一種實(shí)現(xiàn)對(duì)RFID移動(dòng)讀寫(xiě)器自動(dòng)配置的方法

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

    1 引言

    近年來(lái)，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(jìn)行數(shù)據(jù)、配置的實(shí)時(shí)同步，或者采用先記錄、后上傳的方法進(jìn)行非實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)、配置同步兩種方式來(lái)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(dòng)讀卡器的RFID 應(yīng)用公交收費(fèi)系統(tǒng)為例，讀卡器其實(shí)并不是實(shí)時(shí)與系統(tǒng)通信的。其工作模式為：讀卡器對(duì)標(biāo)簽進(jìn)行讀取、修改后，將對(duì)應(yīng)條目記錄在讀卡器內(nèi)[1]。待每天下班后，由收費(fèi)系統(tǒng)的工作人員持特定設(shè)備來(lái)讀取這些條目和維護(hù)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(diǎn)：如不能實(shí)時(shí)監(jiān)控運(yùn)行系統(tǒng)，無(wú)法在短時(shí)間內(nèi)掛失;當(dāng)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(shí)，遠(yuǎn)端系統(tǒng)無(wú)法及時(shí)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(duì)移動(dòng)RFID 讀卡器進(jìn)行實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程配置更新、狀態(tài)監(jiān)控、軟件升級(jí)等需求愈發(fā)顯得急切起來(lái)。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(duì)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(duì)移動(dòng)讀卡器終端進(jìn)行自動(dòng)遠(yuǎn)程管理的研究與應(yīng)用。

    本文力圖通過(guò)對(duì)TR-069 這一終端管理協(xié)議的研究，擴(kuò)充了TR－069 對(duì)應(yīng)基本參數(shù)，改進(jìn)了現(xiàn)有的對(duì)RFID 遠(yuǎn)端讀卡器的管理模式，提出了利用TR－069 來(lái)對(duì)RFID 移動(dòng)讀卡器進(jìn)行實(shí)時(shí)操作的方法。

    2 預(yù)備知識(shí)

    2.1 TR-069 協(xié)議介紹

    TR-069 是由BroadBand 論壇所開(kāi)發(fā)的技術(shù)規(guī)范之一。管理模式為ACS(AutoConfiguration Server) 記錄并維護(hù)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(duì)網(wǎng)關(guān)類設(shè)備的管理[2]。

    2.2 TR-069 協(xié)議功能

    對(duì)于用戶設(shè)備來(lái)說(shuō)，TR-069 主要完成以下四方面的工作：終端設(shè)備自動(dòng)配置和動(dòng)態(tài)的業(yè)務(wù)配置：對(duì)于ACS 來(lái)說(shuō)，每個(gè)用戶設(shè)備可以在協(xié)議中對(duì)自己做出標(biāo)志，根據(jù)設(shè)定的規(guī)則，在設(shè)備的自動(dòng)配置方面，終端可以在開(kāi)機(jī)后自動(dòng)請(qǐng)求ACS中的配置信息，ACS 可對(duì)終端下發(fā)配置完成“零配置安裝”；在動(dòng)態(tài)業(yè)務(wù)配置方面，ACS可在任意需要的時(shí)刻主動(dòng)發(fā)起對(duì)單個(gè)或一組終端的會(huì)話來(lái)下發(fā)配置，完成從網(wǎng)絡(luò)側(cè)實(shí)時(shí)修改終端業(yè)務(wù)參數(shù)。

    對(duì)設(shè)備的軟件、固件的管理：TR-069 的協(xié)議提供了對(duì)用戶設(shè)備中的軟件、固件進(jìn)行管理和下載的功能。ACS 可以識(shí)別用戶設(shè)備的版本號(hào)，決定是否遠(yuǎn)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(dāng)用戶設(shè)備需要加載新的軟件以實(shí)現(xiàn)新的業(yè)務(wù)功能時(shí)，或是當(dāng)前軟件存在必須修復(fù)的bug 時(shí)，通過(guò)該功能可以實(shí)現(xiàn)對(duì)用戶設(shè)備的遠(yuǎn)程管理升級(jí)。

    對(duì)終端設(shè)備的狀態(tài)和性能進(jìn)行監(jiān)測(cè)：TR-069 定義了ACS 對(duì)用戶設(shè)備的狀態(tài)和性能進(jìn)行監(jiān)測(cè)的手段。其中包括了一些通用的性能參數(shù)，可以反映當(dāng)前用戶設(shè)備的工作狀態(tài)。另外還提供了標(biāo)準(zhǔn)的語(yǔ)法，服務(wù)器端可以定義額外的參數(shù)。

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

    3 系統(tǒng)及流程設(shè)計(jì)部分

    針對(duì)現(xiàn)狀，為完成對(duì)終端自動(dòng)管理的功能，須對(duì)ACS 與終端的交互進(jìn)行流程設(shè)計(jì)。為RFID 移動(dòng)讀卡器配有SIM 卡模塊，且被使用于有移動(dòng)通信基站信號(hào)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(guò)網(wǎng)絡(luò)與移動(dòng)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(jì)系統(tǒng)架構(gòu)為：遠(yuǎn)端的ACS 進(jìn)行配置決策，中間的移動(dòng)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(guò)移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的GPRS 將流送達(dá)至讀卡器終端，后者收到信息后進(jìn)行解析，從而完成對(duì)應(yīng)的RPC（Remote Process Call,遠(yuǎn)程過(guò)程調(diào)用），與網(wǎng)絡(luò)上ACS 服務(wù)器完成交互。這種對(duì)讀寫(xiě)器的管理模式，可以將管理信息實(shí)時(shí)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(yùn)行情況。比現(xiàn)在固有的人工、面對(duì)面、非實(shí)時(shí)的管理模式有著一定的優(yōu)越性.具體流程如下：

    對(duì)于 ACS 對(duì)終端的參數(shù)模式，設(shè)計(jì)如下流程。該流程介紹了平臺(tái)以配置文件的方式下發(fā)參數(shù)配置的流程，用于對(duì)移動(dòng)讀卡器終端進(jìn)行遠(yuǎn)程準(zhǔn)實(shí)時(shí)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(shuō)明：
    1. 讀卡器終端發(fā)起Inform，包含EventCode CONNECTIONREQEUST；
    2. 平臺(tái)回應(yīng) InformResponse；
    3. 讀卡器終端發(fā)起空的HTTP Post；
    4. 平臺(tái)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(gè)配置文件，則需要發(fā)起多個(gè)Download 過(guò)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(tái)回應(yīng) InformResponse；
    9. 讀卡器終端發(fā)起TransferComplete，告知下載結(jié)果及開(kāi)始/結(jié)束時(shí)間；
    10. 平臺(tái)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(jìn)行參數(shù)修改。

    4 系統(tǒng)仿真實(shí)現(xiàn)

    根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，在仿真軟件上搭建簡(jiǎn)易拓樸：ACS 服務(wù)器作為一個(gè)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(shí)際的處理流程，需設(shè)計(jì)完成ACS 的狀態(tài)機(jī)。ACS 啟動(dòng)后，由initial 狀態(tài)轉(zhuǎn)移至start 狀態(tài)后，待有會(huì)話發(fā)起上下文后，轉(zhuǎn)移至open 狀態(tài)。這三個(gè)狀態(tài)為強(qiáng)制狀態(tài)，在圖中由紅色標(biāo)識(shí)。ACS 進(jìn)入Open 狀態(tài)后即開(kāi)始等待會(huì)話，之后依次進(jìn)入流程設(shè)計(jì)中的各個(gè)狀態(tài)，待連接關(guān)閉后，強(qiáng)制進(jìn)入close 狀態(tài)，等待下一次會(huì)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(jī)圖

    5 總結(jié)

    筆者觀察到 RFID 系統(tǒng)對(duì)移動(dòng)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(yuǎn)程實(shí)時(shí)管理，而移動(dòng)通信網(wǎng)在現(xiàn)階段有其費(fèi)用小、覆蓋范圍廣等優(yōu)勢(shì)，故將三者結(jié)合，設(shè)計(jì)出系統(tǒng)架構(gòu)，并設(shè)計(jì)出遵循TR－069 的具體管理流程，從而擴(kuò)充改進(jìn)了TR－069 協(xié)議的應(yīng)用范圍，并在仿真軟件上實(shí)現(xiàn)了ACS，完成了對(duì)終端的自動(dòng)配置功能，改進(jìn)了協(xié)議與現(xiàn)有對(duì)移動(dòng)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(dòng)下發(fā)配置這一項(xiàng)功能，對(duì)其它功能的實(shí)現(xiàn)與新功能的探索，則是將來(lái)工作的目標(biāo)與展望所在。

    參考文獻(xiàn)
    [1] 鄭陽(yáng)．射頻識(shí)別電子芯片標(biāo)簽的設(shè)計(jì)［D］．武漢：華中科技大學(xué)，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(shí)現(xiàn)［N］，成都大學(xué)學(xué)報(bào)，2006 年6 月