第十章 EPC 与物联网

• 10.1 条形码和应用• 一、全球贸易项目代码 (GTIN) • 全球贸易项目代码 ( GTIN) 是为全球贸易提供唯

一标识的一种代码（或称为数据结构）；• 它是国际物品编码协会 ( EAN) 和美国统一代码委

员会 (UCC) 的统一代码；• 用于对贸易项目进行编码和符号表示，能够实现

产品零售、进货、存货管理、自动补货、销售分析和其他业务运作的自动化。

• GTIN 是唯一的、无含义的、多行业的、全球认可的代码。

• GTIN 有 4 种编码结构：

• EAN - UCC-13 (EAN 13) 、• EAN ． UCC-8 (EAN 8) 、• UCC-12• EAN ． UCC-14 。 • 前 3 种结构通过补零可以表示成 14 位数字的代码

结构，如表 10.1 所示，用于零售商品；• EAN ． UCC-14 用于箱包装商品。• 在 EAN ． UCC-14 中： N1 为指示符， 赋值为

1—9 ，其中 1—8 用于定量的非零售商品， 9 用于变量的非零售商品，

• 最简单的方法是按顺序分配指示符，即将 1,2,…分别分配给非零售商品的不同级别的包装组合；

• N2—N13 是箱内含商品的 EAN ． UCC 商品码，若内含为 EAN - UCC-13 码，则去除 EAN ． UCC-13 的检验码；

• N14 数字为检验码。

• 二、商品条形码在零售商品上的使用• 零售商品的标识代码主要采用 EAN ． UCC-13 ，

EAN ． UCC-8 和 UCC-12 。• 在我国，通常情况下选用 13 位数字代码结构的 E

AN ． UCC-13 条形码，出口到北美时才申请 UCC-12 代码（ UPC 条形码）。

• (1) EAN ． UCC-13

• EAN ． UCC-13 原印码的结构如表 10.2 所示，• 它由厂商识别代码、商品项目代码和检验码 3 部

分组成。

• 厂商识别代码用于对厂商的唯一标识，是 EAN 编码组织在 EAN 分配的前缀码的基础上分配给厂商的代码，前缀码（ 3 位）由EAN 组织统一管理和分配。

• 当前缀码为 690 ， 691 时采用结构一；• 前缀码为 692 ， 693 时采用结构二；• 左起三位前缀码 690~693 是 EAN 分配给中

国物品编码中心的前缀码。• 厂商识别代码由中国物品编码中心统一向

申请厂商分配。

• 商品项目代码可由厂商自行编码，但必须符合唯一性、永久性和无含义等原则。

• 唯一性是指对同一商品必须编制相同商品项目代码，对不同商品其商品项目代码必须不同，即一个商品项目只有一个代码，一个代码只标识一个商品项目。

• 如果商品的重量、包装、规格、颜色、形状等不同，则应赋给不同的商品项目代码。

• 永久性是指商品项目代码一经分配，就不再更改，并且是永久的。

• 无含义是指采用无含义的顺序码，以保证代码有足够的容量。

• 检验码用于检验厂商识别代码、商品项目代码的正确性。

• (2) EAN ． UCC-8 • EAN - UCC-8 的编码结构如表 10.3 所示，• 它由 8 位组成，左三位是 EAN 分配的前缀码，接

着 4 位是分配给厂商的特定商品代码，最后一位是检验位。

• EAN ． UCC-8 又称为缩短版编码。

• (3) EAN - UCC-13 和 EAN - UCC-8 的条形 码图

• EAN ． UCC-13 和 EAN ． UCC-8 的条形码图如图 10.3 所示。

• 这些条形码用于零售业，是指在零售端采用 POS扫描结算的商品，如一瓶洗发水、一盒牙膏等。

• 三、商品条形码在非零售商品上的使用 • 非零售商品指不通过 POS 扫描结算的用于配送、

仓储或批发操作的商品。• 单个包装的非零售商品主要是指独立包装但又不

适合通过零售端 POS 扫描结算的商品项目；• 如独立包装的冰箱、洗衣机等。• 其标识代码可采用 EAN ． UCC-13 ， EAN ． U

CC-8 或 UCC-12 。• 对于含有多个包装等级的非零售商品，即要标识

的货物内含有多个包装等级，• 如装有 24 条香烟的一整箱烟，或装有 6 箱烟的托

盘等，其标识代码可采用 EAN ． UCC-14 ， EAN ． UCC-13 或 UCC-12 。

• 图 10.4 所示为一种不同包装等级的商品的编码方案。

• 条形码符可以采用 EAN ． UCC ， ITF14 或 EAN ．UCC 128 条形码，

• 图 10.5 所示为 ITF14 条形码，它的编码为 EAN - UCC-13 补零并去检验位的 14 位码。

• EAN ． UCC 128 条形码可以标识带有附加属性信息的商品，

• 图 10.6 所示为一个表示非零售商品的标识代码、有效期和批号的 EAN - UCC 128 条形码。

• 四、商品条形码在物流单元上的使用• 物流单元条形码是为了便于运输或仓储而建立的临时性组合包装，在供应链中需要对其进行个体的跟踪与管理。

• 通过扫描每个物流单元上的条形码标签，实现物流与相关信息流的链接，可分别追踪每个物流单元的实物移动。

• 物流单元条形码采用系列货运包装箱代码（ SSCC-18 ）进行标识。

• 一个含有 40 箱饮料的托盘（每箱 12 盒装）或一箱有不同颜色和尺寸的 12件裙子 和 20件夹克的组合包装等都可视为一个物流单元。

• (1) SSCC-18 代码• 系列货运包装箱代码（ SSCC-18 ）是对每一个

物流单元的唯一标识，其代码结构如表 10.4 所示。• ①应用标识符：为 00 表示后跟系列货运包装箱

代码。 • ②扩展位：表示包装类型，用于增加 SSCC 的容

量，由建立 SSCC 的厂商分配， N1 的取值范围为 0~9 。

• ③厂商识别代码：同零售商品。 • ④参考代码：厂商分配的一个连续号。• ⑤检验位：按一定的计算方法进行检验。

• (2) 条形码的选择 • 物流单元的条形码符号通常采用 EAN - UCC 128

条形码 ，• 图 10.7 所示为表示 SSCC 的 EAN - UCC 128 条

形码示例。• (3) 物流标签的制作 • 物流标签是物流过程中用于表示物流单元有关信

息的条形码符号标签，每个物流单元都要有自己唯一的 SSCC 。

• 在实际应用中，一般不事先把包括 SSCC 在内的条形码符号印在物流单元包装上。

• 比较合理的方法是，在物流单元确定时制作标签并贴在物流单元上面。

• 10.2. EPC 编码• 一、 EPC 编码的类型和方法 • EPC—— 电子产品编码（ Electron/c Product C

ode ） • 目前， EPC 编码有 64 位、 96 位和 256 位 3 种。• EPC 编码由版本号、域名管理、对象分类和序列

号 4 个字段组成。• 版本号字段标识 EPC 的版本号，它给出 EPC 编

码的长度；• 域名管理字段标识相关的生产厂商信息；• 对象分类字段编码物品精确类型；• 序列号用于编码出唯一物品。• 表 10.5 所示为编码类型及各字段的编码长度。

• 例如， EPC-96I型的 EPC 码 01 0000A89 00016F 000169DC0 （以十六进制表示）：

• 01(H) 为版本号（ 8 位）；• 0000A89(H) 为域名管理（ 28 位）；• 00016F(H) 为对象分类（ 24 位），这个字段能容纳足够多的库存单元：

• 000169DCO(H) （ 36 位）为序列号。

• 二、 EPC 编码的性能 • 唯一性：• EPC 编码具有足够的编码容量和组织保证，因此

可以保证对某一个物品实现唯一编码。• 例如， EPC-96 中 28 位域名管理字段可容纳约 2.

68亿家制造商（远远超出了 EAN ． UCC-13 容纳的约 100万制造商），每家制造商可以有 种不同类型的产品，每种产品可以有 个单品。

• 简单性：• EPC 编码简单且能实现物品的唯一标识， EPC

编码不包含物品的其他相关信息，如重量、尺寸、有效期等，这些附加信息需要通过有关数据库获取。

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• 可扩展性：• EPC 编码考虑到未来的发展，提供了充足的备用空间，具有可扩展性。

• EPC 编码目前建议采用 96 位或 64 位， 256 位可以满足未来的使用。这和 IP地址中的 IPv4 向 IPv6 过渡相似。

• 安全性：• 安全性问题曰益受到关注， EPC 编码和加密、认

证技术相结合，可以使 EPC系统获得很好的安全性能。

• 三、 EPC 编码与条形码的关系 • 现行的 GTIN 条形码体系在世界各国已普遍应用，

而且在产品识别和物流领域起到了重要作用。• 正因为如此， EPC 编码体系在技术突破与结构创新的同时，将 GTIN 的编码结构整合到 EPC 编码结构中，实现了对 GTIN 编码的兼容，保证了全球统一标识系统 (EAN ． UCC) 的连续性。

• EPC 编码和条形码有一定的对应关系， EPC 编码和 GTIN与 SSCC 代码之间可以通过一定的规则进行相互转换，因而保证了条形码向 EPC 编码的过渡。

• 从应用上来讲， EPC与条形码各有特点，在很多领域可以联合运用。

• 例如， EPC系统所应用的 RFID技术目前在提高阅读正确率和迅速发现漏读对象上还尚有不足，条形码技术可以成为解决这些问题的必要补充；

• 此外，现有的企业资源管理系统 ( ERP) 多为基于条形码技术的信息采集，转换为 EPC 信息采集尚需一个过程。

• 因此，在一定范围和一定时间段内，基于 RFID的 EPC 和条形码技术之间仍会有一个共存互补的阶段。

• 10.3 EPC 标签和阅读器 • 一、 EPC 标签与 EPC Gen 2 • 在物品识别中，沿用商业、物流行业的习惯， RF

ID 应答器称为电子标签或标签。• 1 ．标签的分类 • 标签的分类有多种方式，下面给出一些主要的分类方法。

• (1) 按标签的工作频率划分 • 低频标签：工作频率在 135 kHz 以下。 • 高频标签：工作频率为 13.56 MHz 。 • 微波标签：工作频率为 UHF频段 (433 MHz 、 8

60—960 MHz 和 2.45 GHz)及 5.8 GHz ， 24.5 GHZ 。

• (2) 按工作距离划分 • 远程标签：工作距离通常大于 1m 。 • 近程标签：工作距离在 10 cm—1m之间。 • 贴近型标签：工作距离在 10 cm 以下。 • (3) 按工作方式划分 • 主动式标签：用自身的射频能量主动发送数据给阅读器的标签，它一定自带电源。

• 被动式标签：在阅读器发出询问命令后进入通信状态的标签。

• 被动式标签的通信能量从阅读器通过射频获得。• 被动式标签可自带电源也可不自带电源。• 含电源的标签，其所带电源仅为标签运转提供能

量，也称为半被动式标签。

• (4) 按自身是否带电源划分 • 无源标签：标签中不带电池，其寿命长但工作距离较近。

• 有源标签：自带电池的标签，存在定期更换电池的问题，电池的寿命是重要的性能指标。

• (5) 按读／写能力划分 • 只读标签：标签的内容在识别过程中只能读出不

能写入的标签。• 它又可分为只读标签（ ROM型）、一次性编程

只读标签（应用前一次性编程写入，识别过程中不可改写）和可重复编程只读标签（可多次写入但识别过程中不可改写）。

• 读／写标签：标签的内容在识别过程中既可读出也可写入的标签。

• 2 ． EPC 标签 • (1) EPC 标签的特征 • EPC 标签中存储的唯一信息是 EPC 编码， EPC

标签通常是被动式标签，其空中接口采用 EPC空中接口或 ISO/IEC 18000 标准，标签的存储器、天线、有无自带电池等规范正在完善中。

• (2) EPC 标签的功能级别 • EPC 标签的功能级别目前可分为 5类：• Class 0 ： Class 0类的标签必须具有以下功能：

• ●必须包含 EPC 码、自毁代码和 CRC 码； • ●可以读但不能写； • ●可以自毁，自毁后标签不可被识读。

• Class 1 ： 它是无源、反向散射式标签。• 具有标签标识 (TID) 、加密、自毁等特征，自毁

可通过 KILL命令实现。• 标签具有可一次写入的用户存储器。 • Class 2 ： 是性能更高的标签，它除了应具有 Cl

ass 1 标签的特征外，还可具有扩展的 TID 、认证的访问控制、可改写的用户存储器以及规定的附加特性等更强功能。

• Class 3 ： 它是半被动反向散射式标签，除具有Class 2 的特性外，标签带有电池。此外，标签还集成有传感器电路。

• Class 4 ： 这是一种主动式标签，除了具有 Class 3 的性能外，还具有标签 - 标签通信和构建特殊的多跳移动无线网络 ( Ad-hoc) 的功能 。

• (3) 标签产品 • 表 10.6 所示为一些 EPC 标签产品的型号和性能参数。目前， EPC 标签主要工作在 UHF 和 HF频段。

• 3. Class 与 Gen （代）的概念• EPC 的 Gen 和 EPC 的 Class 是两个不同的概念。• Class 描述的是标签的基本功能，例如，标签里面存储器的情况或有无电池。

• Gen 是指标签规范的主要版本号。通常所说的第二代 EPC ，实际上是第二代 EPC Class 1 ，这表明它是规范的第二个主要版本，针对拥有一次写入内存的标签。

• EPC Class 的目的是为了提供一种模块化结构，涵盖一系列众多的可能类型的标签功能。

• 例如，电池供电型标签的通信协议应当与无电池型标签的通信协议相同，只是增加了支持电池的必要命令，这就保持了协议的简单化。

• 如果电池供电型标签上的电池出现故障或者失效，标签就完全类似于没有电池的标签，对最终用户来说，它仍具有一些实用功能。

• 4 ． EPC Gen 2 • EPC Gen 2 规范长达 96页，详细描述了第二代

RFID 标签和阅读器之间的通信。• 下面介绍规范的要点 ：• (1) 规范的主要内容 • ①RFID系统必须能够在 860~960 MHz间的任何频率上通信。

• 为符合不同地区的无线电管理法规，阅读器应能够使用这个范围内的任何频率进行工作。

• ②给出了双边带幅移键控 ( DB-ASK) 、单边带幅移键控 (SS-ASK) 和反相幅移键控 (PR-ASK)3 种不同的调制方案，阅读器应可提供选择。

• ③具有 80 kbps 、 160 kbps 、 320 kbps 和 640 kbps四种数据传输速率，阅读器决定使用哪种数据传输速率。

• 速率高有利于提高标签读取速度，但可能会导致可靠性下降。

• ④可最多支持 256 位的 EPC 编码（第一代最多支持 96 位）。

• ⑤支持密集阅读器模式 ( Dense Reader Mode) 。密集阅读器模式旨在避免阅读器对标签响应的干扰，其办法是保留合法无线电频率范围中的某些小部分供标签使用。

• 因为标签在通信时信号强度比阅读器弱得多，所以采用该办法有助于标签在有多个阅读器于近距离使用的情形下正常工作。密集阅读器模式是第二代标准的新特性，但对阅读器生产厂商这部分不是强制性的。

• ( 2) EPC Gen 2 的特点 • ①EPC Gen2 是一个开放的标准 • EPCglobal 批准的 Classl Gen 2 UHF 标准对 EP

Cglobal 成员和签定了 EPCglobal IP 协议的单位免收专利费，允许这些厂商着手生产基于该标准的产品（如标签和阅读器）。

• 全球电子产品代码中心（ EPCglobal ）是国际物品编码协会 ( EAN) 和美国统一代码委员会 (UCC) 在 2003年 11月成立的。

• 统一管理 EPC 的编码和分配、 RFID技术的规范和标准、网络系统的构架、软件的系统集成、信息处理标准和规范等众多领域。

• 同时，美国 (麻省理工学院 ) 、英国、日本、中国、澳大利亚和瑞士的 6 个 Auto-ID 中心更名为 Auto-ID Lab 。

• ②EPC Gen 2 是一个多协议的标准 • EPC Gen 2 的空中接口协议综合了 ISO/IEC 18000-

6A 和 ISO/IEC 18000-6B 的特点和长处，并进行了一系列有效的修正和扩充，其中物理层数据编码、调制方式、防碰撞算法等一些关键技术有了改进，性能有了很大提高。

• EPC Gen 2 的空中接口标准促进了 ISO/IEC18000-6C 标准在 2006年 7月的发布。

• EPC Gen 2 的基本通信协议采用了“多方菜单”的方法。

• 例如，多种调制方案提供了不同的方法来实现同一功能，即接收来自标签的数据。

• 协议还提供了许多可选命令和特定厂商的定制命令。

• 要做到与协议完全兼容，标签必须提供全部菜单。• 阅读器只要确定在某种通信环境下标签应当使用哪种调制方法和数据传输速率，就能从这些选项中进行挑选。

• 阅读器的动态选择，为适应具体的应用环境提供了便利。

• ③EPC Gen 2 是一个发展中的标准 • 由于厂商相互竞争，而用户在降低成本、增加功

能方面变得更精明、要求更高，所以 EPC Gen 2有望造就的 RFID市场会引发新的创新浪潮。

• 与第一代标准情况一样，这些竞争压力很快就会带来 EPC Gen 2 所没有的思想和发明。

• 例如，密集阅读器模式并不能解决多阅读器在近距离工作时可能产生的每一个问题，因为在最终用户场地的非 RFID设备（无线电话、无线局域网、工业设备等）会部分或全部抵消密集阅读器模式的潜在好处（因为它们不可能遵守为了确保密集阅读器模式发挥功效所需的信道化方案）；

• 此外，密集阅读器模式是 EPC Gen 2 中的非强制性部分，只要有一个非密集阅读器模式的 RFID阅读器存在，也会淹没标签的响应信号，抵消密集阅读器模式的好处。因此，需要有更好的方案来解决这一问题。

• 二、 EPC 阅读器 • 1 ．功能和特性 • EPC阅读器是 EPC 标签和计算机网络之间的纽

带，它将 EPC 标签中的 EPC 编码通过射频读入后转换成为可在网络中传输的数据，因此， EPC阅读器应该具有下述功能和特性。

• (1)空中接口功能• 为读／写 EPC 标签的数据，阅读器必须具有和所读／写 EPC 标签相同的空中接口协议。

• 在某些情况下，阅读器可能还需要支持多个频段的多种协议。

• (2)阅读器防碰撞• EPC系统需要多个阅读器，相邻阅读器之间可能

会产生干扰， 阅读器间的干扰称为阅读器碰撞。• 阅读器碰撞会引起读／写错误和读／写盲区，因此必须采取防碰撞措施来减小或消除阅读器碰撞的影响。

• 例如，在 UHF频段采取跳频 (FHSS)措施等。

• (3)与计算机网络的连接• EPC阅读器必须具有和计算机网络连接的功能，

如和以太网的连接。• EPC阅读器应能够像通常的网络设备（如服务器、路由器等）一样，成为网络的一个独立站点，它和网络的连接不需要经过另一台计算机的中介。

• 它能支持局域网 ( LAN) 、无线网或 Internet 、内联网的有关标准和协议。

• 2 ． EPC 阅读器的结构• EPC阅读器的基本组成框图如图 10.8 所示，它由空中接口电路、天线、网络接口、控制器、存储显示、时钟和电源电路等组成。

• 空中接口电路包括收、发两个通道，包含编码、调制、解调、解码等功能，射频功率由天线辐射，并接收从标签返回的信息。

• 空中接口电路是阅读器和标签之间交换信息的纽带。

• 控制器可以采用微控制器 (MCU) 或数字信号处理器 (DSP) 。

• 由于 DSP 提供了强大的数字信号处理和接口控制功能，应用灵活性强，所以 DSP 是 EPC阅读器中控制器的首选器件。

• 网络接口应支持以太网、无线局域网 (IEEE 802.11x) 等网络连接方式，这也是 EPC阅读器的重要特点。

• 10.4 EPC 系统网络技术• 一、中间件 (Savant)• 1 ． Savant 的作用 • Savant 是 EPC系统网络软件的中间件，其核心功能是屏蔽不同厂家的 RFID阅读器等硬件设备、应用软件系统和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。

• 基于 RFID 的 EPC系统的中间件应该具有以下一些关键特征：

• ①能够提供与不同 RFID阅读器相兼容的标准化界面，即能够支持多种型号、类型的 RFID阅读器；

• ②能够提供数据过滤和不同格式的消息转换与传输；

• ③能对阅读器进行有效的管理和监控；• ④支持不同应用软件对 RFID 数据的请求；• ⑤支持用户原有系统与标准化协议。• 2 ． Savant 的结构框架 • Savant被定义成具有一系列特定属性的程序模块

或服务，并被用户集成以满足他们的特定需求。• Savant 的结构框架如图 10.9 所示，它由程序模块集成器、阅读器接口、应用程序接口等部分组成。

• (1) 程序模块集成器 程序模块集成器由多个程序模块组成。

• 程序模块有两种：标准程序模块和用户定义的程序模块。

• 用户定义的程序模块由用户或第三方生产商定义。• 标准程序模块由 EPCglobal技术标准委员会定义，

它又可分为必备标准程序模块和可选标准程序模块。

• 必备标准程序模块用于 Savant 的所有应用实例中，如事件管理系统 (EMS) 、实时内存数据结构 ( RIED) 和任务管理系统 (TMS) 。

• EMS 用于读取阅读器的数据，对数据进行过滤，不同格式的转换、协同及传输，将处理后的数据写入 RIED 或数据库。

• RIED 是一个优化的数据库，为满足 Savant 在网络中的数据传输速度而设立，它提供与数据库相同的数据接口，但访问速度比数据库快得多。

• TMS类似于操作系统的任务管理器，它把外部应用程序定制的任务转为 Savant 可执行的程序，写入任务进度表，使 Savant具有多任务执行功能。

• TMS支持的任务有 3 种类型：一次性任务、循环任务和永久任务。

• 可选择标准程序模块由用户根据应用确定，它可包含在一些具体应用实例中或排除在其外。

• (2) 阅读器接口 • 阅读器接口提供与阅读器的连接方法，并采用相

应的通信协议，如 RS-422/485 、以太网、无线网络、 USB 等。

• 无线网络标准主要有 IEEE 802.11系列（其中包括 802.11a/b/g 等标准）、蓝牙 ( Bluetooth) 、红外和通用无线分组业务 (GPRS) 、码分多址 (CDMA)公共网等。

• 阅读器接口可以多种数据接口方式实现数据信息多传输通道。

• (3) 应用程序接口 • 应用程序接口是程序模块和应用程序的接口。

• 应用程序很多，包括企业资源管理 (ERP) 、供应链管理 ( SCM) 等系统的多个功能模块，如仓库管理系统 (WMS) 、订单管理系统 (OMS) 、物流管理系统(LMS) 、资产管理系统 (AMS) 、运输管理与实时监控系统 (TMS) 、数据仓库等。

• 在现今激烈的市场竞争中，快速、准确、实时的信息获取与处理将成为企业获得竞争优势的关键。

• 企业采用 RFID 的动力来自企业自身对实时管理决策和业务优化的需求。

• RFID技术通过对企业各种资源信息和能力状态数据的实时收集与反馈，为决策层提供了及时准确的信息，通过应用程序接口和 ERP软件连接，使企业的 ERP业务流程的柔性化与实时化获得明显的改善。

• (4) 程序模块之间的接口 • Savant 内的程序模块之间的交互可以用它们自己

定义的 API （应用程序接口）函数实现。 • (5) 网络访问接口 • EPC系统是一个全球性的物品标识和跟踪系统，

EPC 编码仅是产品电子代码，进一步还需要将此代码匹配到相关的商品信息上。

• 因此，除了本地功能外，还需要通过互联网或者VPN专线的远程服务模式与相关的信息资源服务器连接，如 ONS 、 EPCIS （ EPC 信息服务）、其他的 Savant 和其他服务（指程序模块集成器中具体的程序模块所需要的其他服务）等。

• 3 ．一个典型的 Savant 系统（树型）结构 • EPC 中间件是连接标签读写器和企业应用程序的纽带，其网络具有树型等级结构，这种结构可以简化管理，提高系统运行效率。

• 在 EPC 中间件等级结构中，“边缘 EPC 中间件(Edge Savant ， ES)”总是结构树的叶节点。

• “边缘 EPC 中间件”与 RFID 的读写器相连。读写器不停地从标签中采集 EPC 数据，并向 EPC中间件传输，典型情况下， EPC 中间件软件装在商店、仓库、制造车间，甚至卡车上，因此“边缘 EPC 中间件”由它们在网络中的逻辑位置而得名。

• 在 EPC 中间件的逻辑等级中，‘‘内部 EPC 中间件 (Internal Savants ， IS)” 是指内部节点，是“边缘 EPC 中间件”的父节点或上级节点，“内部 EPC 中间件”从“边缘 EPC 中间件”中采集EPC 数据。

• 通常，“内部 EPC 中间件”安装在企业的区域或国家级数据中心。

• “内部 EPC 中间件”系统除从它的下级采集数据外，还负责统计 EPC 数据。

• Savant 是一个中间件，用来处理从一个或多个读写器发出的标签流或传感器数据（事件数据）。

• Savant 在向企业应用程序发送数据之前，要压缩数据量，并对标签数据进行过滤、集成和计算。

• 如果现在采用条码标识的物品都用 Auto-ID 中心的标识， EPC 的网络管理软件就要以每秒几百万个的速度处理事件。为了管理这个巨大的事件流， Auto-ID 中心推出了分层、模块化的组件，这就是 Savant 。

• 在 EPC网络构架中，用户层面主要对 Savant系统进行开发。 Savant 是程序模块的计程器，程序模块通过两个接口与外界交互，即读写器接口和应用程序接口。

• 其中，读写器接口提供与标签阅读器，尤其是 RFID读写器的连接方法。

• 应用程序接口使 Savant与外部应用程序连接，这些应用程序通常是现有企业的在用应用程序，也可能有新的具体的 EPC 应用程序甚至其他 Savant 。

• 应用程序接口被用作程序模块与外部应用的通用接口。

• 如果有必要，应用程序接口能够采用 Savant服务器本地协议与以前的扩展服务通信。应用程序接口采用与读写器协议类似的分层方法实现。

• 不同应用程序对 EPC处理的需求大相径庭，而且EPC仍然处在发展初期，随着它的不断成熟，人们会对应用程序进行各种改进和变动。

• Savant被定义为具有一系列特定属性的“程序模块”或“服务”，并被用户集成以满足他们的特定需求。这些模块设计的初衷是能够支持不同群体对模块的扩展，而不是能满足所有应用的简单的集成化电路。

• Savant 是连接标签阅读器和企业应用程序的纽带，代表应用程序提供一系列计算功能，在将数据送往企业应用程序之前，它要对标签数据进行过滤、总计和计数，压缩数据容量。

• 为了减少网络流量， Savant也许只向上层转发它感兴趣的某些事件或事件摘要。

• 程序模块可以由 Auto-ID 标准委员会定义，或者由用户和第三方如生产商定义。

• Auto-ID 标准委员会定义的模块叫做标准程序模块。• 其中一些标准模块需要应用在 Savant 的所有应用

实例中，这种模块叫做必须标准程序模块；• 其他一些模块可以根据用户的定义包含或者排除

于一些具体实例中，这些模块就叫可选标准程序模块。

• Savant具有树型等级结构，这种结构可以简化处理，提高系统运行效率。

• 图 10.10 所示为一个典型的 Savant树型结构。• 树型结构的叶节点叫做 Edge Savant (ES) ，树的

分支节点叫做 Internal Savant (IS) 。• Savant软件是处理从一个或多个读写器获得的标签或传感器数据（事件数据）流的中间件，是一种企业通用的管理 EPC 数据的架构，它安装在等级式、分布式的服务器上。

• 它可以安装在地方商店、地区配送中心、区域甚至全国数据中心中，具有数据捕获、监控、传送功能。

图 10.10 典型的 Savant 系统结构

• 4 ． Edge Savant• ES 是采集实时 EPC 数据的 Savant 。• 典型情况下， Savant软件装在商店、仓库、制造车间，甚至卡车上。

• ES因它们在网络中的逻辑位置而得名， EPC 数据只有通过它们才能进入系统。

• 为了以后恢复方便， ES 不停地捕获、监视和存储数据。

• 在 Savant 等及结构中， ES总是结构树的叶节点。• Edge Savant与 RFID 的读写器相连。读写器不停地从标签中采集 EPC 数据，并向 Savant传输。

• 每次识读， Savant都要保存一些信息，例如标签的 EPC 码，扫描标签读写器的 EPC 码，识读时间以及与 EPC 不相关的一些信息，如读写器观测到的温度和地理位置等。

• 图 10.11 所示为一个有事件管理器 (Event Manager System ， EMS) 、实时内存事件数据库 (Real-time

• In-memory Event Database ， RIED) 、任务管理器 (Task Manager System ， TMS)模块的 Edge Savant 的软件构造。

• 从“阅读适配器”获得的事件先经过“事件队列”、“事件过滤器”、“事件记录器”处理，然后保存在实时内存事件数据库中。这些过程都由 EPC 数据的 TMS监控管理。

图 10.11 Edge Savant 的典型配置

• 在事件管理器的管理下，处理后的数据可写入 RIED或本地数据库，或通过 HTTP/JMS/SOAP广播到远程终端。

• 当事件产生并传递给适配器后，被编入一个队列，从这个队列，事件自动转寄到过滤器。

• 根据不同过滤器的定义，将不同的事件过滤出来，如事件过滤器只允许特定时间标记的事件通过，数据记录器将事件存储到数据库或将事件传递到某种网络连接。

• 5. Internal Savant• 在 Savant 的逻辑等级中， Internal Savant 是指内部节点，是 Edge Savant 的父节点或上级， IS从它的下属Edge Savant 中采集 EPC 数据。

• 通常， IS安装在企业的区域或国家级数据中心中。 IS系统除从下级采集数据外，还负责集合 EPC 数据。

• 6 ．数据管理• 在 Savant 的网络结构中，尽管 Savant共同承担处理和维护系统数据的责任，但并不是所有的 Savant都具有同等的加工、存储和接口要求。

• 既然要对不同等级的 Savant 分配数据，就必须解决下面的问题。

• ①在 Savant 的网络结构中数据如何分布。• ②数据如何存取和查询。• ③数据如何维护。 • 可以采用多种方式在 Savant 中采集数据。• 通常，选择一个属性然后根据属性值采集数据。

• 在这个架构中，优先采用按照二维（或属性）分割数据的原则，即时间和空间。因为 EPC 数据只能通过 Edge Savant来采集，必须在 Edge Savant 的上级 Internal Savant 中传输和分流。

• 所以，随着数据采集的不断进行，希望数据只通过特定的 Savant收集。

• 当按照空间属性分配数据时，规定从某个 Savant采集的数据只能出现在它通向根节点的 Savant

• 中。• 换句话说，不管是不是直接上下级关系，一个内

部 Savant 只能保存关于它下级 Savant 的数据。

• 图 10.12 所示为数据按照空间和时间分配的简单例子。数据在 Savant 中按照时间垂直分配，同时每个父节点保存的是它的子节点的数据，而不是其兄弟节点的数据。

• 为了实现这种分配形式，除了从 Edge Savant 中采集的数据外，还需要保存额外的数据。对每个从 Edge Savant 加载（或更新）的数据都要保存两个属性，即 Savant 的 ID 号和更新时间记录。

• 图 10.12 为一个简单记录的结构。• 据此可知，只在网络的垂直方向上有数据移动。也就是说，随着时间推移，新数据采集上来，现有数据变成旧数据，它们系统地沿着网络树向上传输。

• 在向上传输之前， EPC 数据在某个 Savant 中保留多长时间可以由用户配置。

图 10.12 Savant 的记录结构

• 所以 Edge Savant都从网络中与它直接相连的阅读器上采集数据。这些数据是读写器扫描获得的 EPC 的基础集合。

• 最简单的情况下，集合只是所有 EPC 的列表；如果要求描述得比较详细，则数据集合也许是一些 EPC 的前缀。

• 另一方面，比叶节点高一级的内部 Savant

• (Internal Savant)从子 Edge Savant 中采集数据并保存信息集合。

• 二、 0NS 解析• 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 存储在标签中外，还需要一些将EPC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 ，是将一台计算机定位到万维网上某一具体地点的服务 ) 。

• 当一个读写器读取一个 EPC 标签信息时， EPC就传递给了 EPC 中间件系统。 EPC 中间件系统然后再在局域网或因特网上利用 ONS找到这个产品信息存储的位置。

• ONS 给 EPC 中间件系统指明了存储这个产品有关信息的服务器，因此就能够在 EPC 中间件系统中找到这个文件，并且将这个文件中关于这个产品的信息传递过来，从而应用于供应链的管理。

• 1 ． ONS 系统架构• ONS体系结构是一个分布式的系统架构，主要

由以下几部分组成。• (1)映射信息• 映射信息分布式地存储在不同层次的 ONS服务器里，这类信息便于管理。

• (2) ONS服务器• 如果某个查询请求要求查询一个 EPC 对应的 PM

L （实体标记语言）服务器的 lP地址，则服务器可以对此作出响应并解决这一问题。

• 每一台 ONS服务器拥有一些权威的映射信息和另一些 EPC 的缓冲存储映射信息。

• (3) ONS解析器• ONS解析器向 ONS服务器提交查询请求，以获得所需 PML服务器的网络位置。

• 2 ． ONS 工作过程• ONS 的实际工作最大限度地利用了 Internet 上现

有的体系结构，这样既可以节省投资，也可以增加系统之间的兼容性。

• ONS查询的前部分工作是利用一个与 DNS 相同结构的系统完成的，而后续部分的工作则完全由现有的 DNS系统完成，所以说， ONS 是离不开DNS 的。

• 当然也完全可以把 ONS设计成完全独立于现有 DNS 的系统，但那样会增加太多的基础设施建设，是完全不必要的。

• ONS依赖于 DNS工作的事实说明了 ONS 的查询和应答格式必须兼容 DNS 的标准。

• 现有设计的实际情况也是符合这个条件的，即 ONS查询中 EPC需要转化为一个域名形式，而应答也必须是一个合法的 DNS资源记录。

• 整个过程主要分为如下几步：• (1)从 RFID 标签上读取 EPC 序列。• (2) 标签解读器将这个 EPC 序列发送到本地服务器。• (3)本地服务器根据 [ 标签数据标准 ]把这些比特流转换成

URI(Uniform Resource Identifier ，资源标志符 ) 形式，再将此 URI 发送给本地 ONS解算器。

• (4)本地 ONS解算器将此 URI转换成域名形式，并发出对这个域名的 NAPTR （名称为权威指针）查询。

• (5) DNS服务器返回一系列 NAPTR记录回答，其中包含有指向一个或者多个相关服务的 URI 。

• (6)本地 ONS解算器从返回的 NAPTR记录中提取出需要的 PML服务器的 URI ，返回给本地服务器。

• (7)本地服务器最终连接上目的 PML服务器。

图 10.13 ONS系统查询服务过程

• 三、 PML- 实体标记语言 • EPC 识别商品时，所有关于产品的有用信息都用

一种新型的标准计算机语言——实体标记语言 ( PML)书写， PML 是基于人们广为接受的可扩展标识语言 (XML) 发展而来的。

• PML 提供了一个描述自然物体、过程和环境的标准，并可作为工业和商业中的软件开发、数据存储和分析工具使用。

• 1 ． PML 的目标和范围• PML 通过一种通用的、标准的方法来描述人们所

在的物理世界，它具有一个广泛的层次结构。• PML 的目标是为物理实体的远程监控和环境监控

提供的一种简单的、通用的描述语言。

• 2 ． PML 在整个 EPC 系统中的作用• PML 主要充当 EPC系统中不同部分的共同接口

的角色。• 图 10.14举出了一个例子来说明 Savant 、第三方

应用如企业资源规划 (Enterprise Resource Planning ， ERP) 或制造执行系统

• (Manufacturing Execution System,MES) 以及 PML Server之间的关系。

• 3 ．设计策略• (1) 语法• PML 采用的方法是，首先使用现有标准来规范语

法和数据传输，比如可扩展标识语言 ( XML) 、超文本传输协议 (HyperText Transfer Protocol ， HTTP) 以及传输控制协议和因特网协议 (Transmission Control Protocol/lnternet Protocol ， TCP/IP) 。

图 10.14 PML充当 EPC各部分间的接口

• 这就提供了一个功能集，并且使人们可利用现有工具设计和编制 PML 应用程序。

• (2) 语义• PML比那些需要借助共享注册中心才能进行转换

的标准的优越之处在于， PML 提供了一种简单的规范，通过一种通用的、默认的方案，比如超文本标记语言 ( HTML) ，使两个方案之间的数据没必要进行转换，而是采用可靠的传输和翻译。

• 此外，一种专一的规范会促进阅读器、编辑工具和其他应用程序等第三方软件的发展。

• 物理标记语言将力争为所有的数据元素提供一种单一的表示方法。

• 换句话说，如果有多个对数据类型编码的方法，PML 将会选择其中一种。

• 例如，在对日期进行编码的各种方法中， PML 只会选择其中一种。它的思路是，当编码或查看事件进行时，数据传输才发生，而不是发生在数据交换时。

• (3) 数据存储和管理• PML 只有一种用在信息发送时对信息进行区分的

方法，实际的内容可以任意格式存放在服务器中（比如，一个 SQL 数据库、数据表或一个平面文件）。

• 换句话说，一个企业不必以 PML 格式存储信息的方式使用 PML ，企业将以现有的格式和程序来维护数据。

• 举例来说，一个 applet （ Java小程序）可以从 Internet 上通过对象名解析服务 (ONS) 选取必须的数据，为了使它便于传输，这些数据将按 PML 规范重新格式化。这个过程与动态 HTML (Dynamic HTML ， DHTML) 相似，也是按照用户输入将一个 HTML页面重定格式。

• 此外，一个 PML“文件”可以根本不是一个文件，也可以是有不同来源的多个文件和传送过程的集合。

• 因为物理环境固有的分布式特点， PML“文件”可以在实际使用中从不同的位置整合多个 PML小片段。

• 因此，一个 PML“文件”可能只存在于传输过程中。它所承载的数据可能是短暂的一时，仅存在于一个很短的时间内，并在使用完毕后丢弃。

• (4) PML 数据种类• 为了便于物理标记语言的有序发展， PML 数据分

为两个主要部分—— PML Core (PML核心 )与 PML Extension （ PML扩展），如图 2.9 所示。

• PML Core 用统一的标准词汇将从 EPC系统中获取的信息分发出去，如位置信息、成分信息和其他遥感信息。

• 由于这个层面的数据在被自动识别之前不可使用，因此必须通过研发 PML Core来表示这些数据。

• PML Extension 用于整合非 EPC系统产生的信息和其他来源的信息。

• 第一种实时的扩展是 PML 商业扩展。

图 10.15 PML Core 与 PML Extension

• PML 商业扩展包括多样的编排和流程标准，可使交易在组织内部和组织之间发生。许多组织已经准备好致力于发展这些标准，自动识别技术将判断出最满足顾客需求的部分并对其进行整合。

• 四、 EPC 信息服务 • 由 PML 描述的各项服务构成了 EPC 信息服务 (E

PC Information Service ， EPCIS) ，这是一种可以适应任何与 EPC 相关的规范的信息访问和信息提交的服务。

• EPC 作为一个数据库搜索关键字使用，由 EPCIS提供 EPC 所标识对象的具体信息。

• 实际上 EPCIS 只提供标识对象信息的接口，它可以连接到现有的数据库、应用／信息系统，也可以连接到标识信息自己的永久存储库。

• EPCIS 的目的在于，应用 EPC 相关数据的共享来平衡企业内外不同的应用。 EPC 相关数据包括EPC 标签和读写器获取的相关信息，以及一些商业上必需的附加数据。

• EPCIS 的主要任务如下：• 标签授权：标签授权是标签对象生命周期中至关

重要的一步。标签未被授权就如同一个 EPC 标签已经被安装到了商品上，但是没有被写入数据。标签授权的作用就是将必需的信息写入标签，这些数据包括公司名称、商品的信息等。

• 牵制策略——打包和解包操作：捕获分层信息中每一层的信息是非常重要的，因此，如何包装与解析这些数据也成为标签对象生命周期中非常重要的一步。

• 观测：对于一个标签来说，用户最简单的操作就是对它进行读取。 EPCIS 在这个过程中的作用，不仅仅是读取相关的信息，更重要的是观测标签对象的整个运动过程。

• 反观测：这个模块与观测相反。它不是记录所有相关的动作信息，因为人们不需要得到一些重复信息，但是需要数据的更改信息。反观测就是记录下那些被删除或者不再有效的数据。

• 1 ． EPCIS 在 EPC 网络中的位置• EPCIS 接口为定义、存储和管理 EPC 标识的物

理对象所有的数据提供了一个框架。• EPCIS层的数据目的在于驱动不同的企业应用。• EPCIS 位于整个 EPC网络架构的最高层，也就

是说，它不仅是原始 EPC观测资料的上层数据，而且也是过滤和整理后的观测资料的上层数据。

• EPCIS 在整个 EPC网络中的主要作用就是提供一个接口来存储和管理 EPC捕获的信息。

• 图 10.16 所示为 EPCIS 在 EPC网络中的位置。

图 10.16 EPCIS 在 EPC网络中的位置

• 2 ． EPCIS 框架• 在 EPCIS 中框架被分为 3层，即信息模型层、服

务层和绑定层。• 信息模型层指定了 EPCIS 中包含什么样的数据，

这些数据的抽象结构是什么，以及这些数据代表什么含义。

• 服务层指定了 EPC网络组件与 EPCIS 数据进行交互的实际接口。

• 绑定层定义了信息的传输协议 , 如 SOAP HTTP 。• 图 10.17清晰地显示了 EPCIS框架中各个层次的关系。

图 10.17 EPCIS框架中的层次分类

• 五、 EPC 网络系统模型• 由上述内容可知， EPC系统分为射频识别系统和

信息网络系统两个模块。• 射频识别系统包括标签、阅读器和天线；• 信息网络系统包括 RFID 中间件、 EPC 信息服务

和 ONS 。• 射频识别系统完成电子标签的数据采集，信息网络系统通过中间件对标签数据进行处理，并可查询、更新相关产品的信息。

• 整个系统以携带的 EPC 编码为纽带，通过各个环节的信息流程实现对产品信息的查询、更新等。

• 如图 10.18 所示，设计 RFID系统数据传输的模型和流程，从阅读器、传感器等输入设备读取的原始数据经过 RFID 中间件的处理，按照商业流程和企业集成标准传送到 ERP 、 SCE 、数据存储等应用层中，再根据商业规则更新产品信息送回到输入设备中。

• 信息流程表明了系统的信息流向和信息被处理的先后顺序，同时表明了系统各个功能模块之间的关系。

• EPC网络系统主要有 4 条信息流程，每一条信息流程通过不同的流经路线，相对独立地完成各自的任务，同时又为另一流程提供必要的服务支持。

图 10.18 RFID系统数据传输的模型和流程

• 下面将详细分析本系统的信息流程。 • 1 ．信息采集系统模型• 如图 10.19 所示，阅读器扫描到 RFID 标签

代码后，将数据传送给查询客户端，经除错、平滑后，入库备案。

• 如果验证 RFID 代码错误，那么查询客户端将发送消息给消息管理器，消息经消息管理器转发到阅读器。

• 阅读器直接控制管理器命令阅读器重新读取数据。

图 10.19 信息采集系统模型

图 10.20 注册系统模型

• 2 ．注册系统模型• 如图 10.20 所示，由于本方案允许生产厂

商构建自己的服务系统，因此，为了通过 EPC 顺利访问到所有与它相关的信息，所有提供服务的厂商、中间商、零售商都要在信息注册数据库备案。

• 通过发送注册消息给消息管理器，经消息管理器转发到信息服务器，信息服务器分析后，将其发送给地址解析器，经相关机构审核后，在注册信息数据库中注册、存档。

• 3 ．查询系统模型• 如图 10.21 所示，查询客户端发送查询信

息给消息管理器，经消息管理器转发给信息服务器，信息服务器分析后，将发送查询消息给地址解析器查询 EPC 对应的 IP地址，获得正确的地址后，到相应的地址访问 RFID IS服务器，查询相关数据库，获得相关数据后，将其返回给查询客户端。

图 10.21 查询系统模型

• 4 ．任务调度模型• 如图 10.22 所示，当系统负荷较重时，其他系统

可以分担本系统的一些任务，所需要做的只是将消息发送给其他系统的消息管理器。当系统较为空闲时，其他系统可以分配任务给本系统，所需要做的只是将消息发送给本系统的消息管理器。

图 10.22 任务调度管理系统