RFID相关知识整理.docx

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RFID相关知识整理

EPC中文翻译就是产品电子码，目标是属于全球的每个单品的唯一号，现阶段是欧美主导此协议标准，中国大陆暂时未认可。

已超高频频段为主，后续会有高频频段的标准

射频识别技术最突出的特点是：

（1）可以非接触识读，距离可以从十厘米至几十米；

（2）可识别高速运动物体；（3）抗恶劣环境；（4）保密性强；（5）可同时识别多个识别对象等。

2 .EPC概念和技术的产生及其技术特性 

     大家公认，产品的唯一识别对于某些商品非常必要。

而条码识别最大的缺点之一是它只能识别一类产品，而不是唯一的商品。

例如牛奶纸盒上的条码到处都一样，要辨别哪盒牛奶先超过有效期将是不可能的。

那么如何才能识别和跟踪供应链上的每一件单品呢？

     随着因特网的飞速发展和射频技术趋于成熟，信息数字化和全球商业化促进了更现代化的产品标识和跟踪方案的研发，可以为供应链提供前所未有的、近乎完美的解决方案。

也就是说，公司将能够及时知道每个商品在他们供应链上任何时点的位置信息。

   2.1EPC概念和技术的产生 

     虽然有多种方法可以解决单品识别问题，但目前所找到的最好的解决方法就是给每一个商品提供唯一的号码——“EPC码”。

EPC码采用一组编号来代表制造商及其产品，不同的是EPC还用另外一组数字来唯一地标识单品。

EPC是唯一存储在RFID标签微型芯片中的信息，这样可使得RFID标签能够维持低廉的成本并保持灵活性，使在数据库中无数的动态数据能够与EPC标签相链接。

      EPC技术是由美国麻省理工学院的自动识别研究中心（Auto-IDCenter）开发的，旨在通过互联网平台，利用射频识别（RFID）、无线数据通信等技术，构造一个实现全球物品信息实时共享的“物联网（InternetofThings）”。

      2003年11月1日，国际物品编码协会（EAN-UCC）正式接管了EPC在全球的推广应用工作，成立了电子产品代码全球推广中心（EPCGlobal），标志着EPC正式进入全球推广应用阶段。

中国物品编码中心（ANCC）是EPCGlobal在国内的唯一授权代表机构。

EPC系统是一个非常先进的、综合性的和复杂的系统。

其最终目标是为每一单品建立全球的、开放的标识标准。

     为了解决第一个问题，EAN和UCC（目前已经合并并改名为GS1全球第一商贸标准化组织）联合推出产品电子标签（EPC）技术。

产品电子标签是一种新型的射频识别标签，每个标签包含唯一的电子产品代码，可以对所有实体对象提供唯一有效的标识。

它利用计算机自动地对物品的位置及其状态进行管理，并将信息充分应用于物流过程中，详细掌握从企业流向消费者的每一件商品的动态和流通过程，这样可以对具体产品在供应链上进行跟踪。

   2.2EPC技术特性 

     EPC系统是集编码技术、射频识别技术和网络技术为一体的新兴技术，EPC系统的推广和应用将引起物流管理过程的革命。

EPC的编码体系完全与EAN-UCC编码体系相兼容。

     EPC标签芯片的面积不足1平方毫米，可实现二进制96（128）字节信息存储，它的标识容量上限是：

全球2.68亿家公司，每个公司出产1600万种产品，每种产品生产680亿个。

这样大的容量可以将全球每年生产的谷物逐粒标识清楚。

这意味着每类产品的每个单品都能分配一个标识身份的唯一电子代码。

形象地说，给它们上了“户口”。

图2-1是面积仅为150平方微米超微型电子标签芯片。

     跟条形码相比，EPC的优势还不仅在超强的标识能力。

同时，EPC系统射频标签与视频识读器之间是利用无线感应方式进行信息交换的，因此可以进行无接触识别，“视线”所及，可以穿过水、油漆、木材甚至人体识别。

EPC1秒钟可以识别50——150件物品。

     EPC应用的是芯片，它存储的信息量和信息类别是条形码无法企及的。

未来EPC在标识产品的时候将要达到单品层次，如果制造商愿意，它还可以对物品的成分、工艺、生产日期、作业班组，甚至是作业环境进行描述。

EPC以互联网为平台，能实现全球物品信息的实时共享，这将是继条码技术之后，再次变革商品零售结算、物流配送及产品跟踪管理模式的一项新技术。

   EPC实际上是将RFID上网以实现全球物品信息的实时共享，这将是继条码技术后再次变革商品零售结算、物流配送及产品跟踪管理模式的一项新技术。

   2.3EPC系统组成与物联网 

       一个完整的EPC工作系统由EPC标签、识读器、Savant服务器、Internet、ONS（对象名称解析服务）服务器、PML（实体标记语言）服务器以及众多的数据库组成。

     在全球互联网的基础上，EPC通过管理软件系统、ONS和PML实现全球“实物互联”。

Savant服务器的主要任务是数据校对、识读器协调、数据传输、数据存储和任务管理，它是EPC工作系统的中枢神经，起着管理系统平台的作用。

ONS给Savant系统指明存储产品有关信息的服务器，ONS发挥了关键的作用。

PML则是描述产品信息的计算机语言。

       在由EPC标签、解读器、Savant服务器、Internet、ONS服务器、PML服务器以及众多数据库组成的EPC物联网中，解读器读出的EPC只是一个信息参考（指针），该信息经过网络，传到ONS服务器，找到该EPC对应的IP地址并获取该地址中存放的相关的物品信息。

而采用分布式Savant软件系统处理和管理由解读器读取的一连串EPC信息，Savant将EPC传给ONS，ONS指示Savant到一个保存着产品文件的PML服务器查找，该文件可由Savant复制，因而文件中的产品信息就能传到供应链上。

物联网网络的结构见图2-2。

   3 RFID与EPC以及EAN.UCC体系的关系 

   3.1EPC与EAN.UCC之间的关系 

      产品电子代码EPC是为了提高物流供应链管理水平、降低成本而新近发展起来的一项新技术，可以实现对所有实体对象（包括零售商品、物流单元、集装箱、货运包装等）的惟一有效标识，被誉为具有革命性意义的新技术，受到世界发达国家和地区的高度重视。

产品电子代码EPC与目前应用最成功的商业标准EAN-UCC全球统一标识系统是兼容的，成为EAN-UCC系统的一个重要组成部分，是EAN-UCC系统的延续和拓展，主要表现在以下两个方面：

    ◆组织上，由国际物品编码协会EAN和美国统一代码委员会UCC负责EPC在全球的推广与实施。

    ◆技术上，EPC结构与现行的EAN.UCC系统中的GTIN是相兼容的，也就是说GTIN是EPC编码结构中的重要组成部分。

二者之间既有区别又有联系，整体上必须维护EAN-UCC系统的一致性和连续性。

    3.2EPC与RFID的关系 

      早期的RFID标签是有集成电路板卡制成，由于体积大，成本高，只能应用于托盘、货架和集装箱上，只有极少数的用户使用，人们对其前景并不看好。

而EPC采用微型芯片存储信息，并用特殊泊膜封装技术，体积大大缩小，随着技术改进和推广应用，成本不断降低，能够给每个单个消费品一个唯一的身份。

      EPC系统（物联网）是在计算机互联网和射频技术RFID的基础上，利用全球统一标识系统编码技术给每一个实体对象一个唯一的代码，构造了一个实现全球物品信息实时共享的“Internetofthings”。

它将成为继条码技术之后，再次变革商品零售结算、物流配送及产品跟踪管理模式的一项新技术。

    由此可见，EPC系统是一个复杂、全面、综合的系统，包括RFID、EPC编码、网络、通信协议等，RFID只是其中的一个组成部分。

EPC是RFID技术的应用领域之一，只有特定的低成本的RFID标签才适合EPC系统。

   4 结论 

   从上对面条码、RFID、EPC三者之间的关系以及它们与EAN-UCC（GS1）体系的关系分析、阐述，可以看出物流信息标识与采集技术的发展脉络和对物流管理产生的变革性影响。

我们不难得出下面结论：

（1）EPC是条码和RFID技术的拓展和延续！

EPC是EAN-UCC系统的延续和拓展。

   ——EPC已经成为全球统一标识系统（EAN-UCC系统）的一个组成部分。

（2）EPC系统是一个复杂、全面、综合的系统，包括RFID、EPC编码、网络、通信协议等，RFID只是其中的一个组成部分。

   ——技术换代引起了物流模式的演进，EPC系统（物联网）反过来包含了RFID技术。

   ——EPC是RFID技术的应用领域之一，只有特定的低成本的RFID标签才适合EPC系统。

   （3）EPC不会取代条码！

EPC将与条码长期共存！

   ——EPC将与条码将共同打造供应链的完美管理。

      在强大的市场导向下，RFID技术、EPC与物联网在世界范围内必将引起一场重大的变革，它将成为未来一个新的经济增长点。

在现今激烈的市场竞争中，快速、准确、实时的信息获取及处理能力将成为企业获得竞争优势的关键。

RFID技术的应用对于以信息化为基础的现代物流管理来说尤为重要。

相信在不久的将来，EPC技术将同条码技术一样深入到现代物流管理的方方面面，带来生产、商业流通、和消费领域——环球供应链的一场新革命。

EPC是在本世纪初由美国MIT的AUTO-ID中心提出的，它是一个非常先进的、综合性的和复杂的系统。

EPC由分别代表版本号、制造商、物品种类以及序列号的编码组成。

EPC是唯一存储在RFID标签中的信息。

这使得RFID标签能够维持低廉的成本并具有灵活性，这是因为在数据库中无数的动态数据能够与EPC相链接。

在由EPC标签、解读器、Savant服务器、Internet、ONS服务器、PML服务器以及众多数据库组成的实物互联网中，解读器读出的EPC只是一个信息参考（指针），由这个信息参考从INTERNET找到IP地址并获取该地址中存放的相关的物品信息。

而采用分布式Savant软件系统处理和管理由解读器读取的一连串EPC信息。

由于在标签上只有一个EPC码，计算机需要知道与该EPC匹配的其它信息，这就需要ONS来提供一种自动化的网络数据库服务，Savant将EPC传给ONS，ONS指示Savant到一个保存着产品文件的PML服务器查找，该文件可由Savant复制，因而文件中的产品信息就能传到供应链上。

EPC网络的特点：

（1）不像传统的条码，本网络不需要人的干预与操作而是通过自动技术实现网络运行；

（2）无缝链接；

（3）网络的成本相对较低；

（4）本网络是通用的，可以在任何环境下运行；（5）采纳一些管理实体的标准如：

UCC、EAN、ANSI、ISO等。

唯一标识（UniqueIdentification）

与当前广泛使用的UPC代码不同的是，EPC提供对物理对象的唯一标识。

换句话说，一个EPC编码分配给一个且仅一个物品使用

唯一标识（UniqueIdentification）产生的直接结果是：

首先，必须有足够的EPC编码来满足过去、现在和将来对物品标识的需要。

这样就必须考虑所有物理对象的数量，

其次，必须保证EPC编码分配的唯一性并寻求解决编码冲突的方法

嵌入信息（EmbeddedInformation）

是否在EPC中嵌入信息，一直颇有争议。

当前的编码标准，如UCC/EAN-128应用标识符（AI）的结构中就包含数据。

这些信息可以包括如货品重量、尺寸、有限期、目的地等。

AUTO-ID中心建议消除或最小化EPC编码中嵌入的信息量。

其基本思想是利用现有的计算机网络和当前的信息资源来存储数据，这样EPC便成了一个信息引用者。

这需要最小信息量，当然也需要和实际要求相平衡，如易于使用、与系统兼容等。

无论EPC中是否存储信息，AUTO-ID中心的目标是用它来标识物理对象。

按照这一方针，给出EPC的定义：

EPC是唯一标识贸易项的编码方案的一部分。

因此在设计中，将着重介绍标识物理对象所需的数据。

EPC的目标是为每一物理实体提供唯一标识，它是由一个头字段和另外三段数据（依次为EPC管理者、对象分类、序列号）组成的一组数字。

其中头字段标识EPC的版本号，它使得以后的EPC可有不同的长度或类型；EPC管理者是描述与此EPC相关的生产厂商的信息，例如“可口可乐公司”；对象分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，它会精确的指明所说的究竟是哪一罐330ml罐装减肥可乐。

EPC的头字段（EPCHeader）

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。

为了和64位的EPC相区别，大于64位的EPC的版本号的前两位为00，这样就96位的EPC版本号序列是001。

长度大于96位的EPC的版本号的前三位是000，所以256位EPC的开始序列是00001。

EPC管理者（EPCManager）

不同版本的EPC管理者编码因为长度的可变性，使得更短的EPC管理者编号变得更为宝贵。

EPC-64II型有最短的EPC管理者部分，它只有15位。

因此，只有EPC管理者编号小于215＝32768的才可以由该EPC版本表示。

出于特殊考虑两个EPC管理者编号已经留做备用：

0和167842659（十进制）。

零（0）已经分配给MIT。

因此MIT控制着包括零（0）的EPC管理者编号在内的所有产品电子码的分配；167842659（十进制）已经留做私人使用。

私人使用EPC管理者编号需要避免产品电子码的预先使用模式。

有需要使用产品电子码来识别自己的私有物品的个人和组织可以使用任何便利的产品电子码而无需在全球对象名解析系统中进行注册。

对象分类（ObjectClass）

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。

但是AUTO-ID中心建议第0号对象分类编号不要作为产品电子码的一部分来使用。

序列号（SerialNumber）

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。

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。

EPC标签有主动型，被动型和半主动型三种类型。

主动型RFID标签有一个电池，这个电池为微芯片的电路运转提供能量，并向解读器发送信号（同蜂窝电话传送信号到基站的原理相同）；被动型标签没有电池，相反，它从解读器获得电能。

解读器发送电磁波，在标签的天线中形成了电流；半主动型标签用一个电池为微芯片的运转提供电能，但是发送信号和接受信号时却是从解读器处获得能量。

主动和半主动标签在追踪高价值商品时非常有用，因为他们可以远距离的扫描，扫描距离可以达到100英尺，但这种标签每个成本要1美元或更多，这使得他不适合应用于低成本的商品上。

Auto-ID中心正在致力研发被动标签，它们的扫描距离不像主动标签那么远，通常少于10英尺，但它们比主动标签便宜得多，目前成本已经降至5美分左右（还要进一步降低），而且不需要维护。

6.射频标签能储存多少信息？

标签根据商家种类的不同能储存从512字节到4兆不等的数据。

标签中储存的数据是由系统的应用和相应的标准决定的。

例如，标签能够提供产品生产，运输，存储情况，也可以辨别机器，动物和个体的身份。

这些类似于条形码中存储的信息。

标签还可以连接到数据库，存储产品库存编号，当前位置，状态，售价，批号的信息。

相应的，射频标签在读取数据时不用参照数据库可以直接确定代码的含义。

计算机术语：

TID（线程控制符）英文全称为THREADIdentifier，它也属于电工电子类技术术语。

TID就是线程的身份标识,进程一运行系统就会自动分配给各线程独一无二的TID。

类似于进程的概念

唯一64-bitTID[1.8x

唯一编码]

工厂预编程（默认）

•一次性写入不可以变更

应用

•防伪，产品变更，产品召回

Higgs-3特性包括一个32位制造商标签识别号码（TID），一个64位的为认证和序列化应用提供的唯一TID，一个可扩展EPC存储区域（可伸缩范围16-480位），一个可伸缩的为分布式数据应用的用户存储空间（64-512位），并且有密码保护的读和写功能，防止非授权用户对标签数据的查看和修改。

此外，Higgs-3芯片还包括Alien的动态认证功能，这是一种挑战/响应的验证算法用来验证是否是Higgs-3芯片。

EPC编码体系 

EPC编码的一个重要特点是：

该编码是针对单品的。

它的基础是EAN.UCC，并在EAN.UCC基础上进行扩充。

根据EAN.UCC体系，EPC编码体系也分为5种：

（1）SGTIN：

SerializedGlobalTradeIdentificationNumber 

（2）SGLN：

SerializedGlobalLocationNumber 

（3）SSCC：

SerialShippingContainerCode 

（4）GRA：

GlobalReturnableAssetIdentifier 

（5）GIAI：

GlobalIndividualAssetIdentifier

EPC标签比特流编码 

EPC标签的码数据包括2部分：

可变长的码头和值序列，如图:

EPC标签比特流编码

编码举例

EPC编码长度（在标准1.1版本中）分为64bits，96bits2种类型。

64bits的编码码头为2bits，而96bits的编码的码头为8bits。

并且如果以后需要使用码头大于8bits的编码，可以进行扩充。

每种长度的编码又根据码头的值，可以有络干种不同的编码方式。

以64bits的SGTIN举例如下：

编码举例

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。

RFID的编码-EPC码

EPC（ElectronicProductCode）产品电子代码，是国际编码组织推出的新一代产品编码体系，原来的产品条码仅是对产品分类的编码，EPC码则是所有单品都赋予一个全球唯一编码，EPC编码96位（二进制）方式的编码体系，如下图：

图表5RFIDEPC编码

96位的EPC码，可以为2.68亿公司赋码，每个公司可以有1600万种产品分类，每类产品有680亿的独立产品编码，形象的说可以为地球上的每一粒大米赋一个唯一的编码,因此，能够做到对全世界的每件商品唯一识别。

关于UHFGen2

这一新标准是由加入EPCglobal组织的全球60多家主要公司于2004年12月16日合作开发完成的。

该标准对于RFID的应用的意义在于它为供应链应用中的UHFRFID提供了全球统一的标准。

因为RFID和供应链并不仅仅是指标签和阅读器等硬件部件，它还包括信息系统中的所有部件，正是这些部件使信息系统可以使用来自阅读器的信息，同时将这些信息与其它信息系统资源相结合，从而企业之间可以共享货物在供应链中传输的相关信息。

Gen2协议与第一代EPCglobalUHF协议比较，有多方面的功能增强。

例如标签的信息储存量增大、准确性提高、符合全球许多条例的要求。

当前许多新的供应商都决定支持EPCGen2，这样制造商就可以在统一标准的基础上充分发挥各种标签、芯片、打印机或者编码器通用性的优点，在价格竞争上占据优势。