《RFID 技术基础》

《RFID技术基础》 单承赣教授合肥工业大学计算机与信息学院

10EPC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（Electronic Product Code，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。

10EPC与物联网 • 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

10EPC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。 EPC global组织机构

10EPC与物联网 • 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（Internet of Things），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。

10EPC与物联网 • EPC系统的组成

10EPC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。

10EPC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。

10EPC与物联网 • 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（EAN 13）、EANUCC-8（EAN 8）、UCC-12以及EANUCC-14。

10EPC与物联网 • 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。

10EPC与物联网 • EPC编码 EPC编码结构中各字段的长度（位）

10EPC与物联网 • 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

10EPC与物联网 • 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/IEC 18000标准 • 5类功能级别：Class 0、Class 1、Class 2、Class 3、Class 4

10EPC与物联网 • 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EPC Class 1，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。 • EPC Class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。

10EPC与物联网 • EPC Gen 2 • 指符合题为“EPC Radio-Frequency Identity Protocols/Class 1 Generation-2 UHF/RFID/Protocol for Communications at 860 MHz~960 MHz”规范的标签 • EPC Gen 2是一个开放的标准 • EPC Gen 2是一个多协议的标准 • EPC Gen 2是一个发展中的标准

10EPC与物联网 • 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

10EPC与物联网 • EPC阅读器结构

10EPC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（IEEE 802.11）等网络联接方式，这也是EPC阅读器的重要特点。

10EPC与物联网 • 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。

10EPC与物联网 • 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

10EPC与物联网 • 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

10EPC与物联网 • 实体标记语言 PML作为相互通信的通用语言

10EPC与物联网 • PML的核心（PML核） • 采用W3C XML Schema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

10EPC与物联网 • PML的核心（PML核）一个RFID阅读器在其阅读范围内探测到一个Class 2标签的PML文档

10EPC与物联网 • 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。

10EPC与物联网 • 对象名称解析服务阅读器将读到的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。

10EPC与物联网 • 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

10EPC与物联网 • EPC框架下RFID应用 • 制造商产品下线及出库流程

10EPC与物联网 • EPC框架下RFID应用 • 物流公司入库流程

10EPC与物联网 • 系统的架构与软件模块系统信息部分集成了SQL服务器、IS服务器、WMS及Web Portal（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。

10EPC与物联网 • 系统的架构与软件模块

10EPC与物联网 • 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

《RFID 技术基础》