1、第第 5 章章 網絡技術網絡技術 學習任務學習任務非接觸射頻識別系統（非接觸射頻識別系統（RFIDRFID） EPCEPC信息網絡系統信息網絡系統 無線傳感器網絡無線傳感器網絡 Click to add title in here 123本章主要涉及：本章主要涉及：學習任務學習任務寬帶網絡技術寬帶網絡技術 無線網格網無線網格網 云計算網絡云計算網絡 Click to add title in here 123本章主要涉及：本章主要涉及：5.1 非接觸射頻識別系統（非接觸射頻識別系統（RFID）無線射頻識別技術（無線射頻識別技術（Radio Frequency Identification，RF

2、ID），即射頻識別。），即射頻識別。射頻識別技術的基本原理是電磁理論。射頻識別技術的基本原理是電磁理論。RFID射頻識別是一種非接觸式的自動識別技術，射頻識別是一種非接觸式的自動識別技術，它通過射頻信號自動識別目標對象并獲取相關數它通過射頻信號自動識別目標對象并獲取相關數據，識別工作無須人工干預，可工作于各種惡劣據，識別工作無須人工干預，可工作于各種惡劣環境。環境。RFID技術可識別高速運動物體并可同時識技術可識別高速運動物體并可同時識別多個標簽，操作快捷方便。別多個標簽，操作快捷方便。5.1.1 RFID分類與基本組成分類與基本組成1. RFID的分類的分類 RFID按使用頻率的不同分為低頻

3、（按使用頻率的不同分為低頻（LF）、高頻）、高頻（HF）、超高頻（）、超高頻（UHF）、微波（）、微波（MW），相對），相對應的代表性頻率分別為：應的代表性頻率分別為： 低頻低頻135kHz以下、以下、 高頻高頻13.56MHz、 超高頻超高頻860M 960MHz、 微波微波2.4G，5.8G。5.1.1 RFID分類與基本組成分類與基本組成 RFID按照能源的供給方式分為無源按照能源的供給方式分為無源RFID，有源，有源RFID，以及半有源，以及半有源RFID。 無源無源RFID讀寫距離近，價格低；讀寫距離近，價格低； 有源有源RFID可以提供更遠的讀寫距離，但是需要電可以提供更遠的讀寫距

4、離，但是需要電池供電，成本要更高一些，適用于遠距離讀寫的應池供電，成本要更高一些，適用于遠距離讀寫的應用場合。用場合。5.1.1 RFID分類與基本組成分類與基本組成2. RFID系統的基本組成部分系統的基本組成部分 RFID電子標簽網絡系統由標簽、閱讀器和數電子標簽網絡系統由標簽、閱讀器和數據傳輸和處理系統三部分組成。據傳輸和處理系統三部分組成。 （1）標簽（）標簽（Tag/ electric signature）：由耦）：由耦合元件及芯片組成，每個標簽具有唯一的電子合元件及芯片組成，每個標簽具有唯一的電子編碼，附著在物體上標識目標對象；編碼，附著在物體上標識目標對象；帶有天線的標簽帶有天線

5、的標簽 5.1.1 RFID分類與基本組成分類與基本組成 （2）天線（）天線（Antenna）：通常和標簽組裝在一）：通常和標簽組裝在一起，在標簽和讀取器間傳遞射頻信號。起，在標簽和讀取器間傳遞射頻信號。 （3）閱讀器（）閱讀器（Reader）：讀取）：讀取/寫入標簽信息寫入標簽信息的設備，可設計為手持式或固定式；的設備，可設計為手持式或固定式；閱讀器閱讀器 5.1.1 RFID分類與基本組成分類與基本組成最常見的是被動射頻系統，當閱讀器遇見最常見的是被動射頻系統，當閱讀器遇見RFID標簽時，發出電磁波，周圍形成電磁場，標簽從標簽時，發出電磁波，周圍形成電磁場，標簽從電磁場中獲得能量激活標簽中

6、的微芯片電路，芯電磁場中獲得能量激活標簽中的微芯片電路，芯片轉換電磁波，然后發送給閱讀器，閱讀器把它片轉換電磁波，然后發送給閱讀器，閱讀器把它轉換成為相關數據。轉換成為相關數據。控制計算器就可以處理這些數據從而進行管理控控制計算器就可以處理這些數據從而進行管理控制。在主動射頻系統中，標簽中裝有電池在有效制。在主動射頻系統中，標簽中裝有電池在有效范圍內活動。范圍內活動。5.1.2 RFID射頻電子標簽射頻電子標簽RFID電子標簽電子標簽(electric signature / Tag)是射頻識是射頻識別（別（RFID）的通俗叫法，標簽也被稱為電子標簽）的通俗叫法，標簽也被稱為電子標簽或智能標簽

7、，它是內存帶有天線的芯片，芯片中或智能標簽，它是內存帶有天線的芯片，芯片中存儲有能夠識別目標的信息。存儲有能夠識別目標的信息。RFID標簽具有持久性，信息接收傳播穿透性強，標簽具有持久性，信息接收傳播穿透性強，存儲信息容量大、種類多等特點。有些存儲信息容量大、種類多等特點。有些RFID標簽標簽支持讀寫功能，目標物體的信息能隨時被更新。支持讀寫功能，目標物體的信息能隨時被更新。 5.1.2 RFID射頻電子標簽射頻電子標簽1. 電子標簽基本構造電子標簽基本構造 電子標簽由天線、集成電路、連接集成電路與天電子標簽由天線、集成電路、連接集成電路與天線的部分、天線所在的底層四部分構成。線的部分、天線所

8、在的底層四部分構成。96 位或位或者者64 位產品電子碼是存儲在位產品電子碼是存儲在RFID 標簽中的唯一標簽中的唯一信息。信息。 電子標簽可以分為有源電子標簽（電子標簽可以分為有源電子標簽（Active tag）和無源電子標簽（和無源電子標簽（Passive tag）。有源電子標簽）。有源電子標簽內裝有電池，無源射頻標簽沒有內裝電池。內裝有電池，無源射頻標簽沒有內裝電池。 目前市場上目前市場上80%為無源電子標簽，不到為無源電子標簽，不到20%為有為有源電子標簽。源電子標簽。5.1.2 RFID射頻電子標簽射頻電子標簽2. 各類標簽各類標簽 采用不同的天線設計和封裝材料可制成多種形式采用不同

9、的天線設計和封裝材料可制成多種形式的標簽，如車輛標簽、貨盤標簽、物流標簽、金的標簽，如車輛標簽、貨盤標簽、物流標簽、金屬標簽、圖書標簽、液體標簽、人員門禁標簽、屬標簽、圖書標簽、液體標簽、人員門禁標簽、門票標簽、行李標簽等。客戶可根據需要選擇或門票標簽、行李標簽等。客戶可根據需要選擇或定制相應的電子標簽。定制相應的電子標簽。5.1.2 RFID射頻電子標簽射頻電子標簽3.電子標簽工作原理電子標簽工作原理有源電子標簽有源電子標簽 又稱主動標簽，標簽的工作電源完全由內部電又稱主動標簽，標簽的工作電源完全由內部電池供給，同時標簽電池的能量供應也部分地轉池供給，同時標簽電池的能量供應也部分地轉換為電子

10、標簽與閱讀器通信所需的射頻能量。換為電子標簽與閱讀器通信所需的射頻能量。 主動標簽自身帶有電池供電，讀主動標簽自身帶有電池供電，讀/寫距離較遠寫距離較遠（約在（約在100 1500m），體積較大，與被動標簽），體積較大，與被動標簽相比成本更高，也稱為有源標簽，一般具有較相比成本更高，也稱為有源標簽，一般具有較遠的閱讀距離，能量耗盡后需更換電池。遠的閱讀距離，能量耗盡后需更換電池。5.1.2 RFID射頻電子標簽射頻電子標簽無源電子標簽無源電子標簽 又稱被動標簽，沒有內裝電池，在閱讀器的讀又稱被動標簽，沒有內裝電池，在閱讀器的讀出范圍之外時，電子標簽處于無源狀態，在閱出范圍之外時，電子標簽處于無

11、源狀態，在閱讀器的讀出范圍之內時，電子標簽從閱讀器發讀器的讀出范圍之內時，電子標簽從閱讀器發出的射頻能量中提取其工作所需的電源。出的射頻能量中提取其工作所需的電源。 無源電子標簽一般均采用反射調制方式完成電無源電子標簽一般均采用反射調制方式完成電子標簽信息向閱讀器的傳送。子標簽信息向閱讀器的傳送。5.1.2 RFID射頻電子標簽射頻電子標簽 無源電子標簽在接收到閱讀器發出的微波信號后，無源電子標簽在接收到閱讀器發出的微波信號后，將部分微波能量轉化為直流電供自己工作，將部分微波能量轉化為直流電供自己工作， 一般可做到免維護，成本很低并具有很長的使用一般可做到免維護，成本很低并具有很長的使用壽命，

12、比主動標簽更小也更輕，讀寫距離則較近壽命，比主動標簽更小也更輕，讀寫距離則較近（約在（約在1mm30mm），也稱為無源標簽。），也稱為無源標簽。 相比有源系統，無源系統在閱讀距離及適應物體相比有源系統，無源系統在閱讀距離及適應物體運動速度方面略有限制。運動速度方面略有限制。5.1.2 RFID射頻電子標簽射頻電子標簽半無源射頻標簽半無源射頻標簽 也有內裝電池，但標簽內的電池供電僅對標簽也有內裝電池，但標簽內的電池供電僅對標簽內要求供電維持數據的電路或者標簽芯片工作內要求供電維持數據的電路或者標簽芯片工作所需電壓的輔助支持，本身耗電很少的標簽電所需電壓的輔助支持，本身耗電很少的標簽電路供電。路供

13、電。 標簽未進標簽未進入入工作狀態前，一直處于休眠狀態，工作狀態前，一直處于休眠狀態，相當于無源標簽，標簽內部電池能量消耗很少，相當于無源標簽，標簽內部電池能量消耗很少，因而電池可維持幾年，甚至長達因而電池可維持幾年，甚至長達10年有效；年有效；5.1.2 RFID射頻電子標簽射頻電子標簽 當標簽進入閱讀器的讀出區域時，受到閱讀器當標簽進入閱讀器的讀出區域時，受到閱讀器發出的射頻信號激勵，進入工作狀態時，標簽發出的射頻信號激勵，進入工作狀態時，標簽與閱讀器之間信息交換的能量支持以閱讀器供與閱讀器之間信息交換的能量支持以閱讀器供應的射頻能量為主（反射調制方式），應的射頻能量為主（反射調制方式），

14、 標簽內部電池的作用主要在于彌補標簽所處位標簽內部電池的作用主要在于彌補標簽所處位置的射頻場強不足，標簽內部電池的能量并不置的射頻場強不足，標簽內部電池的能量并不轉換為射頻能量。轉換為射頻能量。5.1.2 RFID射頻電子標簽射頻電子標簽4. 降低電子標簽成本舉措降低電子標簽成本舉措 EPC 標簽能在單品追蹤中發揮作用的關鍵之標簽能在單品追蹤中發揮作用的關鍵之一就是大幅度降低標簽的成本。一就是大幅度降低標簽的成本。 縮小芯片縮小芯片 開發新型天線開發新型天線 尋找硅的替代品尋找硅的替代品 5.1.3 RFID閱讀器閱讀器 射頻識別系統中，閱讀器又稱為讀出裝置，掃描器、射頻識別系統中，閱讀器又稱

15、為讀出裝置，掃描器、通信器、閱讀器（取決于電子標簽是否可以無線改通信器、閱讀器（取決于電子標簽是否可以無線改寫數據）。寫數據）。RFID閱讀器通過天線與閱讀器通過天線與RFID電子標簽進行無線通電子標簽進行無線通信，可以實現對標簽識別碼和內存數據的讀出或寫信，可以實現對標簽識別碼和內存數據的讀出或寫入操作。入操作。典型的閱讀器包含有高頻模塊（發送器和接收器）、典型的閱讀器包含有高頻模塊（發送器和接收器）、控制單元以及閱讀器天線。控制單元以及閱讀器天線。5.1.3 RFID閱讀器閱讀器 1. 閱讀器基本工作原理閱讀器基本工作原理 閱讀器基本工作原理是閱讀器使用多種方式閱讀器基本工作原理是閱讀器使

16、用多種方式與標簽交互信息，近距離讀取被動標簽中信息最與標簽交互信息，近距離讀取被動標簽中信息最常用的方法就是電感式耦合。常用的方法就是電感式耦合。 只要貼近，盤繞閱讀器的天線與盤繞標簽的天線只要貼近，盤繞閱讀器的天線與盤繞標簽的天線之間就形成了一個磁場。之間就形成了一個磁場。 標簽就是利用這個磁場發送電磁波給閱讀器。這標簽就是利用這個磁場發送電磁波給閱讀器。這些返回的電磁波被轉換為數據信息，即標簽的些返回的電磁波被轉換為數據信息，即標簽的EPC 編碼。編碼。5.1.3 RFID閱讀器閱讀器 電子標簽與閱讀器之間通過耦合元件實現射頻信電子標簽與閱讀器之間通過耦合元件實現射頻信號的空間（無接觸）耦

17、合、在耦合通道內，根據號的空間（無接觸）耦合、在耦合通道內，根據時序關系，實現能量的傳遞、數據的交換。時序關系，實現能量的傳遞、數據的交換。 發生在閱讀器和電子標簽之間的射頻信號的耦合發生在閱讀器和電子標簽之間的射頻信號的耦合類型有兩種。類型有兩種。 （1）電感耦合。變壓器模型，通過空間高頻交變）電感耦合。變壓器模型，通過空間高頻交變磁場實現耦合，依據的是電磁感應定律。磁場實現耦合，依據的是電磁感應定律。 （2）電磁反向散射耦合：雷達原理模型，發射出）電磁反向散射耦合：雷達原理模型，發射出去的電磁波，碰到目標后反射，同時攜帶回來目去的電磁波，碰到目標后反射，同時攜帶回來目標信息，依據的是電磁波

18、的空間傳播規律。標信息，依據的是電磁波的空間傳播規律。5.1.3 RFID閱讀器閱讀器 電感耦合方式一般適合于中、低頻工作的近距離電感耦合方式一般適合于中、低頻工作的近距離射頻識別系統。射頻識別系統。 典型的工作頻率有：典型的工作頻率有：125kHz、225kHz和和1356MHz。識別作用距離小于。識別作用距離小于1m，典型作用，典型作用距離為距離為1020cm。 電磁反向散射耦合方式一般適合于高頻、微波工電磁反向散射耦合方式一般適合于高頻、微波工作的遠距離射頻識別系統。作的遠距離射頻識別系統。 典型的工作頻率有：典型的工作頻率有：433MHz，915MHz，2.45GHz，5.8GHz。作

19、用距離大于。作用距離大于1m，典型作，典型作用距離為用距離為3-l0m。5.1.3 RFID閱讀器閱讀器 2. 閱讀器的類型閱讀器的類型 閱讀器分為手持和固定兩種，由發送器，接收閱讀器分為手持和固定兩種，由發送器，接收儀、控制模塊和收發器組成。儀、控制模塊和收發器組成。 收發器和控制計算機或可編程邏輯控制器收發器和控制計算機或可編程邏輯控制器（PLC）連接從而實現它的溝通功能。閱讀器）連接從而實現它的溝通功能。閱讀器也有天線接收和傳輸信息。也有天線接收和傳輸信息。 數據傳輸和處理系統：閱讀器通過接收標簽發數據傳輸和處理系統：閱讀器通過接收標簽發出的無線電波接收讀取數據。出的無線電波接收讀取數據

20、。5.1.3 RFID閱讀器閱讀器 在由在由EPC 標簽、閱讀器、標簽、閱讀器、Savant 服務器、服務器、Internet、ONS 服務器、服務器、PML服務器以及眾多服務器以及眾多數據庫組成的實物互聯網中，閱讀器讀出的數據庫組成的實物互聯網中，閱讀器讀出的EPC 只是一個信息參考（指針），由這個信息只是一個信息參考（指針），由這個信息參考從參考從INTERNET 找到找到IP 地址并獲取該地址中地址并獲取該地址中存放的相關的物品信息。存放的相關的物品信息。而采用分布式而采用分布式Savant 軟件系統處理和管理由軟件系統處理和管理由閱讀器讀取的一連串閱讀器讀取的一連串EPC 信息。信息。

21、5.1.3 RFID閱讀器閱讀器 由于在標簽上只有一個由于在標簽上只有一個EPC 碼，計算機需要知碼，計算機需要知道與該道與該EPC匹配的其它信息，這就需要匹配的其它信息，這就需要ONS 來提供一種自動化的網絡數據庫服務，來提供一種自動化的網絡數據庫服務，Savant將將EPC 傳給傳給ONS，ONS 指示指示Savant 到一個保存著產品文件的到一個保存著產品文件的PML 服務器查找，該服務器查找，該文件可由文件可由Savant 復制，因而文件中的產品信復制，因而文件中的產品信息就能傳到供應鏈上。息就能傳到供應鏈上。5.1.3 RFID閱讀器閱讀器 3. 標簽的識讀標簽的識讀 標簽進入磁場后

22、，接收解讀器發出的射頻信號，標簽進入磁場后，接收解讀器發出的射頻信號，憑借感應電流所獲得的能量發送出存儲在芯片憑借感應電流所獲得的能量發送出存儲在芯片中的產品信息（中的產品信息（Passive Tag，無源標簽或被，無源標簽或被動標簽），或者主動發送某一頻率的信號動標簽），或者主動發送某一頻率的信號（Active Tag，有源標簽或主動標簽）；，有源標簽或主動標簽）； 解讀器讀取信息并解碼后，送至中央信息系統解讀器讀取信息并解碼后，送至中央信息系統進行有關數據處理。進行有關數據處理。5.1.3 RFID閱讀器閱讀器 一套完整的一套完整的RFID系統系統, 是由閱讀器是由閱讀器(Reader)與

23、電子標簽與電子標簽(TAG)也就是所謂的應答器也就是所謂的應答器(Transponder)及應用軟件系統三個部份所組及應用軟件系統三個部份所組成成, 其工作原理是其工作原理是Reader 發射一特定頻率的無線發射一特定頻率的無線電波能量給電波能量給Transponder, 用以驅動用以驅動 Transponder電路將內部的數據送出，此時電路將內部的數據送出，此時 Reader 便依序接收解讀數據便依序接收解讀數據, 送給應用程序做送給應用程序做相應的處理。相應的處理。5.1.4 閱讀器關鍵技術閱讀器關鍵技術1.避免閱讀器沖突避免閱讀器沖突 利用閱讀器遇到的一個問題就是，從一個閱讀利用閱讀器遇

24、到的一個問題就是，從一個閱讀器發出的信號可能與另一個覆蓋范圍重疊的閱器發出的信號可能與另一個覆蓋范圍重疊的閱讀器發出的信號互相干擾。讀器發出的信號互相干擾。 這種現象叫做閱讀器沖突，可以利用一種叫做這種現象叫做閱讀器沖突，可以利用一種叫做時分多址（時分多址（TDMA）機制來避免沖突。）機制來避免沖突。 簡而言之，就是閱讀器被指示在不同時段讀取簡而言之，就是閱讀器被指示在不同時段讀取信息，而不是在同一時刻都試圖讀取信息，這信息，而不是在同一時刻都試圖讀取信息，這保證了它們不會互相干擾。保證了它們不會互相干擾。 5.1.4 閱讀器關鍵技術閱讀器關鍵技術2. 避免標簽沖突避免標簽沖突 閱讀器遇到的另

25、一個問題就是在同一范圍內要閱讀器遇到的另一個問題就是在同一范圍內要讀取多個芯片的信息，當在同一時刻超過一個讀取多個芯片的信息，當在同一時刻超過一個芯片向閱讀器返回信號，這樣標簽沖突就發生芯片向閱讀器返回信號，這樣標簽沖突就發生了，它使閱讀器不能清晰判斷信息。了，它使閱讀器不能清晰判斷信息。 目前已經采用了一個標準化的方法來解決這個目前已經采用了一個標準化的方法來解決這個問題。問題。5.1.4 閱讀器關鍵技術閱讀器關鍵技術 閱讀器只要求第一位數符合它所要求的數字的閱讀器只要求第一位數符合它所要求的數字的標簽回應閱讀器。標簽回應閱讀器。 從本質上來講，就是，閱讀器提出要求：從本質上來講，就是，閱讀

26、器提出要求：“產產品電子碼以品電子碼以0 開頭的標簽回應閱讀器。開頭的標簽回應閱讀器。” 如果超過一個標簽回應，則閱讀器繼續要求：如果超過一個標簽回應，則閱讀器繼續要求：“產品電子碼以產品電子碼以00 開頭的標簽回應閱讀器。開頭的標簽回應閱讀器。” 這樣操作直到僅有一個標簽回應為止。這樣操作直到僅有一個標簽回應為止。 這一過程非常迅速，一個閱讀器在這一過程非常迅速，一個閱讀器在1 秒之內可秒之內可以讀取以讀取50個標簽的信息。個標簽的信息。 5.1.4 閱讀器關鍵技術閱讀器關鍵技術3 .讀取距離讀取距離 閱讀器讀取信息的距離取決于閱讀器的能量和閱讀器讀取信息的距離取決于閱讀器的能量和使用的頻率

27、。使用的頻率。 通常來講，高頻率的標簽有更大的讀取距離，通常來講，高頻率的標簽有更大的讀取距離，但是它需要閱讀器輸出的電磁波能量更大。但是它需要閱讀器輸出的電磁波能量更大。 一個典型的低頻標簽必須在一英尺內讀取，而一個典型的低頻標簽必須在一英尺內讀取，而一個超高頻一個超高頻UHF 標簽可以在標簽可以在10 到到20 英尺的距英尺的距離內被讀取。離內被讀取。5.1.5 SAVANT 系統系統 1. 分布式結構分布式結構 Savant 與大多數的企業管理軟件不同，它不是一與大多數的企業管理軟件不同，它不是一個拱形結構的應用程序。而是利用了一個分布式個拱形結構的應用程序。而是利用了一個分布式的結構，

28、以層次化進行組織、管理數據流。的結構，以層次化進行組織、管理數據流。 Savant 將被利用在商店、分銷中心、地區辦公室、將被利用在商店、分銷中心、地區辦公室、工廠，甚至有可能在卡車或貨運飛機上應用。每工廠，甚至有可能在卡車或貨運飛機上應用。每一個層次上的一個層次上的Savant 系統將收集、存儲和處理信系統將收集、存儲和處理信息，并與其他的息，并與其他的Savant系統進行交流。系統進行交流。5.1.5 SAVANT 系統系統 例如，一個運行在商店里的例如，一個運行在商店里的Savant 系統系統可能要通知分銷中心還需要更多的產品，在分可能要通知分銷中心還需要更多的產品，在分銷中心運行的銷中

29、心運行的Savant 系統可能會通知商店的系統可能會通知商店的Savant 系統一批貨物已于一個具體的時間出系統一批貨物已于一個具體的時間出貨了。貨了。 Savant 系統需要完成的主要任務是數據系統需要完成的主要任務是數據校對、閱讀器協調、數據傳送、數據存儲和任校對、閱讀器協調、數據傳送、數據存儲和任務管理。務管理。5.1.5 SAVANT 系統系統 2. 數據校對數據校對 處在網絡邊緣的處在網絡邊緣的Savant 系統，直接與閱讀器進系統，直接與閱讀器進行信息交流，它們會進行數據校對。并非每個標行信息交流，它們會進行數據校對。并非每個標簽每次都會被讀到，而且有時一個標簽的信息可簽每次都會被

30、讀到，而且有時一個標簽的信息可能被誤讀，能被誤讀，Savant 系統能夠利用算法校正這些系統能夠利用算法校正這些錯誤。錯誤。3. 閱讀器協調閱讀器協調 如果從兩個有重疊區域的閱讀器讀取信號，它們如果從兩個有重疊區域的閱讀器讀取信號，它們可能讀取了同一個標簽的信息，產生了相同且多可能讀取了同一個標簽的信息，產生了相同且多余的產品電子碼。余的產品電子碼。Savant 的一個任務就是分析的一個任務就是分析已讀取的信息并且刪掉這些冗余的產品編碼。已讀取的信息并且刪掉這些冗余的產品編碼。5.1.5 SAVANT 系統系統 4. 數據傳送數據傳送 在每一層次上，在每一層次上，Savant 系統必須要決定什

31、么樣的系統必須要決定什么樣的信息需要在供應鏈上向上傳遞或向下傳遞。例如，信息需要在供應鏈上向上傳遞或向下傳遞。例如，在冷藏工廠的在冷藏工廠的Savant 系統可能只需要傳送它所儲系統可能只需要傳送它所儲存的商品的溫度信息就可以了。存的商品的溫度信息就可以了。5. 數據存儲數據存儲 現有的數據庫不具備在一秒鐘內處理超過幾百條現有的數據庫不具備在一秒鐘內處理超過幾百條事務的能力，因此事務的能力，因此Savant系統的另一個任務就是系統的另一個任務就是維護實時存儲事件數據庫維護實時存儲事件數據庫(RIED)。5.1.5 SAVANT 系統系統 6. 任務管理任務管理 無論Savant 系統在層次結構

32、中所處的等級是什么，所有的Savant 系統都有一套獨具特色的任務管理系統(TMS)，這個系統使得他們可以實現用戶自定義的任務來進行數據管理和數據監控。 例如，一個商店中的Savant 系統可以通過編寫程序實現一些功能，當貨架上的產品降低到一定水平時，會給儲藏室管理員發出警報。5.1.5 SAVANT 系統系統 7. 對象名解析服務（對象名解析服務（ONS） 只將產品電子碼存儲在了標簽中，計算機還需只將產品電子碼存儲在了標簽中，計算機還需要一些將產品電子碼匹配到相應商品信息的方要一些將產品電子碼匹配到相應商品信息的方法。法。 這個角色就由對象名稱解析服務這個角色就由對象名稱解析服務(ONS)擔

33、當，擔當，它是一個自動的網絡服務系統，有點類似于域它是一個自動的網絡服務系統，有點類似于域名解析服務名解析服務,DNS 是將一臺計算機定位到萬維是將一臺計算機定位到萬維網上的某一具體地點的服務。網上的某一具體地點的服務。5.1.5 SAVANT 系統系統 8. 服務過程服務過程： 當一個閱讀器讀取一個EPC 標簽的信息時，產品電子碼就傳遞給了Savant系統。Savant 系統利用ONS 對象名解析服務找到這個產品信息所存儲的位置。 ONS 給Savant 系統指明了一個服務器，這個產品的有關文件就存儲在這臺服務器上。接著這個文件就能夠在Savant系統中找到，并且存儲在這個文件中的關于這個產

34、品的信息將會被傳遞過來，從而應用于供應鏈管理。5.1.6 RFID標準標準目前，世界一些知名公司各自推出了自己的很多標目前，世界一些知名公司各自推出了自己的很多標準，這些標準互不兼容，表現在頻段和數據格式上準，這些標準互不兼容，表現在頻段和數據格式上的差異的差異。目前全球有兩大目前全球有兩大RFID標準陣營：歐美的標準陣營：歐美的Auto-ID Center與日本的與日本的Ubiquitous ID Center（UID）。）。歐美的歐美的EPC標準采用標準采用UHF頻段，為頻段，為860MHz930MHz，日本，日本RFID標準采用的頻段為標準采用的頻段為2.45GHz和和13.56MHz；

35、日本標準電子標簽的信息位數為；日本標準電子標簽的信息位數為128位，位，EPC標準的位數則為標準的位數則為96位。位。 5.1.7 RFID 應用應用RFID的典型應用領域包括：門禁考勤，圖書的典型應用領域包括：門禁考勤，圖書館，醫藥管理，倉儲管理，物流配送，產品防館，醫藥管理，倉儲管理，物流配送，產品防偽，生產線自動化，身份證防偽，身份識別等偽，生產線自動化，身份證防偽，身份識別等等。兩個等。兩個RFID的應用案例如下：的應用案例如下：1. 鐵路車號自動識別系統（鐵路車號自動識別系統（ATIS） 2. 北京奧運會門票北京奧運會門票5.2 EPC信息網絡系統信息網絡系統以簡單以簡單RFID系統

36、為基礎，結合已有的網絡技術、系統為基礎，結合已有的網絡技術、數據庫技術、中間件技術等，構筑一個由大量聯網數據庫技術、中間件技術等，構筑一個由大量聯網的閱讀器和無數移動的標簽組成的，比的閱讀器和無數移動的標簽組成的，比Internet更更為龐大的物聯網成為技術發展的趨勢。為龐大的物聯網成為技術發展的趨勢。在這個網絡中，系統可以自動的、實時的對物體進在這個網絡中，系統可以自動的、實時的對物體進行識別、定位、追蹤、監控并觸發相應事件。行識別、定位、追蹤、監控并觸發相應事件。較為成型的分布式網絡集成框架是較為成型的分布式網絡集成框架是EPC global提出提出的的EPC網絡。網絡。EPC網絡主要是針

37、對物流領域。網絡主要是針對物流領域。5.1.5 SAVANT 系統系統 EPC物聯網：系統結構物聯網：系統結構 5.1.5 SAVANT 系統系統 EPC系統是一個先進的、綜合性的和復雜的系系統是一個先進的、綜合性的和復雜的系統。它由統。它由EPC編碼體系、編碼體系、RFID系統及信息網絡系統及信息網絡系統三個部分組成，系統三個部分組成，主要包括六個方面：主要包括六個方面：EPC編碼、編碼、EPC標簽、讀標簽、讀寫器、寫器、EPC中間件、對象名稱解析服務（中間件、對象名稱解析服務（ONS）和和EPC信息服務（信息服務（EPCIS）。）。5.2.1 物聯網物聯網EPC網絡系統構成網絡系統構成 物

38、聯網（物聯網（IOT）EPC網絡網絡結構示意圖結構示意圖 5.2.1 物聯網物聯網EPC網絡系統構成網絡系統構成EPC 網絡的特點是：網絡的特點是： （1）不像傳統的條碼，本網絡不需要人的干預）不像傳統的條碼，本網絡不需要人的干預與操作而是通過自動技術實現網絡運行；與操作而是通過自動技術實現網絡運行； （2）無縫鏈接；）無縫鏈接； （3）網絡的成本相對較低；）網絡的成本相對較低； （4）本網絡是通用的，可以在任何環境下運行；）本網絡是通用的，可以在任何環境下運行； （5）采納一些管理實體的標準如：）采納一些管理實體的標準如：UCC、EAN、ANSI、ISO 等。等。5.2.2 系統構成系統構成

39、EPC系統由產品電子代碼、射頻識別系統和信系統由產品電子代碼、射頻識別系統和信息網絡系統構成，主要包括以下六個方面。息網絡系統構成，主要包括以下六個方面。系統構成系統構成名稱名稱說明說明EPC編碼編碼體系體系EPC編碼標準編碼標準識別目標的特定代碼識別目標的特定代碼射頻識別射頻識別系統系統EPC標簽標簽識讀識讀EPC標簽標簽射頻讀寫器射頻讀寫器信息網絡系統信息網絡系統信息網絡信息網絡系統系統Savant（神經網絡軟件（神經網絡軟件，中間件），中間件）EPC系統的軟件支持系統系統的軟件支持系統對象名解析服務對象名解析服務ONS類似于互聯網類似于互聯網DNS功能，定位產品信功能，定位產品信息存儲位

40、置息存儲位置實體標記語言實體標記語言PML供軟件開發、數據存儲和數據分析用供軟件開發、數據存儲和數據分析用5.2.2 系統構成系統構成（1）EPC編碼編碼： 長度為長度為64位、位、96位和位和256位的位的ID編碼，出于成編碼，出于成本的考慮現在主要采用本的考慮現在主要采用64位和位和96位兩種編碼。位兩種編碼。 EPC編碼分為四個字段，分別為：編碼分為四個字段，分別為： 頭部，標識編碼的版本號，這樣就可使電子產頭部，標識編碼的版本號，這樣就可使電子產品編碼采用不同的長度和類型；品編碼采用不同的長度和類型； 產品管理者，如產品的生產商；產品管理者，如產品的生產商； 產品所屬的商品類別；產品所

41、屬的商品類別； 單品的唯一編號。單品的唯一編號。5.2.2 系統構成系統構成（2）EPC 標簽標簽 EPC 標簽由天線、集成電路、連接集成電標簽由天線、集成電路、連接集成電路與天線的部分、天線所在的底層四部分構成。路與天線的部分、天線所在的底層四部分構成。96 位或者位或者64 位產品電子碼是存儲在位產品電子碼是存儲在RFID 標標簽中的唯一信息。簽中的唯一信息。 EPC 標簽有主動型，被動型和半主動型三標簽有主動型，被動型和半主動型三種類型。種類型。5.2.2 系統構成系統構成主動和半主動標簽在追蹤高價值商品時非常有用，主動和半主動標簽在追蹤高價值商品時非常有用，因為他們可以遠距離的掃描，掃

42、描距離可以達到因為他們可以遠距離的掃描，掃描距離可以達到100 英尺，但這種標簽每個成本要英尺，但這種標簽每個成本要1 美元或更多，美元或更多，這使得他不適合應用于低成本的商品上。這使得他不適合應用于低成本的商品上。被動標簽的掃描距離不像主動標簽那么遠，通常被動標簽的掃描距離不像主動標簽那么遠，通常少于少于10 英尺，但它們比主動標簽便宜得多，目前英尺，但它們比主動標簽便宜得多，目前成本已經降至成本已經降至5 美分左右，而且不需要維護。美分左右，而且不需要維護。5.2.2 系統構成系統構成（3）Savant中間件中間件 是介于閱讀器與企業應用之間的中間件，為企是介于閱讀器與企業應用之間的中間件

43、，為企業應用提供一系列計算功能。業應用提供一系列計算功能。 它首要任務是減少從閱讀器傳往企業應用的數它首要任務是減少從閱讀器傳往企業應用的數據量，對閱讀器讀取的標簽數據進行過濾、匯據量，對閱讀器讀取的標簽數據進行過濾、匯集、計算等操作，集、計算等操作， 同時同時Savant還提供與還提供與ONS、PML服務器、其服務器、其他他Savant互操作功能。互操作功能。5.2.2 系統構成系統構成（4）對象名字服務）對象名字服務 類似于域名服務器類似于域名服務器DNS，ONS提供將提供將EPC編碼解編碼解析為一個或一組析為一個或一組URLs的服務，通過的服務，通過URLs可獲得與可獲得與EPC相關產品

44、的進一步信息。相關產品的進一步信息。（5）信息服務）信息服務 以以PML格式存儲產品相關信息。存儲的信息中一類格式存儲產品相關信息。存儲的信息中一類是與時間相關的歷史事件記錄，如原始的是與時間相關的歷史事件記錄，如原始的RFID閱讀閱讀事件（記錄標簽在什么時間，被哪個閱讀器閱讀），事件（記錄標簽在什么時間，被哪個閱讀器閱讀），高層次的活動記錄如交易事件（記錄交易涉及的標高層次的活動記錄如交易事件（記錄交易涉及的標簽）等；另一類是產品固有屬性信息，如產品生產簽）等；另一類是產品固有屬性信息，如產品生產時間、過期時間、體積、顏色等。時間、過期時間、體積、顏色等。5.2.2 系統構成系統構成 EPC

45、系統構成系統構成 5.2.2 系統構成系統構成（6）PML語言語言 物理標示語言（Physical Markup Language PML），是在XML的基礎上擴展而來，被視為描述所有自然物體、過程和環境的統一標準。 PML是物聯網網絡信息存儲、交換的標準格式，它是作為EPC系統中各個不同部分的一個的公共接口，即Savant、第三方應用程序（如ERP、MES）、存儲商品相關數據的PML服務器之間的共同通信語言。5.2.3 信息網絡系統信息網絡系統1. Savant（神經網絡軟件）（神經網絡軟件） Savant是一個物聯網系統的“中間件”，用來處理從一個或多個解讀器發出的標簽流或傳感器數據，之后

46、將處理過的數據發往特定的請求方。5.2.3 信息網絡系統信息網絡系統EPC物聯網Savant中間件的功能主要通過使用物理標示語言（PML）來描述Savant中間件對電子標簽上所包含的信息，以及對數據庫中相關的信息的處理，并對這些信息進行相應的計算操作。5.2.3 信息網絡系統信息網絡系統Savant中間件對信息進行相應的計算操作包括：中間件對信息進行相應的計算操作包括： 處理數據處理數據 Savant系統收到的系統收到的EPC代碼后，生產一個代碼后，生產一個PML文文件，則件，則Savant中間件可以對這些產品的數據進行處中間件可以對這些產品的數據進行處理，提取有用數據。理，提取有用數據。 對

47、數據進行計算對數據進行計算 使用使用PML語言獲取有用信息后，可以對信息進行所語言獲取有用信息后，可以對信息進行所需要的操作，按一定的要求來計算讀取到的數據，需要的操作，按一定的要求來計算讀取到的數據，或可以通過獲取的信息及時的調整生產計劃等。或可以通過獲取的信息及時的調整生產計劃等。5.2.3 信息網絡系統信息網絡系統 查詢數據庫查詢數據庫 通過通過PML語言描述產品的信息，這樣可直接對語言描述產品的信息，這樣可直接對數據庫進行操作，查看數據庫的相關的產品信數據庫進行操作，查看數據庫的相關的產品信息，來支持息，來支持Savant中間件的一系列功能。中間件的一系列功能。 數據庫中記錄了很多產品

48、所有的信息，通過對數據庫中記錄了很多產品所有的信息，通過對數據庫的讀寫才可以即時的完成關于產品信息數據庫的讀寫才可以即時的完成關于產品信息的查詢、計算、安排等功能。的查詢、計算、安排等功能。5.2.3 信息網絡系統信息網絡系統2. 對象名解析服務對象名解析服務 EPC標簽對于一個開放式的，全球性的追蹤物品標簽對于一個開放式的，全球性的追蹤物品的網絡需要一些特殊的網絡結構。因為標簽中只的網絡需要一些特殊的網絡結構。因為標簽中只存儲了產品電子代碼，計算機還需要一些將產品存儲了產品電子代碼，計算機還需要一些將產品電子代碼匹配到相應商品信息的方法。電子代碼匹配到相應商品信息的方法。 這個角色就由對象名

49、稱解析服務（這個角色就由對象名稱解析服務（Object Naming Service，ONS）擔當，它是一個自動的）擔當，它是一個自動的網絡服務系統，類似于域名解析服務（網絡服務系統，類似于域名解析服務（DNS），），DNS是將一臺計算機定位到萬維網上的某一具體是將一臺計算機定位到萬維網上的某一具體地點的服務。地點的服務。5.2.4 EPC網絡應用流程網絡應用流程在由在由EPC標簽、解讀器、標簽、解讀器、Savant服務器、服務器、Internet、ONS服務器、服務器、PML服務器以及眾多數據庫組成的服務器以及眾多數據庫組成的EPC物聯網中，解讀器讀出的物聯網中，解讀器讀出的EPC只是一個信

50、息參只是一個信息參考（指針），考（指針），該信息經過網絡，傳到該信息經過網絡，傳到ONS服務器，找到該服務器，找到該EPC對對應的應的IP地址并獲取該地址中存放的相關的物品信息。地址并獲取該地址中存放的相關的物品信息。5.2.4 EPC網絡應用流程網絡應用流程而采用分布式而采用分布式Savant軟件系統處理和管理由解讀器軟件系統處理和管理由解讀器讀取的一連串讀取的一連串EPC信息，信息，Savant將將EPC傳給傳給ONS，ONS指示指示Savant到一個到一個保存著產品文件的保存著產品文件的PML服務器查找，該文件可由服務器查找，該文件可由Savant復制，因而文件中的產品信息就能傳到供應復

51、制，因而文件中的產品信息就能傳到供應鏈上。鏈上。5.2.4 EPC網絡應用流程網絡應用流程EPC物聯網中的信息流物聯網中的信息流 5.2.5 對象名稱解析服務（對象名稱解析服務（ONS） 對象名稱解析服務對象名稱解析服務(ONS) 是一個自動的網絡服務是一個自動的網絡服務系統，類似于域名解析服務系統，類似于域名解析服務(DNS), ONS給給EPC中間件指明了存儲產品相關信息的服務器。中間件指明了存儲產品相關信息的服務器。 ONS服務是聯系服務是聯系EPC中間件和中間件和EPC信息服務的信息服務的網絡樞紐，并且網絡樞紐，并且ONS設計與架構都以因特網域名設計與架構都以因特網域名解析服務解析服務

52、DNS為基礎，因此，可以使整個為基礎，因此，可以使整個EPC網網絡以因特網為依托，迅速架構并順利延伸到世界絡以因特網為依托，迅速架構并順利延伸到世界各地。各地。 5.2.5 對象名稱解析服務（對象名稱解析服務（ONS）ONS查詢過程查詢過程 5.2.6 實體標記語言（實體標記語言（PML）1.實體標記語言（實體標記語言（PML）簡介）簡介 物理標示語言物理標示語言(Physical Markup Language PML)是一種用于描述物理對象、過程和環境是一種用于描述物理對象、過程和環境的通用語言，是從人們廣為接受的可擴展標記的通用語言，是從人們廣為接受的可擴展標記語言（語言（XML）發展而

53、來的。）發展而來的。 EPC碼識別所有關于產品有用的信息都用這種碼識別所有關于產品有用的信息都用這種新型的標準的計算機語言新型的標準的計算機語言-實體標記語言實體標記語言（PML）來書寫。）來書寫。 5.2.6 實體標記語言（實體標記語言（PML） PML核心提供通用的標準詞匯表來描述獲得的核心提供通用的標準詞匯表來描述獲得的信息，如位置、組成以及其他遙感勘測的信息。信息，如位置、組成以及其他遙感勘測的信息。 PML文件將被存儲在一個文件將被存儲在一個PML服務器上，此服務器上，此PML服務器將配置一個專用的計算機，為其它服務器將配置一個專用的計算機，為其它計算機提供他們需要的文件。計算機提供

54、他們需要的文件。 PML服務器將由制造商維護，并且儲存這個制服務器將由制造商維護，并且儲存這個制造商生產的所有商品的文件信息。造商生產的所有商品的文件信息。 5.2.6 實體標記語言（實體標記語言（PML）2. PML設計設計 PML分為分為PML Core（PML核）與核）與PML Extension（PML擴展）兩個主要部分，擴展）兩個主要部分， PML核用統一的標準詞匯將從核用統一的標準詞匯將從Auto-ID底層設備底層設備獲取的信息分發出去，比如：位置信息、成分信獲取的信息分發出去，比如：位置信息、成分信息和其他感應信息。息和其他感應信息。 PML擴展用于將擴展用于將Auto-ID底層

55、設備所不能產生的底層設備所不能產生的信息和其他來源的信息進行整合。信息和其他來源的信息進行整合。 PML擴展包括多樣的編排和流程標準，使數據交擴展包括多樣的編排和流程標準，使數據交換在組織內部和組織間發生。換在組織內部和組織間發生。5.2.6 實體標記語言（實體標記語言（PML）PML核與核與PML擴展擴展 5.2.6 實體標記語言（實體標記語言（PML） PML核專注于直接由核專注于直接由Auto-ID底層設備所生成底層設備所生成的數據，其主要描述包含特定實例和獨立于行的數據，其主要描述包含特定實例和獨立于行業的信息。業的信息。 特定實例是條件與事實相關聯，事實特定實例是條件與事實相關聯，事

56、實(如一個如一個位置位置)只對一個單獨的可自動識別對象有效，只對一個單獨的可自動識別對象有效，而不是對一個分類下的所有物體均有效。而不是對一個分類下的所有物體均有效。 獨立于行業的條件指出數據建模的方式：即它獨立于行業的條件指出數據建模的方式：即它不依賴于指定對象所參與的行業或業務流程。不依賴于指定對象所參與的行業或業務流程。5.2.6 實體標記語言（實體標記語言（PML） 對于對于PML商業擴展，提供的大部分信息對于一商業擴展，提供的大部分信息對于一個分類下的所有物體均可用，大多數信息內容個分類下的所有物體均可用，大多數信息內容高度依賴于實際行業，例如高科技行業組成部高度依賴于實際行業，例如

57、高科技行業組成部分的技術數據表都遠比其他行業要通用。分的技術數據表都遠比其他行業要通用。 這個擴展在很大程度上是針對用戶特定類別并這個擴展在很大程度上是針對用戶特定類別并與它所需的應用相適應，與它所需的應用相適應， 目前目前PML擴展框架的焦點集中在整合現有電子擴展框架的焦點集中在整合現有電子商務標準上，擴展部分可覆蓋到不同領域。商務標準上，擴展部分可覆蓋到不同領域。5.2.6 實體標記語言（實體標記語言（PML） 這樣，這樣，PML設計便提供了一個描述自然物體、設計便提供了一個描述自然物體、過程和環境的統一標準，可供工業和商業中的過程和環境的統一標準，可供工業和商業中的軟件開發、數據存儲和分

58、析工具之用，同時還軟件開發、數據存儲和分析工具之用，同時還提供一種動態的環境，使與物體相關的靜態的、提供一種動態的環境，使與物體相關的靜態的、暫時的、動態的和統計加工過的數據實現互相暫時的、動態的和統計加工過的數據實現互相交換。交換。5.2.7 EPC信息服務（信息服務（EPCIS）模塊）模塊 EPCIS以以PML為系統的描述語言，主要包括客為系統的描述語言，主要包括客戶端模塊、數據存儲模塊和數據查詢模塊三個戶端模塊、數據存儲模塊和數據查詢模塊三個部分部分 在在EPC1.0中稱為中稱為PML服務器；在服務器；在EPC2.0中，中，完善了功能并稱為完善了功能并稱為EPCIS服務器。服務器。5.2

59、.7 EPC信息服務（信息服務（EPCIS）模塊）模塊 客戶端模塊主要實現物聯網客戶端模塊主要實現物聯網EPC標簽信息向指標簽信息向指定定EPCIS服務器傳輸；服務器傳輸； 數據存儲模塊將通用數據存儲于數據庫中，在數據存儲模塊將通用數據存儲于數據庫中，在產品信息初始化的過程中調用通用數據生成針產品信息初始化的過程中調用通用數據生成針對每一個產品的屬性信息，并將其存儲于對每一個產品的屬性信息，并將其存儲于PML文檔中；文檔中； 數據查詢模塊根據客戶端的查詢要求和權限，數據查詢模塊根據客戶端的查詢要求和權限，訪問相應的訪問相應的PML文檔，生成文檔，生成HTML文檔，返回文檔，返回給客戶端。給客戶

60、端。5.2.7 EPC信息服務（信息服務（EPCIS）模塊）模塊 EPCIS以PML為系統的描述語言，主要包括客戶端模塊、數據存儲模塊和數據查詢模塊三個部分（在EPC1.0中稱為PML服務器；在EPC2.0中，完善了功能并稱為EPCIS服務器）。 客戶端模塊主要實現物聯網EPC標簽信息向指定EPCIS服務器傳輸；數據存儲模塊將通用數據存儲于數據庫中，在產品信息初始化的過程中調用通用數據生成針對每一個產品的屬性信息，并將其存儲于PML文檔中；數據查詢模塊根據客戶端的查詢要求和權限，訪問相應的PML文檔，生成HTML文檔，返回給客戶端。5.2.7 EPC信息服務（信息服務（EPCIS）模塊）模塊E