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RFID技术之EPC标准

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RFID技术之EPC标准

发布日期:2020-06-12 09:19:08 作者:Ling 点击:16009

     EPCglobal是由UCC和EAN共同组建的RFID标准研究机构。EPCglobal成立伊始,就致力于建立一套全球中立的、开放的、透明的标准,并为此进行了艰苦的努力。该机构于2004年4月公布了第一代RFID技术标准、包括EPC标签数据规格,超高频Class 0和Class 1标签标准,高频Class 1标签标准,以及物理标识语言内核规格。2004年12月17日,EPCglobal批准发布了第一个标准—超高频第二代空中接口标准(UHF Gen2),迈出了EPC从实验室走向应用的里程碑意义的一步。
     从全范围来说,EPC的发展已经逐步走向实际应用,虽然还有不少问题(包括标准、技术、隐私、地区发展平衡等)有待解决,但其强劲的发展势头将是不可阻挡的。

1.EPCglobal体系框架活动
   EPCglobal体系框架包含三种主要的活动,每种活动都是由EPCglobal体系框架内相应的标准支撑
1)EPC物理对象交换
      在这一活动中,用户与带有EPC编码的物理对象进行交互。对于许多EPCglobal网络终端用户来说,物理对象是商品,用户是该商品供应链中的成员。物理对象交换包括许多活动,如装载、接收等。还有许多与这种商业物品模型不同的其他用途,但这些用途仍然包括对物品使用标签进行标识。EPCglobal体系框架定义了EPC物理对象交换标准,从而能够保证当用户将一种物理对象提交给另一个用户时,后者将能够确定该物理对象有EPC代码并能较好地对其进行说明。
2)EPC基础设施
      为达成EPC数据的共享,每个用户开展活动时将对新生成的对象进行EPC编码,通过监视物理对象携带的EPC编码进行跟踪,并将收集到的信息记录到组织内的EPC网络中。EPCglobal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,因而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
     用户通过相互交换数据来提高自身拥有的运动物品的可见性,进而从EPCglobal网络中受益。EPCglobal体系框架定义了EPC数据交换标准,为用户提供了一种点对点共享EPC数据的方法,并提供了用户访问EPCglobal核心业务和其他相关共享业务的机会。
      EPCglobal体系框架设计用来为EPCglobal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。更进一步,ARC(Advanced RFID Controller)从RFID应用系统中凝练出多个用户之间的EPCglobal体系框架模型图和单个用户内部的EPCglobal体系框架模型图,该体系框架模型是典型RFID应用系统组成单元的一种抽象模型,目的是表达实体单元之间的关系。在模型图中,实线框代表实体单元,它可以是标签、读写器等硬件设备,也可以是应用软件、管理软件、中间件等;虚线框代表接口单元,它是实体单元之间信息交互的接口。体系结构框架模型清晰表达了实体单元及实体单元之间的交互关系,即实体单元之间通过接口实现信息交互。“接口”就是制定通用标准的对象,接口统一以后,只要实体单元符合接口标准就可以实现互联互通。这样允许不同厂家根据自己的技术和RFID应用特点来实现“实体”,也就是说提供相当的灵活性,适应技术的发展和不同应用的特殊性。“实体”就是制定应用标准和通用产品标准的对象。“实体”与“接口”的关系,类似于组件中组件实现与组件接口之间的关系,组件接口相对稳定,而组件的实现可以根据技术特点与应用要求由企业自己来决定。
多个用户交换EPC信息的EPCglobal体系框架模型为所有用户的EPC信息交互提供了共同的平台,不同用户的RFID系统之间通过它实现信息的交互,因此需要考虑认证接口、EPCIS接口、ONS接口、编码分配管理和标签数据转换.
      对于单个用户系统内部的EPCglobal体系框架模型而言,该单用户系统可能包括很多RFID读写器和应用终端,还可能包括一个分布式的RFID网络。它不仅需要考虑主机与读写器、读写器与标签之间的交互,读写器性能控制与管理、读写器设备管理,还需要考虑与核心系统、与其他用户之间的交互,确保不同厂家设备之间的兼容性。
下面分别介绍EPCglobal体系框架中实体单元的主要功能。
(1)RFID电子标签:保存EPC编码,还可能包含其他数据。标签可以是有源标签与无源标签,它能够支持读写器的识别、读数据、写数据等操作。
(2)RFID读写器:能从一个或多个电子标签中读取数据并将这些数据传送给主机等。
(3)读写器管理:监控一台或多台读写器的运行状态,管理一台或多台读写器的配置等。
(4)中间件:从一台或多台读写器接收标签数据、处理数据等。
(5)EPCIS信息服务:为访问和持久保存EPC相关数据提供了一个标准的接口,已授权的贸易伙伴可以通过它来读写EPC相关数据;拥有高度复杂的数据存储与处理过程,支持多种查询方式。
(6)ONS根:为ONS查询提供查询初始点;授权本地ONS执行ONS查找等功能。
(7)编码分配管理:通过维护EPC管理者编号的全球唯一性来确保EPC编码的唯一性等。
(8)标签数据转换:提供了一个可以在EPC编码之间转换的文件,它可以使终端用户的基础设施部件自动地知道新的EPC格式。
(9)用户认证:验证EPCglogal用户的身份等。2.EPCglobal体系框架的标准
       EPCglobal制定的RFID标准,实际上两个体系框架模型图中的接口单元中,包括数据的采集、信息的发布、信息资源的组织管理、信息服务的发现等方面。另外,部分实体单元实际上也可能组成分布式网络,如读写器、中间件等。EPCglobal的主要标准如下。
1)EPC标签数据规范
      EPC标签数据规范规定了EPC编码结构,包括所有编码方式的转换机制等。
2)空中接口协议
     空中接口协议规范了电子标签与读写器之间的命令和数据交互,它与 ISO/IEC18000—3、18000—6标准对应,其中UHF C1G2已经成为ISO/IEC18000—6C标准。
3)RP读写器数据协议
     RP读写器数据协议提供读写器与主机(主机是指中间件或者应用程序)之间的数据与命令交互接口,与ISO/IEC 15961、15962类似。它的目标是使主机能够独立于读写器、读写器与标签之间的接口协议,也即适用于不同智能程度的RFID读写器、条码读写器,多种RFID空中接口协议及条形码接口协议。该协议定义了一个通用功能集合,但是并不要求所有的读写器实现这些功能。该协议分为三层功能:读写器层规定了读写器与主计算机交换的消息格式和内容,它是读写器协议的核心,定义了读写器所执行的功能;消息层规定了消息如何组帧、转换及在专用的传输层传送,还规定了安全服务(如身份鉴别、授权、消息加密及完整性检验),建立网络连接、建立初始化同步消息、初始化安全服务等;传输层对应于网络设备的传输层。RP读写器数据协议位于数据平面。
4)LLRP低层读写器协议
     LLRP 低层读写器协议为用户控制和协调读写器的空中接口协议参数提供通用接口规范,它与空中接口协议密切相关,可以配置和监视 ISO/IEC18000—6 TypeC 中防碰撞算法的时隙帧数、Q 参数、发射功率、接收灵敏度、调制速率等,可以控制和监视选择命令、识读过程、会话过程等。在密集读写器环境下,通过调整发射功率、发射频率和调制速率等参数,可以大大消除读写器之间的干扰等。它是读写器协议的补充,负责读写器性能的管理和控制,使得读写器协议专注于数据交换。LLRP低层读写器协议位于控制平面。
5)RM读写器管理协议
     RM读写器管理协议位于读写器与读写器管理之间的交互接口中。它规范了访问读写器配置的方式,如天线数等;规范了监控读写器运行状态的方式,如读到的标签数、天线的连接状态等。另外,它还规范了RFID设备的简单网络管理协议SNMP和管理系统库MIB。RM读写器管理协议位于管理平面。
6)ALE应用层事件标准
      ALE应用层事件标准提供一个或多个应用程序,向一台或多台读写器发出对EPC数据请求进行处理的方式等。通过该接口,用户可以获取过滤后、整理过的EPC数据。ALE基于面向服务的架构(SOA),可以对服务接口进行抽象处理,就像SQL对关系数据库的内部机制进行抽象处理那样。应用层事件可以通过ALE查询引擎,不必关心网络协议或者设备的具体情况。
7)EPCIS捕获接口协议
     EPCIS捕获接口协议提供一种传输EPCIS事件的方式,包括EPCIS仓库、网络EPCIS访问程序,以及伙伴EPCIS访问程序。
8)EPCIS询问接口协议
     EPCIS询问接口协议提供EPCIS访问程序从EPCIS仓库或EPCIS 捕获应用中得到EPCIS数据的方法等。
9)EPCIS发现接口协议
     EPCIS发现接口协议提供锁定所有可能含有某个EPC相关信息的EPCIS服务的方法。
10)TDT标签数据转换框架
     TDT标签数据转换框架提供了一个可以在EPC编码之间转换的文件,它可以使终端用户的基础设施部件自动地知道新的EPC格式。
11)用户验证接口协议
      用户验证接口协议用于验证一个EPCglobal用户的身份等,该标准目前正在制定中。
所有EPCglobal体系框架的标准制定情况如表3-2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。
(1)900MHz C1ass-0射频识别标签规范。规范中定义了900MHz Class-0操作所采用的通信协议和通信接口,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-l射频识别标签接口规范。规范中定义了13.56MHz ISM频段Classl操作所采用的通信协议和通信接口,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)869~930MHz Classl射频识别标签与逻辑通信接口规范。规范中定义了860~930MHz Classl操作所采用的通信协议和通信接口,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-l Gen-2超高频RFID一致性要求规范。规范中给出了EPCglobal在860~960MHz频段内的Classl Gen2超高频RFID协议,包括读写器和标签之间在物理交互上的协同要求,以及读写器和标签操作流程与命令上的协同要求。
(5)EPCglobal体系框架。它定义和描述了EPCglobal体系框架。EPCglobal体系框架是由硬件、软件和数据接口的交互标准及EPCglobal核心业务组成的集合,它代表了所有通过使用EPC代码来提升供应链运行效率的业务。
(6)EPC标签数据标准。这项由EPCglobal管理委员会通过的标准给出了系列编码方案,包括EAN.UCC全球贸易项目代码(Global Trade Item Number,GTIN)、EAN.UCC系列货运包装箱代码(Serial Shipping Container Code,SSCC)、EAN.UCC全球位置码(Global Location Number,GLN)、EAN.UCC全球可回收资产标识(Global Returnable Asset Identifier,GRAI)、EAN.UCC全球单个资产标识(Global Individual Asset Identifier,GIAI)、EAN.UCC全球服服务关系代码(Global Service Relation Number,GSRN)和通用标识符(General Identifier,GID),通用标识符增加了美国国防部结构头和URI。
(7)Class-l Gen-2超高频空中接口协议标准。这项由EPCglobal管理委员会通过的标准定义了被动式反向散射、读写器先激励(Interrogator Talks First,ITF)、工作在860~960MHz频段内的射频识别系统的物理与逻辑要求。该系统包含读写器与标签两大部分。
EPCglobal有三个工作组介入了Gen-2的开发工作。其中,商业工作组负责收集用户对新标准的要求,软件工作组(SAG)从事Gen-2读写器软件的工作,硬件工作组(HAG)负责Gen-2标准的技术方面。另外,IP(知识产权)委员会负责调查与标准有关的IP问题。
     Gen-2 有几个特点:拥有开放的标准,符合全球各国超高频段的规范,不同销售商的设备之间将具有良好的兼容性;可靠性强,标签具有高识别率,在较远的距离测试具有将近100%的读取率;芯片将缩小到现有版本的 1/2~1/3,Gen-2 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,能够迅速适应变化无常的标签群;可在密集的读写器环境里工作;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;安全性和保密性强,协议允许设置两个 32bit 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采用加密;实时性好,容许标签延时后进入识读区仍能被读取,这是 Gen-l 所不能达到的;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,以减少与其他无线电设备的干扰;标签内存采用可延伸性存储空间,原则上用户可有无限的内存;识读速率大大提高,Gen-2 标签的识读速率是现有标签的 10 倍,这使得通过应用RFID标签可以实现高速自动作业。
(8)应用水平事件规范。这项由EPCglobal管理委员会通过的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、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给定与电子产品码GTIN部分相关的权威数据和业务。其目标群体是对象名解析业务系统的开发者和应用者。

本文网址:http://www.hysrfid.com/article/RFIDjishuzhiEPCbiaozhun.html

关键词: RFID技术之EPC标准RFID技术RFID标准RFID

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