无线射频识别(RFID)技术

无线射频识别(RFID)技术第一页，共59页。导读导学导教导训案例导入，深入浅出

配套资料丰富，易学易懂能力指引，目标明确任务单驱动，步骤清晰教材开发的“四导”风格第二页，共59页。熟悉EPC系统的构成及编码知识；掌握ONS的架构与功能，以及URI转成DNS查询格式的步骤；掌握实体标记软件语言PLM的概念及组成，以及PML服务器及应用；培养良好的职业素养。具备良好的独立研究能力和信息安全意识。具备良好的自学能力，新应用系统的快速掌握能力。123导教第三页，共59页。导学熟悉EPC编码体系、EPC系统的构成框架结构、EPCglobal组织；掌握ONS的架构与功能说明，以及URI转成DNS查询格式的步骤；掌握PML服务器的基本原理、服务器编码、PML数据的存储和管理；学习目标：4第四页，共59页。主要内容010203EPC的基础知识EPC编码EPC系统的网络技术05040607EPC系统中对象名称解析服务EPC系统中的实体标记软件语言PLM实训项目习题第五页，共59页。导读

信息标识编码就是实现“标识对象”的ID化。按一定的规则赋予“标识对象”一定的标记，是一个物理存在的人、物或者空间获得一个虚拟符号（数字型、字符型或数字字符型），称为“编码”；这一虚拟符号就是“标识对象”的身份代码，也称为“ID代码”；编码所遵循的“一定的规则”称为“编码规则”。在信息标识编码阶段，ID代码是初始信息，可以作为主代码参与管理信息系统核心数据库的建设，其编码规则也应该成为各种信息系统之数据库著录规则的组成部分。EPC编码助“智能物件”物联【导读分析与讨论】（1）什么要将全球物联网中移动的“智能物件”进行ID编码？（2）如何将RFID的ID与其确定的IP地址相联？第六页，共59页。1EPC的基础知识1EPC的基本概念1、什么是EPCEPC（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）条形编码的基础之上，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识。第七页，共59页。2、EPC编码体系（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）GRAI：全球可回收资产标识符（GlobalReturnableAssetIdentifier）。（5）GIAI：全球个人资产标识符（GlobalIndividualAssetIdentifier）。1EPC的基础知识1EPC的基本概念第八页，共59页。1EPC的基础知识2EPC系统的构成EPC系统是一个非常先进的、综合性的、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）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7个方面，如表8-1和图8-1所示。第九页，共59页。2、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：1EPC的基础知识2EPC系统的构成第十页，共59页。3EPC技术的优势1EPC的基础知识1、EPC技术的好处EPC网络实现了供应链中贸易项信息的真实可见性，让组织运作更具效率。2、EPC网络的开发和商业化是一项全球性行动EPC网络的开发是一项全球性行动。在开发EPC网络的过程中，已得到了世界上100多家最主要公司的赞助，这些公司代表了各行各业的不同需求和利益。3、EPC网络能够为快速消费品以外的行业提供解决方案当今在大多数行业中，已经有很多在供应链中实施EPC网络的成功案例。第十一页，共59页。4EPCglobal组织1EPC的基础知识EPCglobal是一个中立的、非营利性标准化组织。EPCglobal由EAN和UCC两大标准化组织联合成立，它继承了EAN.UCC与产业界近30年的成功合作传统。它负责EPC网络的全球化标准，以便更加快速、自动、准确地识别供应链中的商品。EPCglobal网络是实现自动即时识别和供应链信息共享的网络平台。第十二页，共59页。1RFID编码方案基本类型及其适用范围2EPC编码1、系统基本类型及其适用范围第十三页，共59页。2EPC编码原则2EPC编码1、唯一性EPC提供对实体对象的全球唯一标识，一个EPC编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。2、简单性EPC的编码既简单，同时又能提供实体对象的唯一标识。以往的编码方案很少能被全球各国各行业广泛采用，原因之一是编码复杂，导致不适用。3、可扩展性EPC编码留有备用空间，具有可扩展性。也就是说，EPC的地址空间是可发展的，具有足够的冗余，确保了EPC系统的升级和可持续发展。4、保密性与安全性EPC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，安全的传输、存储和实现是EPC能否被广泛采用的基础。第十四页，共59页。2EPC编码3EPC编码关注的问题1、生产厂商和产品目前世界上的公司估计超过2500万家，考虑今后的发展，10年内这个数目有望达到3900万，因此，EPC编码中的厂商代码必须具有一定的容量。2、内嵌信息在EPC编码中不应嵌入有关产品的其他信息，如货品重量、尺寸、有效期、目的地等。3、分类分类是指对具有相同特征和属性的实体进行的管理和命名，这种管理和命名的依据不涉及实体的固有特征和属性，通常是管理者的行为。4、批量产品编码应给批次内的每一样产品分配唯一的EPC编码，也可将该批次视为一个单一的实体对象，分配一个批次的EPC编码。5、载体EPC是EPC编码存储的物理媒介，对所有的载体来讲，其成本与数量成反比。EPC要想广泛采用，必尽最大可能地降低成本。第十五页，共59页。2EPC编码4EPC编码格式第十六页，共59页。2EPC编码5EPC编码数据结构1、EPC编码数据结构表示第十七页，共59页。2EPC编码5EPC编码数据结构2、EPC开放式编码方案

开放式编码方案主要参照EPC规范“射频识别标签数据规范1.4版”（英文版）、“物品电子编码

基于射频识别的贸易项目代码编码规则”（报批稿）、“物品电子编码

基于射频识别的物流单元编码规则”（报批稿）、“物品电子编码

基于射频识别的资产代码编码规则”（报批稿）、“物品电子编码

基于射频识别的参与方位置编码规则”（报批稿）制定。第十八页，共59页。2EPC编码5EPC编码数据结构3、EPC编码数据结构1）通用标识符GID—96EPC编码标准定义了一种通用的标识类型。该通用标识符（GID—96）定义为96位的EPC编码，它不依赖任何已知的、现有的规范或标识方案。2）商品条码系统标识类型商品条码系统代码有一个共同的结构，由EAN.UCC代码、厂商代码及产品系列号，并加上一个额外的“校验位”组成，校验位由其他位通过算法计算得来。第十九页，共59页。2EPC编码5EPC编码数据结构3、EPC编码数据结构

为了给单个对象创建一个唯一的标志符，GTIN增加了一个序列号，管理实体负责分配唯一的序列号给单个对象分类。GTIN和唯一序列号的结合，称为一个序列化GTIN，即SGTIN。SGTIN由以下信息元素组成。①厂商识别代码：由EAN或UCC分配给管理实体。厂商识别代码在一个EAN.UCCGTIN十进制编码内与厂商识别代码位相同。②项目代码：由管理实体分配给一个特定对象分类。EPC编码中的项目代码是从GTIN中获取的，是通过连接GTIN的指示位和项目代码位作为整数的。③序列号：由管理实体分配给一个单个对象。序列号不是GTIN的一部分，但是却正式成为SGTIN的组成部分。第二十页，共59页。2EPC编码5EPC编码数据结构3、EPC编码数据结构SGTIN—96：除了标头之外，SGTIN—96还包括5个字段，即滤值、分区、厂商识别代码、贸易项代码和序列号，如表8-6所示。第二十一页，共59页。2EPC编码5EPC编码数据结构3、EPC编码数据结构

厂商识别代码在6位到12位之间变化，贸易项代码（包括单一指示位）在7位到1位之间变化。分区的可用值及厂商识别代码和贸易项参考代码字段的相关大小在表8-8中定义。第二十二页，共59页。2EPC编码5EPC编码数据结构3、EPC编码数据结构SSCC由以下信息元素组成。①厂商识别代码：由EAN或UCC分配给一个管理实体。厂商识别代码与一个EAN.UCCSSCC十进制编码中的厂商识别代码位相同。②系列代码：由管理实体分配给明确的货运单元。EPC编码中的系列代码是从SSCC中获取的，是通过连接SSCC的扩展位和系列代码位作为整体的。第二十三页，共59页。2EPC编码5EPC编码数据结构3、EPC编码数据结构

滤值不是SSCC或EPC标识符的一部分，而是用来加快过滤和基本物流类型预选的，如箱子和托盘，如表8-10所示。分区指示随后的厂商识别代码和序列代码的分开位置。这个结构与EAN.UCCSSCC中的结构匹配。在EAN.UCCSSCC中，序列代码加厂商识别代码（包括单一扩展位）共17位，厂商识别代码在6位到12位之间变化，序列代码在11位到5位之间变化。表8-11给出了分区值及相关的厂商识别代码长度、序列代码和扩展位。第二十四页，共59页。SGLN—96：SGLN—96由标头、滤值、分区、厂商识别代码、位置参考代码和序列号6部分组成，如表8-12所示。其标头是8位，其二进制值是00110010。如图8-12所示为从十进制的SGLN部分抽取字段并重新进行编码。2EPC编码5EPC编码数据结构3、EPC编码数据结构第二十五页，共59页。2EPC编码5EPC编码数据结构3、EPC编码数据结构（5）全球单个资产标识符（GIAI）。EAN.UCC通用规范定义了GIAI。与GTIN不同的是，GIAI原来就设计为用于单品，因此不需要任何附加字段而作为EPC的纯标识使用。GIAI由以下信息元素组成。①厂商识别代码：由EAN.UCC分配给公司实体。该厂商识别代码与EAN.UCCGIAI十进制代码中的厂商识别代码数字数目相同。②单个资产参考代码：是由管理实体唯一地分配给某个具体资产的。EPC表示法只能用于描述EAN.UCC通用规范中规定的单个资产参考代码。需要特别指出的是，只能那些具有一个或多个数字、非零开头的单个资产项目代码可以使用。第二十六页，共59页。2EPC编码5EPC编码数据结构3、EPC编码数据结构NPC编码由13位数字本体代码和1位数字校验码组成，如图8-15所示。其中，本体代码采用系列顺序码，由中国物品编码中心统一分配、维护和管理。校验码用于检验本体代码的正确性，通过一定公式计算而得。第二十七页，共59页。2EPC编码5EPC编码数据结构3、EPC编码数据结构SNPC—96包括三个部分，即标头、通用管理者代码＋对象类别代码、系列号。标头采用GID通用标识代码的标头，00110101；通用管理者代码＋对象类别代码由中国物品编码中心分配，并对应转换为EPC的二进制结构；序列号由管理实体分配给一个单个对象。序列号不是NPC的一部分，但却正式成为SNPC—96的组成部分。在SNPC－96位结构中删除了NPC中的检验位。第二十八页，共59页。2EPC编码6EPC数据的URI表示

本节定义四类URI：第一类是适用于纯标识的URI，有时称为“范式”，这些URI只包括标识特定物理对象的独特信息，独立于标签编码；第二类是代表具体标签编码的URI，这些URI用于与编码方案相关的软件应用，如在命令软件写标签时；第三类是代表模式或EPC集合的URI，当指导软件如何过滤标签数据时可使用这些URI；最后一类是适用于原始标签信息的URI，通常只用于错误报告用途。第二十九页，共59页。2EPC编码6EPC数据的URI表示1、纯标识的URI格式纯标识的URI格式只包括用以区别对象的EPC字段。这些URI采用URN格式，为每个纯标识类型分配一个不同的URN名称空间。对于EPC通用标识符，纯标识URI表示为urn:epc:id:gid:GeneralManagerNumber.ObjectClass.SerialNumber2、适用于相关数据类型的URI格式在处理产品电子代码的应用中通常会出现多个数据类型，它们本身并非产品电子代码，但紧密相关。本规范也为这些相关数据类型提供URI格式。EPCURN名称空间的通用格式是：urn:epc:type:typeSpecificPart范围。第三十页，共59页。3、不同阶段EPC编码的存储格式不同阶段EPC编码的存储格式如图8-16所示。2EPC编码6EPC数据的URI表示第三十一页，共59页。2EPC编码7EAN编码和EPC编码的相互转换常用的EAN编码（GTIN和SSCC）和其对应的EPC编码之间的转换关系如图8-17所示。EAN编码主要由扩展位、国家代码、厂商代码、产品代码、校验位等几部分组成；而EPC编码主要由标头、滤值、分区值、国家代码、厂商代码、产品代码、序列号等几部分组成。各代码之间只是组织形式的不同而已。因此，它们之间互相转换的过程简单来说就是将源码的各部分分离开，再按照目标码的规则变换、组合起来的过程。第三十二页，共59页。2EPC编码7EAN编码和EPC编码的相互转换1、EAN编码到EPC编码的转换及举例EAN编码到EPC编码的转换主要有以下几个步骤：分类；分段、赋值；转换；组合。步骤1：分类。首先分清源码和目标码的类型。步骤2：分段、赋值。按照不同EAN编码编码规则，可以将扩展位、国家代码、厂商代码、产品代码、校验位等分离出来。步骤3：转换。转换的过程其实就是将各段代码由十进制数转化为二进制数的过程。步骤4：组合。经过转换得到的二进制数就是符合EPC编码规则的编码了，最后将其按EPC编码的组合顺序连接起来即可。第三十三页，共59页。2EPC编码7EAN编码和EPC编码的相互转换2、EPC编码到EAN编码的转换及举例步骤1：分类。首先由EPC编码的标头和代码长度可以看出其所属类型。步骤2：分段、赋值。根据不同EPC编码的类型，按照其编码规则可以将标头、滤值、分区值、厂商识别码、序列代码逐一分开。步骤3：转换。上述代码是二进制数，将它们分别转化为十进制数即可。步骤4：组合。将上述所得的十进制代码组合起来，就得到了目标EAN编码的基本部分。第三十四页，共59页。3EPC系统的网络技术EPC网络使用RFID技术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标签和阅读器）、Savant系统、发现服务（包括ONS）、EPC中间件、EPC信息服务（EPCIS）。1、Savant系统第三十五页，共59页。3EPC系统的网络技术2、对象名称解析服务

一个开放式的、全球性的追踪物品的EPC标签运行需要一些特殊的网络结构。因为标签中只存储了产品电子代码，所以计算机还需要一些将产品电子代码匹配到相应商品信息的方法。这个角色就由对象名称解析服务（ONS）担当，它是一个自动的网络服务系统，类似于域名解析服务DNS（DNS是将一台计算机定位到万维网上的某一具体地点的服务）。当前，ONS用来定位某一EPC对应的PML服务器。PML服务器是一种简单的Web服务器，用PML语言来描述与实体对象相关的信息。ONS服务是联系前台Savant软件和后台PML服务器的网络枢纽，并且其设计与架构都以因特网域名解析服务DNS为基础。第三十六页，共59页。3EPC系统的网络技术3、WWW（WorldWideWeb）网与EPCglobalNetwork网络的区别第三十七页，共59页。4EPC系统对象名称解析服务1．ONS的概念对象名称解析服务（ObjectNameService，简称ONS）。EPC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，和域名分配方式很相似，因此完全可以借鉴互联网中已经很成熟的DNS技术思想，并利用DNS构架实现ONS服务。域名系统（DomainNameSystem，DNS）负责有意义的网名字母与IP地址数字间的转换，其工作流程如图8-20所示。例如，当我们登录百度网进行信息搜索时，往往最容易记住的是，而不是百度的IP地址00。在计算机浏览器软件中的URL中输入“”并回车后，计算机会向DNS发送请求以得到IP地址信息，DNS接到请求后，在自己的数据库中查找所对应的IP地址并将其返回，然后计算机再去访问IP地址为00的服务器，并得到所要浏览的网页信息。第三十八页，共59页。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服务的工作过程中，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后，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，这样ONS便完成了一次解析服务。2）ONS与DNS的区别ONS与DNS的主要区别为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返回的结果为NAPTR格式，而DNS更多时候则返回查询的IP地址。4EPC系统对象名称解析服务2．ONS与DNS的比较第三十九页，共59页。4EPC系统对象名称解析服务3．ONS的类型1）静态ONS静态ONS假定每个对象有一个数据库，提供指向相关制造商的指针，并且给定的EPC编码总是指向同一个URL，如图8-22所示。2）动态ONS动态ONS指向多个数据库，即指向货品在供应链流动过程中所经过的所有管理者实体，如图8-23所示。第四十页，共59页。4EPC系统对象名称解析服务2ONS的工作原理与层次结构ONS是一种全球查询服务，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。第四十一页，共59页。4EPC系统对象名称解析服务2ONS的工作原理与层次结构1．ONS的角色与功能

在EPCNetwork网路架构中，ONS的角色就好比指挥中心，协助以EPC为商品资料的Keyindex在供应链成员中传递与交换。ONS标准文件中制定了ONS的运作程序及规则，由ONSClient与ONSPublisher来遵循。ONSClient是一个应用程式，希望透过ONS能解析到EPCIS，让主机服务器通过服务器解析得到EPC编码；ONSServer为DNSServer的反解应用；ONSPublisher元件主要提供ONSClient查询存储于ONS内的指标记录（PointerEntry）服务。第四十二页，共59页。4EPC系统对象名称解析服务2ONS的工作原理与层次结构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解析器及映射信息组成。2、ONS的层次结构第四十三页，共59页。4EPC系统对象名称解析服务3ONS的工作流程与查询步骤1．ONS的工作流程第四十四页，共59页。4EPC系统对象名称解析服务3ONS的工作流程与查询步骤2．URI转成DNS查询格式的步骤（1）EPC转换成标签资料标准URI格式urn:epc:id:sgtin:0614141.000024.400；（2）移除“urn:epc:”前置码，剩下“id:sgtin:0614141.000024.400”；（3）移除最右边的序号栏位（适用于SGTIN、SSCC、SGLN、GRAI、GIAI和GID），剩下“id:sgtin:0614141.000024”；（4）置换所有（:）符号成为（.）符号，剩下“id.sgtin.0614141.000024”；（5）反转剩余栏位“000024.0614141.sgtin.id”；（6）附加“.”于字串最后，结果为“000024.0614141.”。第四十五页，共59页。4EPC系统对象名称解析服务3ONS的工作流程与查询步骤3．LocalONS的DNS记录DNS解析器（Resolver）查询DomainName使用的是DNSTypeCode35（NAPTR）记录。DNSNAPTR记录的内容格式如表8-25所示。第四十六页，共59页。4EPC系统对象名称解析服务3ONS的工作流程与查询步骤4．EPC码查询ONS的步骤第四十七页，共59页。4EPC系统对象名称解析服务4ONS查找算法的设计1．设计步骤根据ONS工作流程知ONS查找算法的总体框图如图8-32所示。第四十八页，共59页。4EPC系统对象名称解析服务4ONS查找算法的设计2．ONS模拟生成EPC编码第四十九页，共59页。4EPC系统对象名称解析服务4ONS查找算法的设计3．ONS解析EPC编码第五十页，共59页。5EPC系统中软件语言PLM1PML的概念及组成1．PML的目标与范围实体标记语言（PML）通过一种通用的、标准的方法来描述我们所在的物理世界。这项任务如此艰巨，EPCglobal必须仔细考虑PML的目标和它未来的应用。PML作为描述物品的标准，具有一个广泛的层次结构。2．PML语言在整个EPC体系中的作用PML语言在EPC系统中主要充当着不同部分的共同接口。图8-37举了一个例子来说明Savant、一个第三方应用程序，如企业资源规划（ERP）或管理执行系统（MES）及PML服务器之间的关系。第五十一页，共59页。5EPC系统中软件语言PLM2PML服务器PML服务器的基本原理第五十二页，共59页。5EPC系统中软件语言PLM2PML服务器PML服务器的主要功能（1）实时路径信息的存储：当产品经过供应链成员节点并被其阅读器捕获时，将此时的状态信息收集，并通过产品EPC立刻传到与产品对应的PML服务器上，以供定位跟踪或其他用途时查询。（2）产品路径信息查询：实现产品从生产商、分销商、批发商、零售商到最终用户等供应链各成员节点的路径信息跟踪显示。通过电子标签实现对产品的实时跟踪、产品物流控制和管理，这样各成员可以根据产品路径来推测产品的来源渠道，并判别产品的真伪，同时，也可以据此灵活调节自己的库存，大大提高供应链的运行绩效。（3）产品原始信息查询：主要用于查询产品EPC对应产品出厂时的原始信息，这项信息可以和路径信息结合作为产品防伪的一项重要措施。第五十三页，共59页。5EPC系统中软件语言PLM2PML服务器PML服务器的主要优势（1）由