第10章EPC与物联网

合肥工业大学计算机与信息学院《RFID原理与应用》第2版单承赣教授2第10章EPC与物联网•20世纪70年代，商品条形码的出现引发了商业的第一次革命。•21世纪的今天，基于RFID技术的电子产品编码（ElectronicProductCode，EPC）新技术，给商品的识别、存储、流动、销售各个环节带来了巨大的变革，信息化的浪潮使商业进入了崭新年代。3第10章EPC与物联网10.1EPC的产生和EPC系统10.1.1EPC的产生和发展•1999年美国麻省理工学院成立Auto-ID中心，进行RFID技术研发，通过创建RFID标准，并利用网络技术，形成EPC系统•EPC统一对全球物品的编码方法，直到编码至单个物品•EPC规定了将此编码以数字信息的形式存储于附着在物品上的应答器（在EPC中常称为标签）中•阅读器通过无线空中接口读取标签中的EPC码，并经计算机网络传送至信息控制中心，进行相应的数据处理4第10章EPC与物联网•为实现和管理EPC的工作，国际物品编码协会EAN和美国统一代码委员会UCC在2003年11月成立了全球电子产品代码中心EPCglobal。EANUCCEPCglobalUS……各国编码组织……中国物品编码中心EPCglobal-China（ANCC）终端用户技术委员会硬件技术组软件技术组Auto-IDLabs实验室EPCglobalEPCglobal组织机构5第10章EPC与物联网10.2EPC系统的组成•EPC系统是在计算机互联网（Internet）的基础上，利用RFID、EPC编码、数据通信等技术，构造的一个覆盖全球万事万物的实物互联网（InternetofThings），亦称物联网。•在RFID和Internet的基础上，实物互联网可以将数量更为庞大的物品建立起信息联接，为商业、物流、仓储、生产、家庭等行业和用户提供了信息化的先进管理理念和手段。6第10章EPC与物联网•EPC系统的组成应答器ONS服务器EPCIS服务器Internet路由器数据库本地服务器（含Savant）计算机阅读器应答器阅读器………………Internet网络本地网络RFID7第10章EPC与物联网•EPC系统的组成•应答器装载有EPC编码，它应附着在物品上，亦称为标签（本章后面称为EPC标签或标签）。•阅读器用于读或读写EPC标签，并能连接于本地网络之中。•Savant是连接阅读器和应用程序的软件，亦称为中间件，它是物联网中的核心技术，可认为是该网络的神经系统，故称为Savant。•对象名称解析服务（ONS）的作用类似于Internet中的域名解析服务（DNS），它给Savant指明了存储产品有关信息的服务器（EPCIS）。•系统中EPC信息描述采用实体标记语言（PML），PML是在可扩展标记语言（XML）基础上发展而成，用于描述有关物品信息的一种计算机语言。8第10章EPC与物联网•EPC系统的主要特点如下•采用了EPC编码方法，可以识别物品到个件•信息系统的网络基础是Internet网络，将企业的Intranet，RFID和Internet有机的结合起来•着眼于全球的系统•目前仍需要较多的投入，对于低价值的识别对象，必须考虑由此引进的成本。9第10章EPC与物联网10.2EPC编码10.2.1条形码和应用•全球贸易项目代码（GTIN）•GTIN是唯一的、无含义的、多行业的、全球认可的代码。•GTIN有4种编码结构：•EAN·UCC-13（EAN13）、EAN·UCC-8（EAN8）、UCC-12和EAN·UCC-14代码类型N1N2N3N4N5N6N7N8N9N10N11N12N13N14EANUCC-130N1N2N3N4N5N6N7N8N9N10N11N12N13EANUCC-8000000N1N2N3N4N5N6N7N8UCC-1200N1N2N3N4N5N6N7N8N9N10N11N12EANUCC-14N1N2N3N4N5N6N7N8N9N10N11N12N13N1410第10章EPC与物联网•商品条形码在零售商品上的使用•EAN·UCC-13（标准版原印码）的编码结构•由厂商识别代码、商品项目代码和检验码3部分组成结构种类厂商识别代码商品项目代码检验码结构1X1X2X3X4X5X6X7X8X9X10X11X12X13结构2X1X2X3X4X5X6X7X8X9X10X11X12X1311第10章EPC与物联网•EAN•UCC-8的编码结构•8位组成，左三位是EAN分配的前缀码，接着4位是分配给厂商的特定商品代码，最后一位是检验位结构X1X2X3X4X5X6X7X8含义前缀码商品项目代码检验码12第10章EPC与物联网•商品条形码在零售商品上的使用•EANUCC-13（EAN13）、EANUCC-8（EAN8）的条形码图EAN-13商品条码符号结构EAN-8商品条码符号结构前置码左侧空白区起始符左侧数据符右侧数据符校验符终止符中间分隔符右侧空白区供人识别字符左侧空白区起始符左侧数据符右侧数据符校验符终止符中间分隔符右侧空白区供人识别字符13第10章EPC与物联网•商品条形码在非零售商品上的使用不同包装等级的商品的编码方案14第10章EPC与物联网•条形码和应用•商品条形码在非零售商品上的使用ITF14条形码的结构15第10章EPC与物联网•条形码和应用•商品条形码在物流单元上的使用•物流单元的编码采用系列货运包装箱代码（SSCC-18）进行标识UCC·EAN128条形码标识的非零售商品16第10章EPC与物联网•条形码和应用•SSCC-18的结构•表示SSCC的UCCEAN128条形码应用标识符扩展位厂商识别代码和参考代码检验位00N1N2~N17N1817第10章EPC与物联网10.2.2EPC编码1.EPC编码的类型和方法•目前，EPC编码有64位、96位和256位三种。•EPC编码由版本号、域名管理、对象分类和序列号四个字段组成。•版本号字段标识EPC的版本号，它给出EPC编码的长度；•域名管理字段标识相关的生产厂商信息；•对象分类字段编码物品精确类型；•序列号用于编码出唯一物品。18第10章EPC与物联网•EPC编码EPC编码结构中各字段的长度（位）编码类型版本号域名管理对象分类序列号EPC-64TYPEITYPEIITYPEIII222211526171313243423EPC-96TYPEI8282436EPC-256TYPEITYPEIITYPEIII88832641285656561601286419第10章EPC与物联网2.EPC编码的性能•唯一性：足够的编码容量和组织保证可以保证对某一个物品实现唯一编码•简单性：编码简单且能实现物品的唯一标识，不包含物品的其他相关信息•可扩展性：为未来的发展提供了充足的备用空间•安全性：EPC编码和加密、认证技术相结合10.2.3EPC编码与条形码的关系20第10章EPC与物联网10.3EPC标签和阅读器10.3.1EPC标签与EPCGen21.标签的分类2.EPC标签•标签中存储的唯一信息是EPC编码•标签通常是被动式标签，其空中接口采用EPC空中接口或ISO/IEC18000标准•5类功能级别：Class0、Class1、Class2、Class3、Class421第10章EPC与物联网3.Class与Gen（代）•Class描述的是标签的基本功能，譬如说它里面存储器情况或有无电池。•Gen是指标签规范的主要版本号。通常所说的第二代EPC，实际上是第二代EPCClass1，这表明它是规范的第二个主要版本，针对拥有一次写入内存的标签。•EPCClass的目的是为了提供一种模块化结构，涵盖一系列众多的可能类型的标签功能。22第10章EPC与物联网4.EPCGen2•指符合题为“EPCRadio-FrequencyIdentityProtocols/Class1Generation-2UHF/RFID/ProtocolforCommunicationsat860MHz~960MHz”规范的标签•EPCGen2是一个开放的标准•EPCGen2是一个多协议的标准•EPCGen2是一个发展中的标准23第10章EPC与物联网10.3.2EPC阅读器•应该具有下述功能和特征：•空中接口功能•阅读器防碰撞•与计算机网络的连接24第10章EPC与物联网•EPC阅读器结构空中接口电路控制器网络接口存储显示电源时钟EPC阅读器网络连接EPC标签天线25第10章EPC与物联网•EPC阅读器结构•空中接口电路包括收发两个通道，包含编码、调制、解调、解码等功能，射频功率由天线辐射，并接收从标签返回的信息，空中接口电路是阅读器和标签之间交换信息的纽带。•控制器可以采用微控制器（MCU）或数字信号处理器（DSP）。•网络接口应具有支持以太网、无线局域网（IEEE802.11）等网络联接方式，这也是EPC阅读器的重要特点。26第10章EPC与物联网10.4EPC系统网络技术主要完成信息传输和管理功能10.4.1中间件核心功能是屏蔽不同厂家的RFID阅读器等硬件设备、应用软件系统以及数据传输格式之间的异构性，从而可以实现不同的硬件（阅读器等）与不同应用软件系统间的无缝连接与实时动态集成。27第10章EPC与物联网•中间件•程序模块集成器：由多个程序模块组成。•阅读器接口：阅读器接口提供与阅读器的连接方法，并采用相应的通信协议。•应用程序接口：程序模块和应用程序的接口。•程序模块之间的接口：用自己定义的API（应用程序接口）函数实现。•网络访问接口28第10章EPC与物联网10.4.2实体标记语言（PML）•由可扩展标记语言（XML）发展而来•是一个标准词汇集，用于表述和传递EPC相关信息•是阅读器、Savant、EPCIS、应用程序、ONS之间相互通信的共同语言•是一种相互交换数据和通信的格式，与实际如何存储数据无关，它名为实体标记语言，但它本身不是产品描述标记语言29第10章EPC与物联网•实体标记语言应用程序ONSSavant阅读器本地EPCIS远程EPCISPML(EPC)PML(EPC数据)PML(EPC数据)EPCPMLPMLRFID标签PML作为相互通信的通用语言30第10章EPC与物联网•PML的核心（PML核）•采用W3CXMLSchema语言•定义了约束、文档结构及内容，并可使用现有的工具来创建、修改及发布•用来描述由EPC系统感应器（Sensors）采集到的数据31第10章EPC与物联网•PML的核心（PML核）pmlcore:Sensorpmluid:IDurn:epc:1.4.16.36/pmluid:IDpmlcore:Observationpmlcore:DateTime2002-11-06T13:04:34-06:00/pmlcore:DateTimepmlcore:Tagpmluid:IDurn:epc:1.2.24.400/pmluid:IDpmlcore:Datapmlcore:XMLEEPROMxmlns=:XML/pmlcore:Data/pmlcore:Tag/pmlcore:Observation/pmlcore:Sensor一个RFID阅读器在其阅读范围内探测到一个Class2标签的PML文档32第10章EPC与物联网10.4.3对象名称解析服务（ONS）和EPC信息服务（EPCIS)1.对象名称解析服务•在EPC系统中，需要将EPC编码与相应的商品信息相匹配，而相应的商品信息存储在对应的EPCIS服务器中，ONS服务提供与EPC编