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EPCglobal是由UCC和EAN共同組建的RFID標準研究機構。EPCglobal成立伊始,就致力于建立一套全球中立的、開放的、透明的標準,并為此進行了艱苦的努力。該機構于2004年4月公布了第一代RFID技術標準、包括EPC標簽數據規(guī)格,超高頻Class 0和Class 1標簽標準,高頻Class 1標簽標準,以及物理標識語言內核規(guī)格。2004年12月17日,EPCglobal批準發(fā)布了第一個標準—超高頻第二代空中接口標準(UHF Gen2),邁出了EPC從實驗室走向應用的里程碑意義的一步。
從全范圍來說,EPC的發(fā)展已經逐步走向實際應用,雖然還有不少問題(包括標準、技術、隱私、地區(qū)發(fā)展平衡等)有待解決,但其強勁的發(fā)展勢頭將是不可阻擋的。
1.EPCglobal體系框架活動
EPCglobal體系框架包含三種主要的活動,每種活動都是由EPCglobal體系框架內相應的標準支撐
1)EPC物理對象交換
在這一活動中,用戶與帶有EPC編碼的物理對象進行交互。對于許多EPCglobal網絡終端用戶來說,物理對象是商品,用戶是該商品供應鏈中的成員。物理對象交換包括許多活動,如裝載、接收等。還有許多與這種商業(yè)物品模型不同的其他用途,但這些用途仍然包括對物品使用標簽進行標識。EPCglobal體系框架定義了EPC物理對象交換標準,從而能夠保證當用戶將一種物理對象提交給另一個用戶時,后者將能夠確定該物理對象有EPC代碼并能較好地對其進行說明。
2)EPC基礎設施
為達成EPC數據的共享,每個用戶開展活動時將對新生成的對象進行EPC編碼,通過監(jiān)視物理對象攜帶的EPC編碼進行跟蹤,并將收集到的信息記錄到組織內的EPC網絡中。EPCglobal體系框架定義了用來收集和記錄EPC數據的主要設施部件接口標準,因而允許用戶使用互操作部件來構建其內部系統(tǒng)。
3)EPC數據交換
用戶通過相互交換數據來提高自身擁有的運動物品的可見性,進而從EPCglobal網絡中受益。EPCglobal體系框架定義了EPC數據交換標準,為用戶提供了一種點對點共享EPC數據的方法,并提供了用戶訪問EPCglobal核心業(yè)務和其他相關共享業(yè)務的機會。
EPCglobal體系框架設計用來為EPCglobal用戶提供多種選擇,通過應用這些標準滿足其特定的商業(yè)運作。更進一步,ARC(Advanced RFID Controller)從RFID應用系統(tǒng)中凝練出多個用戶之間的EPCglobal體系框架模型圖和單個用戶內部的EPCglobal體系框架模型圖,該體系框架模型是典型RFID應用系統(tǒng)組成單元的一種抽象模型,目的是表達實體單元之間的關系。在模型圖中,實線框代表實體單元,它可以是標簽、讀寫器等硬件設備,也可以是應用軟件、管理軟件、中間件等;虛線框代表接口單元,它是實體單元之間信息交互的接口。體系結構框架模型清晰表達了實體單元及實體單元之間的交互關系,即實體單元之間通過接口實現信息交互。“接口”就是制定通用標準的對象,接口統(tǒng)一以后,只要實體單元符合接口標準就可以實現互聯(lián)互通。這樣允許不同廠家根據自己的技術和RFID應用特點來實現“實體”,也就是說提供相當的靈活性,適應技術的發(fā)展和不同應用的特殊性?!皩嶓w”就是制定應用標準和通用產品標準的對象?!皩嶓w”與“接口”的關系,類似于組件中組件實現與組件接口之間的關系,組件接口相對穩(wěn)定,而組件的實現可以根據技術特點與應用要求由企業(yè)自己來決定。
多個用戶交換EPC信息的EPCglobal體系框架模型為所有用戶的EPC信息交互提供了共同的平臺,不同用戶的RFID系統(tǒng)之間通過它實現信息的交互,因此需要考慮認證接口、EPCIS接口、ONS接口、編碼分配管理和標簽數據轉換.
對于單個用戶系統(tǒng)內部的EPCglobal體系框架模型而言,該單用戶系統(tǒng)可能包括很多RFID讀寫器和應用終端,還可能包括一個分布式的RFID網絡。它不僅需要考慮主機與讀寫器、讀寫器與標簽之間的交互,讀寫器性能控制與管理、讀寫器設備管理,還需要考慮與核心系統(tǒng)、與其他用戶之間的交互,確保不同廠家設備之間的兼容性。
下面分別介紹EPCglobal體系框架中實體單元的主要功能。
(1)RFID電子標簽:保存EPC編碼,還可能包含其他數據。標簽可以是有源標簽與無源標簽,它能夠支持讀寫器的識別、讀數據、寫數據等操作。
(2)RFID讀寫器:能從一個或多個電子標簽中讀取數據并將這些數據傳送給主機等。
(3)讀寫器管理:監(jiān)控一臺或多臺讀寫器的運行狀態(tài),管理一臺或多臺讀寫器的配置等。
(4)中間件:從一臺或多臺讀寫器接收標簽數據、處理數據等。
(5)EPCIS信息服務:為訪問和持久保存EPC相關數據提供了一個標準的接口,已授權的貿易伙伴可以通過它來讀寫EPC相關數據;擁有高度復雜的數據存儲與處理過程,支持多種查詢方式。
(6)ONS根:為ONS查詢提供查詢初始點;授權本地ONS執(zhí)行ONS查找等功能。
(7)編碼分配管理:通過維護EPC管理者編號的全球唯一性來確保EPC編碼的唯一性等。
(8)標簽數據轉換:提供了一個可以在EPC編碼之間轉換的文件,它可以使終端用戶的基礎設施部件自動地知道新的EPC格式。
(9)用戶認證:驗證EPCglogal用戶的身份等。2.EPCglobal體系框架的標準
EPCglobal制定的RFID標準,實際上兩個體系框架模型圖中的接口單元中,包括數據的采集、信息的發(fā)布、信息資源的組織管理、信息服務的發(fā)現等方面。另外,部分實體單元實際上也可能組成分布式網絡,如讀寫器、中間件等。EPCglobal的主要標準如下。
1)EPC標簽數據規(guī)范
EPC標簽數據規(guī)范規(guī)定了EPC編碼結構,包括所有編碼方式的轉換機制等。
2)空中接口協(xié)議
空中接口協(xié)議規(guī)范了電子標簽與讀寫器之間的命令和數據交互,它與 ISO/IEC18000—3、18000—6標準對應,其中UHF C1G2已經成為ISO/IEC18000—6C標準。
3)RP讀寫器數據協(xié)議
RP讀寫器數據協(xié)議提供讀寫器與主機(主機是指中間件或者應用程序)之間的數據與命令交互接口,與ISO/IEC 15961、15962類似。它的目標是使主機能夠獨立于讀寫器、讀寫器與標簽之間的接口協(xié)議,也即適用于不同智能程度的RFID讀寫器、條碼讀寫器,多種RFID空中接口協(xié)議及條形碼接口協(xié)議。該協(xié)議定義了一個通用功能集合,但是并不要求所有的讀寫器實現這些功能。該協(xié)議分為三層功能:讀寫器層規(guī)定了讀寫器與主計算機交換的消息格式和內容,它是讀寫器協(xié)議的核心,定義了讀寫器所執(zhí)行的功能;消息層規(guī)定了消息如何組幀、轉換及在專用的傳輸層傳送,還規(guī)定了安全服務(如身份鑒別、授權、消息加密及完整性檢驗),建立網絡連接、建立初始化同步消息、初始化安全服務等;傳輸層對應于網絡設備的傳輸層。RP讀寫器數據協(xié)議位于數據平面。
4)LLRP低層讀寫器協(xié)議
LLRP 低層讀寫器協(xié)議為用戶控制和協(xié)調讀寫器的空中接口協(xié)議參數提供通用接口規(guī)范,它與空中接口協(xié)議密切相關,可以配置和監(jiān)視 ISO/IEC18000—6 TypeC 中防碰撞算法的時隙幀數、Q 參數、發(fā)射功率、接收靈敏度、調制速率等,可以控制和監(jiān)視選擇命令、識讀過程、會話過程等。在密集讀寫器環(huán)境下,通過調整發(fā)射功率、發(fā)射頻率和調制速率等參數,可以大大消除讀寫器之間的干擾等。它是讀寫器協(xié)議的補充,負責讀寫器性能的管理和控制,使得讀寫器協(xié)議專注于數據交換。LLRP低層讀寫器協(xié)議位于控制平面。
5)RM讀寫器管理協(xié)議
RM讀寫器管理協(xié)議位于讀寫器與讀寫器管理之間的交互接口中。它規(guī)范了訪問讀寫器配置的方式,如天線數等;規(guī)范了監(jiān)控讀寫器運行狀態(tài)的方式,如讀到的標簽數、天線的連接狀態(tài)等。另外,它還規(guī)范了RFID設備的簡單網絡管理協(xié)議SNMP和管理系統(tǒng)庫MIB。RM讀寫器管理協(xié)議位于管理平面。
6)ALE應用層事件標準
ALE應用層事件標準提供一個或多個應用程序,向一臺或多臺讀寫器發(fā)出對EPC數據請求進行處理的方式等。通過該接口,用戶可以獲取過濾后、整理過的EPC數據。ALE基于面向服務的架構(SOA),可以對服務接口進行抽象處理,就像SQL對關系數據庫的內部機制進行抽象處理那樣。應用層事件可以通過ALE查詢引擎,不必關心網絡協(xié)議或者設備的具體情況。
7)EPCIS捕獲接口協(xié)議
EPCIS捕獲接口協(xié)議提供一種傳輸EPCIS事件的方式,包括EPCIS倉庫、網絡EPCIS訪問程序,以及伙伴EPCIS訪問程序。
8)EPCIS詢問接口協(xié)議
EPCIS詢問接口協(xié)議提供EPCIS訪問程序從EPCIS倉庫或EPCIS 捕獲應用中得到EPCIS數據的方法等。
9)EPCIS發(fā)現接口協(xié)議
EPCIS發(fā)現接口協(xié)議提供鎖定所有可能含有某個EPC相關信息的EPCIS服務的方法。
10)TDT標簽數據轉換框架
TDT標簽數據轉換框架提供了一個可以在EPC編碼之間轉換的文件,它可以使終端用戶的基礎設施部件自動地知道新的EPC格式。
11)用戶驗證接口協(xié)議
用戶驗證接口協(xié)議用于驗證一個EPCglobal用戶的身份等,該標準目前正在制定中。
所有EPCglobal體系框架的標準制定情況如表3-2所示,這些標準與EPC物理對象交換、EPC基礎設施和EPC數據交換三種活動密切相關。
(1)900MHz C1ass-0射頻識別標簽規(guī)范。規(guī)范中定義了900MHz Class-0操作所采用的通信協(xié)議和通信接口,指明了該頻段的射頻通信要求和標簽要求,并給出了該頻段通信所需的基本算法。
(2)13.56MHz ISM頻段Class-l射頻識別標簽接口規(guī)范。規(guī)范中定義了13.56MHz ISM頻段Classl操作所采用的通信協(xié)議和通信接口,指明了該頻段的射頻通信要求和標簽要求,并給出了該頻段通信所需的基本算法。
(3)869~930MHz Classl射頻識別標簽與邏輯通信接口規(guī)范。規(guī)范中定義了860~930MHz Classl操作所采用的通信協(xié)議和通信接口,指明了該頻段的射頻通信要求和標簽要求,并給出了該頻段通信所需的基本算法。
(4)Class-l Gen-2超高頻RFID一致性要求規(guī)范。規(guī)范中給出了EPCglobal在860~960MHz頻段內的Classl Gen2超高頻RFID協(xié)議,包括讀寫器和標簽之間在物理交互上的協(xié)同要求,以及讀寫器和標簽操作流程與命令上的協(xié)同要求。
(5)EPCglobal體系框架。它定義和描述了EPCglobal體系框架。EPCglobal體系框架是由硬件、軟件和數據接口的交互標準及EPCglobal核心業(yè)務組成的集合,它代表了所有通過使用EPC代碼來提升供應鏈運行效率的業(yè)務。
(6)EPC標簽數據標準。這項由EPCglobal管理委員會通過的標準給出了系列編碼方案,包括EAN.UCC全球貿易項目代碼(Global Trade Item Number,GTIN)、EAN.UCC系列貨運包裝箱代碼(Serial Shipping Container Code,SSCC)、EAN.UCC全球位置碼(Global Location Number,GLN)、EAN.UCC全球可回收資產標識(Global Returnable Asset Identifier,GRAI)、EAN.UCC全球單個資產標識(Global Individual Asset Identifier,GIAI)、EAN.UCC全球服服務關系代碼(Global Service Relation Number,GSRN)和通用標識符(General Identifier,GID),通用標識符增加了美國國防部結構頭和URI。
(7)Class-l Gen-2超高頻空中接口協(xié)議標準。這項由EPCglobal管理委員會通過的標準定義了被動式反向散射、讀寫器先激勵(Interrogator Talks First,ITF)、工作在860~960MHz頻段內的射頻識別系統(tǒng)的物理與邏輯要求。該系統(tǒng)包含讀寫器與標簽兩大部分。
EPCglobal有三個工作組介入了Gen-2的開發(fā)工作。其中,商業(yè)工作組負責收集用戶對新標準的要求,軟件工作組(SAG)從事Gen-2讀寫器軟件的工作,硬件工作組(HAG)負責Gen-2標準的技術方面。另外,IP(知識產權)委員會負責調查與標準有關的IP問題。
Gen-2 有幾個特點:擁有開放的標準,符合全球各國超高頻段的規(guī)范,不同銷售商的設備之間將具有良好的兼容性;可靠性強,標簽具有高識別率,在較遠的距離測試具有將近100%的讀取率;芯片將縮小到現有版本的 1/2~1/3,Gen-2 標簽在芯片中有 96B 的存儲空間,具有特定的口令、更大的存儲能力及更好的安全性能,可以有效地防止芯片被非法讀取,能夠迅速適應變化無常的標簽群;可在密集的讀寫器環(huán)境里工作;標簽的隔離速度高,隔離率在北美可達每秒 1500 個標簽,在歐洲可達每秒 600 個標簽;安全性和保密性強,協(xié)議允許設置兩個 32bit 的密碼,一個用來控制標簽的讀寫權,另一個用來控制標簽的禁用/銷毀權,并且讀寫器與標簽的單向通信采用加密;實時性好,容許標簽延時后進入識讀區(qū)仍能被讀取,這是 Gen-l 所不能達到的;抗干擾性強,更廣泛的頻譜與射頻分布提高了 UHF 的頻率調制性能,以減少與其他無線電設備的干擾;標簽內存采用可延伸性存儲空間,原則上用戶可有無限的內存;識讀速率大大提高,Gen-2 標簽的識讀速率是現有標簽的 10 倍,這使得通過應用RFID標簽可以實現高速自動作業(yè)。
(8)應用水平事件規(guī)范。這項由EPCglobal管理委員會通過的標準定義了某種接口的參數與功能,通過該接口,用戶可以獲取過濾后的、整理過的電子產品代碼數據。
(9)對象名解析業(yè)務規(guī)范。本規(guī)范指明了域名服務系統(tǒng)如何用來定位與給定與電子產品碼GTIN部分相關的權威數據和業(yè)務。其目標群體是對象名解析業(yè)務系統(tǒng)的開發(fā)者和應用者。