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主题:EPC及物联网技术综述

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EPC及物联网技术综述  发帖心情 Post By:2017-4-6 19:32:12 [只看该作者]

 一、 EPC技术的提出
     EPC出现以前,EAN.UCC编码[1]已大大提高了供应链的生产率和效率,并且已成为全球最通用的标准之一。条码已经成为产品识别的主要手段。
但条码仍然存在许多无法克服的缺点,例如:(1)条码只能识别一类产品,而无法识别单品。(2)条码是可视传播技术。即,扫描仪必须“看见”条码才能读取它,这表明人们通常必须将条码对准扫描仪才有效。相反,无线射频识别并不需要可视传输技术,射频标签只要在解读器的读取范围内就可以了。(3)如果印有条码的横条被撕裂、污损或脱落,就无法扫描这些商品。
       我们认为产品的唯一识别对于某些商品非常必要。而条码识别最大的缺点之一是它只能识别一类产品,而不是唯一的商品。例如牛奶纸盒上的条码到处都一样,要辨别哪盒牛奶先超过有效期将是不可能的。
       那么如何才能识别和跟踪供应链上的每一件单品呢?
       目前所找到的最好的解决方法就是给每一个商品提供唯一的号码——“EPC码”。1999年美国麻省理工学院(MIT)成立了自动识别技术中心(AUTOID CENTER), 提出了EPC概念,其后四个世界著名研究性大学:英国剑桥大学、澳大利亚的阿雷德大学、日本Keio大学、上海复旦大学相继加入参与研发EPC,并得到了100多个国际大公司的支持,其研究成果已在一些公司如宝洁公司、Tesco公司中试用。今年10月份,EAN.UCC正式接管了EPC在全球的推广应用工作,成立了EPC Global。而Auto-ID Center改为Auto-ID Lab,EPC的研究性工作也将继续由Auto-ID Lab承担。作为EAN.UCC的会员组织,中国物品编码中心(ANCC)也积极参与到EPC的推广工作中来。
EPC[2]系统是一个非常先进的、综合性的和复杂的系统。其最终目标是为每一单品建立全球的、开放的标识标准。主要由如下六方面组成:(1) EPC编码标准。(2) EPC 标签。(3) 解读器。(4) Savant (神经网络软件) 。(5)对象名解析服务(Object Naming Service:ONS) 。(6) 物理标记语言(Physical Markup Language PML)。
       通过EPC系统的发展不仅能够对货品进行实时跟踪、而且能够通过优化整个供应链给用户提供支持,从而推动自动识别技术的快速发展。 

二、EPC编码结构
      EPC码是新一代的与EAN/UPC码兼容的新的编码标准,在EPC系统中EPC编码与现行GTIN相结合,因而EPC并不是取代现行的条码标准,而是由现行的条码标准逐渐过渡到EPC标准或者是在未来的供应链中EPC和EAN.UCC系统共存。EPC中码段的分配是由EAN.UCC来管理的。在我国,EAN.UCC系统中GTIN编码是由中国物品编码中心负责分配和管理。
EPC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、序列号)组成的一组数字。其中版本号标识EPC的版本号,它使得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,例如“可口可乐公司”;对象分类记录产品精确类型的信息,例如:“美国生产的330ml罐装减肥可乐(可口可乐的一种新产品)”;序列号唯一标识货品,它会精确的告诉我们所说的究竟是哪一罐330ml罐装减肥可乐。

三、EPC标签
      EPC标签由天线、集成电路、连接集成电路与天线的部分、天线所在的底层四部分构成。96位或者64位EPC码是存储在RFID标签中的唯一信息。EPC标签有主动型、被动型和半主动型三种类型。主动型RFID标签有一个电池,这个电池为微芯片的电路运转提供能量,并向解读器发送信号(同蜂窝电话传送信号到基站的原理相同);被动型标签没有电池,相反,它从解读器获得电能。解读器发送电磁波,在标签的天线中形成了电流;半主动型标签用一个电池为微芯片的运转提供电能,但是发送信号和接受信号时却是从解读器处获得能量。主动和半主动标签在追踪高价值商品时非常有用,因为它们可以远距离的扫描,扫描距离可以达到100英尺,但这种标签每个成本要1美元或更多,这使得他不适合应用于低成本的商品上。Aut
o-ID中心正在致力研发被动标签,它们的扫描距离不像主动标签那么远,通常少于10英尺,但它们比主动标签便宜得多,目前成本已经降至5美分左右(还要进一步降低),而且不需要维护。 
    
四、解读器
      解读器使用多种方式与标签交互信息,近距离读取被动标签中信息最常用的方法就是电感式耦合。只要贴近,盘绕解读器的天线与盘绕标签的天线之间就形成了一个磁场。标签就是利用这个磁场发送电磁波给解读器。这些返回的电磁波被转换为数据信息,即标签的EPC编码。 
      目前,一个解读器成本大约为1000美元甚至更多,而且大多数只能读取单一频率芯片中的信息。Auto-ID中心已经设计了灵敏解读器的详细参考规格,这种解读器能够读取不同频率芯片中的信息。通过这种途径,公司能够在不同的情况下利用不同种类的标签,且不必为每一种频率的标签都购买一个解读器。因为公司将需要购买许多解读器以覆盖他们运营的各个领域,所以解读器价格一定要能够为他们所接受。Auto-ID的规格说明将使得生产商在大批量生产的情况下能生产出成本大约为100美元的灵敏解读器。
五、SAVANT系统
      每件产品都加上RFID[3]标签之后,在产品的生产、运输和销售过程中,解读器将不断收到一连串的EPC码。 整个过程中最为重要、 同时也是最困难的环节就是传送和管理这些数据。自动识别产品技术中心于是开发了一种名叫Savant的软件技术,相当于该新式网络的神经系统。
      Savant与大多数的企业管理软件不同,它不是一个拱形结构的应用程序。而是利用了一个分布式的结构,以层次化进行组织、管理数据流。Savant将被利用在商店、分销中心、地区办公室、工厂,甚至有可能在卡车或货运飞机上应用。每一个层次上的Savant系统将收集、存储和处理信息,并与其他的Savant系统进行交流。例如,一个运行在商店里的Savant系统可能要通知分销中心还需要更多的产品,在分销中心运行的Savant系统可能会通知商店的Savant系统一批货物已于一个具体的时间出货了。Savant系统需要完成的主要任务是数据校对、解读器协调、数据传送、数据存储和任务管理。
     六、对象名解析服务(ONS)
       Auto-ID中心认为一个开放式的,全球性的追踪物品的网络需要一些特殊的网络结构。因为除了将EPC码存储在标签中外,还需要一些将EPC码与相应商品信息进行匹配的方法。这个功能就由对象名解析服务(ONS)来实现,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。
       当一个解读器读取一个EPC标签的信息时,EPC码就传递给了Savant系统(参看前文)。Savant系统然后再在局域网或因特网上利用ONS对象名解析服务找到这个产品信息所存储的位置。ONS给Savant系统指明了存储这个产品的有关信息的服务器,因此就能够在Savant系统中找到这个文件,并且将这个文件中的关于这个产品的信息传递过来,从而应用于供应链的管理。
       对象名解析服务将处理比万维网上的域名解析服务更多的请求,因此,公司需要在局域网中有一台存取信息速度比较快的ONS服务器。这样一个计算机生产商可以将他现在的供应商的ONS数据存储在自己的局域网中,而不是货物每次到达组装工厂,都需要到万维网上去寻找这个产品的信息。这个系统也会有内部的冗余,例如,当一个包含某种产品信息的服务器崩溃时,ONS将能够引导Savant系统找到存储着同种产品信息的另一台服务器。

七、“EPC”之物联网
       在由EPC标签、解读器、Savant服务器、Internet、ONS服务器、PML服务器以及众多数据库组成的实物互联网中,解读器读出的EPC只是一个信息参考(指针),由这个信息参考从INTERNET找到IP地址并获取该地址中存放的相关的物品信息,并采用分布式Savant软件系统处理和管理由解读器读取的一连串EPC信息。由于在标签上只有一个EPC码,计算机需要知道与该EPC匹配的其它信息,这就需要ONS来提供一种自动化的网络数据库服务,Savant将EPC传给ONS,ONS指示Savant到一个保存着产品文件的PML服务器查找,该文件可由Savant复制,因而文件中的产品信息就能传到供应链上。
     EPC网络有很多重要的特点:(1)不像传统的条码,本网络不需要人的干预与操作而是通过自动技术实现网络运行;(2)无缝链接;(3)网络的成本相对较低;(4)本网络是通用的,可以在任何环境下运行;(5)采纳一些管理实体的标准如:UCC、EAN、ANSI、ISO。
 
注释:
[1] EAN国际物品编码协会成立于1977年,是基于比利时法律规定建立的一个非营利性国际组织,总部设在比利时首都布鲁塞尔。EAN目的是建立一套国际通行的全球跨行业的产品、运输单元、资产、位置和服务的标识标准体系和通信标准体系,即“全球商业语言——EAN.UCC系统”。国际EAN的前身是欧洲物品编码协会,现主要负责除北美以外的EAN.UCC系统的统一管理及推广工作。目前,其会员遍及90多个国家和地区,全世界已有约90万家公司、企业通过各国或地区的编码组织加入到EAN.UCC系统中来。近几年,国际EAN加强了与美国统一代码委员会(UCC)的合作,先后两次达成EAN/UCC联盟协议,以共同开发、管理EAN.UCC系统。
(特别说明:本文部分技术资料来自广州欣创条码公司网站)
[2]EPC:electronically product code电子产品代码是与全球标准代码条形码相对应的射频技术代码。电子产品代码是由一系列数字组成,能够辨别具体对象的生产者,产品、定义,序列号。它除了具有全球标准代码能辨识物体的功能外,还可以通过电子产品代码网络提供关于产品的附加信息,例如产地,产品历史等,这些数据对于在供给链中特定产品的历史追踪具有关键的作用。这些数据被储存在互联网或其他网络上,只要使用标准的技术就可以进入数据系统,就像进入互联网一样。
[3]RFID技术(Radio Frequency Identification),即无线射频识别,是一种非接触的自动识别技术,通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据,可工作于各种恶劣环境;可识别高速运动物体,可同时识别多个标签,操作快捷方便。

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