(wǎng)關(guān)上的實現(xiàn)［N］，成都大學學報，2006 年6 月