一种实现对RFID移动读写器自动配置的方法

文章出处：http://www.nexussmartsolutions.com 作者：苏鹏，李宁   人气： 发表时间：2011年10月17日

    1 引言


    近年来，在现有的RFID 应用中，RFID 读卡器或者与固定专网连接进行数据、配置的实时同步，或者采用先记录、后上传的方法进行非实时的数据、配置同步两种方式来监控、管理读卡的数据与状态信息。以现在的带移动读卡器的RFID 应用公交收费系统为例，读卡器其实并不是实时与系统通信的。其工作模式为：读卡器对标签进行读取、修改后，将对应条目记录在读卡器内[1]。待每天下班后，由收费系统的工作人员持特定设备来读取这些条目和维护终端系统，完成数据、配置同步。这样的模式有很大的缺点：如不能实时监控运行系统，无法在短时间内挂失;当读卡器的配置信息遭人恶意修改或内置软件出现故障时，远端系统无法及时知晓。随着RFID 系统的更大规模的应用，这样的隐患已经变得值得人们注意，所以，尽量利用现有资源，对移动RFID 读卡器进行实时远程配置更新、状态监控、软件升级等需求愈发显得急切起来。CPE 广域网管理协议（TR－069）作为成熟协议，在管理终端方面，有着完善的体制，但其目前主要应用于对网关类终端配置、管理，还并未出现成熟的使用TR－069 对移动读卡器终端进行自动远程管理的研究与应用。

    本文力图通过对TR-069 这一终端管理协议的研究，扩充了TR－069 对应基本参数，改进了现有的对RFID 远端读卡器的管理模式，提出了利用TR－069 来对RFID 移动读卡器进行实时操作的方法。

    2 预备知识

    2.1 TR-069 协议介绍

    TR-069 是由BroadBand 论坛所开发的技术规范之一。管理模式为ACS(AutoConfiguration Server) 记录并维护终端状态信息并按照配置策略向终端索取状态信息或下发配置信息，目前主要应用于对网关类设备的管理[2]。

    2.2 TR-069 协议功能

    对于用户设备来说，TR-069 主要完成以下四方面的工作：终端设备自动配置和动态的业务配置：对于ACS 来说，每个用户设备可以在协议中对自己做出标志，根据设定的规则，在设备的自动配置方面，终端可以在开机后自动请求ACS中的配置信息，ACS 可对终端下发配置完成“零配置安装”；在动态业务配置方面，ACS可在任意需要的时刻主动发起对单个或一组终端的会话来下发配置，完成从网络侧实时修改终端业务参数。

    对设备的软件、固件的管理：TR-069 的协议提供了对用户设备中的软件、固件进行管理和下载的功能。ACS 可以识别用户设备的版本号，决定是否远程更新用户设备的软件版本，并且在更新完成后能够得知是否成功。例如，当用户设备需要加载新的软件以实现新的业务功能时，或是当前软件存在必须修复的bug 时，通过该功能可以实现对用户设备的远程管理升级。

    对终端设备的状态和性能进行监测：TR-069 定义了ACS 对用户设备的状态和性能进行监测的手段。其中包括了一些通用的性能参数，可以反映当前用户设备的工作状态。另外还提供了标准的语法，服务器端可以定义额外的参数。

    对通信故障的诊断:TR-069 还定义了终端自我诊断和报告的能力，例如在ACS 的指示下，终端可以通过ping 或其它手段检查终端与网络业务提供点之间的连通性、带宽等，检测结果返回给ACS。这样，服务器通过在远端操作，就可以对用户申告的设备故障进行简单定位，并作相应的处理[3]。

    3 系统及流程设计部分

    针对现状，为完成对终端自动管理的功能，须对ACS 与终端的交互进行流程设计。为RFID 移动读卡器配有SIM 卡模块，且被使用于有移动通信基站信号覆盖的范围内。ACS、文件服务器作为普通应用服务器，通过网络与移动网元GGSN 连接，借GPRS 功能完成与被管理终端的通信。根据管理需求，设计系统架构为：远端的ACS 进行配置决策，中间的移动网络作为媒介，承载ACS、文件服务器与被管终端间交互的命令流、文件数据流。通过移动网络的GPRS 将流送达至读卡器终端，后者收到信息后进行解析，从而完成对应的RPC（Remote Process Call,远程过程调用），与网络上ACS 服务器完成交互。这种对读写器的管理模式，可以将管理信息实时地传递至被管终端，也可以使原端系统更好地了解终端的运行情况。比现在固有的人工、面对面、非实时的管理模式有着一定的优越性.具体流程如下：

    对于 ACS 对终端的参数模式，设计如下流程。该流程介绍了平台以配置文件的方式下发参数配置的流程，用于对移动读卡器终端进行远程准实时参数配置。流程图如图1：

图 1 读卡器终端与ACS 服务器的交互流程图

    具体流程说明：
    1. 读卡器终端发起Inform，包含EventCode CONNECTIONREQEUST；
    2. 平台回应 InformResponse；
    3. 读卡器终端发起空的HTTP Post；
    4. 平台调用 Download RPC 方法，要求读卡器终端下载配置文件；（如果有多个配置文件，则需要发起多个Download 过程）
    5. 读卡器终端回应DownloadResponse；
    6. 下载配置文件；
    7. 结束 Session，读卡器终端重新发起Inform，EventCode 为“ TRANSFERCOMPLETE”；
    8. 平台回应 InformResponse；
    9. 读卡器终端发起TransferComplete，告知下载结果及开始/结束时间；
    10. 平台回应 TransferCompleteResponse；
    11. 结束。

    之后终端即可从下载的配置文件中提取配置信息，进行参数修改。

    4 系统仿真实现

    根据系统设计，在仿真软件上搭建简易拓朴：ACS 服务器作为一个普通应用服务器与GGSN 连接后，利用GGSN、SGSN 的承载功能，将数据包传送至READER。拓朴图如图2：

图 2 系统仿真拓朴图

    根据 ACS 要完成的功能以及实际的处理流程，需设计完成ACS 的状态机。ACS 启动后，由initial 状态转移至start 状态后，待有会话发起上下文后，转移至open 状态。这三个状态为强制状态，在图中由红色标识。ACS 进入Open 状态后即开始等待会话，之后依次进入流程设计中的各个状态，待连接关闭后，强制进入close 状态，等待下一次会话发起。具体ACS 状态图如图3：

图 3 ACS 服务器的状态机图

    5 总结

    笔者观察到 RFID 系统对移动终端读卡器上管理的不足，继而考虑到TR－069 已成熟应用于网关类设备的远程实时管理，而移动通信网在现阶段有其费用小、覆盖范围广等优势，故将三者结合，设计出系统架构，并设计出遵循TR－069 的具体管理流程，从而扩充改进了TR－069 协议的应用范围，并在仿真软件上实现了ACS，完成了对终端的自动配置功能，改进了协议与现有对移动读卡器的管理模式。由于ACS 可完成的功能很多，本文只完成了其自动下发配置这一项功能，对其它功能的实现与新功能的探索，则是将来工作的目标与展望所在。

    参考文献
    [1] 郑阳．射频识别电子芯片标签的设计［D］．武汉：华中科技大学，2006．
    [2] Jeff Bernstein,2Wire,Tim Spets,Westell.CPEWAN Management Protocol Broadband Forum TR-069［M］,2004
    [3] 唐珂，王民．TR－069 协议在家庭网关上的实现［N］，成都大学学报，2006 年6 月