物联网：射频识别（RFID）原理及应用 第8章 EPC技术基础及相关技术.pptx
物联网包含射频识别原理及应用，第8章涉及EPC技术基础及相关技术，8.1部分阐述EPC基础知识，8.1.2小节介绍EPC编码体系，该编码体系有一个显著特征，即专门针对单个物品，它的基础源自EAN.UCC，并在此之上实现了扩展，依照EAN.UCC体系，EPC编码体系可划分为五种类型。SGTIN，即系列化全球贸易标识代码，是一种编码方式，用于唯一识别商品或服务，方便国际贸易中的追踪与管理，其全称为Serialized Global Trade Identification Number。SGLN，也就是系列化全球位置代码，是一种编码系统，用于精确标识全球范围内的具体位置，其全称为Serialized Global Location Number。；（3）SSCC，即系列化货运包装箱代码。（4）GRAI，就是全球可回收资产标识符。GIAI是国际个人财产独特编码。EPC系统是一套尖端化、全方位化及高难度的体系。该体系旨在为每件物品制定全球性、无壁垒的标记规范。该体系涵盖全球产品电子代码系统、无线感应识别装置以及数据传输网络，总共包含六个核心要素，具体内容参见表8-1。该系统由三个主要部分构成，分别是产品唯一识别码机制、感应式数据采集装置以及信息交互平台。产品唯一识别码机制主要运用无线射频感应技术、互联网通信技术以及特定编码方案，同时配套多种物理设备与辅助性软件程序。EPC系统制定相关规范的目的在于：推动贸易伙伴间信息与物资的往来，激发创新变革。该规范具备全球通用性，能够适应任何地域环境。系统采用开放架构，所有连接端口均遵循公开准则。平台具备可移植性，可在多样软硬件环境中部署运行。能够灵活适配客户要求，有助于整个供应链协同运作；设定数据种类和操作规范，并具备按需拓展功能的方法；规范具备开放扩展的特质；具备全方位强化企业运作安全的功能；能够为个人和机构维护数据安全。（7）该框架旨在契合工业结构及标准，并能对其加以完善；8.1.4 EPC技术的长处1．EPC技术带来的益处源于EPC网络确保了供应链内交易事项信息的真实可察，从而提升了组织运作的效能。具体而言，凭借高效且以客户为中心的管理模式，供应链内诸如交易环节的分布情况、数量等实时数据能够确保机构对客户需求产生更为迅速的应对。EPC标签能够完成自动识别，且无需进入视线范围。这项技术或许会转变为商品专属识别的新规范，不过它的普及需要依赖市场与顾客的偏好来驱动。我们持续处在条码与EPC标签并用的时期。EPC网络的建设与推广是一项世界范围的事业EPC网络自问世以来就具有国际性特点在EPC网络的建设进程中位于马萨诸塞州剑桥市的Auto-ID实验室承担了以下职责其中之一是牵头在五个全球顶尖学府之间实施合作研究其次，获得了全球上百家顶尖企业的支持，这些企业涵盖了众多领域，具有多元化的诉求与权益；EPC网络亦能为快速消费品以外的产业提供应用模式，目前多数行业已存在供应链中部署EPC网络的成熟范例。各类行业普遍发现，EPC网络能够促使库存削减，分销开销下降，货物交付提速，同时还能优化分拣及包装环节的工作效能。医疗行业方面，借助EPC网络实现更精准的产品追踪，可有效杜绝伪劣药品的流通。政府部门则可以通过EPC网络获取统一的资产管理系统。另有很多场合适合运用EPC网络。鉴于前述理由，倘若EPC技术能贯通所有行业领域，EPCglobal便倡导各机构借助这一优势条件获益。2003年11月1日，国际物品编码协会EAN.UCC正式负责EPC在全球的推广和应用，并成立了EPCglobal组织，该组织专门负责对全球EPC工作进行管理和执行。EPCglobal的成立，为EPC系统在全球范围内的普及提供了坚实的组织支持。EPCglobal致力于革新全球格局，构建一个能够自动识别任何地点、任何对象的开放性全球网络，这就是EPC系统，这个系统也可以比喻为“物联网”。物联网设想里，RFID标签里记录的EPC编码，能经由无线数据传输网自动汇集到核心信息系统，用以辨认物件，再借助公开的数字网络，达成信息互通和资源共享，从而实现物件全程透明化监管；EPCglobal是个公正的、非赢利性标准化机构。EPCglobal是EAN和UCC两大标准化机构共同组建的，它延续了EAN.UCC与产业界长达三十年的成功协作历史，它致力于制定EPC网络的全球性标准，从而让供应链中的商品能够更快、更自动、更精确地被识别。EPCglobal的核心任务是构建并管理全球性的EPC网络，确保供应链各阶段实现信息自动识别，并采用世界通用的规范；它致力于推广和管理EPC网络准则，以此提升贸易单元信息的公开程度与可查性，从而增强全球供应链的整体效能。EPCglobal网络是用于自动识别即时信息和共享供应链数据的平台。借助EPCglobal网络，能够增强供应链中贸易单元信息的公开性和可观察性，从而让各组织机构运作得更加高效。该网络整合了当前的信息系统和技术，旨在为全球供应链上的贸易单元提供即时且精确的自动识别和追踪服务。EPCglobal机构为有意提升供应链运作效能的公司，可提供以下几项支持：首先，负责EPC管理者代码的指派、维护及登记工作；其次，对使用者开展EPC技术知识及EPC网络使用方法的指导与教学；再者，介入EPC商业实践范例的执行过程，并参与制定EPCglobal网络的相关规范。负责EPCglobal网络构建，组织规范制定，推动研发进程，落实软件部署；主导EPC技术发展；执行资格认证，开展性能检测；联合其他用户开展应用验证。4．EPCglobal体系参与者大致分为两种：终端使用者与系统供应方。供应链的末端参与者涵盖生产厂商、销售商、分销商、物流机构以及行政单位。通常情况下，这些末端参与者就是供应链中负责货物配送的单位。而系统服务提供商是指为终端客户供给供应链相关服务的机构，例如设备制造商、整体解决方案商和技能提升机构等。EPCglobal在全球范围内拥有数百个合作单位。EPCglobal的管理体系包括两个部分，分别是管理委员会和主席职位，前者汇集了UCC、EAN、MIT、终端用户以及系统集成商的成员代表，后者则需要对全球官方议会组织以及UCC与EAN的CEO进行汇报工作。EPCglobal职员：同各行各业人士携手，致力于新规范的制定与实施，负责公共政策的执行，组织各类宣传和互动活动，同时处理日常事务工作；架构评估委员会（ARC）：担当EPCglobal管理机构的科技后盾，向EPCglobal负责人提交工作情况，基于EPCglobal整体架构视角，对关键需求进行评判和提供建议。商务推动委员会针对终端用户的实际需要以及落实具体措施来引导所有商务行动团队和工作团队,国家政策推动委员会负责规划并指导所有行动团队和工作团队的国家政策公布（例如安全隐私等事项）,技术推动委员会负责规划并指导所有工作团队进行的软件研发、硬件部署和技术研发等事务。行动组负责构思商业和技术蓝图，旨在推动标准的制定进程。商务小组负责梳理商业诉求，收集相关素材，并结合实际状况，促使机构对相关事宜形成一致意见。技术小组以市场需要为指引，推动技术规范的完善。工作组是行动小组处理具体事务的执行单位。工作组隶属于行动组，其人员可能来自不同的行动组，在行动组批准后，该组织会负责完成特定的任务；Auto-ID实验室由Auto-ID中心建立，总部位于美国麻省理工学院，与全球五所顶尖的学术机构紧密协作kaiyun全站网页版登录，致力于EPCglobal网络及其相关技术的研发工作。这五所大学包括剑桥大学、阿德莱德大学、庆应大学、复旦大学和圣加伦大学。Auto-ID中心以麻省理工学院为首，在世界各地设有实验室。该中心提出了物联网理念，这项研究工作获得了超过百家跨国企业的鼎力相助。借助EPCglobal网络，企业能够更加灵活有效地运作，能够更佳地落实以用户为主导的管理模式；EPCglobal China将针对EPC网络提供全面的技术与应用支持，具体涵盖全国各行业全球化的技术规范和应用准则，以及相关的指导与学习活动。EPC编码，遵循核心准则，具备显著特性；该编码系统，赋予物品全球唯一身份，每个编码，对应特定物品；为确保此唯一性，EPCglobal执行特定策略；首先，编码容量充足，冗余度明确，如表8-2所示。全球人口数量达到六十亿之多，而大米总粒数更是高达一百万亿粒，EPC编码系统拥有极为广阔的地址范围，足以对上述所有事物进行唯一识别，其数据量极为庞大；为确保EPC编码分配的唯一性，组织方面必须严格把关，同时积极寻找处理编码冲突的有效途径，EPCglobal机构通过联合全球各国相关组织，负责管理各国的EPC编码分配工作，并制定了一套完善的监管体系。对于普通事物，它的应用时长跟它的存续时间一样长；而针对特殊商品，EPC码的运用时间是不会结束的。EPC码的编码方式非常简洁，同时还能为每个物品分配一个独一无二的标记。过去很多编码方案难以被全球各个领域普遍使用，其中一个原因就是编码过程太复杂，所以不太实用。EPC码的编码设计预留了额外的位置，这使得它有进一步发展的可能性。也就是说，EPC的地址范围可以扩展，拥有丰富的备用资源，这保障了EPC系统的更新换代和长远发展；4．机密性与安全性能EPC编码同安全防护和加密手段相融合，表现出极强的机密性和安全性能；机密性与安全性能是构建高效网络的关键要素之一，安全可靠的传输、存储和应用是EPC得以普及的重要前提。EPC编码需要注意的方面包括，制造企业和相关产品，其中包含的隐藏内容，产品的归类，大量产品的标识，以及信息承载物；EPC编码的构成，其码段由EAN.UCC组织负责监管，在中国境内，EAN.UCC体系里的GTIN编码，由中国物品编码协会承担分配和监管工作。ANCC同样推出了EPC服务，旨在响应国内企业在EPC方面的使用要求。EPC编码由一个版本号以及另外三部分数据构成，这三部分数据分别是域名管理、对象分类和序列号。版本号用于标示EPC的版本，它决定了后续码段的长度。域名管理部分则用于说明与该EPC关联的生产商信息。EPC编码的详细构造参见表8-3,;编码由多个部分组成,;目前EPC编码存在三种不同的长度规格,;分别为64位、96位以及256位。为了确保每件物品都有唯一的EPC编码，并让标签的造价尽量便宜，推荐使用96位方案，该方案能提供2.68亿个企业的专属识别码，允许每个制造商拥有1600万个物品品类，同时每个品类可分配680亿个序列编号，这样的容量足以满足未来所有商品的标识需求。现阶段无需运用大量序列号，因而选用64位EPC，此举有助于削减标签费用，不过EPC-64与EPC-96版本持续演进，EPC编码作为全球通行的标识体系，其适用性已难以满足长期需求，进而催生了256位编码方案。目前已有EPC-96I型、EPC-64I型、Ⅱ型、Ⅲ型，以及EPC-256I型、Ⅱ型、Ⅲ型等编码方案可供选择；其中EPC-64码已经研发出三种不同类型的64位EPC编码。EPC-64I型如图8-1所示，这种编码方式由多个部分组成，其中包括2位版本号编码，21位管理者编码，也就是EPC域名管理，还有17位对象分类，指的是库存单元，以及24位序列号，这些部分共同构成了64位的EPC编码，它包含了最小的标识码，因此21位的管理者分区能够支持200万个不同的组使用这种EPC-64码。该分区能够存放131 072个仓储物品，这个数量远远超出了条形码编码能力，几乎可以满足所有企业的使用要求。每个24位编号能够标识1600万种商品。图8-1 EPC-64Ⅰ型；（2）EPC-64Ⅱ型在EPC-64Ⅰ型基础上，还设计了其他编码方式，用以应对规模更大的企业、产品种类和序列号管理需求。推荐选用EPC-64Ⅱ型号，参见图8-2，此方案适用于众多产品以及对价格比较敏感的消费品制造者。对于产品数量超过两万亿并且计划申请专属产品编码的企业，可以选用EPC-64Ⅱ方案。该方案运用34位的序列编号，能够识别多达十七亿一千七百九十八万六千九百一十八种不同商品。与十三类物品分区对接，每区最多能容纳八千一百九十二个存储空间，单个工厂数据库可包含超过一百四十万亿种不同的产品代码，这个数量远远超出了全球规模最大的消费品制造企业的生产极限。图8-2 展示EPC-64Ⅱ型，同时（3）EPC-64Ⅲ型，除了那些规模较大的企业，以及正在实施UCC.EAN编码规范的组织，为了进一步推广EPC技术，许多公司计划将EPC系统覆盖到更多机构与领域，期望通过改进分区方案，来适应小型企业、服务业以及各类团体的使用需求。因此，在扩充单品识别码容量的同时，比如参照EPC-64的方案，还会提升能够适配的企业单位数目以应对需求。将管理者区域位数扩充到26个，如图8-3所示kaiyun官方网站登录入口，运用64位EPC编码能够支持高达67 108 864家企业身份的标识。这一数量已经远远超过全球所有企业的总和，由此可见当前规模已经十分充裕。我们期待有更多公司选用EPC编码系统。图8-3 展示EPC-64Ⅲ型，2．EPC-96码，其设计意图是作为通用的物品识别符号，它的使用方式与当前通行的产品身份编号类似，或者与运输单元的全球追踪编号相似图8-4 展示EPC-96Ⅰ码，3．EPC-256码，EPC-96码和EPC-64码是为物理实体标识符的短期应用而制定的。由于原有表示方法的局限，EPC-64和EPC-96码版本的持续演进导致EPC编码作为全球通用标识方案已无法满足长期需求。更长的EPC编码表示形式一直以来都备受期待，并且长期处于酝酿阶段。256位EPC是为了适应未来采用EPC编码的各种应用场景而研发的，由于未来应用的具体情况尚不明确，因此256位EPC版本需要具备扩展能力，确保不会阻碍未来的实际应用需求，通过提供多种版本来实现这种扩展性；EPC-256的I型、Ⅱ型和Ⅲ型各自的位分配方案分别展示在图8-5至图8-7中。图8-6 EPC-256Ⅱ型，该系统具备广泛的兼容性，能够接纳众多既有编码体系，我国的全国产品和服务代码（NPC）同样能够转换至EPC编码框架之内。EPC编码数据结构有明确的标准，这个标准界定了EPC数据的构成特点，规定了其展现形式，还说明了怎样把现有的EAN.UCC系统里的GTIN、SSCC、GLN、GRAI、GIAI、GSRN以及NPC转换成EPC编码方式。EPC编码数据结构规范可用于世界各地以及国内物流供应链中各种产品（包括物品、贸易项目、资产、位置等）与服务的信息处理和信息交互。;EPC编码数据结构用来描述通用结构，这种结构由一个分级的、可变长度的标题和若干数字字段构成（参见图8-8），整个编码的总长度、其结构以及功能完全取决于标题的值。标头字段值采用二进制形式表示，标头字段值也以二进制形式表示；通用标识符GID-96EPC编码标准确立了一种通用的标识体系；这种通用标识符（GID-96）是一种96位的EPC编码格式；它不依附于任何既有的规范或标识体系；该通用标识由三个部分构成；包括通用管理者代码、对象分类代码以及序列码。它还涉及第四个字段标识，旨在确保EPC命名空间的唯一性，参见表8-5。商品条码系统用以识别商品类型，其条码代码具备统一构造，包含EAN.UCC代码、制造商代码以及产品序列号，并且增设了一个“检验数字”。该检验数字依据特定算法，通过对其他各位信息进行运算得出。EPC编码里的厂商识别代码部分和其余部分有明确的界限，各个位置都独立转换成二进制形式。所以，在把EAN.UCC系统代码的十进制写法换算成EPC编码时，必须清楚厂商识别代码占据多少位。EPC编码中不包含校验码部分,所以将EPC编码转换成常规的十进制表示形式时,必须依据其他字段重新生成校验码。序列化全球贸易标识代码属于一种新型标识,这种标识遵循EAN.UCC通用标准里的EAN.UCC全球贸易项目编号规则。一个单独的全球贸易项目标识码不满足纯电子产品代码的规范，因为它无法精确识别某一个实际的物品，全球网络标识码仅能代表一个特定的物品类别，例如某个特定的产品系列或库存量单位；图8-9展示了如何从十进制结构中提取、重新组织并增加信息字段来进行编码。该标准对系列货运包装箱代码作出了说明，这种代码属于特定类别，并且有对应的区域划分标准。系列货运包装箱代码在EAN.UCC通用规范里被明确定义。它不同于全球贸易项目代码，因为SSCC是为每一个独立单元设计的，所以无需其他补充信息，仅作为纯标识存在。图8-10展示了如何从十进制形式的SSCC中提取字段，然后进行重新编码操作。图8-10 将SSCC部分的十进制数据解析为各个字段，再执行重新编码操作,识别数据类型,提取分区信息,（3）将全球位置码序列化处理,EAN.UCC标准指出GLN用以标示非连续性的独立实体（例如码头入口或仓库特定格位）,或者用以标示多个物理位置构成的集合（比如整个仓库区域）而且，单个GLN可以对应一个抽象概念，比如负责处理特定业务活动（例如提交订单）的单元被称作“组织”。所以，EPC GLN主要针对GLN物理地址的细分类型，序列号部分依然保留，但一般无需调用，除非EAN.UCC组织明确规定了其功能，一旦必要，EPC编码方案会作为补充手段来增强GLN系统。图8-11展示了如何从SGLN的十进制数据中分离特定信息并实施新的编码方案，其结构包含多个区域，每个区域都有明确的值；全球可回收资产标识符（GRAI）在EAN.UCC通用规范中有详细说明；与GTIN存在差异，GRAI是针对单个物品设计的，因此无需增加额外字段来形成纯粹的EPC识别码；该标识符由若干个组成部分构成。产品编码标识：由EAN或UCC授予给监管机构，这个产品编码标识与EAN.UCC GRAI十进制码里厂商编码的位数一致；物品类别：由监管机构指定给物品某个特定的归类；唯一序列：由监管机构指定给独立物品。EPC体系只能说明EAN.UCC通用标准里规定的唯一序列的特定范围。特殊情况下，仅包含至少一个数字且首位非零的序列号才符合要求。图8-12展示了如何从十进制GRAI的各个组成部分中提取字段并重新设置。图8-12 从十进制GRAI的每部分提取字段并重置 类型 分区值 全球单个资产标识符GIAI由EAN.UCC通用规范规定。GIAI和GTIN存在差异，前者原本就针对单个物品进行设计，所以无需增加其他字段专门用于EPC的纯粹识别功能。GIAI包含以下内容，首先是制造商识别码，这个码由EAN.UCC分配给企业单位，其长度与EAN.UCC GIAI的十进制码中制造商识别码的位数一致。单个资产专属编码，仅由运营主体针对特定资产进行唯一分配。EPC编码方式，仅能说明EAN.UCC通用标准中所规定的单个资产专属编码。必须强调，只有那些包含至少一个数字且首位非零的单个资产标识码才适用。图8-13展示了如何从十进制GIAI的各部分提取字段并重新设置。图8-13 展示了如何从十进制的GIAI中逐段提取信息并重新设定;识别码;类别;区间数值;区间数值;（6）系列全国产品与服务统一标识代码（SNPC-96）全国产品与服务统一标识代码（NPC）是由我国倡导的一种产品与服务编码体系，主要应用于部分特定领域以标示产品类型，并且已经制定了NPC的国家标准NPC编码包含两个部分，分别是13位的主体序列号和1位的检验数字，如图8-14所示。主体序列号采用连续编号方式，由中国物品编码中心负责分配、维护和管理。检验数字用于验证主体序列号的准确性，它是根据特定公式计算出来的。SNPC-96的构成要素如表8-21所示。图8-14 展示了NPC编码的构造图示；8.2.6节 阐述了EPC数据如何以URI形式进行表示；本节明确EPC（产品电子代码）被设定为一种URI（统一资源标识符）的编码格式；URI编码是对供RFID标签及其他底层组件应用和规定的EPC标签编码的补充说明。借助URI,软件无需依赖任何特定的标签格式就能处理产品电子代码,同时将应用规则与从标签中获取具体产品电子代码的方法分离开来；本部分明确了四种类型的URI。（1）一种用于纯粹识别的URI,有时被称为“标准型”,此类URI仅包含专属于某个物理实体的独特信息,且不受标签编码的影响。特定编码标识的URI，用于相关软件操作，例如通过指令程序录入标签数据。某些URI表示格式或EPC组，供引导程序筛选标签信息。另一些URI则关联原始标签内容，主要在问题通报中应用。纯标识的URI格式仅由EPC字段构成，该字段用于区分不同对象；此类URI遵循URN规范，并为每种纯标识类型指定一个独立的URN命名空间。EPC通用标识符的纯标识URI格式为urn:epc:id:gid:GeneralManagerNumber.ObjectClass.SerialNumber, 通用管理者代码代表EPC通用标示符的第一部分, 对象分类代码对应EPC通用标示符的第二部分, 序列代码则是EPC通用标示符的第三部分。URI格式中，各个部分均以无前缀的十进制数形式呈现，数值为零时则用单个零字符表示。另有一些纯标识URI格式，专门用于匹配EAN.UCC系统代码里特定类别的识别码类型。涵盖全球贸易产品码的序列化版本、货运包装箱的系列化编码、全球化位置码的系列化形式、可回收资源的全球标识以及单个资产的全球标识，这些标识符的URI形式如下所示。根据第一个示例，相应的14位GTIN编码为80652642000311, 该编码对应多个标识符, 包括公司前缀物品参考序列号, 公司前缀序列号, 公司前缀位置参考序列号, 公司前缀资产类型序列号, 以及公司前缀单个资产参考号。这段编码的结构是，最开头的8个数字代表圆周率数值，在URI里充当ItemReference字段的首位数字，紧接着的6位数字（0652642）标识企业前缀，再接下来的4位数字（00031）则构成ItemReference字段的剩余部分，而最后一个数字（1）是验证码，不在URI里出现。参照第二个案例，相应的SSCC码为0652642123456789kaiyun全站登录网页入口，末尾的数字6用作校验，不计入URI部分，再比如第三个案例，相应的GLN标识为065264212345400，末尾的数字8也充当校验，同样不包含在URI里。对照前四个范例，其对应的GRAI为0652642123451234，末尾的数字8为校验码，不计入URI之内，参考第五个范例，其相应的GIAI是0652642123456，GIAI编码中不含校验码。在产品电子代码的应用场景里，涉及多种数据类型，这些类型并非电子代码，却与其关联密切。针对这些相关数据类型，本规范同样规定了URI格式。EPC URN名称空间采用的标准格式如下。该字段type在un:epc:type结构中用以标明一种特定的数据类别，而typeSpecificPart部分则负责记录符合该类型的数据内容。当前针对type设定了三种不同的格式规范，它们分别是。这种编码形式用于EPC标签的网址urn:autoid:tag:EncName:EncodingSpecificFields, 这种格式用于无效标签生成的原始数据流urn:autoid:raw:BitLenght.Value, 这种网址适用于EPC系统urn:autoid:tag:sgtin-64:0652642
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