一種實現對RFID移動讀寫器自動配置的方法

文章出處：http://hz-huyue.com 作者：蘇鵬，李寧   人氣： 發表時間：2011年10月17日

    1 引言

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

    本文力圖通過對TR-069 這一終端管理協議的研究，擴充了TR－069 對應基本參數，改進了現有的對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 協議介紹

    TR-069 是由BroadBand 論壇所開發的技術規范之一。管理模式為ACS(AutoConfiguration Server) 記錄并維護終端狀態信息并按照配置策略向終端索取狀態信息或下發配置信息，目前主要應用于對網關類設備的管理[2]。

    2.2 TR-069 協議功能

    對于用戶設備來說，TR-069 主要完成以下四方面的工作：終端設備自動配置和動態的業務配置：對于ACS 來說，每個用戶設備可以在協議中對自己做出標志，根據設定的規則，在設備的自動配置方面，終端可以在開機后自動請求ACS中的配置信息，ACS 可對終端下發配置完成“零配置安裝”；在動態業務配置方面，ACS可在任意需要的時刻主動發起對單個或一組終端的會話來下發配置，完成從網絡側實時修改終端業務參數。

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

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

    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絡業務提供點之間的連通性、帶寬等，檢測結果返回給ACS。這樣，服務器通過在遠端操作，就可以對用戶申告的設備故障進行簡單定位，并作相應的處理[3]。

    3 系統及流程設計部分

    針對現狀，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。ACS、文件服務器作為普通應用服務器，通過網絡與移動網元GGSN 連接，借GPRS 功能完成與被管理終端的通信。根據管理需求，設計系統架構為：遠端的ACS 進行配置決策，中間的移動網絡作為媒介，承載ACS、文件服務器與被管終端間交互的命令流、文件數據流。通過移動網絡的GPRS 將流送達至讀卡器終端，后者收到信息后進行解析，從而完成對應的RPC（Remote Process Call,遠程過程調用），與網絡上ACS 服務器完成交互。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，也可以使原端系統更好地了解終端的運行情況。比現在固有的人工、面對面、非實時的管理模式有著一定的優越性.具體流程如下：

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

圖 1 讀卡器終端與ACS 服務器的交互流程圖

    具體流程說明：
    1. 讀卡器終端發起Inform，包含EventCode CONNECTIONREQEUST；
    2. 平臺回應 InformResponse；
    3. 讀卡器終端發起空的HTTP Post；
    4. 平臺調用 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，則需要發起多個Download 過程）
    5. 讀卡器終端回應DownloadResponse；
    6. 下載配置文件；
    7. 結束 Session，讀卡器終端重新發起Inform，EventCode 為“ TRANSFERCOMPLETE”；
    8. 平臺回應 InformResponse；
    9. 讀卡器終端發起TransferComplete，告知下載結果及開始/結束時間；
    10. 平臺回應 TransferCompleteResponse；
    11. 結束。

    之后終端即可從下載的配置文件中提取配置信息，進行參數修改。

    4 系統仿真實現

    根據系統設計，在仿真軟件上搭建簡易拓樸：ACS 服務器作為一個普通應用服務器與GGSN 連接后，利用GGSN、SGSN 的承載功能，將數據包傳送至READER。拓樸圖如圖2：

圖 2 系統仿真拓樸圖

    根據 ACS 要完成的功能以及實際的處理流程，需設計完成ACS 的狀態機。ACS 啟動后，由initial 狀態轉移至start 狀態后，待有會話發起上下文后，轉移至open 狀態。這三個狀態為強制狀態，在圖中由紅色標識。ACS 進入Open 狀態后即開始等待會話，之后依次進入流程設計中的各個狀態，待連接關閉后，強制進入close 狀態，等待下一次會話發起。具體ACS 狀態圖如圖3：

圖 3 ACS 服務器的狀態機圖

    5 總結

    筆者觀察到 RFID 系統對移動終端讀卡器上管理的不足，繼而考慮到TR－069 已成熟應用于網關類設備的遠程實時管理，而移動通信網在現階段有其費用小、覆蓋范圍廣等優勢，故將三者結合，設計出系統架構，并設計出遵循TR－069 的具體管理流程，從而擴充改進了TR－069 協議的應用范圍，并在仿真軟件上實現了ACS，完成了對終端的自動配置功能，改進了協議與現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配置這一項功能，對其它功能的實現與新功能的探索，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 協議在家庭網關上的實現［N］，成都大學學報，2006 年6 月