第10章EPC與物聯(lián)網(wǎng)

1、合肥工業(yè)大學(xué) 計算機與信息學(xué)院RFID原理與應(yīng)用原理與應(yīng)用第第2版版單承贛 教授2第第10章章 EPC與物聯(lián)網(wǎng)與物聯(lián)網(wǎng) 20世紀70年代，商品條形碼的出現(xiàn)引發(fā)了商業(yè)的第一次革命。21世紀的今天，基于RFID技術(shù)的電子產(chǎn)品編碼（Electronic Product Code，EPC）新技術(shù)，給商品的識別、存儲、流動、銷售各個環(huán)節(jié)帶來了巨大的變革，信息化的浪潮使商業(yè)進入了嶄新年代。 3第第10章章 EPC與物聯(lián)網(wǎng)與物聯(lián)網(wǎng) 10.1 EPC的產(chǎn)生和的產(chǎn)生和EPC系統(tǒng)系統(tǒng)10.1.1 EPC的產(chǎn)生和發(fā)展 1999年美國麻省理工學(xué)院成立Auto-ID中心，進行RFID技術(shù)研發(fā)，通過創(chuàng)建RFID標準，并利

2、用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，形成EPC系統(tǒng) EPC統(tǒng)一對全球物品的編碼方法，直到編碼至單個物品 EPC規(guī)定了將此編碼以數(shù)字信息的形式存儲于附著在物品上的應(yīng)答器（在EPC中常稱為標簽）中 閱讀器通過無線空中接口讀取標簽中的EPC碼，并經(jīng)計算機網(wǎng)絡(luò)傳送至信息控制中心，進行相應(yīng)的數(shù)據(jù)處理 4第第10章章 EPC與物聯(lián)網(wǎng)與物聯(lián)網(wǎng) 為實現(xiàn)和管理EPC的工作，國際物品編碼協(xié)會EAN和美國統(tǒng)一代碼委員會UCC在2003年11月成立了全球電子產(chǎn)品代碼中心EPCglobal。 EPCglobal組織機構(gòu) 5第第10章章 EPC與物聯(lián)網(wǎng)與物聯(lián)網(wǎng) 10.2 EPC系統(tǒng)的組成系統(tǒng)的組成 EPC系統(tǒng)是在計算機互聯(lián)網(wǎng)（Internet）

3、的基礎(chǔ)上，利用RFID、EPC編碼、數(shù)據(jù)通信等技術(shù)，構(gòu)造的一個覆蓋全球萬事萬物的實物互聯(lián)網(wǎng)（Internet of Things），亦稱物聯(lián)網(wǎng)。 在RFID和Internet的基礎(chǔ)上，實物互聯(lián)網(wǎng)可以將數(shù)量更為龐大的物品建立起信息聯(lián)接，為商業(yè)、物流、倉儲、生產(chǎn)、家庭等行業(yè)和用戶提供了信息化的先進管理理念和手段。 6第第10章章 EPC與物聯(lián)網(wǎng)與物聯(lián)網(wǎng) EPC系統(tǒng)的組成7第第10章章 EPC與物聯(lián)網(wǎng)與物聯(lián)網(wǎng) EPC系統(tǒng)的組成 應(yīng)答器裝載有EPC編碼，它應(yīng)附著在物品上，亦稱為標簽（本章后面稱為EPC標簽或標簽）。 閱讀器用于讀或讀寫EPC標簽，并能連接于本地網(wǎng)絡(luò)之中。 Savant是連接閱讀器和應(yīng)用

4、程序的軟件，亦稱為中間件，它是物聯(lián)網(wǎng)中的核心技術(shù)，可認為是該網(wǎng)絡(luò)的神經(jīng)系統(tǒng)，故稱為Savant。 對象名稱解析服務(wù)（ONS）的作用類似于Internet中的域名解析服務(wù)（DNS），它給Savant指明了存儲產(chǎn)品有關(guān)信息的服務(wù)器（EPCIS）。 系統(tǒng)中EPC信息描述采用實體標記語言（PML），PML是在可擴展標記語言（XML）基礎(chǔ)上發(fā)展而成，用于描述有關(guān)物品信息的一種計算機語言。 8第第10章章 EPC與物聯(lián)網(wǎng)與物聯(lián)網(wǎng) EPC系統(tǒng)的主要特點如下 采用了EPC編碼方法，可以識別物品到個件 信息系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)是Internet網(wǎng)絡(luò)，將企業(yè)的Intranet，RFID和Internet有機的結(jié)合起來

5、著眼于全球的系統(tǒng) 目前仍需要較多的投入，對于低價值的識別對象，必須考慮由此引進的成本。 9第第10章章 EPC與物聯(lián)網(wǎng)與物聯(lián)網(wǎng) 10.2 EPC編碼編碼10.2.1 條形碼和應(yīng)用全球貿(mào)易項目代碼（GTIN） GTIN是唯一的、無含義的、多行業(yè)的、全球認可的代碼。 GTIN有4種編碼結(jié)構(gòu)： EAN UCC-13（EAN 13）、EAN UCC-8（EAN 8）、UCC-12和EAN UCC-1410第第10章章 EPC與物聯(lián)網(wǎng)與物聯(lián)網(wǎng) 商品條形碼在零售商品上的使用 EAN UCC-13（標準版原印碼）的編碼結(jié)構(gòu) 由廠商識別代碼、商品項目代碼和檢驗碼3部分組成11第第10章章 EPC與物聯(lián)網(wǎng)與物聯(lián)

6、網(wǎng) EAN UCC-8的編碼結(jié)構(gòu) 8位組成，左三位是EAN分配的前綴碼，接著4位是分配給廠商的特定商品代碼，最后一位是檢驗位12第第10章章 EPC與物聯(lián)網(wǎng)與物聯(lián)網(wǎng) 商品條形碼在零售商品上的使用 EANUCC-13（EAN 13）、EANUCC-8（EAN 8）的條形碼圖13第第10章章 EPC與物聯(lián)網(wǎng)與物聯(lián)網(wǎng) 商品條形碼在非零售商品上的使用不同包裝等級的商品的編碼方案14第第10章章 EPC與物聯(lián)網(wǎng)與物聯(lián)網(wǎng) 條形碼和應(yīng)用 商品條形碼在非零售商品上的使用ITF14條形碼的結(jié)構(gòu)15第第10章章 EPC與物聯(lián)網(wǎng)與物聯(lián)網(wǎng) 條形碼和應(yīng)用 商品條形碼在物流單元上的使用 物流單元的編碼采用系列貨運包裝箱代

7、碼（SSCC-18）進行標識UCC EAN 128條形碼標識的非零售商品16第第10章章 EPC與物聯(lián)網(wǎng)與物聯(lián)網(wǎng) 條形碼和應(yīng)用 SSCC-18的結(jié)構(gòu) 表示SSCC的UCC EAN 128條形碼17第第10章章 EPC與物聯(lián)網(wǎng)與物聯(lián)網(wǎng) 10.2.2 EPC編碼編碼1. EPC編碼的類型和方法編碼的類型和方法 目前，EPC編碼有64位、96位和256位三種。 EPC編碼由版本號、域名管理、對象分類和序列號四個字段組成。 版本號字段標識EPC的版本號，它給出EPC編碼的長度； 域名管理字段標識相關(guān)的生產(chǎn)廠商信息； 對象分類字段編碼物品精確類型； 序列號用于編碼出唯一物品。 18第第10章章 EPC與

8、物聯(lián)網(wǎng)與物聯(lián)網(wǎng) EPC編碼EPC編碼結(jié)構(gòu)中各字段的長度（位） 編碼類型版本號域名管理對象分類序列號EPC-64TYPE ITYPE IITYPE III222211526171313243423EPC-96TYPE I8282436EPC-256TYPE ITYPE IITYPE III88832641285656561601286419第第10章章 EPC與物聯(lián)網(wǎng)與物聯(lián)網(wǎng) 2. EPC編碼的性能 唯一性：足夠的編碼容量和組織保證可以保證對某一個物品實現(xiàn)唯一編碼 簡單性：編碼簡單且能實現(xiàn)物品的唯一標識，不包含物品的其他相關(guān)信息 可擴展性：為未來的發(fā)展提供了充足的備用空間 安全性：EPC編碼和加

9、密、認證技術(shù)相結(jié)合 10.2.3 EPC編碼與條形碼的關(guān)系編碼與條形碼的關(guān)系20第第10章章 EPC與物聯(lián)網(wǎng)與物聯(lián)網(wǎng) 10.3 EPC標簽和閱讀器 10.3.1 EPC標簽與EPC Gen2 1.標簽的分類 2.EPC標簽 標簽中存儲的唯一信息是EPC編碼 標簽通常是被動式標簽，其空中接口采用EPC空中接口或ISO/IEC 18000標準 5類功能級別：Class 0、Class 1、Class 2、Class 3、Class 421第第10章章 EPC與物聯(lián)網(wǎng)與物聯(lián)網(wǎng) 3. Class與Gen（代） Class描述的是標簽的基本功能，譬如說它里面存儲器情況或有無電池。 Gen是指標簽規(guī)范的主

10、要版本號。通常所說的第二代EPC，實際上是第二代EPC Class 1，這表明它是規(guī)范的第二個主要版本，針對擁有一次寫入內(nèi)存的標簽。 EPC Class的目的是為了提供一種模塊化結(jié)構(gòu)，涵蓋一系列眾多的可能類型的標簽功能。 22第第10章章 EPC與物聯(lián)網(wǎng)與物聯(lián)網(wǎng) 4. EPC Gen 2 指符合題為“EPC Radio-Frequency Identity Protocols/Class 1 Generation-2 UHF/RFID/Protocol for Communications at 860 MHz960 MHz”規(guī)范的標簽 EPC Gen 2是一個開放的標準 EPC Gen 2是

11、一個多協(xié)議的標準 EPC Gen 2是一個發(fā)展中的標準 23第第10章章 EPC與物聯(lián)網(wǎng)與物聯(lián)網(wǎng) 10.3.2 EPC閱讀器閱讀器 應(yīng)該具有下述功能和特征： 空中接口功能 閱讀器防碰撞 與計算機網(wǎng)絡(luò)的連接 24第第10章章 EPC與物聯(lián)網(wǎng)與物聯(lián)網(wǎng) EPC閱讀器結(jié)構(gòu)25第第10章章 EPC與物聯(lián)網(wǎng)與物聯(lián)網(wǎng) EPC閱讀器結(jié)構(gòu) 空中接口電路包括收發(fā)兩個通道，包含編碼、調(diào)制、解調(diào)、解碼等功能，射頻功率由天線輻射，并接收從標簽返回的信息，空中接口電路是閱讀器和標簽之間交換信息的紐帶。 控制器可以采用微控制器（MCU）或數(shù)字信號處理器（DSP）。 網(wǎng)絡(luò)接口應(yīng)具有支持以太網(wǎng)、無線局域網(wǎng)（IEEE 802.1

12、1）等網(wǎng)絡(luò)聯(lián)接方式，這也是EPC閱讀器的重要特點。 26第第10章章 EPC與物聯(lián)網(wǎng)與物聯(lián)網(wǎng) 10.4 EPC系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù) 主要完成信息傳輸和管理功能 10.4.1 中間件中間件核心功能是屏蔽不同廠家的RFID閱讀器等硬件設(shè)備、應(yīng)用軟件系統(tǒng)以及數(shù)據(jù)傳輸格式之間的異構(gòu)性，從而可以實現(xiàn)不同的硬件（閱讀器等）與不同應(yīng)用軟件系統(tǒng)間的無縫連接與實時動態(tài)集成。 27第第10章章 EPC與物聯(lián)網(wǎng)與物聯(lián)網(wǎng) 中間件 程序模塊集成器：由多個程序模塊組成。 閱讀器接口：閱讀器接口提供與閱讀器的連接方法，并采用相應(yīng)的通信協(xié)議。 應(yīng)用程序接口：程序模塊和應(yīng)用程序的接口。 程序模塊之間的接口：用自己定義的AP

13、I（應(yīng)用程序接口）函數(shù)實現(xiàn)。 網(wǎng)絡(luò)訪問接口 28第第10章章 EPC與物聯(lián)網(wǎng)與物聯(lián)網(wǎng) 10.4.2 實體標記語言（實體標記語言（PML） 由可擴展標記語言（XML）發(fā)展而來 是一個標準詞匯集，用于表述和傳遞EPC相關(guān)信息 是閱讀器、Savant、EPCIS、應(yīng)用程序、ONS之間相互通信的共同語言 是一種相互交換數(shù)據(jù)和通信的格式，與實際如何存儲數(shù)據(jù)無關(guān)，它名為實體標記語言，但它本身不是產(chǎn)品描述標記語言 29第第10章章 EPC與物聯(lián)網(wǎng)與物聯(lián)網(wǎng) 實體標記語言PML作為相互通信的通用語言 30第第10章章 EPC與物聯(lián)網(wǎng)與物聯(lián)網(wǎng) PML的核心（PML核） 采用W3C XML Schema語言 定義了

14、約束、文檔結(jié)構(gòu)及內(nèi)容，并可使用現(xiàn)有的工具來創(chuàng)建、修改及發(fā)布 用來描述由EPC系統(tǒng)感應(yīng)器（Sensors）采集到的數(shù)據(jù) 31第第10章章 EPC與物聯(lián)網(wǎng)與物聯(lián)網(wǎng) PML的核心（PML核）一個RFID閱讀器在其閱讀范圍內(nèi)探測到一個Class 2標簽的PML文檔 32第第10章章 EPC與物聯(lián)網(wǎng)與物聯(lián)網(wǎng) 10.4.3 對象名稱解析服務(wù)（對象名稱解析服務(wù)（ONS）和）和EPC信息服信息服務(wù)（務(wù)（EPCIS)1.對象名稱解析服務(wù) 在EPC系統(tǒng)中，需要將EPC編碼與相應(yīng)的商品信息相匹配，而相應(yīng)的商品信息存儲在對應(yīng)的EPCIS服務(wù)器中，ONS服務(wù)提供與EPC編碼對應(yīng)的EPCIS服務(wù)器的地址，它的作用類似于因

15、特網(wǎng)的域名解析服務(wù)。 33第第10章章 EPC與物聯(lián)網(wǎng)與物聯(lián)網(wǎng) 對象名稱解析服務(wù) 標簽 閱讀器 本地 服務(wù)器 ONS 服務(wù)器 EPCIS 閱讀器將讀到的EPC編碼通過本地局域網(wǎng)上傳至本地服務(wù)器，由本地服務(wù)器所帶Savant軟件對這些信息進行集中處理，然后由本地服務(wù)器通過查找本地ONS服務(wù)或通過路由器到達遠程ONS服務(wù)器查找所需EPC編碼對應(yīng)的EPCIS服務(wù)器地址，本地服務(wù)器就可以和找到的EPCIS服務(wù)器進行通信了。 34第第10章章 EPC與物聯(lián)網(wǎng)與物聯(lián)網(wǎng) 2. EPC信息服務(wù)（EPCIS） 作為網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫來實現(xiàn)的，EPC被用作數(shù)據(jù)庫的查詢指針 EPCIS提供信息查詢的接口，可與已有的數(shù)據(jù)庫、應(yīng)用程序及信息系統(tǒng)相連接 兩種數(shù)據(jù)流方式：一是閱讀器發(fā)送原始數(shù)據(jù)至EPCIS以供存儲；二是應(yīng)用程序發(fā)送查詢至EPCIS，以獲取信息第第10章章 EPC與物聯(lián)網(wǎng)與物聯(lián)網(wǎng) 10.5 物聯(lián)網(wǎng)物聯(lián)網(wǎng)基于基于EPC的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)10.5.1 中國物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展現(xiàn)狀中國物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展現(xiàn)狀10.5.2 物聯(lián)網(wǎng)的將來物聯(lián)網(wǎng)的將來10.5.3 影響影響EPC系統(tǒng)發(fā)展的因素系統(tǒng)發(fā)展的因素 硬件實施成本 系統(tǒng)復(fù)雜性 標準問題 安全和隱