第十一章物聯網的典型架構—

EPC系統EPCglobal旨在搭建一個可以自動識別任何地方、任何事物的開放性的全球網絡，即EPC系統，可以形象地稱為物聯網。EPC強調適用于對每一件物品都進行編碼的通用方案，每一件物品的EPC代碼在物聯網中所起到的作用就相當于一個索引。EPC標簽幫助COVAP追蹤火腿生產全程案例分析與討論：食品安全與COVAP追蹤火腿生產（1）什么EPC標簽可以幫助COVAP追蹤火腿生產全程？（2）EPC標簽中應包括哪些信息？

1999年美國麻省理工學院(MIT)成立了自動識別技術中心(Auto-ID)，提出EPC概念，其后四個世界著名研究性大學:英國劍橋大學、澳大利亞的阿德雷德大學、日本Keio大學、上海復旦大學相繼加入參與研發EPC，并得到了100多個國際大公司的支持，其研究成果已在一些公司中試用，如寶潔公司、Tesco公共股份有限公司等。關于編碼方案，目前已有EPC-96Ⅰ型、EPC-64Ⅰ型、Ⅱ型、Ⅲ型等，并得到了國際EAN和UCC的支持。自2001年以來國際上不僅已經有許多大公司實施EPC方案，而且AUTO-ID中心的目標是到2003年第四季度向市場推出商用硬件和軟件，讓公司盡早部署配置AUTO-ID中心制定的開放式RFID系統。據預測到2005年EPC標簽的成本將降到1美分，而從2005至2010年全球將大規模采用EPC。EPC的產生國際物品編碼協會美國統一代碼委員會EPC在全球的發展全世界廣泛使用的全球統一標識系統（EAN.UCC系統）的主管機構國際物品編碼協會（EAN/UCC）于2003年收購了AutoIDLabs的EPC技術，從而使EPC納入全球統一標識系統。

2003年11月1日，國際物品編碼協會（EAN/UCC）成立了EPCglobal，同時，AutoIDCenter于2003年11月1日更名為Auto-IDLab,為EPCglobal提供技術支持。2007年4月16日，EPCglobal發布了一項開創性標準-EPCIS（產品電子代碼信息服務）標準。當企業開始應用EPCIS標準共享產品數據以改善整個供應鏈下可控環境的效率時，該技術的真實潛力才能實現。”EPCglobal組織機構

5/EPC在我國的發展參與EPC研究的有中國物品編碼中心、AIMCHINA等非營利機構以及Auto-ID中國實驗室等科研機構，目前已經取得了一些初步的成果，EPC處于宣傳和推廣的起步階段。

作為EPC系統的關鍵之一的射頻識別技術的研究，中國物品編碼中心早在1996年就開始了。1999年，中國物品編碼中心完成了原國家技術監督局的科研項目《新興射頻識別技術研究》，制定了射頻識別技術規范。2002年中國物品編碼中心開始積極跟蹤國際EPC的發展動態，2003年完成了《EPC產品電子代碼》課題的研究，出版了《條碼與射頻標簽應用指南》一書。

中國物品編碼中心(ANCC)是經國務院批準，負責統一組織、協調和管理我國條碼及物品編碼工作的專門機構。完成EPC注冊管理流程的制定，并開始發展EPC成員；組織有關部門加強EPC硬軟件技術研究；根據EPCglobal的標準研究和制定適合我國國情的EPC標準；加強EPC實驗室研究；聯系企業建立應用試點；開發了EPCglobalChina網站；出版了《EPC與物聯網》及《EPC技術基礎教程》等書籍；承辦亞太地區EPC全球巡回培訓首站的工作；EPC在我國的發展2003年12月23日，在北京舉行第一屆中國EPC聯席會。此次會議，統一了EPC產品電子代碼和物聯網的概念，協調了各方的關系，將EPC技術納入標準化、規范化的管理，為EPC在我國的快速、有序的發展奠定了堅實的基礎。2004年4月22日，EPCglobalChina在北京成立，其主要職責是：負責統一管理、統一注冊、統一賦碼和統一組織實施我國的EPC系統推廣應用工作及EPC標準化研究工作。

11.1RFID系統應用類型開放式RFID應用系統開放式RFID系統是指在全球范圍內不同局域網系統間實現數據交換和信息共享的射頻應用系統，因此需要在全球范圍內的不同局域網系統統一定義標識對象、編碼格式、數據結構和代碼幅值，RFID代碼具有全球唯一性。

開放式RFID系統主要應用于具有供應數據接口的生產管理、制造過程控制、庫存管理、物流管理、分銷配送、售后服務、集裝箱運輸、視頻追溯、動物識別、單品管理以及全球資產管理等在兩個或兩個以上的局域網系統中進行數據交換的應用系統的數據采集。開放式RFID系統應用應注意以下幾個層面的協調：●開放式RFID系統應用協議；●統一編碼規則；●統一RFID標簽和讀寫器設備選型要求。11.1RFID系統應用類型非開放式RFID應用系統非開放式RFID應用系統僅僅在同一局域網內部統一定義標識對象、編碼格式、數據結構和代碼賦值，RFID代碼具有該局域網唯一性，RFID數據可以在同一局域網內的子系統間實現數據交換和信息共享。非開放式RFID系統主要應用于局部的生產管理、倉儲管理，以及非供應鏈管理領域的身份管理、醫療管理、圖書管理、票證管、門禁管理、資產管理等只在一個局域網系統中進行數據交換的數據采集系統。非開放式RFID系統應用應注意以下幾個層面的協調：●簽發實施RFID系統的管理辦法；●編制非開放式電子標簽編碼規則的企業標準；●統一RFID標簽選型要求.11.1RFID系統應用類型基于EPC的開放式RFID應用系統EPC標簽也稱射頻標簽。EPC相當于物聯網的內核，EPC代碼以RFID標簽作為載體，通過物聯網進行電子數據交換。每個物品都有唯一的EPC代碼，這樣可通過物聯網查到其檔案的情況?；贓PC的物聯網（RFID）應用系統工作過程如圖所示。什么是EPC？

EPC（ElectronicProductCode）即電子產品編碼，是一種編碼系統。它建立在EAN.UCC（即全球統一標識系統）條型編碼的基礎之上，并對該條形編碼系統做了一些擴充，用以實現對單品進行標志。

EPC標簽11.2EPC系統的組成EPC系統在計算機互聯網的基礎上，利用射頻識別技術，可構造一個覆蓋世界上萬事物的實物互聯網，如圖所示。11.2EPC系統的組成在由EPC標簽、讀寫器、Savant服務器、Internet、ONS服務器、PML服務器以及眾多數據庫組成的實物互聯網中，讀寫器讀取的EPC只是一個信息參考，通過這個信息參考從Internet找到IP地址并獲取該地址中存放的相關的物品信息，采用分布式Savant軟件系統處理和管理由讀寫器讀取的一連串EPC信息。EPC系統的工作流程如圖所示。11.2EPC系統的組成EPC系統構成EPC系統由全球產品電子代碼體系、射頻識別系統及信息網絡系統三部分構成，如表所示。系統構成名稱注釋全球產品電子代碼編碼體系EPC編碼標準識別目標的特定代碼射頻識別系統RFID電子標簽電子標簽貼在物品之上，與之一一對應RFID讀寫器信息網絡系統Savant（中間件）為EPC系統提供信息支撐對象名稱解析服務ONSEPC信息服務射頻識別系統是實現EPC代碼自動采集的功能模塊，主要由射頻標簽和射頻讀寫器組成，射頻標簽是產品電子代碼（EPC）的物理載體，附著于可跟蹤的物品，可全球流通并對其進行識別和讀寫。射頻讀寫器與信息系統相連，是讀取標簽中的EPC代碼并將其輸入網絡信息系統的設備。信息網絡系統由本地網絡和全球互聯網組成，是實現信息管理和流通的功能模塊。EPC系統的信息網絡系統是在全球互聯網的基礎上，通過EPC中間件、對象名稱解析服務ONS和EPC信息服務（EPCIS）來實現全球“實物互聯”。11.2EPC系統的組成該框架基于RFID技術、Internet技術以及EPC體系，包括各種硬件和服務性軟件系統。EPC系統的構成目標，制定相關標準，目標是：在貿易伙伴之間促進數據和實物的交換，鼓勵改革。11.2EPC系統的組成EPC系統的特點（1）開放的結構體系。EPC系統采用了全球最大的公用的Internet網絡系統，這就避免了系統的復雜性，同時也大大降低了系統的成本，還有利于系統的升級。EPC系統網絡是建立在Internet網絡系統上，可以與Internet網絡所有可能的組成部分協同工作。（2）獨立的平臺與高度的互動性。EPC系統識別的對象是一個十分廣泛的實體對象，因此，不可能有哪一種技術適用于所有的識別對象。同時，不同地區、不同國家的射頻識別技術標準也不相同，因此開放的結構體系必須具有獨立的平臺和交互操作性。（3）靈活的可持續發展的體系。EPC系統是一個靈活開放的可持續發展的體系，在不替換原有體系的情況下就可以系統平滑升級。11.3EPC編碼體系全球產品電子代碼EPC編碼體系是新一代與GTIN兼容的編碼標準，它是全球統一標識系統的拓展與延伸，是全球統一標識系統的重要組成部分，屬于EPC系統的核心和關鍵。11.3EPC編碼體系EPC編碼原則1．唯一性EPC提供給實體對象全球唯一的標識，一個EPC代碼只標識一個實體對象。為了確保實體對象的唯一標識的實現，EPCglobal采取了以下措施：（1）足夠的編碼容量。EPC編碼冗余度如表11-3所示。比特數可以從世界人口總數（大約60億）到大米總粒數（粗略估計1億億粒）變化，因此，EPC有足夠大的地址空間來標識所有這些對象。（2）組織保證。為了保證EPC編碼分配的唯一性并尋求解決編碼沖突的方法，EPCglobal通過全球各國編碼組織來負責分配各國的EPC代碼，并建立相應的管理制度。

（3）使用周期。對一般的實體對象，使用周期和實體對象的生命周期一致。對特殊的產品，EPC代碼的使用周期是永久的。2.可擴展性

EPC編碼保留備用空間，具有可擴展性。EPC地址空間具有足夠冗余度，確保EPC系統日后的升級和可持續發展。3.保密性與安全性

EPC的編碼與安全和加密技術相結合，具有高度的保密性和安全性。保密性和安全性是配置高效網絡的首要問題之一，安全傳輸、存儲和實現是EPC能否被廣泛采用的基礎。11.3EPC編碼體系EPC編碼的結構電子產品編碼是構成EPCglobal網絡中所有標準和接口的基本元素。

標頭標識了EPC的類型，它使得EPC隨后的碼段具有不同的長度；管理者代碼是描述與此EPC相關的生產廠商的信息，例如“可口可樂公司”；對象分類代碼記錄產品精確類型的信息，例如：“美國生產的330ml罐裝無糖可樂”；序列號是貨品的唯一標識，例如，會精確的告訴我們所說的究竟是哪一罐330ml罐裝無糖可樂。

標頭管理者代碼對象分類代碼序列號N位N位N位N位11.3EPC編碼體系版本類型標頭字段EPC管理者對象分類序列號EPC-64Type12211724Type22151334Type32261323EPC-96Type18282436EPC-256Type183256160Type286456128Type381286411.3EPC編碼體系EPC編碼結構中各字段的長度（位）

GeneralIdentifier(GID-96位元)2.68億個公司1千6百萬個物件680億個單一品項夠用了11.4EPC信息網絡系統EPC系統網絡技術是EPC系統的重要組成部分，主要為EPC系統提供信息支撐，以實現信息管理以及信息流通。EPC系統的信息網絡系統是在全球互聯網的基礎上，通過Savant管理軟件系統、ONS對象名稱解析服務系統以及實體標記語言（PML）實現全球實物互聯功能。

Savant中間件

每件產品都附上RFID標簽之后，在產品的生產、運輸和銷售過程中，識讀器將不斷收到一連串的產品電子編碼。Savant是連接標簽識讀器和企業應用程序的紐帶.Savant系統完成的任務主要是數據校對、解讀器協調、數據傳送、數據存儲和任務管理等。11.4EPC信息網絡系統Savant與其他組件通信11.4EPC信息網絡系統Savant中間件功能1）數據校對處在網絡邊緣的Savant中間件系統直接與解讀器進行信息交流時，它們會進行數據校對。但并非每個標簽每次都會被讀到，有時一個標簽的信息可能被誤讀，Savant系統能夠利用某些算法來校正這些錯誤。2）解讀器協調如果從兩個有重疊區域的解讀器讀取信號，它們可能會讀取同一個標簽的信息，產生多余的相同的產品電子碼。Savant中間件的任務之一就是分析已讀取的信息并且刪掉這些冗余的產品編碼。11.4EPC信息網絡系統3）數據傳送在每一層次上，Savant中間件系統必須要確定什么信息需要在供應鏈上向上傳遞或向下傳遞。4）數據存儲Savant中間件系統的另一個任務就是維護實時存儲事件的數據庫。從本質看，即系統能夠實時取得產生的產品電子碼并且智能地將數據存儲，以便其他企業管理的應用程序有權訪問這些信息，并保證數據庫不會超負荷運轉。5）任務管理

無論Savant中間件系統在層次結構中所處的等級是什么，所有的Savant中間件系統都有一套獨具特色的任務管理系統（TMS)，使得中間件系統可以實現用戶自定義任務來進行數據管理和數據監控。11.4EPC信息網絡系統對象名稱解析服務ONS

ONS（ObjectNameService,對象名稱解析服務），系統主要處理電子產品編碼與對應的EPCIS信息服務器地址的映射管理和查詢，而EPC編碼技術采用了遵循EAN.UCC的SGTIN格式，和域名分配方工很相似，因此完全可以借鑒互聯網絡中已經很成熟的DNS技術思想，并利用DNS構架實現ONS服務。ONS與DNS比較

（1）ONS與DNS的聯系ONS服務是建立在DNS基礎之上的專門針對EPC編碼與貨品信息的解析服務，在整個ONS服務工作過程中，ONS服務工作過程中，DNS解析是作為ONS不可分割的一部分存在的，在將EPC編碼轉換成URI格式，再由客戶端將其轉換成標準域名時，下面的工作就由DNS承擔了，DNS經過遞歸式或交談式解析，將結果以NAPTR記錄格式返回給客戶端，ONS即過完成了一次解析服務。ONS與DNS比較

（2）ONS與DNS的區別ONS與DNS主要的區別在于輸入與輸出內容的區別。ONS在DNS基礎上進行EPC解析，因此其輸入端是EPC編碼，而DNS用于解析，其輸入端是域名；ONS返回的結果是NAPTR格式，而DNS則更多時候返回查詢的IP地址。DNS與ONS解析比較如圖8-20所示。

ONS工作原理

ONS是種全球查詢服務，可以將EPC編碼轉換成一個或多個Internet地址，從而可以進一步找到次編碼對應的貨品詳細信息，通過統一資源定位符（URL）可以訪問EPCIS服務和與該貨品相關的其他Web站點/Internet資源。ONS是負責將標簽ID解析成其對應的網絡資源地址服務。例如，客戶端有一個請求，需要獲得標簽ID號為“123.....”的一瓶藥的詳細情況，ONS服務器接到請求后將ID號轉換成資源地址，那么資源服務器將檢查這瓶藥的詳細信息，如生產日期、配方、原材料、用途、供應商等，并返回給客戶端。11.4EPC信息網絡系統當用戶希望在EPCgolbal網絡中的某個位置定位一個EPCIS服務時，其請求首先發送到ONS根服務器上；ONS根服務器在根數據表中對該電子產品編碼中的EPC管理者代碼進行解析和識別，并提取該EPC管理者所在的本地ONS服務器地址，再將請求轉發至該本地ONS服務器；本地ONS服務器接收到請求后，進一步在本地數據表中解析EPCIS服務器的地址，再將請求轉發至該EPCIS服務器；最后EPCIS服務器根據請求的內容提供搜索結果，并將結果返回至發起請求的位置。對象名稱解析服務11.4EPC信息網絡系統EPC網絡分布如圖所示。一個局域網內，標簽識讀器分布在多個地方，用于識讀不同環境的EPC標簽，識讀器再將讀到的EPC編碼信息上傳到本地服務器，由本地服務器所帶的Savant軟件對這些數據進行集中處理，然后，由本地服務器通過查找本地ONS服務或通過路由器到達遠程ONS服務器查找所需EPC編碼對應的PML服務器地址，本地服務器就可以與找到的PML服務器建立通信了。ONS工作流程

ONS工作流程（1）從標簽上識讀一個比特字符串EPC編碼，如：0100000000011000001001001001001000011001001000101010110110010101這是一個64位的EPC編碼；（2）讀寫器將此比特字符串EPC編碼發送到本地服務器；（3）本地服務器將二進制的EPC編碼轉化為整數并在頭部添加“urn:epc:”,轉化為URI格式：“urn:epc:1.1554.37401.2272661”轉換完成后，發送該URI到本地ONS解析器；（4）本地ONS解析器利用格式化轉換字符串將EPC比特位編碼轉換成EPC域前綴名，再將EPC域前綴名結合成一個完整的EPC域名。ONS解析器再進行一次ONS查詢（ONSQuery）,將EPC域名發送到指定的ONS服務器基礎架構，以獲取所需的信息。（5）ONS基礎架構給本地ONS解析器，返回EPC域名對應的一個或多個PML服務器IP地址；（6）本地ONS解析器再將IP地址返回給本地服務器；（7）本地服務器再根據IP地址聯系正確的PML服務器，獲取所需的EPC信息。11.4EPC信息網絡系統EPC信息服務（EPCIS）EPCIS服務是最終用戶與EPCglobal網絡進行數據交換的主要橋梁，EPCIS服務器上的數據由供應鏈上下游的企業共享獲得的。通過這種共享，企業可了解商品在整個供應鏈環節中的信息，而不僅局限于本企業內部。

EPC相關數據包括EPC標簽和識讀器獲取的相關信息，以及商業上一些必須的附加數據。EPCIS服務器中共存儲四類數據，分別為：（1）靜態數據，即在產品生命周期中不會發生改變的數據，具體又包括物品類別靜態數據和屬性類別靜態數據；（2）業務數據，即在一件商品流通過程中產生或改變的數據，包括：屬性觀察值（四維數組：時間、地點、電子產品編碼、業務事件）；數量觀察值（五維數組：時間、地點、產品類別、數量、業務事件）；業務操作觀察值（四維數組：時間、電子產品編碼、業務事件、業務操作標識）。11.4EPC信息網絡系統EPCIS層的數據目的在于驅動不同企業應用

。EPCIS位于整個EPC網絡架構的最高層，它不僅是原始EPC觀測資料的上層數據，而且也是過濾和整理后的觀測資料的上層數據。如圖所示，EPCIS在整個EPC網絡中的主要作用就是提供一個接口以存儲和管理EPC捕獲的信息。11.4EPC信息網絡系統EPCIS中框架分為三層，即信息模型層、服務層和綁定層。信息模型層指定了EPCIS中包含什么樣的數據，這些數據的抽象結構是什么，以及這些數據代表著什么含義。服