硕士学位论文-EPC系统中的中间件研究.pdf

电子科技大学 硕士学位论文 epc系统中的中间件研究 姓名：黎立 申请学位级别：硕士 专业：计算机应用技术 指导教师：朱清新 20060103 摘要 摘要 将r f i d ( r a d i of r e q u e n c yi d e n t i f i c a t i o n ) 标签应用在物联网中，与传统 条码相比，它有快速扫描，重复使用，无障碍阅读，记忆的数据容量大，安全等 优点。尤其是其具有超强的数据采集能力，可以实时跟踪，保存附着其上的传感 器数据，保存一切相关产品信息，可重写。 e p c ( e l e c t r o n i cp r o d u c tc o d e ) 是产品电子码的缩写，是a u t o i d 研究中 心为每一件产品分配的一个唯一的、可识别的标识码，它用一串数字代表产品制 造商，产品类别和唯标识每一个特定产品的产品序列号。而产品电子码就存储 在超高频率的射频标签中。e p c 系统是指在全球统一的编码系统基础之上，利用互 联网和射频识别技术形成的广义的技术体系。它可以识别、动态跟踪和定位产品。 当每件产品都加上e p c 标签之后，在产品的生产、运输和销售过程中，e p c 系统将 不断采集到一连串的e p c 码。当连接到管理软件时，每一个e p c 码都可以告诉我 们商品的特征。整个过程中最为重要、同时也是最困难的环节就是传送和管理这 些数据。因此如何及时的处理好这些海量的数据是e p c 系统中间件的一个难题。 本文针对上面的问题，参照2 0 0 3 年9 月a u t o - i dc e n t e r 制订的关于e p c 系 统中间件的规范s a v a n ts p e c i f i c a t i o n1 0 ，对系统中的中间件做了创新性和探 索性的研究。研究和实现的主要内容包括： 1 详细阅读和翻译了e p c 系统中的相关规范e p ct a gd a t as p e c i f i c a t i o n v e r s i o n1 0 ，r e a d e r p r o t o c a l ，o b j e c t n a m e s p e c i f i c a t i o n ，p m lc o r e s p e c i f i c a t i o n1 0 ，s a v a n ts p e c i f i c a t i o n1 0 。尤其是数据处理核心的s a v a n t s p e c i f i c a t i o n1 0 。深入研究了s a v a n t 中间件的基本构成，功能设计，数据处 理流程，通信流程等。 2 对规范中待补充的部分探索性研究。参照规范的要求设计了s a v a n t 采集 数据的基本模块。除此之外，还设计了一些以提高系统处理数据效率和满足上层 应用基本需要为目的的过滤功能。 3 首次尝试使用j 懈进行模块化的管理，将各个模块设计成功能独立的m b e a n 。 这样除了方便服务器根据上层应用需求挑选需要的功能模块，也很好的封装了模 块，提高了系统的安全性。 摘要 关键词：无线射频识别，产品电子码，s a v a n t 中间件，对象名解析服务，物理标 识语言 i i a b s t r a c t a b s t r a c t a p p l y i n gr f i d ( r a d i of r e q u e n c yi d e m i f i e a t i o n ) t a gi no b j e e tn e t w o r k , c o m p a r e t oc o n v e n t i o n a lb a rc o d e a n dt h ei 江dt a gh a ss e v e r a la d v a n t a g e s s u c ha sf a s t e r s c a n n i n g ，r e p e a t e d l yu s i n g ，u n - o b s t a c l er e a d i n g ，h u g em e m o r yc a p a b i l i t y , s e c u r i t y e s p e c i a l l y , i th a ss t r o n gd a t ec o l l e c t i o na b i l i t ya n dr e a lt i m et t a c t d n gf u n c t i o n s oi tc a n s a v et h o s es e n s o rd a t ew h i c hi tc o n t a i n sa n di n f o r m a t i o na b o u tp r o d u c t s a tl a s t , t h e s e t a g sc a nb ew r i t t e nr e p e a t e d l y e p ci st h ea b b r e v i a t i o no f e l e c t r o n i ep r o d u e tc o d e i ti st h ee x e l u s i v ea n d d i s c r i m i n a t e dc o d ew h i c ha u _ t 0 - dc e n t e rd i s t r i b u t e st oe v e r yp r o d u c t i tu s e sas e r i e so f n u m b e ra st h er e p r e s e n t a t i v eo f m a n u f a c t u r e r , p r o d u c tt y p ea n dp r o d u c ts e r i a ln u m b e r w h i c he x c l u s i v e l yd i s c r i m i n a t eap r o d u c t a n dt h ee p cc o d ei ss a v e di nt h er f dt a g t h ee p cs y s t e mi sa t e c h n o l o g ys y s t e mw h i c h b a s e so nt h eg l o b a lu n i f o r mc o d i n g s y s t e m i tu s e sn e t w o r ka n dr f i dt e c h n o l o g yt oi d e n t i f y , t r a c ka n dl o c a t ep r o d u c t w h e ne v e r y p r o d u c ta t t a c he p ct a g ，e p cs y s t e mw i l lr e c e i v eas e r i e so f e p cc o d ei n t h ep r o c e s so f p r o d u c e ，t r a n s l a t i o na n ds a l e e v e r ye p cc o d ec o u l dt e l lu st h ea t t r i b u t e o f p r o d u c tw h e ni tc o n n e c tw i t hm a n a g es o f t w a r e i nt h ew h o l ep r o c e s s t h em o s t i m p o r t a n ta n dm o s td i f f i c u l tp a r ti st r a n s l a t i o na n dm a n a g e m e n to f d a t e s o ，h o wt o p r o c e s st h o s eh u g ed a t ei nt i m ei sad i f f i c u l tp r o b l e mo f e p cs y s t e mm i d d l e w a r e i nt h i st h e s i s ，s a v a n ti se x p l o r e da n di n v e s t i g a t e da c c o r d i n gt ot h es a v a n t s p e c i f i c a t i o n1 0w h i c hw o r k e d o u tb ya u t o - i dc e n t e ri n2 0 0 3s e p t e m b e r t h em a i nr e s u l t sa r ea sf o l l o w s ： 1 r e a d i n ga n dt r a n s l a t i n ge p c c o r r e l a t i v es p e c i f i c a t i o nc a r e f u l l y , i n c l u d ee p c t a gd a t as p e c i f i c a t i o nv e r s i o n1 0 ，r e a d e rp r o t o c a l ，o b j e c tn a m es p e c i f i c a t i o n , p m l c o r es p e c i f i c a t i o n1 0 ，s a v a n ts p e c i f i c a t i o n1 0 ，e s p e c i a l l yt h es a v a n ts p e c i f i c a t i o n1 0 a n dt h eb a s ec o n f i g u r a t i o n ，f u n c t i o nd e s i g n , d a t ep r o c e s sa n dl r a n s l a t ep r o c e s so f s 怂硝n tm i d d l e w a r e 2 e x p l o r i n ga n di n v e s t i g a t i n gt h eh a l f - b a k e dp a r to f t h es p e c i f i c a t i o n d e s i g n i n g n o to n l yd a t ec o l l e c t i o nm o d u l ea c c o r d i n gt ot h es p e c i f i c a t i o nb u ta l s ot h ef i l t e rm o d u l e t oi m p r o v et h ed a t ep r o c e s se f f i c i e n c yo f s y s t e ma n dm e e tt h eb a s en e e do f a p p l i c a t i o n 1 1 1 a b s t r a c t 3 u s i n gj m x f o rt h ef i r s tt i m et om a n a g em o d u l e s ，a n dd e s i g n i n ge v e r ym o d u l ea s ai n d e p e n d e n t l ym b e a n t h i sm e t h o dn o t o n l yp r o v i d e st h es e r v e rc o n v e n i e n c et o c h o o s en e e d e dm o d u l e sa c c o r d i n gt oa p p l i c a t i o nb u ta l s oe n c a p s u l a t e sm o d u l e e x c e l l e n t l ya n di m p r o v e st h es e c u r i t yo fs y s t e m k e yw o r & ：r f i d ，e p c ，s a v a n t , o n s ，p m l 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工 作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地 方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含 为获得电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。 与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明 确的说明并表示谢意。 签名： 黎立 日期：砌7 年月，日 关于论文使用授权的说明 本学位论文作者完全了解电子科技大学有关保留、使用学位论文 的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁 盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权电子科技大学可以将学位论文 的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或 扫描等复制手段保存、汇编学位论文。 ( 保密的学位论文在解密后应遵守此规定) 签名： 黎互 导师签名： 日期：叠卯年f 月，日 第一章引言 1 1 研究动机与意义 第一章引言 在过去的2 5 年里，e a n u c c 编码已大大提高了供应链的生产率和效率，并 且已成为全球最通用的标准之一。条码已经成为产品识别的主要手段。但条码仍 然存在许多无法克服的缺点，例如： 条码只能识别一类产品，而无法识别单品。 条码是可视传播技术。即，扫描仪必须“看见”条码才能读取它，这表明人 们通常必须将条码对准扫描仪才有效。相反，无线电频率识别并不需要可视传输 技术，射频标签只要在解读器的读取范围内就可以了。 如果印有条码的横条被撕裂、污损或脱落，就无法扫描这些商品。1 1 我们认为产品的唯一识别对于某些商品非常必要。而条码识别最大的缺点之 一是它只能识别一类产品，而不是唯一的商品。例如牛奶纸盒上的条码到处都一 样，要辨别哪盒牛奶先超过有效期将是不可能的。那么如何才能识别和跟踪供应 链上的每一件单品呢? 随着因特网的飞速发展和射频技术趋于成熟，信息数字化和全球商业化促进 了更现代化的产品标识和跟踪方案的研发，可以为供应链提供前所未有的、近乎 完美的解决方案。也就是说，公司将能够及时知道每个商品在他们供应链上任何 时点的位置信息。虽然有多种方法可以解决单品识别问题，但目前所找到的最好 的解决方法就是给每一个商品提供唯一的号码“e p c 码”。 2 3 1 1 4 e p c 是产品电子码e l e c t r o l l i cp r o d u c tc o d e 的简称。它是在射频识别上发展 起来的一项技术。它采用一组编号来代表制造商及其产品，不同的是e p c 还用另 外一组数字来唯一地标识单品。e p c 是唯一存储在r f i d 标签微型芯片中的信息， 这样可使得r f i d 标签能够维持低廉的成本并保持灵活性，使在数据库中无数的动 态数据能够与e p c 标签相链接。 1 9 9 9 年美国麻省理工学院( m i t ) 成立了自动识别技术中, i j , ( a u t o i d c e n t e r ) ， 提出了e p c 概念，其后四个世界著名研究性大学：英国剑桥大学、澳 大利亚的阿雷德大学、日本k e i o 大学、上海复旦大学相继加入参与研发e p c ，并 得到了1 0 0 多个国际大公司的支持，其研究成果已在一些公司如宝洁公司、t e s c o 电子科技大学硕士学位论文 公司中试用。l s i e p c 系统是一个非常先进的、综合性的和复杂的系统。其最终目标是为每一 单品建立全球的、开放的标识标准。它主要由六方面组成：e p c 编码标准，e p c 标 签，阅读器，s a v a n t ( e p c 系统中的中间件) ，对象名解析服务( o b j e c tn a m i n g s e r v i c e ： o n s ) ，物理标记语言( v h y s i e o am a r k u pl a n g u a g e ：p m l ) 。 e p c 系统中的e p c 编码规范，s a v a n t 规范，o n s 规范，p m l 规范都是由 e p c g l o b a l 制定的。e p c g l o b a l 由e a n 和u c c 两大标准化组织联合成立，是一个 中立的、非赢利性标准化组织。它的主要职责是在全球范围内对各个行业建立和 维护e p c 网络，保证供应链各环节信息的自动、实时识别采用全球统一标准。通 过发展和管理e p c 网络标准来提高供应链上贸易单元信息的透明度与可视性，以 此来提高全球供应链的运作效率。而主要硬件e p c 标签和阅读器，实际上则 是r f i d 无线射频识别系统中的射频接收器和发射器。 r f i d ( r a d i of r e q u e n c yi d e n t i f i c a t i o n ) 的全称是无线射频识别技术，其主要核心 部件是一个电子标签，直径仅为2 毫米不到，通过相距几厘米到几米距离内传感 器发射的无线电波，可以读取电子标签内储存的信息，识别电子标签代表的物品、 人和器具的身份。 在原理上，r f i d 是以电子芯片来承载数据，能储存商品序号、模块编号、包 装颜色、组装位置或数据类型等电子化信息。在运作模式方面，r f i d 系统是由 r f i d 标签( 或称t a g ) 与r f i d 阅读器( 或称r e a d e r ) 两个主要组件组成。双方以射频 传输技术来传递数据，当r f i d 标签通过一个r f i d 阅读器的有效范围时，r f i d 标签会将所置的信息传递至r f i d 阅读器上，r f i d 阅读器再结合信息系统，提供 信息查询、物品辨别的功能。不同于单一个条形码受到扫描，r f i d 阅读器可同时 辨识读取数个r f i d 标签。无需接触，r f i d 阅读器就能够直接读取信息至数据库 内，一次性处理多个标签，并将物流处理的状态写入标签，供下一阶段物流处理 读取和判断。l 6 j 每件产品都加上r f i d 标签之后，在产品的生产、运输和销售过程中，解读器 将不断收到一连串的e p c 码。整个过程中最为重要、同时也是最困难的环节就 是传送和管理这些数据。自动识别产品技术中心开发了一种名叫s a v a n t 的软件技 术，相当于该新式网络的神经系统。 s a v a n t 与大多数的企业管理软件不同，它不是一个拱形结构的应用程序。而 是利用了一个分布式的结构，以层次化进行组织、管理数据流。s a v a n t 将被利用 在商店、分销中心、地区办公室、工厂，甚至有可能在卡车或货运飞机上应用。 第一章引言 每一个层次上的s a v a n t 系统将收集、存储和处理信息，并与其他的s a v a n t 系统进 行交流。例如，一个运行在商店里的s a v a n t 系统可能要通知分销中心还需要更多 的产品，在分销中心运行的s a v a n t 系统可能会通知商店的s a v a n t 系统一批货物已 于一个具体的时间出货了。s a v a n t 系统需要完成的主要任务是数据校对、解读器 协调、数据传送、数据存储和任务管理。 通过e p c 系统的发展不仅能够对货品进行实时跟踪、而且能够通过优化整个 供应链给用户提供支持，从而推动自动识别技术的快速发展并能够大幅度提高全 球消费者的生活质量。但是如果直接就将每个e p c 码不经过处理就直接使用，那 么在整个e p c 系统中流通和维护的数据量将十分巨大。在将e p c 码的相关信息发 送到用户的服务器之前对这些数据进行过滤、整合等操作，不但可以节省用户大 量的存储空间，还能大大提高整个e p c 系统的处理效率。 下面，我们将介绍r f i d 系统、e p c 系统的工作原理，e p c 系统中的中间件 s a v a n t ，以及依据其规范s a v a n ts p e c i f i c a f i o n i 0 设计的中间件系统。 在本文中主要使用了以下缩略语： e p c i s ：e p ci n f o r m a t i o ns e r v e r ，e p c 信息服务器； o n s ：o b j e c tn a m es e r v i c e ，对象名解析服务； p m l ：p h y s i c a lm a r k u pl a n g u a g e ，物理标识语言； j m x ：j a v am a n a g e m e n te x t e n s i o n s ，j a v a 管理扩展。 1 - 2 作者的主要工作 作者的主要工作包括： 1 ) 、对世界范围内出现的新技术之一e p c 系统进行了详尽分析，研究了 国外在这方面的最新进展，并与多名工程师进行了关于e p c 系统中中间件 s a v a n t 的技术交流。 2 ) 、认真研读和翻译了关于e p c 系统的相关协议和专利，并进行了深入的分 析。 3 ) 、以国际规范s a v a n ts p e c i f i c a t i o n l 0 为框架，尝试设计了e p c 系统中的中 间件的功能模块。 4 ) 、进行了试验设计，证明了该中间件系统在e p c 系统中使用时带来的优越 性。 电子科技大学硕士学位论文 1 3 章节安排 本文讨论了关于e p c 系统中的中间件研究。简要介绍了什么是e p c 系统和其 发展的基础技术无线射频技术。着重介绍和分析了e p c 系统中的中间件 s a v a n t 。并基于国际规范s a v a n ts p e c i f i c a t i o n1 0 ，搭建框架，设计了该中间件的 基本功能模块。通过试验，证明了该新技术在现代物流系统中可以发挥高效的管 理作用。 余下的章节安排如下： 第二章主要介绍了e p c 系统的依靠技术r f i d 一无线射频技术。由于该技术在 7 0 年代早期就已经发展起来，本章只对其进行了非常简单和形象的介绍。主要介 绍了r f i d 在e p c 系统中的使用原理。 第三章介绍了e p c 的相关概念。什么是e p c 码，什么是e p c 系统，还有e p c 系统中的6 大部分，这6 部分的功能，以及他们如何协调工作、传送信息。 第四章着重介绍了e p c 系统中的中间件s a v a n t 。本章主要在深入分析s a v a n t s p e c i f i c a t i o n1 0 后，简单描述了s a v a n t 的基本结构，相关功能。 第五章是试验的核心部分。主要包括试验的设计思想，设计实现，工具使用 和模块管理，试验结果及其分析，试验结论5 部分。由于e p c 的相关协议还在不 断完善中，因此在试验中，除了按照协议的要求实现了s a v a n t 的一些基本功能 外，还对用户可能常用的需求进行总结，参考s u n 公司的设计思想，设计了有效处 理数据的过滤功能。并尝试使用j m x 进行模块化的管理，使其具有更高的安全性 和更好的可重用性。 第六章是小结部分。一方面对试验进行总结和思索改进方法，另一方面介绍 了该技术的发展趋势，对该技术做了长远展望。 第= 章r f i d 基本原理 2 1r f i d 简介 第二章r f i d 基本原理 r f i d ( r a d i of r e q u e n c yi d e n t f i c a t i o nt e c h n o l o g y ) 射频识别技术是一种非接触 式的自动识别技术，它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据，识别工 作无须人工干预，可工作于各种恶劣环境。短距离射频产品不怕油渍、灰尘污染 等恶劣的环境，可以替代条码识别技术，例如用在工厂的流水线上跟踪物体。长 距射频产品多用于交通上，识别距离可达几十米，如自动收费或识别车辆身份等。 22r f i d 基本构成及其工作原理 最基本的r f i d 系统由三部分组成： 电子标签( t a g ) 、阅读器( r e a d e r ) 、微型天 线( a n t e n n a ) 。r f i d 系统在实际应用中，电子标签附着在待识别物体的表面，电子 标签中保存有约定格式的电子数据。阅读嚣可无接触地读取并识别电子标签中所 保存的电子数据，从而达到自动识别物体的同的。 7 1 r f i d 的工作原理是：阅读器发出电磁波，在周围形成电磁场，标签进入磁场 后，从电磁场中获得能量，激活标签中的微芯片电路，芯片转换电磁波，发送出 存储在芯片中的产品信息( 即p a s s i v et a g ，无源标签或被动标签) ，或者主动发送某 一频率的信号( 即a c t i v et a g ，有源标签或主动标签) ，阅读嚣读取信息并解码后， 送至中央信息系统进行有关数据处理。图2 - 1 简要的描述了这个工作过程。 酮谗器 肚 主 控 l j 器 收按夭垅 图2 - 1 r f i d 工作原理 标筝：标签怕袖称为电千标答它早带有天线的芯片，蔫片中存储有r 够识 标签：标签也被称为电子标签，它是带有天线的芯片，芯片中存储有能够识 第二章r f i d 基本原理 2 1r f i d 简介 第二章r f i d 基本原理 r f i d ( r a d i of r e q u e n c yi d e n t i f i c a t i o nt e c h n o l o g y ) 射频识别技术是一种非接触 式的自动识别技术，它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据，识别工 作无须人工干预，可工作于各种恶劣环境。短距离射频产品不怕油渍、灰尘污染 等恶劣的环境，可以替代条码识别技术，例如用在工厂的流水线上跟踪物体。长 距射频产品多用于交通上，识别距离可达几十米，如自动收费或识别车辆身份等。 2 2r f i d 基本构成及其工作原理 最基本的r f i d 系统由三部分组成：电子标签( t a g ) 、阅读器( r e a d e r ) 、微型天 线( a n t e n n a ) 。r f i d 系统在实际应用中，电子标签附着在待识别物体的表面，电子 标签中保存有约定格式的电子数据。阅读器可无接触地读取并识别电子标签中所 保存的电子数据，从而达到自动识别物体的目的。1 7 j r f i d 的工作原理是：阅读器发出电磁波，在周围形成电磁场，标签进入磁场 后，从电磁场中获得能量，激活标签中的微芯片电路，芯片转换电磁波，发送出 存储在芯片中的产品信息( e pp a s s i v et a g ，无源标签或被动标签) ，或者主动发送某 一频率的信号( 即a c t i v et a g ，有源标签或主动标签) ，阅读器读取信息并解码后， 送至中央信息系统进行有关数据处理。图2 - 1 简要的描述了这个工作过程。 目薄器 阼 烹 控 器 【_ j 收垃天线 图2 - 1 r f i d 工作原理 标签：标签也被称为电子标签，它是带有天线的芯片，芯片中存储有能够识 电子科技大学硕士学位论文 别目标的信息。r f i d 标签具有持久性，信息接收传播穿透性强，信息存储容量大、 种类多等特点。有些r f i d 标签支持读写功能，目标物体的信息能随时被更新。 阅读器：分为手持和固定两种，由发送器，接收仪，控制模块和无线收发器 组成，无线收发器和控制计算机连接从而实现它的沟通功能。阅读器也由天线接 收和传输信息。 标签上的数据是通过射频无线电波的形式发送，并不要求目标物体在视野范 围内，加上数据处理块的特点，解读器能达到每秒钟辨识1 0 0 0 个标签的速度。大 多数r f i d 系统能够同时收集到天线范围内的大量标签数据。【8 r f i d 通过自动的方式迅速简便无误的获得关于产品，地点，时间，交易的信 息。不用接触，看见目标，即使物品被牢固包装或是环境不适，也不会影响它的 识别功能。这是它有别于条形码的一大特点。另外r f i d 并不仅仅是代码，它能够 读写数据，能够在处理系统中存储资料，并可以将其连接到p c 或网络上。r f i d 能够提高数据质量，货物管理，资料持久保存等。r f i d 在供应链中的运用，能够 提高管理，加强终端对终端的连接。r f i d 的运作不需要人工介入，它无线运作， 具有读写功能。 6 第三章e p c 系统 第三章e p c 系统 3 1e p c 及“物联网”的价值 低价无线射频电子标签( r f i d ) 、产品电子代码( e p c ) 、互联网三个元素的有效 组合，孕育出正在改变世界产品生产和销售管理的网络系统，这就是“物联网”。 物联网展示了一种在全球范围内对每个产品跟踪的全新理念。它将是一场轰轰烈 烈的物流革命，并对人类的生活方式产生深远的影响。 自1 9 9 9 年提出e p c 物联网的构想到2 0 0 3 年，短短的几年时间，a u t o i d 中 心已经完成了e p c 应用方面三个阶段示范实验：一、货堆试验阶段，2 0 0 1 年9 月 2 8 日，m r r 实验室成功的异地读取了宝洁公司位于密苏里州杰拉杜角的工厂货盘 上的b o u n d y 纸巾的电子产品码。二、货箱试验阶段，2 0 0 2 年2 月，美国多家大公 司将包装盒上配有e p c 标签的货物在全美选定的几个配送中心和零售商之间运 输，数据传输量大大增加，系统仍然运行良好。三、单个物品试验阶段，2 0 0 2 年底， a u t o i d 中心将标签加载到单个物品上，测试系统处理更大数据量的能力，2 0 0 3 年秋季发布了e p c 核心标准1 o 。 截止2 0 0 3 年2 月2 0 日，全球e p c 最终用户已达9 0 家，其中美国有7 0 家， 美国以外的国家和地区有2 0 家；解决方案提供商有7 5 家，其中美国有5 0 家，美 国以外的国家和地区有2 5 家，计划到2 0 0 4 年底将有4 0 0 家公司签署合作协议。 按照e p c 发展构想，大概经过3 5 年的时间，其将应用于生产企业、配送中心、 零售商以及运输、仓储等环节。预计货箱和托盘将在2 0 0 5 2 0 0 7 年间将在大型零 售商使用，而实现产品和地方应用的扩张阶段得等到2 0 0 8 2 0 1 2 年，成为标准的 时间最早在也就在2 0 1 3 年。而单品和货架的应用时间更要推迟，大型零售商使用 时间可能在2 0 0 7 2 0 0 9 年，而扩张阶段在2 0 1 0 2 0 1 4 年，成为标准要到2 0 1 5 年 以后了。 e p c 的广泛应用可以提高整个供应链和生产作业管理水平，在自动仓储库存 管理、产品物流跟踪、供应链自动管理、产品装配和生产管理、产品防伪等多个 方面起到非常重要的作用，对于企业提高自身竞争力具有非常重要的意义。e p c 的应用，将在减少流动资金，降低库存存货，减少最小存货量，减少固定资本需 求量，提高固定资产利用率，在不同的方面给零售业、制造业和运输业带来巨大 电子科技大学硕士学位论文 的潜在利益。 零售业应用方面，不但能增加企业利润，还可以尽量的减少企业投资。一方 面可以提高定单供品率，增加产品可获取性，这将很大程度上减少商品脱销现象 的产生，对于收入的增加，作用将十分明显；另一方面，也能一定程度的减低成 本。e p c 的应用有利于零售商降低运转费用，提高运转和工作效率，有利于减少 货物损失和非流通存货量。 制造业应用方面，既可以增加企业利润，又可以降低投资额。e p c 的应用， 一方面将减少滞销和脱销，从而带来企业收入的增加；另一方面，可以降低配送 成本，提高劳动生产效率，同时降低产品退货率，减少配送与运输成本。 运输业应用方面，e p c 可用于资产的管理、追踪和维护，提高企业资产利用 率；可自动获取数据，从而规划产量，降低取货和存货成本，实行分组管理，提 高运作效率；在安全性方面，可用于货物真伪表识、自动通关以及运输路线跟踪； 在质量管理和客户服务，可提高调度准确性、送货可靠性和送贷效率；资金管理 方面，可由此确定交易定价，并监控转包商，降低数据存储成本；收益率方面， 可减低索赔、保险费用，并提供新信息增值服务。 e p c 广泛有效的应用和物联网的建立，将给消费产业的流通带来革命性的效 率，具有不可估量的发展潜力和价值，因此e p c 技术的发展和应用的推广受到很 多发达国家和地区的关注。 在由e p c 标签、阅读器、s a v a n t 中间件、i n t e m e t 、o n s 服务器、p m l 服务 器以及众多数据库组成的实物互联网中，阅读器读出的e p c 码只是一个信息参考 ( 指针) ，由这个信息参考在i n t e r n e t 上找到i p 地址并获取该地址中存放的相关的 物品信息，并采用分布式s a v a n t 软件系统处理和管理由阅读器读取的一连串e p c 信息。由于在标签上只有一个e p c 码，计算机需要知道与该e p c 匹配的其它信息， 这就需要o n s 来提供一种自动化的网络数据库服务，s a v a n t 将e p c 传给o n s ， o n s 指示s a v a n t 到一个保存着产品文件的p m l 服务器查找，该文件可由s a v a n t 复制，因而文件中的产品信息就能传到供应链上。 e p c 网络有很多重要的特点：( 1 ) 不像传统的条码，本网络不需要人的干预 与操作而是通过自动技术实现网络运行；( 2 ) 无缝链接；( 3 ) 网络的成本相对较 低；( 4 ) 本网络是通用的，可以在任何环境下运行。下面对e p c 网络中主要的6 个部分及其运作机制进行介绍。这6 大部分分别是：e p c 编码标准，e p c 标签( t a g ) ， 阅读器( r e a d e r ) ，中间件( s a v a n t ) ，对象名解析服务( o n s ) ，p m l 服务。 第三章e p c 系统 3 2 e p c 编码标准 e p c 码是新一代的与e a n u p c 码兼容的新的编码标准，在e p c 系统中e p c 编码与现行g t i n 相结合，因而e p c 并不是取代现行的条码标准，而是由现行的 条码标准逐渐过渡到e p c 标准或者是在未来的供应链中e p c 和e a n u c c 系统共 存。e p c 中码段的分配是由e a n u c c 来管理的。在我国，e a n u c c 系统中g t i n 编码是由中国物品编码中心负责分配和管理。同样，a n c c 也即将启动e p c 服务 来满足国内企业使用e p c 的需求。 表3 - 1e p c 编码结构 版本号域名单位对象分类序列号 t y p e l22 l1 72 7 6 4t y p i 翌21 51 33 2 t y i 曰2 2 61 32 3 曰x ) 9 6t y i 琶18 2 8 2 43 6 t y p e l83 2 5 61 6 0 _ 2 5 6t 妍琶 86 4 5 6 1 2 8 t y p e 381 2 85 66 4 e p c 码是由一个版本号加上另外三段数据( 依次为域名管理者、对象分类、 序列号) 组成的一组数字。其中版本号标识e p c 的版本号，它使得e p c 随后的码 段可以有不同的长度；域名管理是描述与此e p c 相关的生产厂商的信息，例如“可 口可乐公司”；对象分类记录产品精确类型的信息，例如：“美国生产的3 3 0 m l 罐 装减肥可乐( 可口可乐的一种新产品) ”；序列号唯一标识货品，它会精确的告诉 我们所说的究竟是哪一罐3 3 0 m l 罐装减肥可乐。具体结构见表3 1 。 3 3e p c 标签 e p c 标签是产品电子代码的信息载体，使用射频标签。为了降低成本，e p c 标签。e p c 标签根据其功能级别的不同目前分为5 类，目前所开展的e p c 测试使 用的是c l a s s l g e n 2 。【9 e p c 标签主要由天线、集成电路、连接集成电路与天线的部分、天线所在的 底层四部分构成。9 6 位或者6 4 位e p c 码是存储在r f i d 标签中的唯一信息。e p c 电子科技大学硕士学位论文 标签有主动型、被动型和半主动型三种类型。主动型r f i d 标签有一个电池，这个 电池为微芯片的电路运转提供能量，并向阅读器发送信号( 同蜂窝电话传送信号 到基站的原理相同) ；被动型标签没有电池，相反，它从阅读器获得电能。解读器 发送电磁波，在标签的天线中形成了电流：半主动型标签用一个电池为微芯片的 运转提供电能，但是发送信号和接受信号时却是从阅读器处获得能量。 3 4 阅读器 s a v a n t 和r e a d e r 设备间的联系，主要是r f i d t a gr e a d e r 。 它支持a u t o i dr e a d e rp r o t o c o l1 0 ，支持其他阅读器协议，支持v e n d o r - s p e c i f i c r e a d e rp r o t o c o le x t e n s i o n s 。 阅读器是用来识别e p c 标签的电子装置，与信息系统相连实现数据的交换。 阅读器使用多种方式与e p c 标签交换信息，近距离读取被动标签最常用的方法是 电感耦合方式。只要靠近，盘绕阅读器的天线与盘绕标签的天线之间就形成了一 个磁场。标签就利用这个磁场发送电磁波给阅读器，返回的电磁波被转换为数据 信息，也就是标签中包含的e p c 代码。 1 0 阅读器的基本任务就是激活标签，与标签建立通信并且在应用软件和标签之 间传送数据。e p c 阅读器和网络之间不需要p c 作为过渡，所有的读写器之间的数 据交换直接可以通过一个对等的网络服务器进行。 e p c 系统网络技术：e p c 系统网络技术是e p c 系统的重要组成部份，主要是 实现咨询管理和流通，主要包括s a v a n t ，o n s ，p m l 。e p c 系统的咨询网络系统 是在网际网路互联的基础上，通遇s a v a n t 管理软件系统。对象名称解析服务( o n s ) 和实体标示语言( p m l ) 实现全球的“实物互联网”。 3 5 中间件s a v a n t 每件产品都加上r f i d 标签之后，在产品的生产、运输和销售过程中，解读器 将不断收到一连串的e p c 码。整个过程中最为重要、同时也是最困难的环节就 是传送和管理这些数据。自动识别产品技术中心于是开发了一种名叫s a v a n t 的软 件技术，相当于该新式网络的神经系统。 s a v a n t 作为一种软件，擅长处理海量咨询、灵活过滤数据。在e p c 网络里， 阅读器将收集到的e p c 码传送给s a v a n t ，依据这些数据，s a v a n t 向各处的o n s 提 出询问，由o n s 找寻对应该e p c 码的产品资料地址，再回复给s a v a n t 。由此s a v a n t 第三章e p c 系统 可以找到物品资料并传递给相关单位的资料库或是供应链应用系统。 s a v a n t 的主要目的是管理和传输资料，防止企业和公用网络的超载，具体归 纳为下面几点： 1 资料校对 处于网络边际的s a v a n t 系统，直接与阅读器进行信息交流，它们会进行资料 校对。并非每个标签每次都会被读到，而且又是一个标签的资料可能被误读，s a v a n t 系统能够利用算法校正这些错误。 2 阅读器间协调 如果从两个有重叠区域的阅读器读取信息，她们可能读取了同一个标签的资 料，产生了相同多余的e p c 码，s a v a n t 的一个任务就是分析己取读的资料并且删 除这些冗余的产品代码。 3 资料传送 在一个层次上，s a v a n t 系统必须决定什么样的资料需要在供应链上向上或向下 传送。例如，在冷藏工厂的s a v a n t 系统可能只需要传送它所存储的商品温度资料 就可以了。 4 资料储存 现在的资料库部具备在一秒钟内处理超过几百条事件的能力，因此s a v a n t 系 统的另一个任务就是维护存储的资料。系统能够实时的取得商品的e p c 码并且能 智能的将资料存储，以便其他企业管理的应用程序有权访问这些资料，并保证资 料库不会超负荷运转。 5 任务管理 无论s a v a n t 系统在层次结构中所处的等级是什么，所有的s a v a n t 系统都有一 套独具特色的任务管理系统，这个系统使得它们可以实现用户自己定义的任务来 进行资料管理和监控。例如，一个商店钟的s a v a n t 系统可以通过编写程序实现一 些功能，当货架上的产品降低到一定水平时，就会给仓库管理员发出报警。 3 6 对象名解析服务0 n s ( o b j e c tn a m es e r v e r ) a u t o i d 中心认为一个开放式的，全球性的追踪物品的网络需要一些特殊的网 络结构。因为除了将e p c 码存储在标签中外，还需要一些将e p c 码与相应商品信 息进行匹配的方法。这个功能就由对象名解析服务( o n s ) 来实现，它是一个自动的 网络服务系统，类似于域名解析服务( d n s ) ，d n s 是将一台计算机定位到万维网上 的某一具体地点的服务。【11 电子科技大学硕士学位论文 当一个解读器读取一个e p c 标签的信息时，e p c 码就传递给了s a v a n t 系统。 s a v a n t 系统然后再在局域网或因特网上利用o n s 对象名解析服务找到这个产品信 息所存储的位置。o n s 给s a v a n t 系统指明了存储这个产品的有关信息的服务器， 因此就能够在s a v a n t 系统中找到这个文件，并且将这个文件中的关于这个产品的 信息传递过来，从而应用于供应链的管理。 对象名解析服务将处理比万维网上的域名解析服务更多的请求，因此，公司 需要在局域网中有一台存取信息速度比较快的o n s 服务器。这样一个计算机生产 商可以将他现在的供应