引言

射頻識別（Radio Frequency Identification，RFID）技術，是一種利用射頻通信實現(xiàn)的非接觸式自動識別技術（以下簡稱RFID）。RFID標簽具有體積小、容量大、壽命長、可重復使用等特點，可支持快速讀寫、非可視識別、移動識別、多目標識別、定位及長期跟蹤管理。RFID技術與互聯(lián)網(wǎng)、通訊等技術相結合，可實現(xiàn)全球范圍內(nèi)物品跟蹤與信息共享。

EPCglobal是由美國統(tǒng)一代碼協(xié)會（UCC）和國際物品編碼協(xié)會（EAN）于2003年9月共同成立的非營利性組織，其前身是1999年10月1日在美國麻省理工學院成立的非營利性組織Auto-ID中心。EPCglobal的目標是解決供應鏈的透明性，透明性是指供應鏈各環(huán)節(jié)中所有合作方都能夠了解單件物品的相關信息，如位置、生產(chǎn)日期等信息。目前EPCglobal已在中國、加拿大、日本等國建立了分支機構，專門負責EPC碼段在這些國家的分配與管理、EPC相關技術標準的制定、EPC相關技術在本國的宣傳普及以及推廣應用等工作。

EPCglobal 是以美國和歐洲為首、全球很多企業(yè)和機構參與的RFID標準化組織。它屬于聯(lián)盟性的標準化組織，在RFID標準制定的速度、深度和廣度方面都非常出色，受到全球廣泛地關注。

為了實現(xiàn)上述目標，EPCglobal制定了標準開發(fā)過程規(guī)范，它規(guī)范了EPCglobal各部門的職責以及標準開發(fā)的業(yè)務流程。對遞交的標準草案進行多方審核，技術方面的審核內(nèi)容包括防碰撞算法性能、應用場景、標簽芯片占用面積、讀寫器復雜度、密集讀寫器組網(wǎng)、數(shù)據(jù)安全六個方面，確保制定的標準具有很強的競爭力。下面分別介紹EPCglobal 體系框架和相應的RFID技術標準。

一、EPCglobal RFID標準體系框架

在EPCglobal標準組織中，體系架構委員會ARC的職能是制定RFID標準體系框架，協(xié)調(diào)各個RFID標準之間關系使它們符合RFID標準體系框架要求。體系架構委員會對于復雜的信息技術標準制定來說非常重要。ARC首先給出EPCglobal RFID體系框架［2］，它是RFID典型應用系統(tǒng)的一種抽象模型，它包含三種主要活動，如圖1所示，具體內(nèi)容說明如下：

圖1 EPCglobal體系框架

1、EPC物理對象交換：用戶與帶有EPC編碼的物理對象進行交互。對于EPCglobal用戶來說，物理對象是商品，用戶是該物品供應鏈中的成員。EPCglobal RFID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EPC編碼并能方便地獲得相應的物品信息。

2、EPC基礎設施：為實現(xiàn)EPC數(shù)據(jù)的共享，每個用戶在應用時為新生成的對象進行EPC編碼，通過監(jiān)視物理對象攜帶的EPC編碼對其進行跟蹤，并將搜集到的信息記錄到基礎設施內(nèi)的EPC網(wǎng)絡中。EPCglobal RFID體系框架定義了用來收集和記錄EPC數(shù)據(jù)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(nèi)部系統(tǒng)。

3、EPC數(shù)據(jù)交換：用戶通過相互交換數(shù)據(jù)，來提高物品在物流供應鏈中的可見性。EPCglobal RFID體系框架定義了EPC數(shù)據(jù)交換標準，為用戶提供了一種端到端共享EPC數(shù)據(jù)的方法，并提供了用戶訪問EPCglobal核心業(yè)務和其它相關共享業(yè)務的方法。

更進一步，ARC從RFID應用系統(tǒng)中凝練出多個用戶之間RFID體系框架模型圖（如圖2）和單個用戶內(nèi)部RFID體系框架模型圖（如圖3），它是典型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以及實體單元之間的交互關系，實體單元之間通過接口實現(xiàn)信息交互?！敖涌凇本褪侵贫ㄍㄓ脴藴实膶ο?，因為接口統(tǒng)一以后，只要實體單元符合接口標準就可以實現(xiàn)互聯(lián)互通。這樣允許不同廠家根據(jù)自己的技術和RFID應用特點來實現(xiàn)“實體”，也就是說提供相當?shù)撵`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(chǎn)品標準的對象。“實體”與“接口”的關系，類似于組件中組件實現(xiàn)與組件接口之間的關系，接口相對穩(wěn)定，而組件的實現(xiàn)可以根據(jù)技術特點與應用要求由企業(yè)自己來決定。

圖2 多個用戶之間EPCglobal體系框架

圖2表達了多個用戶交換EPC信息的EPCglobal體系框架模型。它為所有用戶的EPC信息交互提供了共同的平臺，不同用戶RFID系統(tǒng)之間通過它實現(xiàn)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(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換。

圖3 單個用戶內(nèi)部EPCglobal體系框架

圖3表達了單個用戶系統(tǒng)內(nèi)部EPCglobal體系框架模型，一個用戶系統(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網(wǎng)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)、與其它用戶之間的交互，確保不同廠家設備之間兼容性。

以下分別介紹EPCglobal體系框架中實體單元的主要功能：

1、RFID 標簽：保存EPC編碼，還可能包含其它數(shù)據(jù)。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(shù)據(jù)、寫數(shù)據(jù)等操作。

2、RFID讀寫器：能從一個或多個電子標簽中讀取數(shù)據(jù)并將這些數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)、處理數(shù)據(jù)等。

5、EPCIS信息服務：為訪問和持久保存EPC相關數(shù)據(jù)提供了一個標準的接口，已授權的貿(mào)易伙伴可以通過它來讀寫EPC相關數(shù)據(jù)，具有高度復雜的數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換：提供了一個可以在EPC編碼之間轉(zhuǎn)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。

二、EPCglobal RFID標準

EPCglobal制定的RFID標準，實際上就位于圖2、3兩個體系框架圖中的接口單元，它們包括從數(shù)據(jù)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(xiàn)等方面。除此之外部分實體單元實際上也可能組成分布式網(wǎng)絡，如讀寫器、中間件等，為了實現(xiàn)讀寫器、中間件的遠程配置、狀態(tài)監(jiān)視、性能協(xié)調(diào)等就會產(chǎn)生管理接口。EPCglobal主要標準如下：

1、EPC標簽數(shù)據(jù)規(guī)范［3］：規(guī)定了EPC編碼結構，包括所有編碼方式的轉(zhuǎn)換機制等。

2、空中接口協(xié)議［4］：它規(guī)范了電子標簽與讀寫器之間命令和數(shù)據(jù)交互，它與ISO/IEC 18000-3、18000-6標準對應，其中UHF C1G2已經(jīng)成為ISO/IEC 18000-6C標準。

3、RP讀寫器數(shù)據(jù)協(xié)議［5］：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(shù)據(jù)與命令交互接口，與ISO/IEC 15961、15962類似。它的目標是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，適用于多種RFID空中接口協(xié)議，適用于條形碼接口協(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(xiàn)這些功能。它分為三層功能：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(nèi)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(zhuǎn)換以及在專用的傳輸層傳送，規(guī)定安全服務（比如身份鑒別、授權、消息加密以及完整性檢驗），規(guī)定了網(wǎng)絡連接的建立、初始化建立同步的消息、初始化安全服務等。傳輸層對應于網(wǎng)絡設備的傳輸層。讀寫器數(shù)據(jù)協(xié)議位于數(shù)據(jù)平面。

4、LLRP低層讀寫器協(xié)議［6］：它為用戶控制和協(xié)調(diào)讀寫器的空中接口協(xié)議參數(shù)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/IEC 18000-6TypeC中防碰撞算法的時隙幀數(shù)、Q參數(shù)、發(fā)射功率、接收靈敏度、調(diào)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(diào)整發(fā)射功率、發(fā)射頻率和調(diào)制速率等參數(shù)，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(shù)據(jù)交換。低層讀寫器協(xié)議位于控制平面。

5、RM讀寫器管理協(xié)議［7］：位于讀寫器與讀寫器管理之間的交互接口。它規(guī)范了訪問讀寫器配置的方式，比如天線數(shù)等;它規(guī)范了監(jiān)控讀寫器運行狀態(tài)的方式，比如讀到的標簽數(shù)、天線的連接狀態(tài)等。另外還規(guī)范了RFID設備的簡單網(wǎng)絡管理協(xié)議SNMP和管理系統(tǒng)庫MIB。讀寫器管理協(xié)議位于管理平面。

6、ALE應用層事件標準［8］：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(shù)據(jù)請求的方式等。通過該接口，用戶可以獲取過濾后、整理過的EPC數(shù)據(jù)。ALE基于面向服務的架構（SOA）。它可以對服務接口進行抽象處理，就像SQL對關系數(shù)據(jù)庫的內(nèi)部機制進行抽象處理那樣。應用可以通過ALE查詢引擎，不必關心網(wǎng)絡協(xié)議或者設備的具體情況。

7、EPCIS捕獲接口協(xié)議［9］：提供一種傳輸EPCIS事件的方式，包括EPCIS倉庫，網(wǎng)絡EPCIS訪問程序，以及伙伴EPCIS訪問程序。

8、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(shù)據(jù)的方法等。

9、EPCIS發(fā)現(xiàn)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(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換框架：提供了一個可以在EPC編碼之間轉(zhuǎn)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：驗證一個EPCglogal用戶的身份等，該標準目前正在制定中。

12、物理標記語言PML：它是用來描述物品靜態(tài)和動態(tài)信息，包括物品位置信息、環(huán)境信息、組成信息等。PML是基于為人們廣為接受的可擴展標識語言（XML）發(fā)展而來的。PML的目標是為物理實體的遠程監(jiān)控和環(huán)境監(jiān)控提供一種簡單、通用的描述語言。可廣泛應用在存貨跟蹤、自動處理事務、供應鏈管理、機器控制和物對物通信等方面。

三、EPCglobal 與ISO/IEC RFID標準之間的關系

目前EPCglobal RFID標準還在不斷完善過程中。EPCglobal以聯(lián)盟形式參與ISO/IEC RFID標準的制定工作，比任何一個單獨國家或者企業(yè)具有更大的影響力。ISO/IEC比較完善的RFID技術標準是前端數(shù)據(jù)采集類，標簽數(shù)據(jù)采集后如何共享和讀寫器設備管理等標準制定工作剛剛開始，而EPCglobal已經(jīng)制定了EPCIS、ALE、LLRP等多個標準。EPCglobal將UHF空中接口協(xié)議、LLRP低層讀寫器控制協(xié)議、RP讀寫器數(shù)據(jù)協(xié)議、RM讀寫器管理協(xié)議、ALE應用層事件標準遞交給ISO/IEC，其中2006年批準的ISO/IEC 18000-6 TypeC就是以EPC UHF空中接口協(xié)議為基礎，正在制定的ISO/IEC 24791軟件體系框架中設備接口也是以LLRP為基礎。

EPCglobal借助ISO的強大推廣能力，使自己制定的標準成為廣泛采用的國際標準。EPC系列標準中包含了大量專利，EPCglobal是非贏利性的組織，專利許可則由相關的企業(yè)自己負責，因此采納EPCglobal標準必須十分關注其中的專利問題。

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