第11章物联网的典型架构-EPC系统ppt课件

1、第十一章 物联网的典型架构 EPC系统 EPCglobal旨在搭建一个可以自动识别任何地方、任何事物的开放性的全球网络，即EPC系统，可以笼统地称为物联网。EPC强调适用于对每一件物品都进展编码的通用方案，每一件物品的EPC代码在物联网中所起到的作用就相当于一个索引。.11.1 RFID系统运用类型开放式RFID运用系统 开放式RFID系统是指在全球范围内不同局域网系统间实现数据交换和信息共享的射频运用系统，因此需求在全球范围内的不同局域网系统一致定义标识对象、编码格式、数据构造和代码幅值，RFID代码具有全球独一性。 开放式RFID系统主要运用于具有供应数据接口的消费管理、制造过程控制、库存

2、管理、物流管理、分销配送、售后效力、集装箱运输、视频追溯、动物识别、单品管理以及全球资产管理等在两个或两个以上的局域网系统中进展数据交换的运用系统的数据采集。 开放式RFID系统运用应留意以下几个层面的协调： 开放式RFID系统运用协议； 一致编码规那么； 一致RFID标签和读写器设备选型要求。.11.1 RFID系统运用类型非开放式RFID运用系统 非开放式RFID运用系统仅仅在同一局域网内部一致定义标识对象、编码格式、数据构造和代码赋值，RFID代码具有该局域网独一性，RFID数据可以在同一局域网内的子系统间实现数据交换和信息共享。 非开放式RFID系统主要运用于部分的消费管理、仓储管理，

3、以及非供应链管理领域的身份管理、医疗管理、图书管理、票证管、门禁管理、资产管理等只在一个局域网系统中进展数据交换的数据采集系统。 非开放式RFID系统运用应留意以下几个层面的协调： 签发实施RFID系统的管理方法； 编制非开放式电子标签编码规那么的企业规范； 一致RFID标签选型要求.11.1 RFID系统运用类型基于EPC的开放式RFID运用系统 EPC标签也称射频标签。EPC相当于物联网的内核，EPC代码以RFID标签作为载体，经过物联网进展电子数据交换。每个物品都有独一的EPC代码，这样可经过物联网查到其档案的情况。 基于EPC的物联网RFID运用系统任务过程如下图。.11.2 EPC系

4、统的组成 EPC系统在计算机互联网的根底上，利用射频识别技术，可构造一个覆盖世界上万事物的实物互联网，如下图。.11.2 EPC系统的组成 在由EPC标签、读写器、Savant效力器、Internet、ONS效力器、PML效力器以及众多数据库组成的实物互联网中，读写器读取的EPC只是一个信息参考，经过这个信息参考从Internet找到IP地址并获取该地址中存放的相关的物品信息，采用分布式Savant软件系统处置和管理由读写器读取的一连串EPC信息。EPC系统的任务流程如下图。.11.2 EPC系统的组成EPC系统构成 EPC系统由全球产品电子代码体系、射频识别系统及信息网络系统三部分构成，如表

5、所示。系 统 构 成 名 称 注 释 全球产品电子代码编码体系 EPC编码标准 识别目标的特定代码 射频识别系统 RFID电子标签 电子标签贴在物品之上，与之一一对应RFID读写器 信息网络系统 Savant（中间件） 为EPC系统提供信息支撑 对象名称解析服务ONSEPC信息服务 .11.2 EPC系统的组成EPC系统构造以及EPC各组成部分之间的关系如下图。 .11.2 EPC系统的组成 EPC系统由全球产品电子代码体系、射频识别系统及信息网络系统三部分构成。 射频识别系统是实现EPC代码自动采集的功能模块，主要由射频标签和射频读写器组成，射频标签是产品电子代码EPC的物理载体，附着于可跟

6、踪的物品，可全球流通并对其进展识别和读写。射频读写器与信息系统相连，是读取标签中的EPC代码并将其输入网络信息系统的设备。 信息网络系统由本地网络和全球互联网组成，是实现信息管理和流通的功能模块。EPC系统的信息网络系统是在全球互联网的根底上，经过EPC中间件、对象称号解析效力ONS和EPC信息效力EPCIS来实现全球“实物互联。.11.2 EPC系统的组成信息网络系统包含三个组件： 1EPC中间件是有一系列特定属性的“程序模块或“效力，被用户集成以满足其特定需求，EPC中间件也称Savant。EPC中间件用来加工处置来自读写器的一切信息和事件流的软件，主要义务是将数据送往运用程序之前进展标签

7、数据校正、读写器协调等操作。 2对象称号解析ONS效力是一个自动网络效力系统，类似于域名解析效力，ONS给EPC中间件指明了存储产品相关信息的效力器。ONS效力是联络EPC中间件和EPC信息效力的网络枢纽，且ONS涉及的架构也是以因特网域名解析效力为根底，因此可以使整个EPC网络以因特网为依托，迅速建立架构并顺利延伸到世界各地。 3EPCIS信息效力提供了一个模块化、可扩展的数据效力接口，使得EPC的相关数据可以在企业内部或者企业之间共享，它处置与EPC相关的各种信息。EPCIS有两种运转方式，一种是EPC信息直接运用于曾经激活的EPCIS运用程序；另一种是将EPCIS信息存储在资料档案库中，

8、以备今后查询时进展检索。.11.2 EPC系统的组成EPC系统的特点 1开放的构造体系。EPC系统采用了全球最大的公用的Internet网络系统，这就防止了系统的复杂性，同时也大大降低了系统的本钱，还有利于系统的晋级。EPC系统网络是建立在Internet网络系统上，可以与Internet网络一切能够的组成部分协同任务。 2独立的平台与高度的互动性。EPC系统识别的对象是一个非常广泛的实体对象，因此，不能够有哪一种技术适用于一切的识别对象。同时，不同地域、不同国家的射频识别技术规范也不相同，因此开放的构造体系必需具有独立的平台和交互操作性。 3灵敏的可继续开展的体系。EPC系统是一个灵敏开放的

9、可持续开展的体系，在不交换原有体系的情况下就可以系统平滑晋级。.11.3 EPC编码体系 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，它是全球一致标识系统的拓展与延伸，是全球一致标识系统的重要组成部分，属于EPC系统的中心和关键。EPC编码原那么 1独一性 EPC提供应实体对象全球独一的标识，一个EPC代码只标识一个实体对象。为了确保实体对象的独一标识的实现，EPCglobal采取了以下措施： 1足够的编码容量。EPC编码冗余度如表11-2所示。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一切这些对象。.11.2

10、EPC系统的组成 2组织保证。为了保证EPC编码分配的独一性并寻求处理编码冲突的方法，EPCglobal经过全球各国编码组织来担任分配各国的EPC代码，并建立相应的管理制度。 3运用周期。对普通的实体对象，运用周期和实体对象的生命周期一致。对特殊的产品，EPC代码的运用周期是永久的。2.可扩展性 EPC编码保管备用空间，具有可扩展性。EPC地址空间具有足够冗余度，确保EPC系统日后的晋级和可继续开展。3.严密性与平安性 EPC的编码与平安和加密技术相结合，具有高度的严密性和平安性。严密性和平安性是配置高效网络的首要问题之一，平安传输、存储和实现是EPC能否被广泛采用的根底。.11.2 EPC系

11、统的组成EPC编码的构造 电子产品编码是构成EPCglobal网络中一切规范和接口的根本元素，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，其组成构造如表所示： 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； 管理者代码是描画与此EPC相关的消费厂商的信息； 对象分类代码记录产品准确类型的信息； 序列号是货品的独一标识。 这种电子产品编码在运用现有编码规范的同时保证了其通用性、独一性、简单性和网络寻址的效率。标 头 管理者代码 对象分类代码 序 列 号 N位 N位 N位 N位 .11.2 EPC系统的组成1EPC的头字段EPC Header

12、头字段标识的是EPC的版本号。设计者采用版本号标识EPC的构造，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。版 本 类 型 标 头 字 段 EPC管理者 对 象 分 类 序 列 号 EPC-64 Type 1 221 17 24 Type 2 215 13 34 Type 3 226 13 23 EPC-96 Type 1 8 28 24 36 EPC-256 Type 1 832 56 160 Type 2 864 56 128 Type 3 8128 64 .11.2 EPC系统的组成 三个64位的EPC版本号只需两位，即01、10、11。为了和

13、64位的EPC相区别，一切长度大于64位的EPC版本号的最高两位须为00，这样就定义了一切96位的EPC版本号开场的位序列是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，定义一切的256位EPC开场的位序列是00001。2EPC管理者EPC Manager EPC体系架构的设计原那么之一是分布式架构，详细是经过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，并担任保证该编码段内编码的独一性，以及维护对象域名解析系统中的记录。.11.2 EPC系统的组成 在电子产品编码分配机

14、构向EPC管理者授权时，首先为EPC管理者分配一个独一代码，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查询可以从概念上了解为在一个大表中查询某个电子产品编码所映射到的EPCIS效力地址。但假设有了EPC管理者代码，就可以由EPC管理者担任维护ONS效力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

15、号变得更为珍贵。EPC-64II型有最短的EPC管理者部分，它只需15位，因此，只需EPC管理者编号小于215=32768的才可以由该EPC版本表示。.11.2 EPC系统的组成3对象分类Object Class 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运用。4序列号Serial Number 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

16、议第0号序列号不要作为产品电子码的一部分来运用。.11.2 EPC系统的组成EPC编码的类型 至今，曾经推出EPC-96型，EPC-64型、型、型，EPC-256型、型、型等编码方案。1EPC-64型 64位产品电子码包含最小的标志码。较小编码首要思索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。头字段部分添加了一位，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.11.2 EPC系统的组成2.EPC-64型 Auto-ID中心提议EPC-64型，适宜众多产品以及价钱反响敏感的消费品消费者。3.EPC-64型 除了扩展单品编

17、码的数量，EPC-64型也会添加公司的数量。.11.2 EPC系统的组成4EPC-96型 EPC-96型的设计目的是成为一个公开的物品标识代码，其应用类似目前的一致产品代码UPC，或UCCEAN的运输集装箱代码。 域名管理担任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，这个字段能包容当前所有的UPC库存单元的编码。 序列号字段那么代表单一货品识别的编码。与产品代码相结合，该字段提供1.11028个独一的工程编号，超出了当前一切已标识产品的

18、总容量。.11.2 EPC系统的组成5EPC-256型 256位EPC是为满足未来EPC代码的运用需求而设计的，256位EPC版本必需具备扩展性，以便不限制其未来的实践运用。EPC的多个版本就提供了这种可扩展性。EPC-256I型、II型和III型的位分配情况如下图。.11.3 EPC信息网络系统技术 EPC系统网络技术是EPC系统的重要组成部分，主要为EPC系统提供信息支撑，以实现信息管理以及信息流通。EPC系统的信息网络系统是在全球互联网的根底上，经过Savant管理软件系统、ONS对象名称解析效力系统以及实体标志言语PML实现全球实物互联功能。 Savant中间件 每件产品都附上RFID

19、标签之后，在产品的消费、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。Savant是衔接标签识读器和企业运用程序的纽带. Savant系统完成的义务主要是数据校正、解读器协调、数据传送、数据存储和义务管理等。.11.3 EPC信息网络系统技术Savant与其他组件通讯.11.3 EPC信息网络系统技术Savant中间件功能1数据校正 处在网络边缘的Savant中间件系统直接与解读器进展信息交流时，它们会进展数据校正。但并非每个标签每次都会被读到，有时一个标签的信息能够被误读，Savant系统可以利用某些算法来校正这些错误。2解读器协调 假设从两个有重叠区域的解读器读取信号，它们能够会

20、读取同一个标签的信息，产生多余的一样的产品电子码。Savant中间件的义务之一就是分析已读取的信息并且删掉这些冗余的产品编码。.11.3 EPC信息网络系统技术3数据传送 在每一层次上，Savant中间件系统必需求确定什么信息需求在供应链上向上传送或向下传送。4数据存储 Savant中间件系统的另一个义务就是维护实时存储事件的数据库。从本质看，即系统可以实时获得产生的产品电子码并且智能地将数据存储，以便其他企业管理的运用程序有权访问这些信息，并保证数据库不会超负荷运转。5义务管理 无论Savant中间件系统在层次构造中所处的等级是什么，一切的Savant中间件系统都有一套独具特征的义务管理系统

21、TMS)，使得中间件系统可以实现用户自定义义务来进展数据管理和数据监控。.11.3 EPC信息网络系统技术对象称号解析效力ONS EPC系统是一个开放式的、全球性的物品追踪网络，将产品电子码存储在标签中，还需求一些提供将产品电子码对应到相应商品信息的角色，这个角色就由对象称号解析效力ONS担当，ONS效力是一种全球性的查询效力。 ONS效力器为用户发起EPC检索恳求并提供EPCIS效力器的地址。从概念上说，ONS效力的输入就是一个电子产品编码的查询恳求，输出那么是所要查找的EPCIS效力器的URL地址，如以下图所示，基于扩展性和管理难度的思索，ONS效力被设计为与域名解析系统DNS类似的分级架

22、构，由ONS根效力器和本地ONS效力器两部分组成。.11.3 EPC信息网络系统技术 当用户希望在EPCgolbal网络中的某个位置定位一个EPCIS效力时，其恳求首先发送到ONS根效力器上；ONS根效力器在根数据表中对该电子产品编码中的EPC管理者代码进展解析和识别，并提取该EPC管理者所在的本地ONS效力器地址，再将恳求转发至该本地ONS服务器；本地ONS效力器接纳到恳求后，进一步在本地数据表中解析EPCIS效力器的地址，再将恳求转发至该EPCIS效力器；最后EPCIS服务器根据恳求的内容提供搜索结果，并将结果前往至发起恳求的位置。对象称号解析效力 .11.3 EPC信息网络系统技术 EP

23、C网络分布如下图。一个局域网内，标签识读器分布在多个地方，用于识读不同环境的EPC标签，识读器再将读到的EPC编码信息上传到本地效力器，由本地效力器所带的Savant软件对这些数据进展集中处置，然后，由本地效力器经过查找本地ONS效力或经过路由器到达远程ONS效力器查找所需EPC编码对应的PML效力器地址，本地效力器就可以与找到的PML效力器建立通讯了。.11.3 EPC信息网络系统技术ONS查询的详细步骤1从一件货品的RFID标签中读取一个比特值序列。2将二进制字符串转化成为EPC URI格式。3解算器将URI格式转化成域名方式。.11.3 EPC信息网络系统技术4执行ONS查询，获得这个地

24、址的称号权威指针NAPTR记录，并前往与查询货品相关的URI.如httpgillette/autoid/sensor3.wsdl. 接下来将逐一引见各个字段的含义 。顺序前缀标记服务常规表达式替换符00uEPC+ws !.*$!/autoid/widget100.wsdl! .00uEPC+epcis !.*$!/autoid/cgi-bin/epcis.php! .00uEPC+html !.*$!/products/thingies.asp! .00uEPC+xmlrpc!.*$!/servlet/! .01uEPC+xmlrpc !.*$!/servlet/! .ONS前往的NAPTR记

25、录的逻辑格式 .11.3 EPC信息网络系统技术1“顺序字段用来确保各个具有一样“order值的顺序行，其恰当的解释也被同等思索，以起到平衡负载的效果；2“前缀字段用来指示优先顺序，类似于MX记录，优先处置低码值，将较低码值转换成顺序与效力值均一样的较高码值；3“标志字段包含参数“u，来指示“常规表达式字段包含URI；4“效力字段用来指示每个URI所提供的效力类型，5“常规表达式字段包含URI，“RegEx字段用于款式搭配串；6“常规表达式 首字母如 “！是分隔符，它把常规表达式分为两部分： “常规表达式字段第一部分是查询或者放置的款式标识符，在这个例子中是“.*$，意思是“通配符； “常规表

26、达式字段第二部分是交换串，在这个例子中，正好是信息效力的URI，例如一个网址或网络效力wsdl文件的URI7Auto-ID中没有运用“交换符字段，由于它是一个特别的DNS字段，它的值设为一个原点.，而不是空白。.11.3 EPC信息网络系统技术EPC信息效力EPCIS EPCIS效力是最终用户与EPCglobal网络进展数据交换的主要桥梁，EPCIS效力器上的数据由供应链上下游的企业共享获得的。经过这种共享，企业可了解商品在整个供应链环节中的信息，而不仅局限于本企业内部。 EPC相关数据包括EPC标签和识读器获取的相关信息，以及商业上一些必需的附加数据。EPCIS效力器中共存储四类数据，分别为： 1静态数据，即在产品生命周期中不会发生改动的数据，具体又包括物品类别静态数据和属性类别静态数据； 2业务数据，即在一件商品流经过程中产生或改动的数据，包括：属性察看值四维数组：时间、地点、电子产品编码、业务事件；数量察看值五维数组：时间、地点、产品类别、数量、业务事件；业务操作察看值四维数组：时间、电子产品编码、业务事件、业务操作标识。.11.3 EPC信息网络系统技术 EPCIS层的数据目的在于驱动不同企业运用。EPCIS位于整个EPC网络架构的最高层，它不仅是原始EPC观测