物联网的组成系统(物联网的组成系统epc)

3.EPC编码体系

EPC编码是EPC系统的重要组成部分，是对实体及实体的相关信息进行代码化，通过统一、规范化的编码建立全球通用的信息交换语言。EPC编码是EAN/UCC在原有全球统一编码体系基础上提出的，是新一代全球统一标识的编码体系，是对现行编码体系的拓展和延伸。EPC的目标是为物理世界的对象提供唯一的标识，达到通过计算机网络来标识和访问单个物体的目标，如同在互联网中使用IP地址来标识和通信。

1）EPC编码规则

EPC编码是与EAN/UCC编码兼容的编码标准，EPC并不是取代现行的条码标准，而是由现行的条码标准逐步过渡到EPC标准，EPC码段的分配由EAN/UCC来规范。

EPC编码的主要特点如下。

（1）唯一性：与当前广泛使用的EAN/UCC条码不同的是，EPC提供对物理对象的唯一标识。为确保实现物理对象的唯一标识，EPC Global采取了如下措施：

①足够的编码容量。EPC编码冗余度如表2所示，从世界人口总数到大米总粒数，EPC有足够大的空间来标识所有这些对象。

②组织保证。为保证EPC编码的唯一性，EPC Global通过全球各国编码组织来分配本国的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。

互联网小常识：异常检测主要包括基于统计异常检测、基于数据挖掘的异常检测、基于神经网络入侵检测等。

（2）永久性：产品代码一经分配，就不再更改，并且是终身的。当此产品不再生产时，其对应的产品代码只能搁置起来，不得重复使用或分配给其他的商品。

（3）简单性：EPC编码既简单同时又提供实体对象唯一标识。以往的编码方案，很少能被全球各国和各行业广泛采用，原因之一是编码复杂导致不适用。

（4）可扩展性：EPC编码固有备用的空间，具有可扩展性，从而确保了EPC系统的升级和可持续发展。

（5）保密性和安全性：由于采用了安全和加密相结合的技术，EPC编码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，传输和存储的安全是EPC能被广泛采用的基础。

（6）无含义：为保证代码有足够的容量以适应产品频繁更新换代的需要，最好采用无含义的顺序码。

2）EPC编码结构

EPC代码是由一个版本号加上另外三段数据（依次为域名管理者、对象分类码、序列号）组成的一组数字，如表3所示。

其中，版本号用于标识EPC编码的版本次序，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；对象分类记录产品精确类型的信息；序列号唯一标识货品，会明确EPC代码标识的是哪一个产品。

EPC代码具有以下特点。

（1）科学性。结构明确，易于使用、维护。

（2）兼容性。兼容了其他贸易流通过程的标识代码。

（3）全面性。可在贸易结算、单品跟踪等各个环节全面应用。

（4）合理性。EPC编码由各国EPC管理机构分段管理、共同维护、统一应用，具有合理性。

（5）国际性。不以具体国家、企业为核心，编码标准由全球协商一致，具有国际性。

（6）无歧视性。编码采用全数字形式，不受地方色彩、语言、经济水平和政治观点的限制，是无歧视性的编码。

3）EPC编码类型

目前，EPC代码有64位、96位和256位三种。为了保证所有物品都有一个EPC代码并使其载体一一标签成本尽可能降低，建议采用96位，选样数目可以为2.68亿个公司提供唯一标识，每个生产厂商可以有1600万个对象种类，并且每个对象种类可以有680亿个序

列号，这对未来一段时间世界所有产品已经非常够用了。

鉴于当前不用那么多序列号，因而可采用64位EPC，这样会进一步降低标签成本。随着EPC-64和EPC-96版本的不断发展，EPC代码作为一种世界通用的标识方案已经不足以长期使用，因而出现了256位编码。迄今已经推出EPC-96 Ⅰ型，EPC-64 Ⅰ型、Ⅱ型、Ⅲ型，EPC-256 Ⅰ型、Ⅱ型、Ⅲ型等编码方案。

（1）EPC-64码。目前制定了三种64位EPC代码。

①EPC-64 Ⅰ型：编码提供2位的版本号编码、21位的管理者编码、17位的库存单元和24位序列号。对象种类分区可容纳131072个库存单元，可满足全球绝大多数公司的需求，24位序列号可以为1678万件产品提供空间。

②EPC-64 Ⅱ型：适合众多产品以及对价格反应敏感的消费品生产者。34位序列号与13位对象分类区，可以为超过140万亿不同的单品编号，这远远超过了世界上最大消费品生产商的生产能力。

③EPC-64 Ⅲ型：为了推动EPC的应用过程，除了通过扩展单品编码的数量外，也可以通过增加应用公司的数量来满足要求，通过把管理者分区增加到26位，可以使多达67108864个公司采用64位EPC编码，67108864个号码已超出了世界公司的总数。采用13位对象分类分区，可以为8192种不同种类的物品提供空间。序列号分区采用23位编码，可以为超过800万商品提供空间。对于6700万个公司，每个公司允许680亿的不同产品采用此方案进行编码。

（2）EPC-96码。

EPC-96型设计目的是使EPC编码成为全球物品唯一的标识代码。域名管理负责维护对象分类代码和序列号。域名管理必须保证对ONS可靠地操作，并负责维护和公布相关的信息。

域名管理的区域占28个数据位，能够容纳大约2.68亿家制造商。

对象分类区域在EPC-96代码中占24位。这个区域能容纳当前所有的UPC库存单元的编码。EPC-96序列号对所有的同类对象提供36位的唯一标识号，其容量越过680亿，超出了已有标识产品的总数量。

（3）EPC-256码。

互联网小常识：CIDR地址规划方法。根据需要划分的网络个数确定还要增加几位网络前缀，然后列出地址段。

EPC-96和EPC-64是作为物理实体标识符的短期使用而设计的，随后产生了容量更大的EPC-256代码。

EPC-256是为满足未来使用EPC代码的应用需求而设计的。由于未来应用的具体要求目前无法准确获知，因而EPC-256版本具备可扩展性，多个版本的EPC-256编码提供了可扩展性。

4.EPC标签分类

EPC标签是产品电子信息代码载体，主要由天线和芯片组成。为了降低成本，EPC标签通常是无源射频标签，根据其功能和级别的不同，EPC标签可以分为5类。

1）Class0 EPC标签

该标签能满足物流、供应链管理需要。例如，超市结账付款、超市货架扫描、集装箱货物识别、货物运输通道以及仓库管理等可以采用Class0 EPC标签。Class0 EPC标签包括EPC代码、24位自毁代码以及CRC代码，具有可以被读写器读取，可以被重叠读取，可以自毁等功能。但存储器数据不可以由读写器直接写入。

2）Class1 EPC标签

该标签具有自毁功能，能够使标签永久失效。此外，该标签具有可选的用户内存，在访问控制中具有可选的密码保护。

3）Class2 EPC标签

该标签是一种无源的、向后散射式标签，它除了具有Class1 EPC标签的所有特性外，还具有扩展的标签识别符、扩展的用户内存和选择性识读功能。Class2 EPC标签在访问控制中加入了身份认证机制，并可以定义其他附加功能。

4）Class3 EPC标签

该标签是一种半有源、反向散射式标签，它除了具备Class2 EPC标签的所有功能外，还具有完整的电源系统和综合的传感电路，其中芯片上的电源使标签芯片具有部分逻辑功能。

5）Class4 EPC标签

该标签是一种有源的、主动式标签，它除了具备Class3 EPC标签的所有特征外，还具有标签到标签的通信功能、主动式通信功能和特别组网功能。

5.EPC系统

EPC系统是一个先进的综合性、复杂的系统，最终目标是为每一单品建立全球的、开放的标识体系。它由全球电子产品代码（EPC）编码体系、射频识别系统及信息网络系统三部分组成，如表4所示。

EPC编码提供对物理世界对象的唯一标识，通过计算机网络来标识和访问单个物体，就如在互联网中使用IP地址来标识、组织和通信一样。通过EPC系统的发展，能够推动自动识别技术的快速发展；通过整个供应链对货品进行实时跟踪；通过优化供应链给用户提供支持，大大提高供应链的效率。

如图5所示，信息网络系统由本地网络和全球互联网组成，是实现信息管理和信息流通的功能模块。EPC信息网络系统是在全球互联网的基础上，通过Savant管理软件以及对象命名解析系统（Object Numbering System，ONS）和物理标识语言（Physical Markup Language PML），实现全球实物互联。

图5 EPC信息网络系统

1）EPC编码标准

EPC编码标准与现行的GTIN（全球贸易项目标识代码）相结合，可以在EPC网络中兼容EAN/UCC系统。如表5所示，EPC编码是由4个部分组成的一串数字，依次为版本号、域名管理者、对象分类码和序列号，可以为物理世界的每个对象提供唯一标识。其编码的分配由EPC Global和各国的EPC管理机构分段管理，共同维护。

2）射频识别系统

EPC射频识别系统是实现EPC代码自动采集的功能模块，主要是由射频标签和射频读写器组成。射频标签是EPC代码的物理载体，附着于可跟踪的物品上，可在全球流通，并可对其进行识别和读写。射频读写器与信息系统相连，它可以读取标签中的EPC代码，并将其输入网络信息系统。射频标签和射频读写器之间利用无线传输方式进行信息交换，可以进行非接触识别，可以识别快速移动的物体，可以同时识别多个物体，EPC射频识别系统使数据采集最大限度地降低了人工干预，实现了完全自动化，是物联网形成的重要环节。

（1）EPC标签：存储的信息是96位、64位或者256位产品电子代码。

（2）读写器：用来识别EPC标签的电子装置，通过通信网络与信息系统相连实现数据交换。读写器使用多种方式与EPC标签交换信息，读写器首先激活标签，然后与标签建立通信并和标签传送数据。EPC读写器和网络连接通信，所有读写器之间的数据交换直接可以通过一个网络服务器进行。

读写器软件提供了网络连接能力，包括Web设置、动态更新、TCP/IP读写器界面，读写器内部建有兼容的数据库引擎。

3）EPC信息网络系统

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、信息流通的功能模块。EPC系统的信息网络系统是在全球互联网的基础上，通过EPC中间件、对象名解析服务（ONS）和EPC信息服务（EPCIS）来实现全球实物互联。

（1）EPC中间件：具有一系列特定属性的程序模块，被用户集成，EPC中间件Savant是连接阅读器和应用程序的软件，是物联网中的核心技术，可认为是该网络的神经系统，如图6所示。

图6 Savant与其他程序的通信

其核心功能是屏蔽不同厂家的RFID阅读器等硬件设备、应用软件系统以及数据传输格式之间的异构性，从而可以实现不同的硬件（阅读器等）与不同应用软件系统间的无缝连接与实时动态集成。

（2）对象名解析服务：是一个自动的网络服务系统，类似于域名解析服务，ONS为Savant系统指明了存储产品相关信息的服务器。ONS服务是联系Savant管理软件和EPC信息服务的网络枢纽，并且ONS设计与架构都以互联网域名解析服务为基础。

（3）EPC信息服务：作为网络数据库来实现的，EPC被用作数据库的查询指针，EPCIS提供信息查询的接口，可与已有的数据库、应用程序及信息系统相连接。EPCIS有两种数据流方式：一是阅读器发送原始数据至EPCIS以供存储；二是应用程序发送查询至EPCIS以获取信息。

4）EPC系统工作流程

在有EPC标签、EPC读写器、EPC中间件、互联网、ONS服务器、EPC信息服务器（EPCIS）以及众多数据库组成的实物互联网中，读写器读出的EPC只是一个信息参考，由这个信息参考从互联网找到IP地址，并获取该地址存放的相关物品信息，并采用分布式的EPC中间件处理由读写器读取的一连串EPC信息。由于标签上只有一个EPC代码，计算机需要知道该EPC匹配的其他信息，这就需要对象名称解析服务器来提供一种自动化的网络数据库服务，EPC中间件将EPC代码传给ONS，ONS指示EPC中间件到一个保存着产品文件的服务器（EPCIS）查找，该文件可由EPC中间件复制，因而产品的文件信息就能传到供应链上。EPC系统的工作流程如图7所示。

图7 EPC系统的工作流程