合肥工业大学 计算机与信息学院

《 RFID技术基础》单承赣 教授

2

10 EPC与物联网

• 20 世纪 70 年代，商品条形码的出现引发了商业的第一次革命。

• 21 世纪的今天，基于 RFID 技术的电子产品编码（ Electronic Product Code ， EPC ）新技术，给商品的识别、存储、流动、销售各个环节带来了巨大的变革，信息化的浪潮使商业进入了崭新年代。

3

10 EPC与物联网

• EPC 的产生和发展• 1999 年美国麻省理工学院成立 Auto-ID 中心，进行 RFID 技术

研发，通过创建 RFID 标准，并利用网络技术，形成 EPC 系统• EPC 统一对全球物品的编码方法，直到编码至单个物品• EPC 规定了将此编码以数字信息的形式存储于附着在物品上的

应答器（在 EPC 中常称为标签）中• 阅读器通过无线空中接口读取标签中的 EPC 码，并经计算机

网络传送至信息控制中心，进行相应的数据处理

4

10 EPC与物联网

• 为实现和管理 EPC 的工作，国际物品编码协会 EAN 和美国统一代码委员会 UCC 在 2003 年 11 月成立了全球电子产品代码中心 EPCglobal 。

EAN UCC

EPCglobal US ……各国编码组织…… 中国物品编码中心

EPCglobal-China（ANCC）

终端用户 技术委员会

硬件技术组 软件技术组 Auto-ID Labs

实验室

EPCglobal

EPCglobal组织机构

5

10 EPC与物联网

• EPC 系统的组成

• EPC 系统是在计算机互联网（ Internet ）的基础上，利用 RFID 、EPC 编码、数据通信等技术，构造的一个覆盖全球万事万物的实物互联网（ Internet of Things ），亦称物联网。

• 在 RFID 和 Internet 的基础上，实物互联网可以将数量更为庞大的物品建立起信息联接，为商业、物流、仓储、生产、家庭等行业和用户提供了信息化的先进管理理念和手段。

6

10 EPC与物联网

• EPC 系统的组成

应答器

ONS 服务器

EPCIS 服务器

Internet

路由器

数据库 本地服务器 （含 Savant）

计算机

阅读器

应答器

阅读器 ………

………

Internet 网络

本地网络

RFID

7

10 EPC与物联网

• EPC 系统的组成• 应答器装载有 EPC 编码，它应附着在物品上，亦称为标签

（本章后面称为 EPC 标签或标签）。• 阅读器用于读或读写 EPC 标签，并能连接于本地网络之中。• Savant 是连接阅读器和应用程序的软件，亦称为中间件，它是

物联网中的核心技术，可认为是该网络的神经系统，故称为Savant 。

• 对象名称解析服务（ ONS ）的作用类似于 Internet 中的域名解析服务（ DNS ），它给 Savant 指明了存储产品有关信息的服务器（ EPCIS ）。

• 系统中 EPC 信息描述采用实体标记语言（ PML ）， PML 是在可扩展标记语言（ XML ）基础上发展而成，用于描述有关物品信息的一种计算机语言。

8

10 EPC与物联网

• EPC 系统的主要特点如下

• 采用了 EPC 编码方法，可以识别物品到个件• 信息系统的网络基础是 Internet 网络，将企业的

Intranet ， RFID 和 Internet 有机的结合起来• 着眼于全球的系统• 目前仍需要较多的投入，对于低价值的识别对象，必须考虑由

此引进的成本。

9

10 EPC与物联网

• 条形码和应用 • 全球贸易项目代码（ GTIN ），为全球贸易提供唯一标识的一

种代码，有四种编码结构： EANUCC-13 （ EAN 13 ）、 EANUCC-8 （ EAN 8 ）、 UCC-12 以及 EANUCC-14 。

EAN-13 商品条码符号结构 EAN-8 商品条码符号结构

前置码

左侧空白区

起始符 左侧数据符 右侧数据符 校验符 终止符

中间分隔符

右侧空白区

供人识别字符

左侧空白区

起始符 左侧数据符 右侧数据符

校验符

终止符

中间分隔符

右侧空白区

供人识别字符

10

10 EPC与物联网

• EPC 编码

• 目前， EPC 编码有 64位、 96位和 256位三种。 • EPC 编码由版本号、域名管理、对象分类和序列号四个字段组

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。

11

10 EPC与物联网 • EPC 编码

EPC 编码结构中各字段的长度（位）

编码类型 版本号 域名管理 对象分类 序列号

EPC-64TYPE ITYPE IITYPE III

222

211526

171313

243423

EPC-96 TYPE I 8 28 24 36

EPC-256TYPE ITYPE IITYPE III

888

3264

128

565656

16012864

12

10 EPC与物联网

• EPC 编码的性能

• 唯一性：足够的编码容量和组织保证可以保证对某一个物品实现唯一编码

• 简单性：编码简单且能实现物品的唯一标识，不包含物品的其他相关信息

• 可扩展性：为未来的发展提供了充足的备用空间• 安全性： EPC 编码和加密、认证技术相结合

13

10 EPC与物联网

• EPC 标签

• 标签中存储的唯一信息是 EPC 编码• 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• 5 类功能级别： Class 0 、 Class 1 、 Class 2 、 Class 3 、 Class

4

14

10 EPC与物联网

• Class 与 Gen （代） • Class 描述的是标签的基本功能，譬如说它里面存储器情况或

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。

15

10 EPC与物联网

• EPC Gen 2

• 指符合题为“ EPC Radio-Frequency Identity Protocols/Class 1 Generation-2 UHF/RFID/Protocol for Communications at 860 MHz~960 MHz” 规范的标签

• EPC Gen 2 是一个开放的标准 • EPC Gen 2 是一个多协议的标准 • EPC Gen 2 是一个发展中的标准

16

10 EPC与物联网

• EPC 阅读器• 应该具有下述功能和特征：

• 空中接口功能 • 阅读器防碰撞 • 与计算机网络的连接

17

10 EPC与物联网

• EPC 阅读器结构

空中接口

电路

控制器 网络接口

存储显示 电源 时钟

EPC 阅读器

网络连接

EPC 标签 天线

18

10 EPC与物联网

• EPC 阅读器结构

• 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 ）。

• 网络接口应具有支持以太网、无线局域网（ IEEE 802.11 ）等网络联接方式，这也是 EPC 阅读器的重要特点。

19

10 EPC与物联网

• EPC 系统网络技术——主要完成信息传输和管理功能 • Savant：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。

其他 Savant 其他服务 EPCIS ONS

Savant

程序模块集成器

用户定义的程序模块

通用程序模块

阅读器接口

应用程序接口

用户应用程序

阅读器

阅读器

20

10 EPC与物联网

• EPC 系统网络技术

• 程序模块集成器：由多个程序模块组成。 • 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。 • 应用程序接口：程序模块和应用程序的接口。 • 程序模块之间的接口：用自己定义的 API （应用程序接口）函

数实现。• 网络访问接口

21

10 EPC与物联网

• 实体标记语言（ PML ）

• 由可扩展标记语言（ XML ）发展而来 • 是一个标准词汇集，用于表述和传递 EPC 相关信息• 是阅读器、 Savant 、 EPCIS 、应用程序、 ONS 之间相互通信

的共同语言• 是一种相互交换数据和通信的格式，与实际如何存储数据无关，

它名为实体标记语言，但它本身不是产品描述标记语言

22

10 EPC与物联网

• 实体标记语言

应 用

程 序 ONS

Savant 阅 读 器

本地 EPCIS 远程 EPCIS

PML(EPC)

PML (EPC 数据)

PML (EPC 数据)

EPC

PML PML RFID

标签

PML 作为相互通信的通用语言

23

10 EPC与物联网

• PML 的核心（ PML 核） • 采用 W3C XML Schema 语言 • 定义了约束、文档结构及内容，并可使用现有的工具来创建、修改及发布

• 用来描述由 EPC 系统感应器（ Sensors ）采集到的数据

24

10 EPC与物联网

• PML 的核心（ PML 核）

<pmlcore: Sensor> <pmluid:ID>urn:epc:1.4.16.36</pmluid:ID> <pmlcore:Observation>

<pmlcore:DateTime>2002-11-06T13:04:34-06:00</pmlcore:DateTime> <pmlcore:Tag><pmluid:ID>urn:epc:1.2.24.400</pmluid:ID>

<pmlcore:Data> <pmlcore:XML>

<EEPROM xmlns="http://sensor.example.org/"> <FamilyCode>12</FamilyCode> <ApplicationIdentifier>123</ApplicationIdentifier> <Block1>FFA0456F</Block1> <Block2>00000000</Block2> </EEPROM>

</pmlcore:XML> </pmlcore:Data>

</pmlcore:Tag> </pmlcore:Observation>

</pmlcore:Sensor>

一个 RFID 阅读器在其阅读范围内探测到一个 Class 2 标签的 PML文档

25

10 EPC与物联网

• 对象名称解析服务（ ONS ）• 在 EPC 系统中，需要将 EPC 编码与相应的商品信息相匹配，

而相应的商品信息存储在对应的 EPCIS 服务器中， ONS 服务提供与 EPC 编码对应的 EPCIS 服务器的地址，它的作用类似于因特网的域名解析服务。

26

10 EPC与物联网

• 对象名称解析服务

标签 阅读器 本地

服务器

ONS 服务器

EPCIS

阅读器将读到的 EPC 编码通过本地局域网上传至本地服务器，由本地服务器所带 Savant 软件对这些信息进行集中处理，然后由本地服务器通过查找本地 ONS 服务或通过路由器到达远程 ONS 服务器查找所需 EPC 编码对应的 EPCIS 服务器地址，本地服务器就可以和找到的EPCIS 服务器进行通信了。

27

10 EPC与物联网

• EPC 信息服务（ EPCIS ）

• 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• 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

28

10 EPC与物联网

• EPC框架下 RFID 应用• 制造商产品下线及出库流程

计算机

暂存

条形码

条形码 打印机

物流公司 RFID 系统

产品下线

在包装盒上粘贴条形码

打印所需 条形码

VPN 或专网

移动数据终端

无线网络

码垛 出库

箱/托关联 及出库

打印软件及 相关应用系统

托盘上有 RFID 标签

29

10 EPC与物联网

• EPC框架下 RFID 应用• 物流公司入库流程

人 工 验 货

托盘及 货品入库

RFID 阅读器

人工逐箱扫描，重新建立箱/托

关联

移 动 终端数据

企业服务器 WMS

无 线 局域网

LAN

异 常 收 货

正常收货 到达货品

30

10 EPC与物联网

• 系统的架构与软件模块

综 合 服 务

SQL 服务器

IS 服务器

Web Portal WMS

条形码 打印

出 库 扫 描

入库、出库 信息管理

入 库 检 验

制造商 物流公司

系统信息部分集成了 SQL 服务器、 IS 服务器、 WMS 及 Web Portal （门户网站）功能，并通过网络将制造商、物流公司联结在一起，实现了供应链上下端的一体化。

31

10 EPC与物联网

• 系统的架构 与软件模块

条形码打印

出库扫描

形 成 出库记录

入库前 检 验

生 成 检验记录

入 库

出 库

产品下线 及出库

统计分析图表

订单查询

物流公司 入/出库

统计分析图表

订单查询

产品下线 及出库

物流公司 入/出库

Web Portal

RFID

-EPC

管理

系统

32

10 EPC与物联网

• EPC 应用中存在的需要解决的问题

• 标签需解决识别正确率和价格两大问题 • 个人隐私和安全问题 • EPC 系统的成本 • 人才的需求