CN110516489B - 基于IPv6的RFID网络访问标签的方法 - Google Patents

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Abstract

本专利公开了一种基于IPv6的RFID标签访问的方法。通过将整个系统分为服务器块、标签管理块和读写器块。用户通过远端的浏览器发送读写标签的请求到服务器块，服务器将读写请求解析并传输到标签管理模块，同时服务器将启动读写器模块访问标签，读写器模块将最新的标签信息更新至标签管理模块，标签管理模块将请求与数据库里中最新的内容进行比对，最后将结果反馈给客户端。本发明的技术效果在于，实现了用户通过浏览器基于IPv6地址对物品即映射的标签进行读写，成功将控制标签读写的操作范围从目前局限于局域网扩展到了基于互联网的远端，同时使用IPv6来实现标签访问，不仅解决了IPv4地址不足，且具有更快的速度和更好的安全性。

Description

基于IPv6的RFID网络访问标签的方法
技术领域
本发明涉及的技术领域有计算机网络的IPv6协议，HTTP网络协议，数据库中的JDBC技术，MySQL，物联网应用领域，RFID技术，特别是一种基于RFID系统结合IPv6来访问标签的方法。
背景技术
随着物联网的发展与普及，它以迅雷不及掩耳之势，迅速的闯入的生活。给的生活带来了翻天覆地的变化，特别是对某些产业例如超市，仓库存储，智能家居，交通等，生活的方方面面都发生了几乎颠覆性的变化。目前物联网通过为每个物体赋予一个能够通过RFID进行读写的标签，就可以通过标签来定位或者读写物体的信息，但是现在主流的IPv4网络协议已经无法满足日益增长的物联网应用需求。目前IPv4可以提供约40亿左右的网络地址，而全球人口已经超过70亿，这代表平均一个人分不到一个IPv4地址。即使目前有网络地址转换NAT技术可以减少IPv4地址枯竭问题，然而面对物联网应用需要大量的地址的IPv4协议，NAT技术也束手无策。同时目前基于网络对RFID读写器操作时，只能在局域网内实现，而无法直接进行远程操作，这同样带来了诸多不便。
上文中所用到的名词解释如下：
IPv6：互联网协议版本6(Internet Protocol Version 6)，地址长度128比特，采用十六进制表示。
RFID：射频识别(Radio Frequency Identification)可通过无线电讯号识别特定目标并读写相关数据，而无需识别系统与特定目标之间建立机械或光学接触。
发明内容
为解决IPv4资源枯竭问题，本发明将物联网与号称可以为地球上每一粒沙子分配地址的IPv6网络协议结合，进而提出了一个基于IPv6的标签访问软件系统将RFID与IPv6结合，为物品分配IPv6地址，实现用户通过网络在客户端浏览器处对标签进行实时的动态读写标签。
为了实现上述技术目的，本发明的技术方案是：
一种基于IPv6的RFID标签访问的方法，包括以下步骤：
步骤一，服务器持续侦听客户端所发送的请求，当与客户端连接成功后，服务器解析客户端请求内容，并将内容发送至标签管理模块，同时启动读写器模块更新标签管理模块中的信息；
步骤二，标签管理模块将从服务器获取的内容解析成相应的参数，对数据库进行操作，并将操作的结果集返回给服务器，服务器再将结果以友好形式反馈予客户端。
所述的一种基于IPv6的RFID标签访问的方法，步骤一中，服务器与客户端连接的实现方法是：
1)服务器通过设置循环值为true来保持keep-alive状态即持续侦听状态，以等待客户端通过浏览器发送正确的请求；
2)用户通过输入正确的IPv6请求地址，以收到服务器通过友好形式将结果反馈予客户端浏览器，即表示连接成功，否则连接失败，服务器不响应客户端。
所述的一种基于IPv6的RFID标签访问的方法，步骤一中，服务器与客户端的浏览器进行通讯，是基于B/S结构，通过socket来实现的；服务器在接收客户端的浏览器发送的请求时，是通过ServerSocket的accept()方法来接收客户端通过浏览器端口发送的请求。
所述的一种基于IPv6的RFID标签访问的方法，步骤一中，服务器与客户端连接成功后解析浏览器的请求包括如下步骤：
1)根据HTTP协议，用户以GET方式来通过浏览器的URL输入要访问的IPv6服务器地址；
2)服务器对客户端请求中的requestHeder进行解析以获得请求内容，然后将内容传入标签管理模块。
所述的一种基于IPv6的RFID标签访问的方法，步骤一中，服务器同时启动读写器模块更新标签管理模块中的信息的步骤如下：
1)服务器解析完requestHeder后，将发送指令到读写器模块中的读写器；
2)读写器的ReportMode设置为BatchAfterStop模式，以将读到的内容整合成无重复的标签信息，然后读写器发送信号至天线；
3)天线随机访问监控范围内的标签，通过线程控制，经过预设时间后读写器停止，将标签的信息更新至标签管理模块中。预设时间可设为1秒或根据需求进行选择。
所述的一种基于IPv6的RFID标签访问的方法，所述的步骤二中，标签管理模块将从服务器获取的内容解析成相应的参数，对数据库进行操作包括如下步骤：标签管理模块对服务器传入的内容进行分析，转化成相应的参数，然后根据参数对数据库的表进行相应操作并获得结果集。
所述的一种基于IPv6的RFID标签访问的方法，所述的步骤二中，标签管理模块中的数据库表的设计如下：
所述的数据库表包括4个字段：Parameter、ID、state和Data；其中Parameter表示物品名称；ID表示标签的EPC；state表示标签状态，状态0表示该标签不在天线监测范围内，反之则为状态1；Data表示标签内部存储的数据，以十六进制数进行数据存储；其中Parameter与ID字段一一映射，以实现对物品的唯一寻址。
下面表2为标签管理模块映射表示意；
表2标签管理模块映射表
Figure BDA0002110985050000041
所述的一种基于IPv6的RFID标签访问的方法，所述的步骤二中，服务器再将结果以友好形式反馈予客户端包括如下步骤：
标签管理模块把内容解析成相应的参数后，并操作获得结果集后，返回给服务器；其中结果分为六类：无任何请求、输入请求不合法、读标签成功、读标签失败、写标签成功以及写标签失败，服务器基于JSP语言，在Java中使用前端语言，通过socket发送给客户端的浏览器。
本发明的技术效果在于，实现了用户通过浏览器基于IPv6地址对物品即映射的标签进行读写，成功将控制标签读写的操作范围从目前局限于局域网扩展到了基于互联网的远端，同时使用IPv6来实现标签访问，不仅解决了IPv4地址不足，且具有更快的速度和更好的安全性。故解决了过去无法通过外网来访问标签的技术问题，而通过读写器来读写物品的标签时，通过读可以知道该物品是否在监测范围内，写可以为该物品存储相应的信息，为实现对物品在室内进行精确定位的功能打下了坚实的基础，并且只要接入互联网，操作者在任意位置都可以方便快捷的通过标签找到物品。
下面结合附图对本发明作进一步说明。
附图说明
图1为IPv6访问RFID网络标签的系统结构图；
图2为系统模块图；
图3为服务端模块工作流程图；
图4为标签管理模块工作流程图；
图5为读写器模块示意图；
图6为访问成功图；其中(a)为标签读取成功示意图，(b)为标签写入数据成功示意图；
图7为访问失败图；其中(a)为访问的标签不在天线监测范围内；(b)为输入指令不合法；(c)为无任何请求的访问。
具体实施方式
参见图2，本发明中所采用的系统分为三个模块，分别是服务器端模块、标签管理模块和读写器模块。
服务器端模块：服务器负责侦听端口，解析HTTP请求，通过查询标签管理模块的目标标签是否在读写器模块中，如果存在则对其进行相应的请求操作，如果不在则返回访问失败。然后服务器继续保持监听状态。工作流程如图3所示；
标签管理模块：标签管理模块接收来自服务器端的请求，查询数据库中目标标签是否处于活跃状态。如果目标标签处于活跃，则返回请求的操作；如果目标标签不处于活跃状态，则返回访问操作失败的结果。工作流程如图4所示；
读写器模块：它可以接受来至服务器端的指令，并立即做出反应，并将结果返回给标签管理模块。读写器模块如图5所示。它通过标准的EPCglobal标签访问协议对标签进行操作，对标签的所有操作最终都是由阅读器负责执行的。主要包括查询和标签数据的读写。阅读器应该支持LLRP(Low-Level Reader Protocol)协议，EPC Global Class1Gen2空中接口协议，超高频工作频率。标签应该支持EPC Global C1G2空中接口协议，无源被动标签，因为价格便宜，所以优势明显。
本发明中一个完整的命令包括：IPv6地址、端口号、参数name和参数data。例如“http://2001:da8:270:2019::c6/80/？name＝book&data＝125”表示访问IPv6地址为2001:da8:270:2019::c6的服务器，浏览器的端口为80，寻找物品为某个唯一标识的book，并修改其价格为125元。存储在data里的数据由用户自定义的赋予其含义。
具体实施时，如以下实施例中只需要一台服务器，一台Impinj speedway R420读写器和超高频圆极化天线就能实现对AZ-9654标签高效和实时的访问。本实施例的环境包括硬件impinj Speedway读写器、圆极化Laird S9028PCR天线和内置Monza芯片型号为AZ-9654的无源标签，和软件4g运行内存，80G外存，JDK1.8，开源包OctaneSDKJava-1.22.0.30以及mysql-connector-5.0.8。
环境搭建在任意IPv6地址上，只有输入正确的IPv6地址才能获得服务器的反馈，否在将无法得到任何反馈。浏览器应用的默认端口号是80，可输入也可以不用输入；当输入正确的IPv6地址后将依据后面的解析做出反馈。的反馈分为六类：1)无任何请求、2)输入请求不合法、3)读标签成功、4)读标签失败、5)写标签成功以及6)写标签失败。
1)例如输入为：http://2001:da8:270:2019::c6/80时会得到无任何请求的反馈，如图7(c)所示；
2)例如输入为http://2001:da8:270:2019::c6/80/？na时或者会得到http://2001:da8:270:2019::c6/80/？name＝book&d时会得到输入请求不合法的反馈，如图7(b)所示；
3)例如输入为http://2001:da8:270:2019::c6/80/？name＝book&，且目标物book在天线的监测范围内，会得到读取标签成功的反馈，如图6(a)所示；
4)例如输入为http://2001:da8:270:2019::c6/80/？name＝book&时，但是目标物不在监测范围内，会得到读取标签不存在的反馈，如图7(a)所示；
5)例如输入为http://2001:da8:270:2019::c6/80/？name＝book&data＝12时，且目标无在监测范围内会得到写标签成功的反馈，如图6(b)所示；
6)例如输入为http://2001:da8:270:2019::c6/80/？name＝book&data＝125时，但是目标物不在监测范围内，会得到写入数据失败的反馈，如图7(a)所示。
本方法使用的是B/S结构，通过浏览器与服务器通讯。服务器通过创建serverSorket对象，在while(true)的死循环里调用serverSorket对象的accept()方法来等待来自浏览器的HTTP请求，即服务器监听客户端浏览器，是通过设置的循环的值为true来保持服务器的状态为keep-alive。系统工作交互过程详细描述如下：
(1)客户端浏览器发出读/写请求
服务端模块负责侦听端口，解析HTTP请求，并向标签管理模块发送标签操作请求，然后将结果封装成对应的HTTP报文送回客户端。例如当解析出的HTTP请求参数是get时，服务器会要求读取标签的信息，向标签管理模块发出读取标签参数的请求，标签管理模块再查询数据库找出对应标签ID，再要求阅读器读出对应标签的信息，再依次返回。工作流程如图4所示；标签管理模块负责管理标签，判断标签是否存在，查询对应的IP地址，对存在的标签要求阅读器模块执行相应的操作。将标签的标识符(ID)与IPv6地址进行双向映射，从而实现对标签的IPv6寻址。关键在于管理和维护一个数据库，数据库中存储标签ID和IP地址的对应信息，以及其他一些信息。工作流程如图4所示；读写器模块直接通过标准的EPCglobal标签访问协议对标签进行操作，对标签的所有操作最终都是由阅读器负责执行的。主要包括查询和标签数据的读写。阅读器应该支持LLRP(Low-Level Reader Protocol)协议，EPC Global Class1Gen2空中接口协议，超高频工作频率。标签应该支持EPC GlobalC1G2空中接口协议，无源被动标签，因为价格便宜，所以优势明显。
服务器通过获取请求首部的内容，对其进行解析。接收到参数“/？name”和“data”后，通过键值对的方式提取目标标签ID以及标签的数据。故这里要求用户在远端浏览器输入的内容在地址和端口号后要加上上述提到的两个参数。这就会有多个情况出现，故对得到的参数进行判断。在地址和端口都没有错误的前提下通过判断name参数的值来寻找该标签是否在天线范围内，如果不在则反馈给用户“目标标签不在读写器下”如图7(a)所示；如果目标标签在读写器下则再继续判断data参数的值是否为空，如果为空，那么就是访问操作，反馈给用户“访问目标标签成功”如图6(a)所示；如果不为空则将参数的值赋值到目标标签的内容即写标签成功，结果如图6(b)所示。
(2)服务器与标签管理模块的交互
服务器与标签模块的交互是结合MySQL技术实现的。首先需要在myeclipse中导入mysql-connector-java-5.0.8-bin的jar包然后利用JDBC编程技术将服务器与MySQL数据库相连，其交互的内容如下表1所示的一些方法，服务器根据客户端的浏览器中提出的请求来选择相应的方法。
表1 MySQL数据库方法
Figure BDA0002110985050000091
其中add(String EPC)方法表示在服务器接收到请求后将读写器下发现的新标签添加到数据库，并将其标志位置1；compareID(String EPC)方法表示请求的ID查询目标标签是否存在于数据库中；compareParameter(String p)查询参数p是否在数据库中，要求标志位是1；getData(String p)表示根据用户输入的两个键值对的内容得到目标标签的数据；getParameter(String EPC)表示根据ID得到参数；inRead(String EPC)表示在阅读器下的标签将其状态位置1；restore()该方法在每次得到请求时将所有标签的状态置0，这样可以实时的表现出标签是否在读写器下；getID(String p)表示根据参数得到标签的ID；updateData(String p,String data)表示从客户端得到的两个参数值修改目标标签底层的数据并记录在数据库中。服务器只需要调用对应的方法即可实现想要的功能。

Claims (6)

1.一种基于IPv6的RFID标签访问的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一，服务器持续侦听客户端所发送的请求，当与客户端连接成功后，服务器解析客户端请求内容，并将内容发送至标签管理模块，同时启动读写器模块更新标签管理模块中的信息；
步骤二，标签管理模块将从服务器获取的内容解析成相应的参数，对数据库进行操作，并将操作的结果集返回给服务器，服务器再将结果以友好形式反馈予客户端；
步骤一中，服务器与客户端连接的实现方法是：
1)服务器通过设置循环值为true来保持keep-alive状态即持续侦听状态，以等待客户端通过浏览器发送正确的请求；
2)用户通过输入正确的IPv6请求地址，以收到服务器通过友好形式将结果反馈予客户端浏览器，即表示连接成功，否则连接失败，服务器不响应客户端；
步骤一中，服务器同时启动读写器模块更新标签管理模块中的信息的步骤如下：
1)服务器解析完requestHeder后，将发送指令到读写器模块中的读写器；
2)读写器的ReportMode设置为BatchAfterStop模式，以将读到的内容整合成无重复的标签信息，然后读写器发送信号至天线；
3)天线随机访问监控范围内的标签，通过线程控制，经过预设时间后读写器停止，将标签的信息更新至标签管理模块中。
2.根据权利要求1所述的一种基于IPv6的RFID标签访问的方法，其特征在于，步骤一中，服务器与客户端的浏览器进行通讯，是基于B/S结构，通过socket来实现的；服务器在接收客户端的浏览器发送的请求时，是通过ServerSocket的accept()方法来接收客户端通过浏览器端口发送的请求。
3.根据权利要求1所述的一种基于IPv6的RFID标签访问的方法，其特征在于，步骤一中，服务器与客户端连接成功后解析浏览器的请求包括如下步骤：
1)根据HTTP协议，用户以GET方式来通过浏览器的URL输入要访问的IPv6服务器地址；
2)服务器对客户端请求中的requestHeder进行解析以获得请求内容，然后将内容传入标签管理模块。
4.根据权利要求1所述的一种基于IPv6的RFID标签访问的方法，其特征在于，所述的步骤二中，标签管理模块将从服务器获取的内容解析成相应的参数，对数据库进行操作包括如下步骤：标签管理模块对服务器传入的内容进行分析，转化成相应的参数，然后根据参数对数据库的表进行相应操作并获得结果集。
5.根据权利要求1所述的一种基于IPv6的RFID标签访问的方法，其特征在于，所述的步骤二中，标签管理模块中的数据库表的设计如下：
所述的数据库表包括4个字段：Parameter、ID、state和Data；其中Parameter表示物品名称；ID表示标签的EPC；state表示标签状态，状态0表示该标签不在天线监测范围内，反之则为状态1；Data表示标签内部存储的数据，以十六进制数进行数据存储；其中Parameter与ID字段一一映射，以实现对物品的唯一寻址。
6.根据权利要求1所述的一种基于IPv6的RFID标签访问的方法，其特征在于，所述的步骤二中，服务器再将结果以友好形式反馈予客户端包括如下步骤：
标签管理模块把内容解析成相应的参数后，并操作获得结果集后，返回给服务器；其中结果分为六类：无任何请求、输入请求不合法、读标签成功、读标签失败、写标签成功以及写标签失败，服务器基于JSP语言，在Java中使用前端语言，通过socket发送给客户端的浏览器。
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