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EPC基础知识 1 一 案例识读与分析 二 EPC基本概念 三 EPC系统的组成 四 EPC系统的特点 主要内容 五 EPC技术的应用 2 一 案例识读与分析 EPC标签帮助检测奥运期间的食品安全 案例分析与讨论 追踪火腿生产 1 什么EPC标签可以帮助追踪火腿生产全程 2 EPC标签中应包括哪些信息 3 1 什么是EPC EPC ElectronicProductCode 即电子产品编码 是一种编码系统 它建立在EAN UCC 即全球统一标识系统 条型编码的基础之上 并对该条形编码系统做了一些扩充 用以实现对单品进行标志 二 EPC基本概念 EPC标签 4 2 EPC编码体系EPC编码的一个重要特点是 该编码是针对单品的 它的基础是EAN UCC 并在EAN UCC基础上进行扩充 根据EAN UCC体系 EPC编码体系也分为5种 1 SGTIN 系列化全球贸易标识代码 SerializedGlobalTradeIdentificationNumber 2 SGLN 系列化全球位置码 SerializedGlobalLocationNumber 3 SSCC 系列货运包装箱代码 SerialShippingContainerCode 4 GRA 全球可回收资产标识符 GlobalReturnableAssetIdentifier 5 GIAI 全球个人资产标识符 GlobalIndividualAssetIdentifier 二 EPC基本概念 5 全球产品电子代码EPC编码体系是新一代与GTIN兼容的编码标准 它是全球统一标识系统的拓展与延伸 是全球统一标识系统的重要组成部分 属于EPC系统的核心和关键 EPC编码原则1 唯一性EPC提供给实体对象全球唯一的标识 一个EPC代码只标识一个实体对象 为了确保实体对象的唯一标识的实现 EPCglobal采取了以下措施 1 足够的编码容量 比特数可以从世界人口总数 大约60亿 到大米总粒数 粗略估计1亿亿粒 变化 因此 EPC有足够大的地址空间来标识所有这些对象 二 EPC基本概念 6 2 组织保证 为了保证EPC编码分配的唯一性并寻求解决编码冲突的方法 EPCglobal通过全球各国编码组织来负责分配各国的EPC代码 并建立相应的管理制度 3 使用周期 对一般的实体对象 使用周期和实体对象的生命周期一致 对特殊的产品 EPC代码的使用周期是永久的 2 可扩展性EPC编码保留备用空间 具有可扩展性 EPC地址空间具有足够冗余度 确保EPC系统日后的升级和可持续发展3 保密性与安全性EPC的编码与安全和加密技术相结合 具有高度的保密性和安全性 保密性和安全性是配置高效网络的首要问题之一 安全传输 存储和实现是EPC能否被广泛采用的基础 7 EPC编码的结构电子产品编码是构成EPCglobal网络中所有标准和接口的基本元素 由一个标头字段加上另外三段数据 依次为EPC管理者 对象分类 序列号 组成的一组数字 其组成结构如表所示 标头标识了EPC的类型 它使得EPC随后的码段具有不同的长度 管理者代码是描述与此EPC相关的生产厂商的信息 对象分类代码记录产品精确类型的信息 序列号是货品的唯一标识 这种电子产品编码在使用现有编码标准的同时保证了其通用性 唯一性 简单性和网络寻址的效率 8 1 EPC的头字段 EPCHeader 头字段标识的是EPC的版本号 设计者采用版本号标识EPC的结构 其指出了EPC中编码总位数和其他三部分中每部分的位数 EPC已定义的七个版本如表格所示 9 三个64位的EPC版本号只有两位 即01 10 11 为了和64位的EPC相区别 所有长度大于64位的EPC版本号的最高两位须为00 这样就定义了所有96位的EPC版本号开始的位序列是001 同样 所有长度大于96位的EPC的版本号的前三位是000 同理 定义所有的256位EPC开始的位序列是00001 2 EPC管理者 EPCManager EPC体系架构的设计原则之一是分布式架构 具体是通过EPC管理者的概念来实现的 EPC管理者是指那些得到电子产品编码分配机构授权的组织 它们可以在授权的一个或多个编码段内自主地为各类实体指定编码 并负责保证该编码段内编码的唯一性 以及维护对象域名解析系统中的记录 10 在电子产品编码分配机构向EPC管理者授权时 首先为EPC管理者分配一个唯一代码 即EPC管理者代码 一个EPC用户可以同时拥有多个EPC管理者代码 以此管理和维护多个EPC编码段 在产品电子编码的定义中 EPC管理者代码作为独立的一部分 这样就可以通过产品电子编码直接识别出EPC管理者的信息 以保证系统的可扩展性 举例来说 一个ONS查询可以从概念上理解为在一个大表中查询某个电子产品编码所映射到的EPCIS服务地址 但假如有了EPC管理者代码 就可以由EPC管理者负责维护ONS服务器中所分配编码段的小表 这样就可以提高ONS查询的执行效率 不同版本的EPC管理者编码具有长度的可变性 这就使得更短的EPC管理者编号变得更为宝贵 EPC 64II型有最短的EPC管理者部分 它只有15位 11 3 对象分类 ObjectClass 对象分类部分用于一个产品电子码的分类编号 标识厂家的产品种类 对于拥有特殊对象分类编号者来说 对象分类编号的分配没有限制 但是Auto ID中心建议第0号对象分类编号不要作为产品电子码的一部分来使用 4 序列号 SerialNumber 序列号部分用于产品电子码的序列号编码 此编码只是简单地填补序列号值的二进制 一个对象分类编号的拥有者对其序列号的分配没有限制 但是Auto ID中心建议第0号序列号不要作为产品电子码的一部分来使用 12 EPC编码的类型至今 已经推出EPC 96 型 EPC 64 型 型 型 EPC 256 型 型 型等编码方案 1 EPC 64 型64位产品电子码包含最小的标志码 较小编码首要考虑的问题是如何节约位数 对于位数分配 数据分区比头字段部分有较高的优先级 头字段部分增加了一位 允许3种数据分区 以覆盖更广泛的工业需求 剩余的第四种数据分区留待扩展 EPC 64 型编码 13 2 EPC 64 型Auto ID中心提议EPC 64 型 适合众多产品以及价格反应敏感的消费品生产者 3 EPC 64 型除了扩展单品编码的数量 EPC 64 型也会增加公司的数量 14 4 EPC 96 型EPC 96 型的设计目的是成为一个公开的物品标识代码 其应用类似目前的统一产品代码 UPC 或UCC EAN的运输集装箱代码 域名管理负责在其范围内维护对象分类代码和序列号 该区域占据28个数据位 允许大约2 68亿家制造商 这超出了UPC 12的10万个和EAN 13的100万个的制造商容量 对象分类字段在EPC 96代码中占24位 这个字段能容纳当前所有的UPC库存单元的编码 序列号字段则代表单一货品识别的编码 与产品代码相结合 该字段提供1 1 1028个唯一的项目编号 超出了当前所有已标识产品的总容量 15 5 EPC 256型256位EPC是为满足未来EPC代码的应用需求而设计的 256位EPC版本必须具备扩展性 以便不限制其未来的实际应用 EPC的多个版本就提供了这种可扩展性 EPC 256I型 II型和III型的位分配情况如图所示 16 1 EPC系统的构成EPC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 它由全球产品电子代码 EPC 体系 射频识别系统及信息网络系统三部分组成 主要包括六个方面 见表 三 EPC系统的构成 17 装载有EPC编码 它应附着在物品上 用于读或读写EPC标签 并能连接于本地网络之中 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 类似于Internet中的域名解析服务 DNS 它给Savant指明了EPCIS 存储产品有关信息 三 EPC系统的构成 18 1 EPC系统的构成EPC网络是一个能够实现供应链中的商品的快速自动识别及信息共享的框架 EPC网络使供应链中的商品信息真实可见 从而使组织机构可以更加高效地运转 通过采用多种技术手段 EPC网络为在供应链中识读EPC所标识的贸易项目 并且在贸易伙伴之间共享项目项目信息提供了一种机制 EPC网络使用射频技术 RFID 实现供应链中贸易项信息的真实可见 它由五个基本要素组成 产品电子代码 EPC 射频识别系统 EPC标签和识读器 Savant系统 发现服务 包括ONS EPC中间件 EPC信息服务 EPCIS 三 EPC系统的构成 19 1 EPC系统的构成该框架基于RFID技术 Internet技术以及EPC体系 包括各种硬件和服务性软件系统 EPC系统的构成目标 制定相关标准 目标是 在贸易伙伴之间促进数据和实物的交换 鼓励改革 1 全球化的标准 2 开放的系统 3 平台独立性 4 可测量性和可延伸性 5 安全性 6 私秘性 7 工业结构和标准 三 EPC系统的构成 20 2 Savant系统给每件产品都加上RFID标签之后 在产品的生产 运输和销售过程中 识读器将不断收到一连串的产品电子编码 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 自动识别产品实验室开发了一种名叫Savant的软件技术 相当于新式网络的神经系统 三 EPC系统的构成 21 3 EPC系统中物件名称解析服务ONS ONS ObjectNameService 对象名称解析服务 系统主要处理电子产品编码与对应的EPCIS信息服务器地址的映射管理和查询 而EPC编码技术采用了遵循EAN UCC的SGTIN格式 和域名分配方工很相似 因此完全可以借鉴互联网络中已经很成熟的DNS技术思想 并利用DNS构架实现ONS服务 三 EPC系统的构成 22 3 1ONS与DNS比较 1 ONS与DNS的联系ONS服务是建立在DNS基础之上的专门针对EPC编码与货品信息的解析服务 在整个ONS服务工作过程中 ONS服务工作过程中 DNS解析是作为ONS不可分割的一部分存在的 在将EPC编码转换成URI格式 再由客户端将其转换成标准域名时 下面的工作就由DNS承担了 DNS经过递归式或交谈式解析 将结果以NAPTR记录格式返回给客户端 ONS即过完成了一次解析服务 三 EPC系统的构成 23 3 1ONS与DNS比较 2 ONS与DNS的区别ONS与DNS主要的区别在于输入与输出内容的区别 ONS在DNS基础上进行EPC解析 因此其输入端是EPC编码 而DNS用于解析 其输入端是域名 ONS返回的结果是NAPTR格式 而DNS则更多时候返回查询的IP地址 DNS与ONS解析比较如图8 20所示 三 EPC系统的构成 24 3 2ONS类型 1 ONS与DNS的区别ONS提供静态ONS与动态ONS两种服务 静态ONS指向货品的制造商 动态ONS指向一件货品在供应链中流动时所经过的不同的管理实体 静态ONS静态ONS假定每个对象有一数据库 提供指向相关制造商的批针 并且给定的EPC编码总是指向同一个URL 文件网络地址 三 EPC系统的构成 25 3 2ONS类型 1 ONS与DNS的区别ONS提供静态ONS与动态ONS两种服务 静态ONS指向货品的制造商 动态ONS指向一件货品在供应链中流动时所经过的不同的管理实体 动态ONS动态ONS指向多个数据库 指向货品在供应链流动过程中所经过所有管理者实体 三 EPC系统的构成 26 3 3ONS工作原理与层次结构 ONS是种全球查询服务 可以将EPC编码转换成一个或多个Internet地址 从而可以进一步找到次编码对应的货品详细信息 通过统一资源定位符 URL 可以访问EPCIS服务和与该货品相关的其他Web站点 Internet资源 图8 23展示了ONS在物联网系统中的作用 ONS是负责将标签ID解析成其对应的网络资源地址服务 例如 客户端有一个请求 需要获得标签ID号为 123 的一瓶药的详细情况 ONS服务器接到请求后将ID号转换成资源地址 那么资源服务器将检查这瓶药的详细信息 如生产日期 配方 原材料 用途 供应商等 并返回给客户端 三 EPC系统的构成 27 3 3ONS工作原理与层次结构 ONS层次结构ONS系统是一个分布式的层次结构 主要由ONS服务器 ONS本地缓存 本地ONS解析器以及映射信息组成 ONS服务器是ONS系统的核心 用于处理本地客户端的ONS查询请求 若查询成功 则返回此EPC编码对应的EPCIS映射信息 服务地址信息 ONS服务器的结构类似于DNS服务器 ONS系统的层次图如图8 24所示 系统分为三个层次 处于最顶层的是ONS服务器 中间层的则是各地的本地ONS服务器 最下层的则是ONS缓存 三 EPC系统的构成 28 3 4ONS工作流程与查询步骤 ONS工作流ONS工作流程如图8 25所示 主要分为如下几频 1 从标签上识读一个比特字符串EPC编码 如 0100000000011000001001001001001000011001001000101010110110010101这是一个64位的EPC编码 2 读写器将此比特字符串EPC编码发送到本地服务器 3 本地服务器将二进制的EPC编码转化为整数并在头部添加 urn epc 转化为URI格式 urn epc 1 1554 37401 2272661 转换完成后 发送该URI到本地ONS解析器 4 本地ONS解析器利用格式化转换字符串将EPC比特位编码转换成EPC域前缀名 再将EPC域前缀名结合成一个完整的EPC域名 ONS解析器再进行一次ONS查询 ONSQuery 将EPC域名发送到指定的ONS服务器基础架构 以获取所需的信息 三 EPC系统的构成 29 3 4ONS工作流程与查询步骤 5 ONS基础架构给本地ONS解析器 返回EPC域名对应的一个或多个PML服务器IP地址 6 本地ONS解析器再将IP地址返回给本地服务器 7 本地服务器再根据IP地址联系正确的PML服务器 获取所需的EPC信息 三 EPC系统的构成 30 4 1PML概念及组成 PML是Savant EPCIS 应用程序 ONS之间相互表述和传递EPC相关信息的共同语言 它定义了在EPC物联网中所有的信息传输方式 图8 35所示为PML语言的组成结构图 它是一个标准词汇集 主要包含了两个不同的词汇 PML核及Savant扩充 如果需要的话 PML还能扩展更多的其它词汇 三 EPC系统的构成 31 4 2PML服务器 PML服务器为授权方的数据读写访问提供了一个标准的接口 以便与电子产品码相关数据的访问和持久存储 它使用物理标识语言作为各个厂商产品数据表示的中间模型 并能够识别电子产品码 此服务器由各个厂商自行管理 存储各自产品的全部信息 在PML服务器的实现过程中 有两个非常重要的概念 电子产品码和物理标识语言 三 EPC系统的构成 32 4 3PML设计 PML首先使用现有的标准 如XML TCP IP 来规范语法和数据传输 并利用现有工具来设计编制PML应用程序 PML需提供一种简单的规范 通过通用默认的方案 使方案无需进行转换 即能可靠传输和翻译 PM