物联网导论第2章-EPC

第2章物联网的体系结构比较具有代表性的物联网体系结构有得到欧美支持的EPCGlobal物联网体系结构和日本的UbiquitousID(UID),物联网体系结构。我国学者沈苏彬等从物联网系统功能角度提出了物联网三维体系结构。2.1三维体系结构2.2.1三维体系结构概念我国学者沈苏彬等认为，物联网系统本身是一个3个维度的系统，分别是：信息物品、自主网络、智能应用。信息物品：表示这些物品可以标识或感知其自身信息；自主网络：表示这类网络具有自配置、自愈合、自优化、自保护能力；智能应用：表示这类应用具有智能控制和能力。2.1三维体系结构2.1.2三类功能部件的关系物联网的3个功能维度就是物联网系统的三类组成部件，这些组成部件通过具体的物联网系统相互关联，这样整个物联网的体系结构实际构成了一个立体的结构。2.1三维体系结构物联网不同于互联网，不存在通用的物联网系统，在实际应用中可以看到智能交通系统、智能电网、智能仓储等系统，这些系统可以抽象地称为物联网系统。所以，物联网必定是与应用领域相关的，在特定的应用领域，可以具体定义、设计和实现信息物品、自主网络和智能应用类的功能部件。2.1三维体系结构如图P36所示，信息物品需要依赖自主网络提供的接入网络服务，使得信息物品成为物联网系统可以识别、可以访问的物品；智能网络需要依赖于自主网络提供的数据传递、远程服务访问功能，实现网络环境下的数据传递和服务调用；自主网络需要依赖信息物品的标识，自主选择相关的网络接入协议和配置协议，提供接入信息物品的服务。2.1三维体系结构由此可见，物联网体系结构具有：物品可标识、应用智能化、网络自主化。2.1三维体系结构2.1.3物联网基础设施类技术物联网的基础设施类技术属于三维物联网体系结构中核心部分的支撑技术，它是集成自主网络、信息物品、和智能应用功能部件的关键技术，是真正可以构成物联网技术平台，推动物联网产业化的技术体系。物联网基础设施类技术包括5大类：如P37。2.2自主体系结构2.2.1自主体系结构的概念为了克服无线移动终端在物联网环境中的可用性限制，2006年GuyPujolle提出了自主体系结构的概念。在无线网络、射频识别技术及VoIP等中，TCP/IP的主要缺陷是它的能量消耗问题。自主体系结构使用新的协议栈STP/SP取代其，其中，STP表示智能传输协议，SP表示智能协议。自主系统结构提供了对能够进行自我组织、自我管理的STP/SP协议栈的支持。2.2自主体系结构2.2自主体系结构2.2.2自主体系结自主通信是以自件为中心的一种新方法，它用于执行网络控制平面的已知和突发任务，包括端到端及中间箱之间的沟通。使用自件机制的网络元素的通用框架结构：2.2自主体系结构自件机制策略算法功能2.3EPC体系结构1999年麻省理工学院的两位教授提出以射频识别技术为基础，对所有物品或货品赋予其唯一的编号方案，以此编码对货品或物品进行唯一的标识。这一标识方案采用数字编码，并且通过实物互联网来实现对物品信息的进一步查询，这一技术设想催生了产品电子代码（ElectronicProductCode,EPC）概念的提出。2.3EPC体系结构即每个对象都赋予一个唯一的EPC，并采用射频识别技术的信息管理系统，彼此联系，数据传输和数据存储有EPC网络处理。EPC系统是一个非常先进的、综合性的复杂系统，其最终目标是为每一单品建立全球的、开放的标识标准。由全球产品电子代码（EPC）的编码体系、射频识别系统及信息网络系统3部分组成，如表2-1，见P40。2.3EPC体系结构2.3.1EPC编码体系EPC编码体系是新一代的与GTIN兼容的编码标准，它是全球统一标识系统的延伸和拓展，是全球统一标识系统的重要组成部分，是EPC系统的核心和关键。EPC编是由标头、厂商识别代码、对象分类代码、序列号等数据字段组成的一组数字。见P41。2.3EPC体系结构EPC具有以下特性：（1）科学性（2）兼容性（3）全面性（4）合理性（5）国际性（6）无歧视性2.3EPC体系结构2.3.2射频识别系统EPC射频识别系统是实现EPC代码自动采集的功能模块，主要由射频标签和射频读写器组成。射频标签是产品电子代码的物理载体，附着于可跟踪的物品上，可全球流通并对其进行识别和读写。射频读写器与信息系统相连，是读取标签中的EPC代码并将其输入网络信息系统的设备。2.3EPC体系结构EPC系统射频标签与射频读写器之间利用无线感应方式进行信息交换，具有以下特点：（1）非接触识别；（2）可以识别快速移动物品；（3）可同时识别多个物品等2.3EPC体系结构1.EPC标签EPC标签是产品电子代码的信息载体，主要由天线和芯片组成。EPC标签中存储的唯一信息是96位或64位产品电子代码。目前，EPC标签所采用的主要是Class1/GEN2。2.3EPC体系结构2.读写器读写器是用来识别EPC标签的电子装置，与信息系统相连实现数据的交换。读写器的基本任务就是激活标签，与标签建立通信并且在应用软件和标签之间传送数据。2.3EPC体系结构2.3.3EPC信息网络系统EPC信息网络系统由，本地网络和全球互联网组成，是实现信息管理、信息流通的功能模块。它是在全球互联网的基础上，通过EPC中间件、对象名称解析服务(ONS)和EPC信息服务（EPCIS）来实现全球“实物互联”。2.3EPC体系结构1.EPC中间件EPC中间件具有一系列特定属性的“程序模块”或“服务”，并被用户集成以满足他们的特定需求，EPC中间件以前被称为SAVANT。2.3EPC体系结构2.对象名称解析服务（ONS）对象名称解析服务是一个自动的网络服务系统，类似于域名解析服务（DNS）,ONS给EPC中间件指明了存储产品相关信息的服务器。2.3EPC体系结构3.EPC信息服务(EPCIS)EPCIS提供了一个模块化、可扩展的数据和服务的接口，使得EPC的相关数据可以在企业内部或企业之间共享。它处理与EPC相关的各种信息，如：（1）EPC的观察值（2）包装状态（3）信息源2.3EPC体系结构EPCIS有两种运营模式：一种是EPCIS信息被已经激活的EPCIS应用教程直接应用；另一种是将EPCIS信息存储在资料档案库中以备今后查询时进行检索。2.4习题与实验