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EPC与RFID标准体系 EPC与RFID标准体系 EPC的产生与发展 EPC定义 EPC的全称是ElectronicProductCode 中文称为产品电子代码 EPC的载体是RFID电子标签 并借助互联网来实现信息的传递 EPC旨在为每一件单品建立全球的 开放的标识标准 实现全球范围内对单件产品的跟踪与追溯 从而有效提高供应链管理水平 降低物流成本 EPC是一个完整的 复杂的 综合的系统 EPC的产生与发展 EPC系统EPC系统是在计算机互联网的基础上 利用射频识别 RFID 无线数据通信等技术 构造的一个覆盖世界上万事万物的实物互联网 InternetofThings 旨在提高现代物流 供应链管理水平 降低成本 被誉为是一项具有革命性意义的现代物流信息管理新技术 EPC的产生与发展 EPC的产生与发展 EPC概念的提出EPC概念的提出源于射频识别技术的发展和计算机网络技术的发展 射频识别技术的优点在于可以无接触的方式实现远距离 多标签甚至在快速移动的状态下进行自动识别 计算机网络技术的发展 尤其是互联网技术的发展使得全球信息传递的即时性得到了基本保证 在此基础上 人们大胆设想将这两项技术结合起来应用于物品标识和物流供应链的自动追踪管理 由此 诞生了EPC EPC代码 单件物品 一一对应 EPC的产生与发展 EPC产生1999年美国麻省理工学院的一位天才教授提出了EPC ElectronicProductCode 开放网络 物联网 构想 在国际条码组织 EAN UCC 宝洁公司 P G 吉列公司 GilletteCompany 可口可乐 沃尔马 联邦快递 雀巢 英国电信 SAP SUN PHILIPS IBM全球83跨国公司的支持下 开始了这个发展计划 EPC的产生与发展 EPC在全球的发展全世界广泛使用的全球统一标识系统 EAN UCC系统 的主管机构国际物品编码协会 EAN UCC 于2003年收购了AutoIDLabs的EPC技术 从而使EPC纳入全球统一标识系统 2003年11月1日 国际物品编码协会 EAN UCC 成立了EPCglobal 同时 AutoIDCenter于2003年11月1日更名为Auto IDLab 为EPCglobal提供技术支持 2007年4月16日 EPCglobal发布了一项开创性标准 EPCIS 产品电子代码信息服务 标准 当企业开始应用EPCIS标准共享产品数据以改善整个供应链下可控环境的效率时 该技术的真实潜力才能实现 EPC的产生与发展 EPCglobal2005年1月 EAN正式更名为GS1 全球第一标准化组织 2005年6月 UCC正式更名为GS1US 目前 EPCglobal是由GS1和GS1US两大标准化组织联合成立 其机构组成如图所示 EPC的产生与发展 EPCglobal体系框架包含三种主要的活动 由EPCglobal体系框架内相应的标准支撑 如图所示 EPC的产生与发展 EPC的产生与发展 EPC在我国的发展参与EPC研究的有中国物品编码中心 AIMCHINA等非营利机构以及Auto ID中国实验室等科研机构 目前已经取得了一些初步的成果 EPC处于宣传和推广的起步阶段 作为EPC系统的关键之一的射频识别技术的研究 中国物品编码中心早在1996年就开始了 1999年 中国物品编码中心完成了原国家技术监督局的科研项目 新兴射频识别技术研究 制定了射频识别技术规范 2002年中国物品编码中心开始积极跟踪国际EPC的发展动态 2003年完成了 EPC产品电子代码 课题的研究 出版了 条码与射频标签应用指南 一书 EPC的产生与发展 2003年12月23日 在北京举行第一届中国EPC联席会 此次会议 统一了EPC产品电子代码和物联网的概念 协调了各方的关系 将EPC技术纳入标准化 规范化的管理 为EPC在我国的快速 有序的发展奠定了坚实的基础 2004年4月22日 EPCglobalChina在北京成立 其主要职责是 负责统一管理 统一注册 统一赋码和统一组织实施我国的EPC系统推广应用工作及EPC标准化研究工作 EPC的产生与发展 中国物品编码中心简介中国物品编码中心 ANCC 是经国务院批准 负责统一组织 协调和管理我国条码及物品编码工作的专门机构 完成EPC注册管理流程的制定 并开始发展EPC成员 组织有关部门加强EPC硬软件技术研究 根据EPCglobal的标准研究和制定适合我国国情的EPC标准 加强EPC实验室研究 联系企业建立应用试点 开发了EPCglobalChina网站 出版了 EPC与物联网 及 EPC技术基础教程 等书籍 承办了亚太地区EPC全球巡回培训首站的工作 举办了两届EPC技术与物联网高峰论坛 有力推进EPC技术产业的发展 EPC结构 什么是产品代码 EPC编码 产品电子代码 EPC编码 是国际条码组织推出的新一代产品编码体系 原来的产品条码仅是对产品分类的编码 EPC码是对每个单品都赋予一个全球唯一编码 EPC编码96位 二进制 方式的编码体系 96位的EPC码 可以为2 68亿公司赋码 每个公司可以有1600万产品分类 每类产品有680亿的独立产品编码 形象的说可以为地球上的每一粒大米赋一个唯一的编码 EPC结构 什么是产品电子标签 EPC标签 电子标签是由一个比大米粒1 5还小电子芯片和一个软天线组成 电子标签像纸一样薄 可以做成邮票大小 或者更小 EPC电子标签可以在1 6米的距离让读写器探测到 电子标签一般可以读写信息 电子标签是一个成熟的技术 EPC电子标签的特点是全球统一标准 价格也非常便宜 EPC电子标签通过统一标准 大幅降低价格 与互联网信息互通的特点 使电子标签应用风起云涌 在2006年全球电子标签应用已达到每年600 800亿片的用量 EPC结构 什么是物联网 电子标签 RadioFrequencyIDentification 产品电子码 ElectronicProductCode 互联网 INTERNET 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新网 一个带有电子标签的产品 电子标签中有这个产品的唯一编码 当这个带有标签的产品通过一个读写器时 这个产品的信息就会通过互联网传输的指定的计算机内 这个是一个全自动的产品流动监测网络 EPC开放网络 物联网 是构建在互联网之上全球物品流动信息传递网络 它将在全球范围内从根本上改变对产品生产 运输 仓储 销售各环节物品流动监控的管理水平 EPC开放网络 物联网 同互联网一样也是一种应用 但这种应用是和产品生产 产品销售紧密结合的应用 EPC结构 EPC码EPC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EPC的版本号 它使得EPC随后的码段可以有不同的长度 域名管理是描述与此EPC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330ml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330ml罐装减肥可乐 EPC结构 EPC系统的结构EPC系统是一个非常先进的 综合性的复杂系统 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 的编码体系 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 见下表 EPC结构 EPC编码标准 EPC码是新一代的与EAN码和UPC码兼容的新的编码标准 EPC系统中的EPC编码与现行GTIN相结合 由现行的条码标准逐渐过渡到EPC标准或与EAN UCC系统共存于未来的供应链中 EPC标签 EPC标签由天线 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 EPC码是存储在RFID标签中的唯一信息 读写器 盘绕读写器的天线与盘绕标签的天线之间就形成了一个磁场 标签就是利用这个磁场发送电磁波给读写器 这些返回的电磁波被转换为数据信息 即标签中的EPC码 EPC结构 EPC中间件 神经网络软件Savant 在贴有RFID标签的产品在生产 运输和销售过程中 读写器将不断收到一连串的EPC码 但最重要最困难的环节就是传送和管理这些数据 Auto ID中心开发了一种名为Savant的软件技术 相当于该新式网络的神经系统 它利用分布式的结构 完成数据校对 读写器协调 数据传送 数据存储等任务 对象名解析服务 ObjectNamingServiceONS 当读写器读取EPC标签的信息时 EPC码就传递给Savant系统 Savant系统在局域网或互联网上利用ONS对象名解析服务找到这个产品信息所存储的位置 ONS给Savant系统指明存储这个产品的有关信息的服务器 因此就能够在Savant系统中找到包含产品信息的PML文件 并将信息传递用于供应链管理 物理标记语言 PhysicalMarkupLanguagePML 所有关于产品的有用信息都是用一种新型的标准的计算机语言 物理标记语言 PML 书写 PML是基于已被人们广为接受的可扩展标识语言 XML 发展而来的 EPC结构 EPC系统工作流程在由EPC标签 识读器 Savant服务器 Internet ONS服务器 PML服务器以及众多数据库组成的实物英特网中 其工作流程如下 识读器从标签上识读出EPC标签的编码信息 分布式Savant软件系统处理和管理由识读器读取的EPC标签信息 Savant将EPC传给ONS ONS指示Sanant到一个保存产品文件的PML服务器的IP地址 PML服务器利用PML技术把产品信息传到供应链上 标准体系分类与组成 ISO制定的RFID标准体系1995年国际标准化组织ISO IEC联合技术委员会JTCl设立了子委员会SC31 以下简称SC31 负责RFID标准化研究工作 数据标准 如编码标准ISO IEC15691 数据协议ISO IEC15692 ISO IEC15693 解决了应用程序 标签和空中接口多样性的要求 提供了一套通用的通信机制 空中接口标准 ISO IEC18000系列 测试标准 性能测试ISO IEC18047和一致性测试标准ISO IEC18046 实时定位 RTLS ISO IEC24730系列应用接口与空中接口通信标准 方面的标准 标准体系分类与组成 RFID在物流供应链领域中的应用方面标准由ISOTC122 104联合工作组负责制定 包括ISO17358应用要求 ISO17363货运集装箱 ISO17364装载单元 ISO17365运输单元 ISO17366产品包装 ISO17367产品标签 RFID在动物追踪方面的标准由ISOTC23SC19来制定 包括ISO11784 11785动物RFID畜牧业的应用 ISO14223动物RFID畜牧业的应用 高级标签的空中接口 协议定义 标准体系分类与组成 EPCglobal制定的RFID标准体系与ISO通用性RFID标准相比 EPCglobal标准体系是面向物流供应链领域 可以看成是一个应用标准 EPCglobal的目标是解决供应链的透明性和追踪性 透明性和追踪性是指供应链各环节中所有合作伙伴都能够了解单件物品的相关信息 如位置 生产日期等信息 在空中接口协议方面 目前EPCglobal的策略尽量与ISO兼容 如C1Gen2UHFRFID标准递交ISO将成为ISO180006C标准 但EPCglobal空中接口协议有它的局限范围 仅仅关注UHF860 930MHz 物联网标准是EPCglobal所特有的 标准体系分类与组成 日本UID制定的RFID标准体系日本泛在中心制定RFID相关标准的思路类似于EPCglobal 目标也是构建一个完整的标准体系 即从编码体系 空中接口协议到泛在网络体系结构 但是每一个部分的具体内容存在差异 为了制定具有自主知识产权的RFID标准 在编码方面制定了ucode编码体系 它能够兼容日本已有的编码体系 同时也能兼容国际其他的编码体系 UID采用扁平式信息采集分析方式 强调信息的获取与分析 比较强调前端的微型化与集成 标准体系分类与组成 三大标准体系空中接口协议的比较这三个标准相互之间并不兼容 主要差别在通讯方式 防冲突协议和数据格式这三个方面 在技术上差距其实并不大 EPCGlobal最重视UHF频段的RFID产品日本对2 4GHz微波频段的RFID似乎更加青睐 目前日本已经开始了许多2 4GHzRFID产品的实验和推广工作 标准体系分类与组成 EPCglobal与日本UID标准体系的主要区别编码标准不同EPCglobal使用EPC编码 代码为96位 日本UID使用uCode编码 代码为128位 根据IC标签代码检索商品详细信息的功能 AutoID中心和泛在ID中心在使用互联网进行信息检索的功能方面基本相同 日本的电子标签采用的频段为2 45GHz和13 56MHz 欧美的EPC标准采用UHF频段 例如902MHz 928MHz ISO IEC18000 ISO IEC技术标准专门针对IC卡专业技术标准主要包括ISO IEC18000 空中接口参数 ISO IEC10536 密耦合非接触集成电路卡 ISO IEC15693 疏耦合非接触集成电路卡 和ISO IEC14443 近耦合非接触集成电路卡 如图所示 ISO IEC18000 ISO IEC18000作为目前相对较新的一系列标准 可用于商品的供应链 其中的部分标准也正在形成之中 其中 ISO IEC18000系列包含了有源和无源RFID技术标准 主要规定了基于物品管理的RFID空中接口参数 ISO IEC18000标准的内容如图所示 ISO IEC18000 RFID系统的主要工作频段包括低频 135KHZ 高频 13 56MHZ 超高频 433MHZ 860 960MHZ 微波 2 45GHZ 四个频段 ISO IEC18000 ISO IEC18000 ISO IEC18000未来发展的重点和方向 新空中接口模式研究带辅助电源和传感器的标签技术很早就引起工作组的重视 作为 物联网 基础的传感器和RFID技术的标准化工作必将被进一步推进 有源标签与传感器的引入 辅助电源的引入能够大大提高RFID标签的发射功率和处理能力 从而增大标签的通信距离 提高标签的识别速率 抗干扰能力 而传感器与RFID标签结合 使RFID技术不仅可以用于物品的识别和跟踪 更可以实时监视物品及其外界环境的状态 为物品的管理带来极大的好处 ISO IEC10536 ISO IEC10536以识别卡 非接触的集成电路卡说明了非接触的密耦合IC卡的结构和工作参数 该标准主要包括四个部分 第一部分 物理特性 第二部分 耦合区的尺寸和位置 第三部分 电信号和复位过程 第四部分 复位应答和传输协议 ISO IEC10536 ISO IEC10536 第1部分 物理特性在标准的第1部分 规定了密耦合IC卡的物理特性 对机械尺寸来说 规定了和非接触IC卡相同的要求 ISO IEC10536 第2部分 耦合区的尺寸和位置在标准的第二部分详细规定了耦合元件的尺寸和位置 这里不仅应用了电感耦合元件 H1 H4 而且应用了电容耦合元件 E1 E4 耦合元件的配置是这样选择 密耦合IC卡在插入式读写器中所有四个位置上工作 如下图 ISO IEC10536 第3部分 电信号和复位过程能量供应密耦合IC卡的能量供应是通过四个电感耦合元件H1 H4来完成的 卡到读写器的数据传输为了卡和读写器之间传输数据 可选用电感耦合元件或电容耦合元件 然而 在通信过程中 不允许在耦合方式之间进行切换 ISO IEC10536 读写器到卡的数据传输为了向IC卡传输数据 标准优先选择电感耦合的方法 使用场F1 F4的90 相移键控为调制方法 同时同步键控所有的相位 根据IC卡在插入式读写器中的位置 调制时耦合场之间可能产生如下的相位关系 其中 状态A为非调制状态 A 为已调制状 ISO IEC10536 第4部分 复位应答和传输协议ISO IEC1053的这一部分说明了读写器和IC卡之间的传输协议 ISO IEC14443标准简介 第一部分 物理特性范围ISO IEC14443的这一部分规定了邻近卡 PICC 的物理特性 它应用于在耦合设备附近操作的ID 1型识别卡 ISO IEC14443的这一部分应与正在制定的ISO IEC14443后续部分关联使用 ISO IEC14443标准简介 定义下列定义适用于ISO IEC14443的这一部分 集成电路Integratedcircuit s IC 用于执行处理和 或存储功能的电子器件 无触点的Contactless 完成与卡的信号交换和给卡提供能量 而无需使用微电元件 即 从外部接口设备到卡上的集成电路之间没有直接路径 无触点集成电路卡Contactlessintegratedcircuit s card 一种ID 1型卡类型 如ISO IEC7810中所规定 在它上面有集成电路 并且与集成电路的通信是用无触点的方式完成的 邻近卡Proximitycard PICC 一种ID 1型卡 在它上面有集成电路和耦合工具 并且与集成电路的通信是通过与邻近耦合设备电感耦合完成的 邻近耦合设备Proximitycouplingdevice PCD 用电感耦合给邻近卡提供能量并控制与邻近卡的数据交换的读 写设备 ISO IEC14443标准简介 物理特性 一般特性邻近卡应有根据ISO IEC7810中规定的ID 1型卡的规格的物理特性 尺寸邻近卡的额定尺寸应是ISO IEC7810中规定的ID 1型卡的尺寸 附加特性紫外线X 射线动态弯曲应力动态扭曲应力可变磁场可变电场静态电流静态磁场工作温度 ISO IEC14443标准简介 第二部分 频谱功率和信号接口范围ISO IEC14443的这一部分规定了需要供给能量的场的性质与特征 以及邻近耦合设备 PCDs 和邻近卡 PICCs 之间的双向通信 ISO IEC14443的这一部分应与ISO IEC14443的其他部分关联使用 ISO IEC14443的这一部分并不规定产生耦合场的方法 也没有规定如何符合因国家而异的电磁场辐射和人体辐射安全的条例 ISO IEC14443标准简介 术语和定义ISO IEC14443 2中给出的定义和下列定义适用于本国际标准 位持续时间Bitduration一个确定的逻辑状态的持续时间 在这段时间的最后 一个新的状态位将开始 二进制相移键控Binaryphaseshiftkeying相移键控 此处相移180 从而导致两个可能的相位状态 调制系数Modulationindex定义为 a b a b 其中a b分别是信号幅度的最大 最小值 不归零NRZ L在位持续时间内 一个逻辑状态的位编码方式 它以在通信媒介中的两个确定的物理状态之一来表示 副载波Subcarrier以载波频率fc调制频率fs而产生的RF信号 ISO IEC14443标准简介 缩略语和符号ASK移幅键控BPSK二进制移相键控NRZ L不归零 L为电平 PCD邻近耦合设备PICC邻近卡RF射频fc工作场的频率 载波频率 fs副载波调制频率Tb位持续时间 邻近卡的初始化对话邻近耦合设备和邻近卡之间的初始化对话通过下列连续操作进行 PCD的射频工作场激活PICC 邻近卡静待来自邻近耦合设备的命令 邻近耦合设备命令的传送 邻近卡响应的传送 ISO IEC14443标准简介 功率传输邻近耦合设备产生一个被调制用来通信的射频场 它能通过耦合给邻近卡传送功率 信道接口耦合IC卡的能量是通过发送频率为13 56MHz的阅读器的交变磁场来提供 由阅读器产生的磁场必须在1 5A m 7 5A m之间 国际标准ISO14443规定了两种阅读器和近耦合IC卡之间的数据传输方式 A型和B型 一张IC卡只需选择两种方法之一 符合标准的阅读器必须同时支持这两种传输方式 以便支持所有的IC卡 阅读器在 闲置 的状态时能在两种通信方法之间周期的转换 ISO IEC14443标准简介 第三部分 初始化和防碰撞算法范围ISO IEC14443的这一部分规定了邻近卡 PICCs 进入邻近耦合设备 PCDs 时的轮寻 通信初始化阶段的字符格式 帧结构 时序信息 REQ和ATQ命令内容 从多卡中选取其中的一张的方法 初始化阶段的其它必须的参数 这部分规定同时适用于A型PICCs和B型PICCs ISO IEC14443标准简介 术语和定义ISO IEC14443 3中给出的定义和下列定义适用于本国际标准 防碰撞循环 Anticollisionloop 可适用的 Applicative 位碰撞检测协议 Bitcollisiondetetionprotocol 数据块 Block 异步数据块传输 Block asynchronoustransmission 字节 Byte 字符串 碰撞 能量单位 时间槽协议 ISO IEC14443标准简介 缩略语和符号ATQ对请求的应答ATQA对A型卡请求的应答ATQB对B型卡请求的应答ATR对重新启动的请求的应答ATS对选择请求的应答ATQ ID对ID号请求的应答CRC环检验码RATS对选择应答请求REQA对A型卡的请求REQB对B型卡的请求REQ ID请求ID号RESEL重新选择的请求 轮讯为了检测到是否有PICCs进入到PCD的有效作用区域 PCD重复的发出请求信号 并判断是否有响应 请求信号必须是REQA和REQB 附加ISO IEC14443其它部分的描述的代码 ISO IEC14443标准简介 PICC的状态集 调电状态由于没有足够的载波能量 PICC没有工作 也不能发送反射波 闲置状态在这个状态时 PICC已经上电 能够解调信号 并能够识别有效的REQA和WAKE UP命令 准备状态本状态下 实现位帧的防碰撞算法或其它可行的防碰撞算法 激活状态PCD通过防碰撞已经选出了单一的卡 结束状态 PICC的命令集PCD用于管理与PICC之间通信的命令有 REQA对A型卡的请求WAKE UP唤醒ANTICOLLISION防碰撞SELECT选择HALT结束 ISO IEC14443标准简介 第四部分 传输协议范围ISO IEC14443的这一部分规定了非接触的半双功的块传输协议并定义了激活和停止协议的步骤 这部分传输协议同时适用于A型卡和B型卡 标准引用下列标准中所包含的条文 通过在本标准中引用而构成为本标准的条文 本标准出版时 所示版本均为有效 所有标准都会被修订 使用ISO IEC14443这一部分的各方应探讨使用下列标准最新版本的可能性 ISO和IEC的成员修订当前有效国际标准的纪录 ISO IEC7816 4 识别卡接触式集成电路卡第四部分产业内部交换命令 ISO IEC15693标准简介 国际标准ISO IEC15693以 识别卡一非接触式集成电路卡一疏祸合卡 为标题说明非接触疏祸合IC卡的作用原理和工作参数 这种IC卡的最大工作距离为1米 主要使用价格便宜的简单 状态机 式存储器组件作为数据载体 ISO IEC15693标准由三部分组成 第一部分一物理特性 第二部分一空气接口与初始化 第三部分一防冲突和传输协议 ISO IEC15693标准简介 符合ISO IEC15693标准的信号接口部分的性能如下 工作频率工作频率为13 56MKz 7KHz工作场强工作场的最小值为0 15A m 最大场为5A m 调制用2种幅值调制方式 即10 和100 调制方式 阅读器应能确定用哪种方式 数据编码数据编码采用脉冲位置调制 两种数据编码模式 256选1模式和4选1模式 数率有高和低两种数率 ISO IEC15693标准简介 符合ISO IEC15693标准的防冲突和传输协议数据元数 UID唯一标识符 AFI应用标识 DSFID数据存储格式标识 CRC循环冗余校验码存储组织最多有256个块 最大块的尺寸为256bits 最大的存储容量为64Kbits ISO IEC15693标准简介 应答器的状态Poweroff状态 没有被阅读器激活的请况下处于poweroff状态 Ready状态 被激活后 选择标识符没设立时 处理任何的请求 Quit状