物联网的典型架构—EPC系统.pptx

Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第十一章 物联网经典架构,EPC,系统,EPCglobal,意在搭建一个能够自动识别任何地方、任何事物开放性全球网络，即,EPC,系统，能够形象地称为,物联网,。,EPC,强调适合用于对每一件物品都进行编码通用方案，每一件物品,EPC,代码在物联网中所起到作用就相当于一个索引。,物联网的典型架构EPC系统,第1页,11.1 RFID,系统应用类型,开放式,RFID,应用系统,开放式,RFID,系统,是指在全球范围内不一样局域网系统间实现数据,交换和信息共享射频应用系统，所以需要在全球范围内不一样局,域网系统统一定义标识对象、编码格式、数据结构和代码幅值，,RFID,代码含有全球唯一性。,开放式,RFID,系统,主要应用于含有供给数据接口生产管理、制,造过程控制、库存管理、物流管理、分销配送、售后服务、集装箱,运输、视频追溯、动物识别、单品管理以及全球资产管理等在两个,或两个以上局域网系统中进行数据交换应用系统数据采集。,开放式,RFID,系统应用应注意以下几个层面协调：,开放式,RFID,系统应用协议；,统一编码规则；,统一,RFID,标签和读写器设备选型要求。,物联网的典型架构EPC系统,第2页,11.1 RFID,系统应用类型,非开放式,RFID,应用系统,非开放式,RFID,应用系统,仅仅在同一局域网内部统一定义标识对,象、编码格式、数据结构和代码赋值，,RFID,代码含有该局域网唯一,性，,RFID,数据能够在同一局域网内子系统间实现数据交换和信息,共享。,非开放式,RFID,系统主要应用于局部生产管理、仓储管理，以及非供给链管理领域身份管理、医疗管理、图书管理、票证管、门禁管理、资产管理等只在一个局域网系统中进行数据交换数据采集系统。,非开放式,RFID,系统应用应注意以下几个层面协调：,签发实施,RFID,系统管理方法；,编制非开放式电子标签编码规则企业标准；,统一,RFID,标签选型要求,.,物联网的典型架构EPC系统,第3页,11.1 RFID,系统应用类型,基于,EPC,开放式,RFID,应用系统,EPC,标签也称射频标签。,EPC,相当于物联网内核，,EPC代码以,RFID,标签作为载体，经过物联网进行电子数据交换。每个物品都有,唯一,EPC,代码，这么可经过物联网查到其档案情况。,基于,EPC,物联网（,RFID,）应用系统工作过程如图所表示。,物联网的典型架构EPC系统,第4页,11.2 EPC,系统组成,EPC,系统在计算机互联网基础上，利用射频识别技术，可结构,一个覆盖世界上万事物实物互联网，如图所表示。,物联网的典型架构EPC系统,第5页,11.2 EPC,系统组成,在由,EPC,标签、读写器、,Savant,服务器、,Internet,、,ONS,服务器、,PML,服务器以及众多数据库组成实物互联网中，读写器读取,EPC,只是一个信息参考，经过这个信息参考从,Internet,找到,IP,地址并获取该地址中存放相关物品信息，采取分布式,Savant,软件系统处理和管理由读写器读取一连串,EPC,信息。,EPC,系统工作流程如图所表示。,物联网的典型架构EPC系统,第6页,11.2 EPC,系统组成,EPC,系统组成,EPC,系统由全球产品电子代码体系、射频识别系统及信息,网络系统三部分组成，如表所表示。,系 统 构 成,名 称,注 释,全球产品电子代码编码体系,EPC,编码标准,识别目标特定代码,射频识别系统,RFID,电子标签,电子标签贴在物品之上，与之一一对应,RFID,读写器,信息网络系统,Savant,（中间件）为,EPC,系统提供信息支撑,对象名称解析服务,ONS,EPC,信息服务,物联网的典型架构EPC系统,第7页,11.2 EPC,系统组成,EPC,系统结构以,及,EPC,各组成部,分之间关系,如图所表示。,物联网的典型架构EPC系统,第8页,11.2 EPC,系统组成,EPC,系统,由全球产品电子代码体系、射频识别系统及信息网络系,统三部分组成。,射频识别系统,是实现,EPC,代码自动采集功效模块，主要由射频,标签和射频读写器组成，射频标签是产品电子代码（,EPC,）物理载,体，附着于可跟踪物品，可全球流通并对其进行识别和读写。,射频读写器与信息系统相连，是读取标签中,EPC,代码并将其输入网,络信息系统设备。,信息网络系统,由当地网络和全球互联网组成，是实现信息管理,和流通功效模块。,EPC,系统信息网络系统是在全球互联网基础,上，经过,EPC,中间件、对象名称解析服务,ONS,和,EPC,信息服务（,EPCIS,）来实现全球,“,实物互联,”,。,物联网的典型架构EPC系统,第9页,11.2 EPC,系统组成,信息网络系统包含三个组件：,1,）,EPC,中间件,是有一系列特定属性,“,程序模块,”,或,“,服务,”,，被用户集成以满足其特定需求，,EPC,中间件也称,Savant,。,EPC,中间件用来加工处理来自读写器全部信息和事件流软件，主要任务是将数据送往应用程序之前进行标签数据校对、读写器协调等操作。,2,）,对象名称解析（,ONS,）服务,是一个自动网络服务系统，类似,于域名解析服务，,ONS,给,EPC,中间件指明了存放产品相关信息服务,器。,ONS,服务是联络,EPC,中间件和,EPC,信息服务网络枢纽，且,ONS,涉,及架构也是以因特网域名解析服务为基础，所以能够使整个,EPC,网,络以因特网为依靠，快速建立架构并顺利延伸到世界各地。,3,）,EPCIS,信息服务,提供了一个模块化、可扩展数据服务接,口，使得,EPC,相关数据能够在企业内部或者企业之间共享，它处理,与,EPC,相关各种信息。,EPCIS,有两种运行模式，一个是,EPC,信息直接,应用于已经激活,EPCIS,应用程序；另一个是将,EPCIS,信息存放在资,料档案库中，以备今后查询时进行检索。,物联网的典型架构EPC系统,第10页,11.2 EPC,系统组成,EPC,系统特点,（,1,）,开放结构体系,。,EPC,系统采取了全球最大公用,Internet,网络系统，这就防止了系统复杂性，同时也大大降低了,系统成本，还有利于系统升级。,EPC,系统网络是建立在,Internet,网络系统上，能够与,Internet,网络全部可能组成部分协同工作。,（,2,）,独立平台与高度互动性,。,EPC,系统识别对象是一个,十分广泛实体对象，所以，不可能有哪一个技术适合用于全部识,别对象同时，不一样地域、不一样国家射频识别技术标准也不相,同，所以开放结构体系必须含有独立平台和交互操作性。,（,3,）,灵活可连续发展体系,。,EPC,系统是一个灵活开放可持,续发展体系，在不替换原有体系情况下就能够系统平滑升级。,物联网的典型架构EPC系统,第11页,11.3 EPC,编码体系,全球产品电子代码,EPC,编码体系是新一代与,GTIN,兼容编码标,准，它是全球统一标识系统拓展与延伸，是全球统一标识系统,主要组成部分，属于,EPC,系统关键和关键。,EPC,编码标准,1,唯一性,EPC,提供给实体对象全球唯一标识，一个,EPC,代码只标识一个,实体对象。为了确保实体对象唯一标识实现EPCglobal,采取了,以下办法：,（,1,）,足够编码容量,。,EPC,编码冗余度如表,11-2,所表示。比特数可,以从世界人口总数（大约,60,亿）到大米总粒数（粗略预计,1,亿亿粒）,改变，所以，,EPC,有足够大地址空间来标识全部这些对象。,物联网的典型架构EPC系统,第12页,11.2 EPC,系统组成,（,2,）,组织确保,。为了确保,EPC,编码分配唯一性并寻求处理编,码冲突方法，,EPCglobal,经过全球各国编码组织来负责分配各国,EPC,代码，并建立对应管理制度。,（,3,）,使用周期,。对普通实体对象，使用周期和实体对象生,命周期一致。对特殊产品，,EPC,代码使用周期是永久。,2.,可扩展性,EPC,编码保留备用空间，含有可扩展性。,EPC,地址空间含有足够,冗余度，确保,EPC,系统日后升级和可连续发展。,3.,保密性与安全性,EPC,编码与安全和加密技术相结合，含有高度保密性和安全,性。保密性和安全性是配置高效网络首要问题之一，安全传输、,存放和实现是,EPC,能否被广泛采取基础。,物联网的典型架构EPC系统,第13页,11.2 EPC,系统组成,EPC,编码结构,电子产品编码是组成,EPCglobal,网络中全部标准和接口基本元,素，由一个标头字段加上另外三段数据（依次为,EPC,管理者、对象分,类、序列号）组成一组数字，其组成结构如表所表示标头,标识了,EPC,类型，它使得,EPC,随即码段含有不一样长度；,管理者代码,是描述与此,EPC,相关生产厂商信息；,对象分类代码,统计产品准确类型信息；,序列号,是货物唯一标识。,这种电子产品编码在使用现有编码标准同时确保了其通用性、,唯一性、简单性和网络寻址效率。,标 头,管理者代码,对象分类代码,序 列 号,N,位,N,位,N,位,N,位,物联网的典型架构EPC系统,第14页,11.2 EPC,系统组成,1,EPC,头字段（,EPC Header,）,头字段标识是,EPC,版本号。设计者采取版本号标识,EPC,结构，其指出了,EPC,中编码总位数和其它三部分中每部分位数。,EPC已定义七个版本如表格所表示。,版 本,类 型,标 头 字 段,EPC,管理者,对 象 分 类,序 列 号,EPC-64,Type 1,2,21,17,24,Type 2,2,15,13,34,Type 3,2,26,13,23,EPC-96,Type 1,8,28,24,36,EPC-256,Type 1,8,32,56,160,Type 2,8,64,56,128,Type 3,8,128,64,物联网的典型架构EPC系统,第15页,11.2 EPC,系统组成,三个,64,位,EPC,版本号只有两位，即,01,、,10,、,11,。为了和,64,位,EPC,相区分，全部长度大于,64,位,EPC,版本号最高两位须为,00,，,这么就定义了全部,96,位,EPC,版本号开始位序列是,001,。一样，所,有长度大于,96,位,EPC,版本号前三位是,000,；同理，定义全部,256,位,EPC,开始位序列是,00001,。,2,EPC,管理者（,EPC Manager,）,EPC,体系架构设计标准之一是分布式架构，详细是经过,EPC,管,理者概念来实现。,EPC,管理者是指那些得到电子产品编码分配机,构授权组织，它们能够在授权一个或多个编码段内自主地为各,类实体指定编码，并负责确保该编码段内编码唯一性，以及维护,对象域名解析系统中统计。,物联网的典型架构EPC系统,第16页,11.2 EPC,系统组成,在电子产品编码分配机构向,EPC,管理者授权时，首先为,EPC,管理,者分配一个唯一代码，即,EPC,管理者代码。一个,EPC,用户能够同时拥,有多个,EPC,管理者代码，以此管理和维护多个,EPC,编码段。在产品电,子编码定义中，,EPC,管理者代码作为独立一部分，这么就能够通,过产品电子编码直接识别出,EPC,管理者信息，以确保系统可扩展,性。举例来说，一个,ONS,查询能够从概念上了解为在一个大表中查询,某个电子产品编码所映射到,EPCIS,服务地址。但假如有了,EPC,管理,者代码，就能够由,EPC,管理者负责维护,ONS,服务器中所分配编码段,小表，这么就能够提升,ONS,查询执行效率。,不一样版本,EPC,管理者编码含有长度可变性，这就使得更短,EPC,管理者编号变得更为宝贵。,EPC-64II,型有最短,EPC,管理者部,分，它只有,15,位，所以，只有,EPC,管理者编号小于,215=32768,才可,以由该,EPC,版本表示。,物联网的典型架构EPC系统,第17页,11.2 EPC,系统组成,3,对象分类（,Object Class,）,对象分类部分用于一个产品电子码分类编号，标识厂家产,品种类。对于拥有特殊对象分类编号者来说，对象分类编号分配,没有限制。不过,Auto-ID,中心提议第,0,号对象分类编号不要作为产品,电子码一部分来使用。,4,序列号（,Serial Number,）,序列号部分用于产品电子码序列号编码。此编码只是简单地,填补序列号值二进制。一个对象分类编号拥有者对其序列号,分配没有限制，不过,Auto-ID,中心提议第,0,号序列号不要作为产品电,子码一部分来使用。,物联网的典型架构EPC系统,第18页,11.2 EPC,系统组成,EPC,编码类型,至今，已经推出,EPC-96,型，,EPC-64,型、,型、,型，,EPC-,256,型、,型、,型等编码方案。,1,EPC-64,型,64,位产品电子码包含最小标志码。较小编码首要考虑问题,是怎样节约位数，对于位数分配，数据分区比头字段部分有较高,优先级。头字段部分增加了一位，允许,3,种数据分区，以覆盖更广泛,工业需求。剩下第四种数据分区留待扩展。,EPC-64,型编码,物联网的典型架构EPC系统,第19页,11.2 EPC,系统组成,2.EPC-64,型,Auto-ID,中心提议,EPC-64,型，适合众多产品以及价格反应敏感,消费品生产者。,3.EPC-64,型,除了扩展单品编码数量，,EPC-64,型也会增加企业数量。,物联网的典型架构EPC系统,第20页,11.2 EPC,系统组成,4,EPC-96,型,EPC-96,型设计目标是成为一个公开物品标识代码，其应,用类似当前统一产品代码（,UPC,），或,UCC,EAN,运输集装箱代码。,域名管理,负责在其范围内维护对象分类代码和序列号。该区域,占据,28,个数据位，允许大约,2.68,亿家制造商。这超出了,UPC-12,10,万个和,EAN-13,100,万个制造商容量。,对象分类,字段在,EPC-96,代码中占,24,位，这个字段能容纳当前所,有,UPC,库存单元编码。,序列号,字段则代表单一货物识别编码。与产品代码相结合，,该字段提供,1.11028,个唯一项目编号，超出了当前全部已标识产,品总容量。,物联网的典型架构EPC系统,第21页,11.2 EPC,系统组成,5,EPC-256,型,256,位,EPC,是为满足未来,EPC,代码应用需求而设计，,256,位,EPC,版本必须具备扩展性，方便不限制其未来实际应用。,EPC,多个版,本就提供了这种可扩展性。,EPC-256I,型、,II,型和,III,型位分配情况,如图所表示。,物联网的典型架构EPC系统,第22页,11.3 EPC,信息网络系统技术,EPC,系统网络技术是,EPC,系统主要组成部分，主要为,EPC,系统提,供信息支撑，以实现信息管理以及信息流通。,EPC,系统信息网络系,统是在全球互联网基础上，经过,Savant,管理软件系统、,ONS,对象名,称解析服务系统以及实体标识语言（,PML,）实现全球实物互联功效。,Savant,中间件,每件产品都附上,RFID,标签之后，在产品生产、运输和销售过,程中，识读器将不停收到一连串产品电子编码。,Savant,是连接标,签识读器和企业应用程序纽带,.,Savant,系统完成任务主要是数据校对、解读器协调、数据传,送、数据存放和任务管理等。,物联网的典型架构EPC系统,第23页,11.3 EPC,信息网络系统技术,Savant,与其它组件通信,物联网的典型架构EPC系统,第24页,11.3 EPC,信息网络系统技术,Savant,中间件功效,1,）数据校对,处于网络边缘,Savant,中间件系统直接与解读器进行信息交流,时，它们会进行数据校对。但并非每个标签每次都会被读到，有时,一个标签信息可能被误读，,Savant,系统能够利用一些算法来校正这些错误。,2,）解读器协调,假如从两个有重合区域解读器读取信号，它们可能会读取同,一个标签信息，产生多出相同产品电子码。,Savant,中间件,任务之一就是分析已读取信息而且删掉这些冗余产品编码。,物联网的典型架构EPC系统,第25页,11.3 EPC,信息网络系统技术,3,）数据传送,在每一层次上，,Savant,中间件系统必须要确定什么信息需要在,供给链上向上传递或向下传递。,4,）数据存放,Savant,中间件系统另一个任务就是维护实时存放事件数据,库。从本质看，即系统能够实时取得产生产品电子码而且智能地,将数据存放，方便其它企业管理应用程序有权访问这些信息，并,确保数据库不会超负荷运转。,5,）任务管理,不论,Savant,中间件系统在层次结构中所处等级是什么，全部,Savant,中间件系统都有一套独具特色任务管理系统（,TMS),，使得,中间件系统能够实现用户自定义任务来进行数据管理和数据监控。,物联网的典型架构EPC系统,第26页,11.3 EPC,信息网络系统技术,对象名称解析服务,ONS,EPC,系统是一个开放式、全球性物品追踪网络，将产品电子,码存放在标签中，还需要一些提供将产品电子码对应到对应商品信,息角色，这个角色就由对象名称解析服务,ONS,担当，,ONS,服务是一,种全球性查询服务。,ONS,服务器为用户发起,EPC,检索请求并提供,EPCIS,服务器地址。,从概念上说，,ONS,服务输入就是一个电子产品编码查询请求，输,出则是所要查找,EPCIS,服务器,URL,地址，以下列图所表示，基于扩展,性和管理难度考虑，,ONS,服务被设计为与域名解析系统,DNS,类似,分级架构，由,ONS,根服务器和当地,ONS,服务器两部分组成。,物联网的典型架构EPC系统,第27页,11.3 EPC,信息网络系统技术,当用户希望在,EPCgolbal,网络中某个位置定位一个,EPCIS,服务,时，其请求首先发送到,ONS,根服务器上；,ONS,根服务器在根数据表中,对该电子产品编码中,EPC,管理者代码进行解析和识别，并提取该,EPC,管理者所在当地,ONS,服务器地址，再将请求转发至该当地,ONS,服,务器；当地,ONS,服务器接收到请求后，深入在当地数据表中解析,EPCIS,服务器地址，再将请求转发至该,EPCIS,服务器；最终,EPCIS,服,务器依据请求内容提供搜索结果，并将结果返回至发起请求位,置。,对象名称解析服务,物联网的典型架构EPC系统,第28页,11.3 EPC,信息网络系统技术,EPC,网络分布如图所表示。一个局域网内，标签识读器分布在多个,地方，用于识读不一样环境,EPC,标签，识读器再将读到,EPC,编码信,息上传到当地服务器，由当地服务器所带,Savant,软件对这些数据,进行集中处理，然后，由当地服务器经过查找当地ONS,服务或经过路,由器抵达远程,ONS,服务器查找所需,EPC,编码对应,PML,服务器地址，本,地服务器就能够与找到,PML,服务器建立通信了。,物联网的典型架构EPC系统,第29页,11.3 EPC,信息网络系统技术,ONS,查询详细步骤,（,1,）从一件货物,RFID,标签中,读取一个比特值序列。,（,2,）将二进制字符串转化成为,EPC URI,格式。,（,3,）解算器将,URI,格式转化成域,名形式。,物联网的典型架构EPC系统,第30页,11.3 EPC,信息网络系统技术,（,4,）执行,ONS,查询，取得这个地址名称权威指针,NAPTR,统计，,并返回与查询货物相关,URI如,。,次序,前缀,标识,服务,常规表示式,替换符,0,0,u,EPC+ws,!.*$!EPC,信息网络系统技术,（,1,）,“,次序,”,字段用来确保各个含有相同,“,order,”,值次序行，其恰当解释也被同等考虑，以起到均衡负载效果；,（,2,）,“,前缀,”,字段用来指示优先次序，类似于,MX,统计，优先处理低码值，将较低码值转换成次序与服务值均相同较高码值；,（,3,）,“,标识,”,字段包含参数,“,u,”,，来指示,“,常规表示式,”,字段包含,URI,；,（,4,）,“,服务,”,字段用来指示每个,URI,所提供服务类型，,（,5,）,“,常规表示式,”,字段包含,URIRegEx,”,字段用于样式搭配串；,（,6,）,“,常规表示式,”,首字母（如,“,！,”,）是分隔符，它把常规表示式,分为两部分：,“,常规表示式,”,字段第一部分是查询或者放置样式标识符，在这个例子中是,“,.*$,”,，意思是,“,通配符,”,；,“,常规表示式,”,字段第二部分是交换串，在这个例子中，恰好是信息服务,URI,，比如一个网址或网络服务,wsdl,文件,URI,（,7,）,Auto-ID,中没有使用,“,替换符,”,字段，因为它是一个尤其,DNS,字段，它值设为一个原点（,.,），而不是空白。,物联网的典型架构EPC系统,第32页,11.3 EPC,信息网络系统技术,EPC,信息服务（,EPCIS,）,EPCIS,服务,是最终用户与,EPCglobal,网络进行数据交换主要桥,梁，,EPCIS,服务器上数据由供给链上下游企业共享取得。经过,这种共享，企业可了解商品在整个供给链步骤中信息，而不但局,限于本企业内部。,EPC,相关数据包含,EPC,标签和识读器获取相关信息，以及商业,上一些必须附加数据。,EPCIS,服务器中共存放四类数据，分别为：,（,1,）,静态数据,，即在产品生命周期中不会发生改变数据，具,体又包含物品类别静态数据和属性类别静态数据；,（,2,）,业务数据,，即在一件商品流经过程中产生或改变数据，,包含：,属性观察值（四维数组：时间地点、电子产品编码、业务,事件）；数量观察值（五维数组：时间、地点、产品类别、数量、,业务事件）；业务操作观察值（四维数组：时间、电子产品编码、,业务事件、业务操作标识）。,物联网的典型架构EPC系统,第33页,11.3 EPC,信息网络系统技术,EPCIS,层数据目标在于驱动不一样企业应用,。,EPCIS,位于整个,EPC,网络架构最高层，它不但是原始,EPC,观察资料上层数据，而,且也是过滤和整理后观察资料上层数据。如图所表示，,EPCIS,在整,个,EPC,网络中主要作用就是提供一个接口以存放和管理,EPC,捕捉,信息。,物联网的典型架构EPC系统,第34页,11.3 EPC,信息网络系统技术,EPCIS,中框架分为三层，即信息模型层、服务层和绑定层。,信息,模型层,指定了,EPCIS,中包含什么样数据，这些数据抽象结构是什,么，以及这些数据代表着什么含义。,服务层,指定了,EPC,网络组件与,EPCIS,数据进行交互实际接口。,绑定层,定义了信息传输协议，比,如,SOAP,或,HTTP,等。,物联网的典型架构EPC系统,第35页,11.3 EPC,信息网络系统技术,EPCIS,框架一个主要特征就是它,可扩展性,。因为,EPC,技术被,越来越多行业采纳，不停地有新数据种类出现，所以,EPCIS,必须,含有很好可扩展性才能充分发挥,EPC,技术优势。同时，为了防止,数据重复与不匹配，,EPCIS,规范还针对不一样工业和不一样数据类型提,供了通用规范。,EPCIS,框架规范没有定义服务层和绑定层扩展机,制，不过实际应用中服务和绑定层也含有很好扩展性。,EPCIS,框架规范中整个框架是遵照模块化思想设计。它不是,一个单一规范，而是一些相关规范个体所组成集合。,EPCIS,分层机制和良好可扩展性为实现框架模块化奠定了基础。,物联网的典型架构EPC系统,第36页,11.4,本章小结,EPC,系统,是由,EPC,编码体系、,RFID,识别系统和信息网络系统组成,，,RFID,系统主要由标签和读写器组成，而信息网络系统主要由中,间件、对象名称解析服务,ONS,和,EPCIS,信息服务组成。,首先介绍了,EPC,编码特征和标准，,EPC,编码一个主要特点是,足够长，能够标识世界上每一个物体，,EPC,编码含有很好安全性,和可扩展性，然后介绍了现行,EPC,编码版本，详细说明了,EPC-64,、,EPC-96,和,EPC-256,三种版本七种类型编码结构。,对,EPC,信息网络系统中中间件系统、,ONS,、,PML,和,EPCIS,做了说,明，对中间件主要功效、工作原理和结构做了说明，并结合实例,说明了,ONS,工作原理和查询步骤，简单介绍了,PML,特征以及在,EPC,系,统中作用，最终介绍了,EPCIS,在系统中功效，分别对,EPCIS,在系,统中位置做了形象说明。,物联网的典型架构EPC系统,第37页,