EPC与物联网

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。2•条码的产生•EPC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3•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。4EANUCCEPCglobalUS……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•EPC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。5•EPC系统的组成6标签ONS服务器EPCIS服务器Internet路由器数据库本地服务器（含Savant）计算机阅读器标签阅读器………………Internet网络本地网络RFID•EPC系统的组成–标签装载有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。7•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。8•条形码和应用–全球贸易项目代码（GTIN），为全球贸易提供唯一标识的一种代码，有四种编码结构：EANUCC-13（EAN13）、EANUCC-8（EAN8）、UCC-12以及EANUCC-14。9EAN-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•EPC编码–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。10•EPC编码编码类型版本号域名管理对象分类序列号EPC-64TYPEITYPEIITYPEIII222211526171313243423EPC-96TYPEI8282436EPC-256TYPEITYPEIITYPEIII88832641285656561601286411EPC编码结构中各字段的长度（位）•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12•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、Class413•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。14•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15•EPC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16•EPC阅读器结构17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•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。18•EPC系统网络技术——主要完成信息传输和管理功能–Savant：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。19其他Savant其他服务EPCISONSSavant程序模块集成器用户定义的程序模块通用程序模块阅读器接口应用程序接口用户应用程序阅读器阅读器•EPC系统网络技术–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20•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21•实体标记语言22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•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23•PML的核心（PML核）24pmlcore: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•对象名称解析服务（ONS）–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编码对应的EPCIS服务器的地址，它的作用类似于因特网的域名解析服务。25•对象名称解析服务26标签阅读器本地服务器ONS服务器EPCIS阅读器将读到的EPC编码通过本地局域网上传至本地服务器，由本地服务器所带Savant软件对这些信息进行集中处理，然后由本地服务器通过查找本地ONS服务或通过路由器到达远程ONS服务器查找所需EPC编码对应的EPCIS服务器地址，本地服务器就可以和找到的EPCIS服务器进行通信了。•EPC信息服务（EPCIS）–作为网络数据库来实现的，EPC被用作数据库的查询指针–EPCIS提供信息查询的接口，可与已有的数据库、应用程序及信息系统相连接–两种数据流方式：一是阅读器发送原始数据至EPCIS以供存储；二是应用程序发送查询至EPCIS，以获取信息27•EPC框架下RFID应用–制造商产品下线及出库流程28计算机暂存条形码条形码打印机物流公司RFID系统产品下线在包装盒上粘贴条形码打印所需条形码VPN或专网移动数据终端无线网络码垛出库箱/托关联及出库打印软件及相关应用系统托盘上有RFID标签•EPC框架下RFID应用–物流公司入库流程29人工验货托盘及货品入库RFID阅读器人工逐箱扫描，重新建立箱/托关联移动终端数据企业服务器WMS无线局域网LAN异常收货正常收货到达货品•系统的架构与软件模块30综合服务SQL服务器IS服务器WebPortalWMS条形码打印出库扫描入库、出库信息管理入库检验制造商物流公司系统信息部分集成了SQL服务器、IS服务器、WMS及WebPortal（门户网站）功能，并通过网络将制造商、物流公司联结在一起，实现了供应链上下端的一体化。•系统的架构与软件模块31条形码打印出库扫描形成出库记录入库前检验生成检验记录入库出库产品下线及出库统计分析图表订单查询物流公司入/出库统计分析图表订单查询产品下线及出库物流公司入/出库WebPortalRFID-EPC管理系统•EPC应用中存在的需要解决的问题–标签需解决识别正确率和价格两大问题–个人隐私和安全问题–EPC系统的成本–人才的需求32