物联网关键技术

EPC编码结构

EPC标签编码的通用结构是一个二进制比特串。由一个 分层次、可变长度的标头以及一系列数字字段（ EPC 管理者、对象分类、序列号）组成，码的总长、结构、 功能完全由标头的值决定。
标头 数字字段 8位
2位
注：标头的理想引导位最好是1，便于读写器立刻确定标签长度 标头保证了EPC命名空间的唯一性。
EPC 编码结构
下面根据该表介绍EPC编码的这四部分。
EPC 编码结构

EPC 的头字段(EPC Header) 头字段标识 EPC 的版本号。设 计者采用版本号标识 了EPC 的结构，其 指出了EPC 中编码 的总位数和其他三部 分中每部分的位数。
各类EPC 版本号详细情况
EPC 编码结构

六、RFID防碰撞技术简介
为了防止碰撞的发生，射频识别系统中需要设计相 应的防碰撞技术，在通信中这种技术也称为多址技 术，多址技术主要分为以下四种：
空分多址法(SDMA-Space Division Multiple Access) 频分多址法(FDMA-Frequency Division Multiple Acess) 码分多址法(CDMA-Code Division Multiple Access)
输入“EPC编码” 输出“NAPTR记录”
ONS服务
输入“域名” DNS服务 输出“IP地址”
ONS系统架构
ONS服务器网络 ONS系统架构
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
负责分层管理ONS记录，并对 所提出的ONS记录查询请求作 出响应
ONS解析器
ONS工作流程

合理性： 由EPCglobal、各国EPC管理机构（中国的管理机构称为 EPCglobal China）、被标识物品的管理者分段管理、共同维护、统一应用， 具有合理性。 国际性： 不以具体国家、企业为核心，编码标准全球协商一致，具有国际 性。 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、政治 观点的限制， 是无歧视性的编码。
EPC编码结构 标头 EPC-96 8 厂商识别代码 28 对象分类代码 24 序列号 36
EPC编码体系

科学性： 结构明确，易于使用、维护。 兼容性： EPC编码标准与目前广泛应用的EAN.UCC编码标准是兼容的， GTIN是EPC编码结构中的重要组成部分，目前广泛使用的GTIN、SSCC、 GLN等都可以顺利转换到EPC中去。 全面性： 可在生产、流通、存储、结算、跟踪、召回等供应链的各环节全 面应用。
13.1 物联网编码 13.2 识别与防碰撞问题 13.3 物联网名称解析服务 13.4 物联网信息发布服务 13.5 物联网中间件 13.6 物联网安全 13.7 物联网协议与标准

一、RFID技术简介


RFID，即Radio Frequency Identification（无线射频识别）， 它是随着无线电技术和大规模集成电路的普及应用而出现的 一种高速、实时、准确的信息采集与处理技术，被世界公认 为21世纪十大重要技术之一。 RFID技术实质上是一项利用无线射频信号通过空间耦合实现 非接触双向数据传递，并通过所传递的数据来获取相关信息， 从而达到自动识别目标对象的目的的技术。RFID技术是无线 自动识别技术的一种。
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物联网对象名称解析服务（ONS）概述


对于EPC系统这样一个全球开放的、可追逐物品生命周 期轨迹的网络系统，需要一些技术工具，将物品生命周 期不同阶段的信息与物品已有的信息实时动态整合。 帮助EPC系统动态的解析物品信息管理中心的任务 就由对象名称解析服务（ONS）实现的。 ONS是一个自动的网络服务系统，类似与域名解析服务 （DNS）。

三、电子标签简介

EPC 标签基本构造及原理 EPC 标签由天线、集成电路、连接集成电路与天线 的部分、天线所在的底层四部分构成。96 位或者64 位产 品电子码是存储在RFID 标签中的唯一信息。
四、读写器简介


读写器负责连接电子标签和计算机通信网络，与标签进行 双向数据通信，读取标签中的数据，或者按照计算机的指 令对标签中的数据进行改写。 读写器的工作频率决定了整个射频识别系统的工作频率， 读写器的功率大小决定了整个射频识别系统的工作距离。 典型的读写器终端一般由天线、射频接口模块和逻辑控制 模块三部分构成，其结构图如下所示：
ONS解析过程


1、reader从一个E tag上读取一个EPC。 2、reader将这个EPC送到本地服务器。 3、本地服务器对EPC进行相应的URI格式转换，发送到本地 ONS解析器。 4、本地ONS解析器把URI转换成DNS域名格式。 5、本地ONS解析器基于DNS域名访问本地的ONS服务器， 本地ONS服务器查询自己的缓存记录，如果发现相关ONS记 录，则直接返回DNS NAPTR记录，否则转发给上级ONS服 务器（DNS服务基础构架）。 6、DNS服务基础构架基于DNS域名返回给本地ONS解析器 一条或多条对应的DNS NAPTR记录。 7、本地ONS解析器基于这些ONS记录，解析获得相关的产 品信息访问通道。 8、本地ONS服务器基于这些访问通道访问相应的EPCIS。

时分多址法(TDMA-Time Division Multiple Access)
六、RFID防碰撞技术简介
3、码分多址法（CDMA）

码分多址法是把若干个使用不同码的传输通路同时提供给 通信用户使用的技术。 码分多址法中存在着很多的缺点:频带的利用率低、通道 容量小、地址码的选取困难且捕获所需的时间长； 码分多址法虽然在移动通信中应用非常广泛，但目前在射 频识别系统中尚未得到普遍应用。
二、RFID系统简介
通常意义上来说，典型的射频识别系统包括以下三 个部分：电子标签、读写器和计算机通信网络。RFID系 统的内部结构图如下图所示。
读写器 计 算 机 通 信 网 络 数据输入 读 数据输出 写 电源 模 块 时钟 天 线 射 频 模 块 电子标签
数据输入
能量 时钟
天 线
数据 输入 输出
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EPC系统的结构

EPC（Electronic Product Code）系统是一个 非常先进的、综合性的复杂系统，其最终目标 是为每一单品建立全球的、开放的标识标准。 它由全球产品电子代码（EPC）的编码体系、 射频识别系统及信息网络系统三部分组成，主 要包括六个方面，见下表所示。
读写器 射频接口
发射器
逻辑控制单元
微控制器 应用接口驱动 存储单元
天 线
接收器 时钟发生器 电压调节器
计 算 机 通 信 网 络
五、RFID系统防碰撞



RFID系统中有两种类型的通信碰撞存在。 第一种：阅读器碰撞是指多个阅读器同时与一个标签 通信，致使标签无法区分阅读器的信号，导致碰撞的 发生； 第二种：电子标签碰撞是指多个标签同时响应阅读器 的命令而发送信息，引起信号碰撞，使阅读器无法识 别标签； 由于阅读器能检测碰撞并且阅读器之间能相互通信， 所以阅读器碰撞能很容易得到解决。因而，射频识别 系统中的碰撞一般是指电子标签碰撞。
EPC-96 编码

EPC编码是由一个版本号和另外三段数据（依次为域名管理、对象种 类、序列号）组成的一组数字。其中版本号标识EPC的版本号，它使 得以后的EPC可有不同的长度或类型；域名管理是描述与此EPC相关 的生产厂商的信息，例如“可口可乐公司”；对象种类记录产品精确 类型的信息，例如：“美国生产的330ml罐装减肥可乐（可口可乐的一 种新产品）”；序列号唯一标识货品，它会精确的告诉我们所说的究 竟是哪一罐330ml罐装减肥可乐。
六、RFID防碰撞技术简介
4、时分多址法（TDMA）


时分多址法在 RFID 系统防碰撞领域应用是最广泛的，它 是把整个可供使用的通路容量按时间分配给多个用户的技 术，综合考虑射频识别系统的通信形式、功耗、系统复杂 性和成本等因素，选择TDMA 来解决 RFID 系统的碰撞问 题是目前较为普遍的主流方法； 时分多址法可以分为基于概率的ALOHA算法和确定的 Binary算法（二进制算法）。

当前，出于成本等因素的考虑，参与EPC测试所使用的编码标准采用的是 64位数据结构，未来将采用96位的编码结构。
EPC 编码设计
EPC 的目标是提供对物理世界对象的唯一标识。它通 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。下面将具体分析 这种物品命名方案的各个方面，并介绍EPC 的设计策 略。
射 数据输出 控 频 制 模 能量 模 块 块
时钟
存 储 器
二、RFID系统简介
RFID系统的基本工作原理： 标签与阅读器利用各自携带的天线构筑了一条两者之间进行 数据传递的非接触式的通道； 当标签处于阅读器的工作范围内时，阅读器利用自身的天线 发送射频信号； 标签天线收到信号以后会产生感应电流，从而激活内部的电 路向阅读器回送信号（无源标签），或者主动向阅读器发送 信号（有源标签）； 阅读器收到信号以后，对接收到的信号做一些必要的处理， 然后将处理后的数据上传到控制系统进行下一步的处理。
EPC系统的结构
EPC系统的构成
系统构成 名称 注释
EPC编码体系 射频识别系统
EPC代码
EPC 标签
用来标识目标的特定 代码 贴在物品之上或者内 嵌在物品之中 识读EPC标签
EPC系统的软件支持系 统
读写器 EPC中间件
信息网络系统 对象名称解析服务(Object Naming Service：ONS) EPC信息服务(EPC IS)
五、RFID系统防碰撞
下图是标签碰撞示意图：
五、RFID系统防碰撞
下图是阅读器碰撞示意图：
五、RFID系统防碰撞

百度文库
当发生碰撞的时候，阅读器不能正确读取电子标签 中的数据，造成通信的失败。发生失败的标签将会 重新发送，这样会浪费时间，增加电子标签与阅读 器的通信量，严重影响RFID系统的效率，限制着 RFID的发展。 为了解决这些问题，就需要使用防碰撞技术。防碰 撞研究主要解决如何快速和准确地从多个标签中选 出一个与阅读器进行数据交换，而其他的标签同样 可以在接下来的防碰撞循环中被选出来与阅读器通 讯。

对象分类(Object Class) 对象分类部分用于一个产品电子码的分类编号，标 识厂家的产品种类。对于拥有特殊对象分类编号者来说， 对象分类编号的分配没有限制。 序列号(Serial Number) 序列号部分用于产品电子码的序列号编码。此编码 只是简单的填补序列号值的二进制0。 一个对象分类编 号的拥有者对其序列号的分配没有限制。但是AUTO-ID 中心建议第0 号序列号不要作为产品电子码的一部分来 使用。
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EPC编码体系


EPC 编码体系是新一代的与GTIN兼容的编码标准，它 是全球统一标识系统的延伸和拓展，是全球统一标识系 统的重要组成部分，是EPC系统的核心与关键。 EPC代码是由标头、厂商识别代码、对象分类代码、序 列号等数据字段组成的一组数字。
DNS工作流程
ONS和DNS的异同

ONS服务是建立在DNS基础之上的专门针对EPC编码的解 析服务，在整个ONS服务的工作过程中，DNS解析是作为 ONS不可分割的一部分存在的，在EPC编码转换成URI格式， 再由客户端将棋转换为标准域名时，下面的工作就由DNS 承担了，DNS经过解析，将结果以NAPTR记录格式返回给 客户端，ONS才算完成一次解析任务
EPC 编码分类

目前，EPC 的位数有64 位、96 位或者更多位。至今已 经推出EPC-64Ⅰ型、Ⅱ型、Ⅲ型、EPC-96Ⅰ型、 EPC-256Ⅰ型、Ⅱ型、Ⅲ型编码方案。 其中EPC-96Ⅰ 型，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 万个对象分类并且每个对象分类可有680 亿个序列号，这对未来世界所有产品已经十分的够用了。