第3章射頻識別與產(chǎn)品電子編碼

物聯(lián)網(wǎng)導論薛燕紅

編著xueyanhong999@163.com21世紀高等學校規(guī)劃教材機械工業(yè)出版社目錄全球定位與地理信息系統(tǒng)

物聯(lián)網(wǎng)導論

共十一章第6章

第8章

第9章

第11章

第10章第1章

第2章

第3章

第4章

第5章

物聯(lián)網(wǎng)概述

射頻識別與產(chǎn)品電子編碼

無線傳感網(wǎng)絡(luò)

傳感器與微機電系統(tǒng)

信息自動識別技術(shù)

目錄物聯(lián)網(wǎng)應用案例

物聯(lián)網(wǎng)導論

共十一章第8章

第9章

第11章

第10章第7章

第8章

第9章

第10章

第11章

互聯(lián)網(wǎng)與移動互聯(lián)網(wǎng)

物聯(lián)網(wǎng)應用接口技術(shù)

物聯(lián)網(wǎng)安全

物聯(lián)網(wǎng)支撐技術(shù)

第3章射頻識別與產(chǎn)品電子編碼3.1射頻識別技術(shù)3.1.1RFID技術(shù)的概念與特點3.1.2RFID技術(shù)的原理和分類3.1.3RFID關(guān)鍵技術(shù)3.1.4RFID在中國的發(fā)展和應用3.2產(chǎn)品電子編碼EPC3.2.1EPC概述3.2.2EPC／RFID物品識別的基本模型3.2.3EPC／RFID與條碼技術(shù)3.2.4物聯(lián)網(wǎng)與EPC/RFID技術(shù)應用展望3.1射頻識別技術(shù)無線射頻識別系統(tǒng)RFID是本世紀重要的技術(shù)，這是人類在科技發(fā)展上之重大進展，改變?nèi)祟愊M方式與習慣的新興科技，其所具備的優(yōu)越特性，已漸漸地受到各國重視與應用，它的發(fā)展狀況成為各界矚目的焦點。無線射頻辨識系統(tǒng)提供非接觸式讀取，有數(shù)據(jù)可更新、儲存數(shù)據(jù)的容量大、可重復使用、同時間可讀取多個辨識卷標、數(shù)據(jù)安全性佳等優(yōu)點，為人類生活帶來另一番新的感受。3.1.1RFID技術(shù)的概念與特點

1.RFID的概念射頻識別RFID(RadioFrequencyIdentifications)技術(shù)，常稱為感應式電子芯片、接近卡、感應卡、非接觸卡、電子卷標、電子條形碼等等。RFID是一種通信技術(shù)，可通過無線電信號來識別特定目標并進行相關(guān)數(shù)據(jù)的讀寫，而無需識別系統(tǒng)與特定目標之間建立機械或光學接觸，利用無線電波來傳送識別數(shù)據(jù)的系統(tǒng)。它是一種先進的無線識別技術(shù)，利用無線電掃瞄器監(jiān)視每一個芯片的狀態(tài)，以無線通訊方式傳輸數(shù)據(jù)，透過商品上的微芯片“標簽“，每個標簽都會發(fā)射出獨特的ID碼，透過無線傳輸，不須實體接觸即可進行數(shù)據(jù)交換，且數(shù)據(jù)交換時亦無方向性之要求，提供充足的產(chǎn)品信息，將信息連至計算機網(wǎng)絡(luò)里，用以識別、追蹤、排序和與確認，管理各式各樣的對象狀態(tài)，甚至人與動物亦可被加以識別。3.1射頻識別技術(shù)2.特點（1）快速掃描條形碼一次只能有一個條形碼受到掃描；RFID識讀器可同時識別讀取數(shù)個RFID標簽。（2）體積小型化、形狀多樣化RFID在讀取上并不受尺寸大小與形狀限制，不需為了讀取精確度而配合紙張的固定尺寸和印刷品質(zhì)。此外，RFID標簽更可往小型化與多樣形態(tài)發(fā)展，以應用于不同產(chǎn)品。（3）抗污染能力和耐久性傳統(tǒng)條形碼的載體是紙張，因此容易受到污染，但RFID對水、油和化學藥品等物質(zhì)具有很強抵抗性。此外，由于條形碼是附于塑料袋或外包裝紙箱上，所以特別容易受到折損；RFID卷標是將數(shù)據(jù)存在芯片中，因此可以免受污損。（4）可重復使用現(xiàn)今的條形碼印刷上去之后就無法更改，RFID標簽則可以重復地新增、修改、刪除RFID卷標內(nèi)儲存的數(shù)據(jù)，方便信息的更新。3.1射頻識別技術(shù)（5）穿透性和無屏障閱讀在被覆蓋的情況下，RFID能夠穿透紙張、木材和塑料等非金屬或非透明的材質(zhì)，并能夠進行穿透性通信。而條形碼掃描機必須在近距離而且沒有物體阻擋的情況下，才可以識讀條形碼。（6）數(shù)據(jù)的記憶容量大一維條形碼的容量是50Bytes，二維條形碼最大的容量可儲存2至3000字符，RFID最大的容量則有數(shù)MegaBytes。隨著記憶載體的發(fā)展，數(shù)據(jù)容量也有不斷擴大的趨勢。未來物品所需攜帶的資料量會越來越大，對卷標所能擴充容量的需求也相應增加。（7）安全性由于RFID承載的是電子式信息，其數(shù)據(jù)內(nèi)容可經(jīng)由密碼保護，使其內(nèi)容不易被偽造及變造。近年來，RFID因其所具備的遠距離讀取、高儲存量等特性而備受矚目。它不僅可以幫助一個企業(yè)大幅提高貨物、信息管理的效率，還可以讓銷售企業(yè)和制造企業(yè)互聯(lián)，從而更加準確地接收反饋信息，控制需求信息，優(yōu)化整個供應鏈。3.1射頻識別技術(shù)3.1.2RFID技術(shù)的原理和分類

1.RFID應用系統(tǒng)原理RFID系統(tǒng)一般由電子標簽（Tag）、天線（Antenna）、閱讀器（Reader）和計算機系統(tǒng)（Computer）四部分組成，見圖3.9。標簽進入磁場后，閱讀器發(fā)出的射頻信號，憑借感應電流所獲得的能量發(fā)送出存儲在芯片中的產(chǎn)品信息（無源標簽或被動標簽），或者主動發(fā)送某一頻率的信號（有源標簽或主動標簽）；閱讀器讀取信息并解碼后，送至計算機數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)進行有關(guān)數(shù)據(jù)處理。

2.RFID應用系統(tǒng)構(gòu)成

（1）電子標簽RFID標簽中存儲一個唯一編碼，通常為64bits、96bits甚至更高，其地址空間大大高于條碼所能提供的空間，因此可以實現(xiàn)單品級的物品編碼。當RFID標簽進入讀寫器的作用區(qū)域，就可以根據(jù)電感耦合原理（近場作用范圍內(nèi)）或電磁反向散射耦合原理（遠場作用范圍內(nèi)）在標簽天線兩端產(chǎn)生感應電勢差，并在標簽芯片通路中形成微弱電流，如果這個電流強度超過一個閾值，就將激活RFID標簽芯片電路工作，從而對標簽芯片中的存儲器進行讀/寫操作，微控制器還可以進一步加入諸如密碼或防碰撞算法等復雜功能。RFID標簽芯片的內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要包括射頻前端、模擬前端、數(shù)字基帶處理單元和EEPROM存儲單元四部分。3.1射頻識別技術(shù)圖3.9RFID應用系統(tǒng)原理及構(gòu)成3.1射頻識別技術(shù)2.RFID應用系統(tǒng)構(gòu)成

（2）天線天線是RFID標簽和讀寫器之間實現(xiàn)射頻信號空間傳播和建立無線通訊連接的設(shè)備。RFID系統(tǒng)中包括兩類天線，一類是RFID標簽上的天線，由于它已經(jīng)和RFID標簽集成為一體，因此不再單獨討論。另一類是讀寫器天線，既可以內(nèi)置于讀寫器中，也可以通過電纜與讀寫器的射頻輸出端口相連。目前的天線產(chǎn)品多采用收發(fā)分離技術(shù)來實現(xiàn)發(fā)射和接收功能的集成。天線在RFID系統(tǒng)中的重要性往往被人們所忽視，在實際應用中，天線設(shè)計參數(shù)是影響RFID系統(tǒng)識別范圍的主要因素。高性能的天線不僅要求具有良好的阻抗匹配特性，還需要根據(jù)應用環(huán)境的特點對方向特性、極化特性和頻率特性等進行專門設(shè)計。3.1射頻識別技術(shù)2.RFID應用系統(tǒng)構(gòu)成（3）讀寫設(shè)備讀寫器也稱閱讀器（reader），是對RFID標簽進行讀/寫操作的設(shè)備，主要包括射頻模塊和數(shù)字信號處理單元兩部分。讀寫器是RFID系統(tǒng)中最重要的基礎(chǔ)設(shè)施，一方面，RFID標簽返回的微弱電磁信號通過天線進入讀寫器的射頻模塊中轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，再經(jīng)過讀寫器的數(shù)字信號處理單元對其進行必要的加工整形，最后從中解調(diào)出返回的信息，完成對RFID標簽的識別或讀/寫操作；另一方面，上層中間件及應用軟件與讀寫器進行交互，實現(xiàn)操作指令的執(zhí)行和數(shù)據(jù)匯總上傳。在上傳數(shù)據(jù)時，讀寫器會對RFID標簽原子事件進行去重過濾或簡單的條件過濾，將其加工為讀寫器事件后再上傳，以減少與中間件及應用軟件之間數(shù)據(jù)交換的流量，因此在很多讀寫器中還集成了微處理器和嵌入式系統(tǒng)，實現(xiàn)一部分中間件的功能，如信號狀態(tài)控制、奇偶位錯誤校驗與修正等。未來的讀寫器呈現(xiàn)出智能化、小型化和集成化趨勢，還將具備更加強大的前端控制功能，例如直接與工業(yè)現(xiàn)場的其它設(shè)備進行交互甚至是作為控制器進行在線調(diào)度。在物聯(lián)網(wǎng)中，讀寫器將成為同時具有通訊、控制和計算功能的C3（communication，control，computing）核心設(shè)備。3.1射頻識別技術(shù)2.RFID應用系統(tǒng)構(gòu)成

（4）計算機系統(tǒng)計算機系統(tǒng)除計算機硬件外，主要由應用軟件和中間件組成?！駪密浖密浖侵苯用嫦騌FID應用最終用戶的人機交互界面，協(xié)助使用者完成對讀寫器的指令操作以及對中間件的邏輯設(shè)置，逐級將RFID原子事件轉(zhuǎn)化為使用者可以理解的業(yè)務事件，并使用可視化界面進行展示。由于應用軟件需要根據(jù)不同應用領(lǐng)域的不同企業(yè)進行專門制定，因此很難具有通用性。從應用評價標準來說，使用者在應用軟件端的用戶體驗是判斷一個RFID應用案例成功與否的決定性因素之一。●中間件RFID中間件是實現(xiàn)RFID硬件設(shè)備與應用系統(tǒng)之間數(shù)據(jù)傳輸、過濾、數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換的一種中間程序，將RFID讀寫器讀取的各種數(shù)據(jù)信息，經(jīng)過中間件提取、解密、過濾、格式轉(zhuǎn)換、導入企業(yè)的管理信息系統(tǒng)，并通過應用系統(tǒng)反應在程序界面上，供操作者瀏覽、選擇、修改、查詢。中間件技術(shù)也降低了應用開發(fā)的難度，使開發(fā)者不需要直接面對底層架構(gòu)，而通過中間件進行調(diào)用。這樣一來，即使存儲RFID標簽情報的數(shù)據(jù)庫軟件或后端應用程序增加或改由其他軟件取代，或者讀寫RFID讀寫器種類增加等情況發(fā)生時，應用端不需修改也能處理，省去多對多連接的維護復雜性問題。3.1射頻識別技術(shù)

3.RFID分類

（1）按應用頻率分類電子標簽的工作頻率是其最重要的特點之一。電子標簽的工作頻率不僅決定著射頻識別系統(tǒng)工作原理（電感耦合還是電磁耦合）、識別距離，還決定著電子標簽及讀寫器實現(xiàn)的難易程度和設(shè)備的成本。工作在不同頻段或頻點上的電子標簽具有不同的特點。射頻識別應用占據(jù)的頻段或頻點在國際上有公認的劃分，即位于ISM波段之中。典型的工作頻率有：125kHz，133kHz，13.26MHz，27.12MHz，433MHz，902～928MHz，2.45GHz，5.8GHz等。RFID按應用頻率的不同分為低頻（LF）、高頻（HF）、超高頻（UHF）、微波（MW），相對應的代表性頻率分別為：低頻135KHz以下、高頻13.26MHz、超高頻860M~960MHz、微波2.4G和微波5.8G。3.1射頻識別技術(shù)3.RFID分類（2）按能源的供給方式分類RFID按照能源的供給方式分為無源RFID、有源RFID、以及半有源RFID。●無源電子標簽沒有內(nèi)裝電池，在閱讀器的讀出范圍之外時，電子標簽處于無源狀態(tài)，在閱讀器的讀出范圍之內(nèi)時，電子標簽從閱讀器發(fā)出的射頻能量中提取其工作所需的電源，一般可做到免維護，成本很低并具有很長的使用壽命。無源電子標簽一般均采用反射調(diào)制方式完成電子標簽信息向閱讀器的傳送。無源RFID讀寫距離近，價格低，比有源電子標簽更小也更輕?！癜霟o源射頻標簽內(nèi)的電池供電僅對本身耗電很少的標簽電路供電。標簽未進入工作狀態(tài)前，一直處于休眠狀態(tài)，相當于無源標簽，標簽內(nèi)部電池能量消耗很少，因而電池可維持幾年，甚至長達10年有效；當標簽進入閱讀器的讀出區(qū)域時，受到閱讀器發(fā)出的射頻信號激勵，進入工作狀態(tài)時，標簽與閱讀器之間信息交換的能量支持以閱讀器供應的射頻能量為主(反射調(diào)制方式)，標簽內(nèi)部電池的作用主要在于彌補標簽所處位置的射頻場強不足，標簽內(nèi)部電池的能量并不轉(zhuǎn)換為射頻能量。●有源電子標簽的工作電源完全由內(nèi)部電池供給，同時標簽電池的能量供應也部分地轉(zhuǎn)換為電子標簽與閱讀器通訊所需的射頻能量。有源RFID可以提供更遠的讀寫距離，但是需要電池供電，成本要更高一些，適用于遠距離讀寫的應用場合。有源電子標簽自身帶有電池供電，讀/寫距離較遠（約在100米～1500米），體積較大，與無源電子標簽相比成本更高。3.1射頻識別技術(shù)3.RFID分類（3）依據(jù)內(nèi)存讀寫功能分類●只讀式(Read-Only，R/O)：標簽芯片內(nèi)的信息出廠時已固定，使用者僅能讀取卷標芯片內(nèi)的信息而無法進行寫入或修改的程序。成本較低，一般應用于門禁管理、車輛管理、物流管理、動物管理…等?！褚淮螌懭攵啻巫x取式(Write-OnceRead-Many，WORM)：使用者僅可寫入或修改標簽芯片內(nèi)數(shù)據(jù)一次，但可進行多次讀取。成本較高，應用于資產(chǎn)管理、生物管理、藥品管理、危險品管理、軍品管理等等。●可重復讀寫式(Read-Write，R/W)：使用者可以通過讀取器對標簽內(nèi)芯片信息多次讀取和寫入。成本最高，應用于航空貨運及行李管理、客運及捷運票證、信用卡服務等等。3.1射頻識別技術(shù)3.1.3RFID關(guān)鍵技術(shù)RFID關(guān)鍵技術(shù)主要包括產(chǎn)業(yè)化關(guān)鍵技術(shù)和應用關(guān)鍵技術(shù)兩方面。

1.產(chǎn)業(yè)化關(guān)鍵技術(shù)其中RFID產(chǎn)業(yè)化關(guān)鍵技術(shù)主要包括：

標簽芯片設(shè)計與制造：例如低成本、低功耗的RFID芯片設(shè)計與制造技術(shù)，適合標簽芯片實現(xiàn)的新型存儲技術(shù)，防沖突算法及電路實現(xiàn)技術(shù)，芯片安全技術(shù)，以及標簽芯片與傳感器的集成技術(shù)等。

天線設(shè)計與制造：例如標簽天線匹配技術(shù)，針對不同應用對象的RFID標簽天線結(jié)構(gòu)優(yōu)化技術(shù)，多標簽天線優(yōu)化分布技術(shù)，片上天線技術(shù)，讀寫器智能波束掃描天線陣技術(shù)，以及RFID標簽天線設(shè)計仿真軟件等。

RFID標簽封裝技術(shù)與裝備：例如基于低溫熱壓的封裝工藝，精密機構(gòu)設(shè)計優(yōu)化，多物理量檢測與控制，高速高精運動控制，裝備故障自診斷與修復，以及在線檢測技術(shù)等。

RFID標簽集成：例如芯片與天線及所附著的特殊材料介質(zhì)三者之間的匹配技術(shù)，標簽加工過程中的一致性技術(shù)等。

讀寫器設(shè)計：例如密集讀寫器技術(shù)，抗干擾技術(shù)，低成本小型化讀寫器集成技術(shù)，以及讀寫器安全認證技術(shù)等。3.1射頻識別技術(shù)2.應用關(guān)鍵技術(shù)RFID應用關(guān)鍵技術(shù)主要包括：RFID應用體系架構(gòu)：例如RFID應用系統(tǒng)中各種軟硬件和數(shù)據(jù)的接口技術(shù)及服務技術(shù)等。RFID系統(tǒng)集成與數(shù)據(jù)管理：例如RFID與無線通信、傳感網(wǎng)絡(luò)、信息安全、工業(yè)控制等的集成技術(shù)，RFID應用系統(tǒng)中間件技術(shù)，海量RFID信息資源的組織、存儲、管理、交換、分發(fā)、數(shù)據(jù)處理和跨平臺計算技術(shù)等。RFID公共服務體系：提供支持RFID社會性應用的基礎(chǔ)服務體系的認證、注冊、編碼管理、多編碼體系映射、編碼解析、檢索與跟蹤等技術(shù)與服務。RFID檢測技術(shù)與規(guī)范：例如面向不同行業(yè)應用的RFID標簽及相關(guān)產(chǎn)品物理特性和性能一致性檢測技術(shù)與規(guī)范，標簽與讀寫器之間空中接口一致性檢測技術(shù)與規(guī)范，以及系統(tǒng)解決方案綜合性檢測技術(shù)與規(guī)范等。3.1射頻識別技術(shù)3.1.4RFID在中國的發(fā)展和應用本世紀初，RFID已經(jīng)開始在中國進行試探性的應用，并很快得到政府的大力支持，2006年6月，中國發(fā)布了《中國RFID技術(shù)政策白皮書》，標志著RFID的發(fā)展已經(jīng)提高到國家產(chǎn)業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略層面。到2008年底，中國參與RFID的相關(guān)企業(yè)達數(shù)百家，已經(jīng)初步形成了從標簽及設(shè)備制造到軟件開發(fā)集成等一個較為完整的RFID產(chǎn)業(yè)鏈，據(jù)專家估計，2008年中國RFID相關(guān)產(chǎn)值達到80億元左右，并將在未來5-10年保持快速發(fā)展。目前，RFID在中國的很多領(lǐng)域都得到實際應用，包括物流、煙草、醫(yī)藥、身份證、奧運門票、寵物管理等等。盡管RFID正快速在各個領(lǐng)域得到實際應用，但相對于我們國家的經(jīng)濟規(guī)模，其應用范圍還遠未達到廣泛的程度，即便在RFID應用比較多的交通、物流產(chǎn)業(yè)，也還處于點分布的狀態(tài)，而沒能達到面的狀態(tài)，在中國真正實施RFID技術(shù)的物流企業(yè)還屈指可數(shù)。3.1射頻識別技術(shù)以下因素阻礙了這一新興產(chǎn)業(yè)在我國的發(fā)展：1.我國企業(yè)總體信息化水平不高，阻礙了RFID充分發(fā)揮其作用。RFID作為一種信息技術(shù)手段，其基本功能是實現(xiàn)數(shù)據(jù)的精準快速采集。這些數(shù)據(jù)采集后，必須經(jīng)過進一步的對比分析處理，才能達到提高效率、降低總體成本的作用。也就是說，RFID的實施，往往需要企業(yè)信息化達到一定水平，使RFID系統(tǒng)與企業(yè)既有的ERP、CRM等信息集成在一起，才能充分發(fā)揮其作用。2.RFID實施成本還比較高，使很多企業(yè)望而卻步。不僅僅對中國企業(yè)，即便對西方企業(yè)，RFID的高成本也是一個巨大障礙。正如前文所言，RFID的基本技術(shù)原理在60幾年前就產(chǎn)生了，但直到上世紀后期，RFID的應用才逐步推廣到民用領(lǐng)域，正是高成本阻礙了RFID技術(shù)的實際應用。目前在國內(nèi)，一張RFID標簽一般都在1元以上，ETC的車載單元要400多元，高成本使得RFID的投資回報具有很大風險，使其應用大多局限于高價值或高利潤商品領(lǐng)域。3.1射頻識別技術(shù)3.行業(yè)標準尚未統(tǒng)一，貿(mào)然實施會帶來不確定風險。盡管RFID起源很早，但目前還沒有形成全球統(tǒng)一的技術(shù)標準，中國在標準制定領(lǐng)域起步較晚，由于關(guān)乎各國經(jīng)濟利益，相信標準之爭還會持續(xù)一定時間。在這種情況下，貿(mào)然投入，必然給企業(yè)經(jīng)營帶來很大風險。藍光獲得DVD標準之爭的勝利，給HD-DVD陣營帶來的巨大傷害，是處于標準之爭產(chǎn)業(yè)里的企業(yè)不得不慎重考慮的問題，這也是很多企業(yè)對實施RFID抱觀望態(tài)度的原因。4.我國產(chǎn)業(yè)供應鏈發(fā)展還處于初級階段，也阻礙了RFID的實際應用。與西方企業(yè)相比，由于技術(shù)和管理處于劣勢地位，我國大多行業(yè)都存在過度競爭，價格成為市場競爭的主要手段，這就使得很多制造企業(yè)利潤率維持在相當?shù)偷乃?，產(chǎn)業(yè)供應鏈的上下游企業(yè)之間往往博弈大于合作。而RFID技術(shù)只有在整個供應鏈上協(xié)同實施，實現(xiàn)供應鏈信息透明和分享，才能最大程度發(fā)揮出RFID的作用，這在目前情況下還很難做到。另外，實施RFID的一個主要益處是節(jié)省人工成本，沃爾瑪稱RFID每年為其節(jié)省數(shù)十億美元的人力成本開支，而中國較低的工資水平也使得很多企業(yè)沒有積極性去實施RFID技術(shù)。3.2產(chǎn)品電子編碼從物聯(lián)網(wǎng)的定義可以看出，互聯(lián)網(wǎng)是物聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)。要實現(xiàn)萬物相聯(lián)，統(tǒng)一的物品編碼是物聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)的前提，就像互聯(lián)網(wǎng)中電腦入網(wǎng)需要分配IP地址一樣。產(chǎn)品電子編碼EPC（ElectronicProductCode，EPC）旨在為每一件單品建立全球的、開放的標識標準，實現(xiàn)全球范圍內(nèi)對單件產(chǎn)品的跟蹤與追溯，從而有效提高供應鏈管理水平、降低物流成本。EPC的載體是RFID電子標簽，并借助互聯(lián)網(wǎng)來實現(xiàn)信息的傳遞。EPC是一個完整的、復雜的、綜合的系統(tǒng)。國際電聯(lián)報告中，RFID排在了物聯(lián)網(wǎng)四大關(guān)鍵應用技術(shù)之首，而以RFID技術(shù)為依托的產(chǎn)品電子編碼EPC在全球得到了廣泛的關(guān)注和積極推進。3.2產(chǎn)品電子編碼3.2.1EPC概述

1.EPC產(chǎn)生的背景1998年麻省理工學院(MIT)的兩位教授提出，以射頻識別技術(shù)(REID)為基礎(chǔ)，對所有的貨品或物品賦予其唯一的編號方案，來進行唯一的標識。這一標識方案采用數(shù)字編碼，并且通過實物互聯(lián)網(wǎng)來實現(xiàn)對物品信息的進一步查詢。這一技術(shù)設(shè)想催生了EPC（產(chǎn)品電子代碼）和物聯(lián)網(wǎng)概念的提出。即利用數(shù)字編碼，通過一個開放的、全球性的標準體系，借助于低價位的電子標簽，經(jīng)由互聯(lián)網(wǎng)來實現(xiàn)物品信息的追蹤和即時交換處理，在此基礎(chǔ)上進一步加強信息的收集、整合和互換，并用于生產(chǎn)和物流決策。1999年麻省理工大學成立Auto-IDCenter，致力于自動識別技術(shù)的開發(fā)和研究。Auto—IDCenter在美國統(tǒng)一代碼委員會的支持下，將RFID技術(shù)與Internet網(wǎng)結(jié)合，提出了EPC的概念。國際物品編碼協(xié)會與美國統(tǒng)一代碼委員會將全球統(tǒng)一標識編碼體系植入EPC概念當中，使EPC納入全球統(tǒng)一標識系統(tǒng)，從而確立了EPC在全球統(tǒng)一標識體系中的戰(zhàn)略地位，使EPC成為一項真正具有革命性意義的新技術(shù)，受到了世界眾多國家的高度重視，被譽為全球物品編碼工作的未來，將給人類社會生活帶來巨大的變革。隨后，英國劍橋大學、澳大利亞的阿德雷德大學、日本Keio大學、瑞士的圣加侖大學、上海復旦大學、韓國信息通迅大學相繼加入并參與EPC的研發(fā)工作。該項工作還得到了可口可樂、吉利、強生、輝瑞、寶潔、聯(lián)合利華、UPS、沃爾瑪?shù)?00多家國際大公司的支持，其研究成果已在寶潔公司、TESCO等公司中試用。3.2產(chǎn)品電子編碼EPC2.EPC系統(tǒng)的構(gòu)成和特點

（1）EPC系統(tǒng)的構(gòu)成EPC系統(tǒng)之所以能夠在物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)中占據(jù)如此重要的地位，主要在于它的系統(tǒng)構(gòu)成以及一系列不可取代的優(yōu)點。EPC系統(tǒng)是一個先進的、綜合的、復雜的系統(tǒng)，其最終目標是為每一單品建立全球的、開放的標識標準。它由EPC編碼體系、射頻識別系統(tǒng)及信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)三部分組成。EPC的編碼體系即EPC的編碼標準，是識別目標的特定代碼。射頻識別系統(tǒng)包括EPC標簽和識讀器，前者貼在物品之上或者內(nèi)嵌在物品之中，后者用于識讀EPC標簽。信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)包括EPC中間件、對象名稱解析服務（ObjectNamingService，ONS）和EPC信息服務（EPCIS）。EPC中間件是EPC系統(tǒng)的軟件支持系統(tǒng)；ONS對物品進行解析；EPCIS采用可擴展標記語言（XML）進行信息描述，提供產(chǎn)品相關(guān)信息接口。3.2產(chǎn)品電子編碼EPC2.EPC系統(tǒng)的構(gòu)成和特點（2）EPC系統(tǒng)的優(yōu)點●開放性EPC系統(tǒng)采用全球最大的公用互聯(lián)網(wǎng)，避免了系統(tǒng)的復雜性，大大降低了系統(tǒng)的成本，并有利于系統(tǒng)的增值。梅特卡夫（Metealfe）定律表明，一個網(wǎng)絡(luò)開放的結(jié)構(gòu)體系遠比復雜的多重結(jié)構(gòu)更有價值。●通用性EPC系統(tǒng)可以識別十分廣泛的實體對象。EPC系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)是建立在互聯(lián)網(wǎng)上，并且可以與互聯(lián)網(wǎng)所有可能的組成部分協(xié)同工作，具有獨立平臺，且在不同地區(qū)、不同國家的射頻識別技術(shù)標準不同的情況下具有通用性?！駭U展性EPC系統(tǒng)是一個靈活的、開放的、可持續(xù)發(fā)展的體系，可在不替換原有體系的情況下做到系統(tǒng)升級。由此可以毫不夸張地說，EPC的產(chǎn)生使得物聯(lián)網(wǎng)真正從思想走向?qū)嵺`。有專家預言，“未來1O年內(nèi)，頂多十幾年的時間，物聯(lián)網(wǎng)一定會像現(xiàn)在互聯(lián)網(wǎng)一樣高度普及”，屆時，帶有EPC編碼的標簽一定會比現(xiàn)在的條碼更加隨處可見，物品能夠“開口說話”，整個世界都將會更加智能。3.2產(chǎn)品電子編碼EPC3.2.2EPC／RFID物品識別的基本模型RFID能夠更加容易和靈活地把“物”改變成為智能物件，它的主要應用是把移動和非移動的“物體”貼上標簽，實現(xiàn)各種跟蹤和管理。EPCglobal提出了Auto-ID系統(tǒng)的五大技術(shù)組成，分別是EPC、RFID、ALE中間件、EPCIS以及信息發(fā)現(xiàn)服務（包括ONS和PML）。應用層事件（ApplicationLevelEvent）規(guī)范，簡稱ALE規(guī)范，于2005年9月，由EPCglobal組織正式對外發(fā)布，其目的是實現(xiàn)信息的過濾和采集。它定義出RFID中間件對上層應用系統(tǒng)應該提供的一組標準接口，以及RFID中間件最基本的功能。EPC／RFID物品識別功能的實現(xiàn)主要由EPC編碼標準、RFID電子標簽、識讀器、Savant網(wǎng)絡(luò)、對象名解析服務以及EPC信息服務系統(tǒng)等六方面組成。3.2產(chǎn)品電子編碼EPC1.EPC編碼EPC提供對物理對象的唯一標識。儲存在EPC編碼中的信息包括嵌入信息(EmbeddedInformation)和參考信息(Information

Reference)。嵌入信息可以包括貨品重量、尺寸、有效期、目的地等。其基本思想是利用現(xiàn)有的計算機網(wǎng)絡(luò)和當前的信息資源來存儲數(shù)據(jù)，這樣EPC就成了一個網(wǎng)絡(luò)指針，擁有最小的信息量。參考信息其實是有關(guān)物品屬性的網(wǎng)絡(luò)信息。

2.RFID電子標簽由天線、集成電路、連接集成電路與天線的部分、天線所在的底層四部分構(gòu)成。RFID電子標簽中存儲EPC碼。RFID電子標簽有主動型、被動型和半主動型三種類型。主動和半主動標簽在追蹤高價值商品時非常有用，它們可以遠距離的掃描，但這種標簽每個成本也較高。被動標簽相對便宜，正在被積極地研究和推廣。3.2產(chǎn)品電子編碼EPC

3.識讀器使用多種方式與標簽交互信息，近距離讀取被動標簽中的信息最常用的方法就是電感式耦合。標簽利用這個磁場發(fā)送電磁波給識讀器。這些返回的電磁波被轉(zhuǎn)換為數(shù)據(jù)信息，即標簽的EPC編碼。識讀器讀取信息的距離取決于識讀器的能量和使用的頻率。通常來講，高頻率的標簽有更大的讀取距離。一個典型的低頻標簽必須在一英尺內(nèi)讀取，而一個UHF標簽可以在3．05～6．10rn的距離內(nèi)被讀取。

4.Savant系統(tǒng)每件產(chǎn)品都加上RFID電子標簽之后，在產(chǎn)品的生產(chǎn)、運輸和銷售過程中，識讀器將不斷收到一連串的EPC碼。為了在網(wǎng)上傳送和管理這些數(shù)據(jù)，Auto-ID中心開發(fā)了一種名叫Savant的軟件系統(tǒng)，它是一個樹狀結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)可以簡化管理，提高系統(tǒng)運行效率。它可以安裝在商店、本地配送中心、區(qū)域甚至全國數(shù)據(jù)中心中，它的主要任務是數(shù)據(jù)校對、識讀器協(xié)調(diào)、數(shù)據(jù)傳送、數(shù)據(jù)存儲和任務管理。3.2產(chǎn)品電子編碼EPC

5.0NS（對象名解析服務系統(tǒng)）通過將EPC碼與相應物品信息進行匹配來查找有關(guān)實物的參考信息。比如：當一個識讀器讀取到EPC標簽的信息時，EPC碼就傳遞給Savant系統(tǒng)，然后再在局域網(wǎng)或因特網(wǎng)上利用0NS找到這個產(chǎn)品信息所存儲的位置。由0NS給Savant系統(tǒng)指明了存儲這個產(chǎn)品的有關(guān)信息的服務器，并將這個文件中的關(guān)于這個產(chǎn)品的信息傳遞過來。

6.EPCIS（EPC信息服務）在物聯(lián)網(wǎng)中，有關(guān)產(chǎn)品信息的文件存儲在EPC信息服務器中。這些服務器往往由生產(chǎn)廠家來維護。所有產(chǎn)品信息將用一種新型的標準計算機語言——物理標記語言(PML)書寫，PML是基于為人們廣為接受的可擴展標識語言（XML）發(fā)展而來的。PML文件將被存儲在EPC信息服務器上，為其它計算機提供他們需要的文件。3.2產(chǎn)品電子編碼EPC7.PML正如互聯(lián)網(wǎng)中HTML語言已成為WWW的描述語言標準一樣，物聯(lián)網(wǎng)中所有的產(chǎn)品信息也都是在以XML(eXtensibleMarkupLanguage，可擴展標示語言)基礎(chǔ)上發(fā)展的PML(PhysicalMarkupLanguage，物體標記語言)來描述。PML被設(shè)計成用于人及機器都可使用的自然物體的描述標準，是物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)信息存儲、交換的標準格式。

8.EPC碼的識讀流程解讀器讀取一個EPC碼，將信息傳送給Savant系統(tǒng)，并通過0NS獲取與當前所探測到的遠程EPC信息服務器的地址，此后Savant向遠程的EPC信息服務器發(fā)送讀取PML數(shù)據(jù)的請求，EPC信息服務器返回給savant它所請求的PML數(shù)據(jù)，再由Savant處理新讀取的EPC碼的內(nèi)容，其識讀流程如圖3.10所示。3.2產(chǎn)品電子編碼EPC圖3.10EPC碼的識讀流程3.2產(chǎn)品電子編碼EPC

9.基于EPC／RFID的物聯(lián)網(wǎng)概念EPC網(wǎng)絡(luò)使用射頻技術(shù)實現(xiàn)供應鏈中貿(mào)易項信息的真實可見性。它由五個基本要素組成：產(chǎn)品電子代碼（EPC）、識別系統(tǒng)（EPC標簽和識讀器）、對象名解析服務（ONS）、物理標記語言（PML），以及Savant軟件。EPC本質(zhì)上是一個編號，此編號用來唯一的確定供應鏈中某個特定的貿(mào)易項。EPC編號位于由一片硅芯片和一個天線組成的標簽中，標簽附著在商品上。使用射頻技術(shù)，標簽將數(shù)字發(fā)送到識讀器，然后識讀器將數(shù)字傳到作為對象名解析服務（ONS）的一臺計算機或本地應用系統(tǒng)中。ONS告訴計算機系統(tǒng)在網(wǎng)絡(luò)中到哪里查找攜帶EPC的物理對象的信息，例如該信息可以是商品的生產(chǎn)日期。物理標記語言（PML）是EPC網(wǎng)絡(luò)中的通用語言，它用來定義物理對象的數(shù)據(jù)。Savant是一種軟件技術(shù)，在EPC網(wǎng)絡(luò)中扮演中樞神經(jīng)的角色并負責信息的管理和流動，確?，F(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)不超負荷運作。3.2產(chǎn)品電子編碼EPC9.基于EPC／RFID的物聯(lián)網(wǎng)概念EPC／RFID技術(shù)是以網(wǎng)絡(luò)為支撐的大系統(tǒng)，它一方面利用現(xiàn)有的Internet網(wǎng)絡(luò)資源，另一方面可在世界范圍內(nèi)構(gòu)建出實物互聯(lián)網(wǎng)，基于EPC／RFID的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)如圖3.11所示。在這個由RFID電子標簽、識別設(shè)備、Savant服務器、Internet、0NS服務器、EPC信息服務系統(tǒng)以及眾多數(shù)據(jù)庫組成的實物互聯(lián)網(wǎng)中，識別設(shè)備讀出的EPC碼只是一個指針，由這個指針從Internet找到相應的IP地址，并獲取該地址中存放的相關(guān)物品信息，交給Savant軟件系統(tǒng)處理和管理。由于在每個物品的標簽上只有一個EPC碼，計算機需要知道與該EPC匹配的其它信息，這就需要用0NS來提供一種自動化的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫服務，Savant將EPC碼傳給0NS，0NS指示Savant到一個保存著產(chǎn)品文件的EPC信息服務器中查找，Savant可以對其進行處理，還可以與EPC信息服務器和系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫交互。3.2產(chǎn)品電子編碼EPC圖3.11基于EPC／RFID的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)3.2產(chǎn)品電子編碼EPC3.2.3EPC／RFID與條碼技術(shù)EPC／RFID物品識別的目標是為每一物理實體提供唯一標識。它與傳統(tǒng)條碼技術(shù)相比有以下幾方面的優(yōu)點。1.唯一標識條碼只能識別一類產(chǎn)品，而無法識別單品，因此條碼容易偽造。EPC卻可以為單品提供唯一標識。2.讀取方便條碼是可視傳播技術(shù)。即掃描儀必須“看見”條碼才能讀取它，這表明人們通常必須將條碼對準掃描儀才有效。相反，無線電識別并不需要可視傳輸技術(shù)，射頻標簽只要在識讀器的讀取范圍內(nèi)就可以了。無線電識別可以穿過外包裝進行識別，即RFID芯片可以嵌