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2.3 EPC编码体系

2.3.1 EPC标准

为了使RFID标签能够唯一地标识任何一个国家生产的产品,正确地记录相应产品在世界范围的仓储、流通与销售数据,就必须形成全球统一的产品电子代码标准。尽管RFID技术已广泛用于工业生产、物流与动物标识等领域,但是仍然没有形成全球统一的编码标准。目前,比较有影响力的RFID编码标准主要包括:产品电子代码(Electronic Product Code,EPC)、UID RFID、ISO/IEC RFID等。

EPC是由美国麻省理工学院Auto-ID实验室提出的,它的核心设计思想是:

●为每个产品分配唯一的EPC,而不是为一类产品分配EPC。

●EPC能够被存储在RFID标签的芯片中。

●RFID读写器通过无线通信技术,以非接触方式自动读取EPC。

●RFID读写器通过互联网中的服务器,完成EPC对应产品的详细信息查询。

为了推广RFID技术与EPC标准,2003年11月,欧洲物品编码协会(EAN)与美国统一商品编码委员会(UCC)在Auto-ID的EPC研究成果的基础上,决定成立一个全球性非营利组织(即产品电子代码中心EPCglobal),并在美国、英国、中国、日本、韩国、澳大利亚、瑞士建立了七个实验室,统一管理与实施EPC标准的推广工作。2004年1月,我国的EPC管理机构EPCglobal China成立。

EPC体系结构主要涉及三方面内容:EPC编码体系、EPC/RFID系统与EPC信息网络系统(如图2-18所示)。

图2-18 EPC体系结构示意图

EPC编码体系主要研究EPC的全球标准。2004年6月,EPCglobal公布了第一个EPC标准,并在部分应用领域进行了测试。EPC的特点之一是编码空间大,可实现对单个产品的标识。有人形容条码仅能表示“A公司的B类产品”,而EPC则可以表示“A公司于B时间在C地点生产的D类商品的第E件产品”。例如,每种药品都有不同生产商、批次及生产时间,不同时间生产的药品有效期不同,用一个条码标识一种药品并不合适,在出现医疗事故时也难以溯源。由于EPC的空间足够大,因此它能够为每种药品中的每件产品提供一个唯一的EPC。

EPC由四个字段组成:

●第一个字段:版本号字段,用于标识EPC采用的标准版本,通过版本号可以知道EPC的总长度。

●第二个字段:域名管理字段,用于标识商品的生产商。

●第三个字段:对象类别字段,用于标识商品的具体类型。

●第四个字段:序列号字段,用于标识该类商品的每件产品。

EPC包括三个标准版本:64位、96位与256位的版本,分别是EPC-64、EPC-96与EPC-256。目前,已公布的编码类型主要有:EPC-64(Ⅰ型、Ⅱ型、Ⅲ型)、EPC-96(Ⅰ型)与EPC-256(Ⅰ型、Ⅱ型、Ⅲ型)。表2-1给出了各种EPC标准版本的编码规则,包括各个字段的长度分配。

表2-1 各种EPC标准版本的编码规则

图2-19给出了EPC-96Ⅰ型标准的编码示意图。对于EPC-96Ⅰ型标准,版本号字段长度为8位,已经预先分配了版本号数值,十六进制表示为“01”;域名管理字段长度为28位,表示商品的生产厂商,例如十六进制表示为“0010A80”;对象分类字段长度为24位,表示是商品的具体类别,例如十六进制表示为“0018F0”;序列号字段长度为36位,用于唯一地标识每件产品,例如十六进制表示为“0010ADB08”。

图2-19 EPC-96Ⅰ型标准的编码结构示意图

表2-2给出了EPC-96Ⅰ型编码可标识的产品数量。根据EPC-96Ⅰ型编码各个字段长度可以看出,该编码可以标识多达2.68亿个生产商;为每个生产商标识多达1677.7万类商品;为每类商品标识多达687.2亿个产品。

表2-2 EPC-96Ⅰ型编码可标识的产品数量

在一个智能物流应用系统中,为了使商品能够在全球范围流通,需要为每个工厂生产的每个产品分配唯一的EPC。这个例子中的编码数字用十六进制表示。每个十六进制数占4位,则EPC-96Ⅰ型编码可用24个十六进制数表示。例如,一家服装厂为其生产的一批衬衫中的每件衬衫嵌入一个RFID标签,在标签芯片存储分配给这件衬衫的一个EPC-96Ⅰ型编码。这个编码前8位是版本号字段,EPC-96Ⅰ型编码的版本号值为“01”;接下来28位是域名管理字段,标识生产商信息(该服装厂注册的企业编码“0010A80”;接下来24位是对象类别字段,标识商品类别(这批衬衫的类别码“0018F0”);最后36位是序列号字段,标识每件衬衫(这件衬衫编码为“0010ADB08”)。这样,按EPC-96Ⅰ型编码规则为这件衬衫分配的编码为“01-0010A80-0018F0-0010ADB08”。同时,生产商将这件衬衫的尺码、颜色、材质、生产日期等参数存储在EPCIS服务器中。

为了让全球的采购商能够方便地检索到产品信息,这家服装厂在工厂中提供EPC信息服务(EPC Information Service,EPCIS),并在服务器中存储EPC“01-0010A80-0018F0-0010ADB08”的衬衫相关信息。如果EPCIS服务器在互联网上使用通用的URL,则用户可以访问该服务器并读取这件衬衫的相关信息。

如果一家生产商想在自己的产品中使用存储EPC的RFID标签,那么需要进行以下这些准备工作:

●在EPC编码管理中心注册自己的生产商编码。

●按照EPC标准规定的编码长度,选择符合要求的RFID标签。

●为每类商品的每个产品分配一个EPC,将该编码写入RFID标签的芯片中,并将该标签粘贴或嵌入对应的产品。

●安装并配置生产商EPCIS服务器,存储每个EPC对应的产品信息,并且为用户提供EPC查询服务。

2.3.2 EPC信息网络系统

EPC信息网络系统是由互联网连接的多个EPC应用的网络系统及基础设施构成的。EPC信息网络系统通过EPC中间件、对象名字服务(Object Naming Service,ONS)与EPC信息服务(EPCIS),实现全球的“人与物”“物与物”的互联。

全球化的产品制造及销售需要解决的问题是:对于任何一家公司的任何一件商品,在生产、库存、运输、销售与售后的过程中,生产商、库管员、承运人、销售员与消费者能够通过一种标准的方法,获取任何一件商品的相关信息。要做到这样就需要建立一个ONS服务及服务器体系。“ONS服务”又称为“对象名字解析服务”。物联网的ONS服务是借鉴互联网的域名解析服务(DNS)而设计出来的,两者从工作原理到系统结构有很多相似之处。

我们以一家美国零售商采购了中国一家服装厂生产的一批衬衫为例,来分析EPC信息网络系统的设计思路及ONS服务工作原理。在美国零售商将采购的衬衫入库之前,首先通过衬衫上粘贴的RFID标签查询生产商,并从生产商的EPCIS服务器中获得衬衫的相关数据。接下来,零售商在这件衬衫的RFID芯片中写入销售价格,并将这件衬衫的相关信息存储在自己的后台数据库中,然后这件衬衫就可以送到零售店去销售。这个过程看起来很简单,但是每天有海量的商品在流通,为了保证在商品流通的每个环节中,用户可以方便、准确地查询商品的相关数据,那么支持这种需求的EPC信息网络系统,其结构必定像互联网一样复杂。图2-20给出了EPC信息网络系统结构。

图2-20 EPC信息网络系统结构

零售商通过EPC信息网络获取商品信息的过程大致经过以下6个步骤。

1)零售商计算机的EPC中间件从RFID芯片中读出衬衫的EPC为“01-0010A80-0018F0-0010ADB08”,其中包括生产商的企业编码“0010A80”。零售商访问本地的ONS服务器,通过这个企业编码查询生产商的服务器地址。如果本地的ONS服务器没有该生产商的服务器地址,则访问地区级的ONS服务器;如果仍然没有相关信息,则访问国家级的ONS服务器。只要该生产商的企业编码曾经注册过,就能够像互联网的DNS服务那样查到地址。

2)不管是从哪级的ONS服务器查到结果,都会传送到该零售商的本地ONS服务器。如果根据企业编码“0010A80”查到EPCIS服务器域名为http://epcis.xyz.tj.cn,那么本地ONS服务器将企业编码“0010A80”映射到服务器域名“http://epcis.xyz.tj.cn”并记录下来。

3)服务器域名表示EPCIS服务器在互联网中的位置。仅知道EPCIS服务器域名是无法直接访问该服务器的,接下来需要借助互联网的DNS功能,通过DNS服务器来查询域名“http://epcis.xyz.tj.cn”对应的IP地址。

4)DNS服务器根据域名“http://epcis.xyz.tj.cn”,查询出对应的IP地址为156.25.2.1,并将查询结果发送给零售商的本地ONS服务器。

5)零售商计算机使用IP地址(156.25.2.1)访问该生产商的EPCIS服务器。

6)生产商的EPCIS服务器将编码为“0018F0-0010ADB08”衬衫的相关数据发送给零售商。至此,零售商获得了这件衬衫的相关数据。

因此,这件衬衫在库存、运输、销售与售后的全过程中,库管员、承运人、销售员与消费者都能够获得有关衬衫的全部数据。

我们可以从上述分析中获得3点结论。

1)与互联网的DNS服务体系相似,物联网的ONS服务体系采用从国家、地区到本地的多层ONS服务器。通过层次型ONS服务体系的协同工作,为物联网应用提供ONS服务,支持智能制造、智能物流、智能零售等应用系统运行。ONS服务体系是支撑物联网运行的重要基础设施之一。

2)物联网的ONS服务是建立在互联网的DNS服务之上的,两者之间存在“依存与协作”的关系。DNS为ONS提供了成熟的设计与运营经验,为物联网发展奠定了坚实的基础,而物联网发展进一步扩大了互联网应用范围。

3)基于RFID的EPC信息网络系统是最早提出的一个完整物联网原型系统,同时也通过EPC编码体系诠释了物联网命名与名字解析服务的基本原理。 7Dv4/FFesOWdhq9IUV4sAydUFIFrA9IgdkNAFbydEmsRBgXOB7PtMGYEluUnnWn2

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