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EPC Global标准体系

EPC Global 标准体系

epc系统是一种基于EAN/UCC编码的系统,作为产品与服务流通过程信息的代码化 表示,EAN/UCC编码具有一整套涵盖贸易流通过程中各种有形或无形产品所需的全球唯 一标识代码,包括贸易项目、物流单元、服务关系、商品位置和相关资产等标识代码。 EAN/UCC标识代码随着产品或服务的产生在流通源头建立,并伴随着该产品或服务的流 动贯穿全过程。

1.EPC系统的特点

EPC系统的主要特点包括:

(1)  开放的结构体系。

(2)  独立的平台与高度的互动性。

(3)  灵活的可持续发展的体系。

2.EPC Global标准简介

1)体系框架活动

EPC Global体系框架包含三种主要的活动,每种活动都是由EPC Global体系框架内 相应的标准支撑的,如图4-4所示。

EPC Global体系框架

(1)   EPC物理对象交换标准:在EPC Global网络中,物理对象是商品,用户是该商品 供应链中的成员。EPC Global标准体系框架定义了 EPC物理对象交换标准,当用户将一 种物理对象交给另一个用户时,后者能够根据该物理对象的EPC编码,方便地获得相应的 物品信息。

(2)  EPC基础设施标准:为实现EPC数据共享,每个新生成的物理对象都要进行EPC 编码,通过监视物理对象携带的EPC编码对其进行跟踪,并将收集到的信息记录到EPC网络中的基础设施内。EPC Global标准体系框架定义了用来收集和记录EPC数据的主要设 施部件接口标准,并允许用户使用互操作部件来构建其内部系统。

(3)  EPC数据交换标准:用户通过相互交换数据,可提高物品在供应链中的可见性。 EPC Global标准体系框架定义了 EPC的数据标准,为用户提供了一种点对点共享EPC数 据的方法,从而可让用户访问EPC Global业务和其他共事业务。

对整个组织和EPC Global体系框架,活动可以进行分类。EPC Global体系框架设计 用来为EPC Global用户提供多种选择,通过应用这些标准满足其特定的商业运作。

2) EPC Global体系框架标准

EPC Global体系框架的标准如表4-1所示,这些标准与EPC物理对象交换、EPC基础 设施和EPC数据交换三种活动密切相关。表4-1主要是对于目前EPC Global体系框架中 所有的部件进行规范。

表4-1 EPC Global体系框架标准

活动种类

相关标准

EPC物理对象交换

UHF Class 0 Genl 射频协议

UHF Class 0 Genl 射频协议

HF Class 1 Gen 1标签协议

Class 1 Gen2超高频空中接口协议标准

Class 1 Gen2超高频RFID 一致性要求规范

EPC标签数据标准

900MHz Class 0射频识别标签规范

13. 56MHz ISM频段Class 1射频识别标签接口规范

860930MHz Class 1射频识别标签射频与逻辑通信接口规范

活动种类

相关标准


EPC基础设施

EPC Global体系框架


应用水平事件规范


读写器协议


读写器管理范围


标签数据解析协议


EPC数据交换

EPCIS数据规范


EPCIS查询接口规范


对象名解析业务规范


EPCIS数据获取接口规范


EPCIS发现协议


用户认证协议


(1) 900MHz Class 0射频识别标签规范:本规范定义了 900MHz ClassO所采用的通信 协议和通信接口,它指明了该频段的射频通信要求和标签要求,并给出了该频段通信所需的 基本算法。

(2)  13.56MHz ISM频段Class 1射频识别标签接口规范:本规范定义了 13. 56MHz Classi所采用的通信协议和通信接口,它指明了该频段的射频通信要求和标签要求,并给出 了该频段通信所需的基本算法。

(3)  860〜930MHz Class 1射频识别标签射频与逻辑通信接口规范:本规范定义了 860〜930MHz Class 1所采用的通信协议和通信接口,它指明了该频段的射频通信要求和 标签要求,并给出了该频段通信所需的基本算法。

(4)  Class 1 Gen2超高频RFID 一致性要求规范:本规范给出了 EPC Global 860〜 960MHz的Classi Gen2超高频RFID协议,包括读写器和电子标签之间在物理交互上的协 同要求,以及读写器和电子标签之间在操作流程与命令上的协同要求。

(5)  EPC Global体系框架:本文件定义和描述了 EPC Global体系框架。EPC Global 体系框架是由硬件、软件、数据接口以及EPC Global核心业务组成,它代表了通过EPC代 码提升供应链效率的所有业务。

(6)  EPC标签数据标准:这项由EPC Global管理委员会通过的标准,给出了 EPC标 签的系列编码方案。

(7)  Class 1 Gen2超高频空中接口协议标准:该标准是EPC系统应用最多的标准,其 定义了在860〜930MHz频段内被动式反向散射、读写器先激励工作方式RFID系统的物理 和逻辑要求。Class 1 Gen2空中协议标准具有以下几个特点。

①  开放的标准。符合全球各国超高频段的规范,不同销售商的设备具有良好的兼 容性。

②  可靠性强。标签具有识别率,在较远距离测试具有将近100%的识别率。

③  芯片将缩小到现有版本的1/2〜l/3,Gen2标签在芯片中有96B的存储空间,具有特 定的口令、更大的存储能力以及更好的安全性能,可以有效地防止芯片被非法读取,能够迅 速地适应变化无常的标签群。

④  可在密集的读写器环境中工作。

⑤  标签的隔离速度高。隔离率在北美可达每秒1500个标签,在欧洲可达每秒600个 标签。

⑥   安全性和保密性强。协议允许使用两个32位的密码,一个用来控制标签的读写权, 另一个用来控制标签的禁用/销毁权,并且读写器与标签的单向通信也采用加密。

⑦   实时性好。容许标签延时后进入识读区仍能被读取,这是Genl所不能达到的。

⑧   抗干扰性强。更广泛的频谱与射频分布提高了 UHF的频率调制性能,可以减少与 其他无线电设备的干扰。

⑨   标签内存采用可延伸性的存储空间。

⑩   识读速率提高。Gen2标签的识读速率是现有标签的10倍,这使得通过使用RFID 标签可实现高速自动化作业。

(8) 应用水平事件规范:该标准定义了某种接口的参数与功能,通过该接口,用户可以 获取过滤后的和整理过的电子产品代码数据。

(9) 对象名解析业务规范:本规范指明了域名服务系统如何用来定位与确定电子产品 码部分相关的权威数据和业务,其目标群体是对象名称解析业务系统的开发者和应用者。

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4-2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。

表4-2 RFID编码长度对比

比特数

唯一编码数

对 象

23

8.4X106/

汽车

29

5.3X108/

计算机

33

8.6X109/

人口

34

1.7X1O10/

剃刀刀片

54

1. 8X1016/

大米总粒数

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。

(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4-3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。

表4-3 EPC编码结构

编码方案

编码类型

版本号

域名管理者

对象分类码

序列号

EPC-64

I

2

21

17

24

n

2

15

13

34

ni

2

26

13

23

EPC-96

I

8

28

24

36

EPC-256

I

8

32

56

160

n

8

61

56

128

皿型

8

128

56

164

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、 皿型,EPC -256 I型、II型、1D型等编码方案。

(1)  EPC-64码。目前制定了三种64位EPC代码。

①  EPC-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131 072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。

②  EPC-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。

③  EPC-64 01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67 108 864 个公司采用64位EPC编码,67 108 864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。

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) ClassO 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ClassO EPC标签。ClassO 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)    Classi 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Classi 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4-4所示。

表EPC系统组成

系统构成

名 称

EPC编码体系

EPC编码标准

射频识别系统

EPC标签

读写器

信息网络系统

Savant (神经网络)

对象命名解析系统

物理标识语言

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。

EPC信息网络系统

如图4-5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"。

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4-5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。

表4-5 EPC编码标准

编码类型

版本号

域名管理者

对象分类码

序列号

EPC-96

8

28

24

36

EPC-256 I

8

32

56

160

EPC-256 11

8

64

56

128

EPC-256 ID

8

128

56

164

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4-6所示。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。

Savant与其他程序的通信

(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,()NS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