计算机网络课程报告.docx
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计算机网络课程报告
温州大学
课程报告
课程名称:
计算机网络
报告题目:
EPC系统
专业:
计算机应用
班级:
10计研
姓名:
刘寿亮
学号:
10110842197
摘要
随着全球经济一体化,信息网络化进程的加快,在技术革新迅猛发展的背景下,为满足对单个产品的标识和高效识别,美国麻省理工大学Auto-ID中心在美国统一代码委员会(UniformCodeCouncil,UCC)的支持下,提出了产品电子代码(Electronicproductcode,EPC)的概念。
人们设想为世界上的任何一件物品都赋予一个惟一的编号,电子标签即是这一编号的载体,编码是EPC的重要组成部分,它是对实体及实体的相关信息进行代码化,通过统一并规范化的编码建立全球通用的信息交换语言。
当电子标签贴在物品上或内嵌在物品中的时候,即将该物品与电子标签中的惟一编号,建立起了一一对应关系。
本文围绕EPC技术和信息共享这一主线,首先探讨了EPC、RFID技术的原理,组成及实现过程;分析了EPC与信息共享的密切关系,提出了通过EPC技术实现信息共享的方案;通过给出极具代表性的基于EPC编码和RFID技术的集装箱电子标签管理系统,进一步显示了EPC技术的优越性及实现信息共享的功能。
关键字:
EPC、RFID、信息共享
目录
第一节EPC系统理论研究4
1.1EPC概述4
1.2RFID技术概述4
1.3EPC与射频识别(RFID)系统6
1.3.1EPC标签6
1.3.2EPC读写器7
1.4EPC物联网7
第二节EPC系统的应用8
2.1概要介绍8
2.2应用背景9
2.3集装箱EPC编码9
2.4基于EPC编码和RFID的集装箱电子标签管理系统11
2.4.1系统构成11
2.4.2网络实现12
2.4.3个人设想12
总结14
参考文献15
第一节EPC系统理论研究
1.1EPC概述
EPC概念的提出源于射频识别技术的发展和计算机网络技术的发展。
射频识别技术的优点在于可以无接触的方式实现远距离、多标签甚至在快速移动的状态下进行自动识别。
计算机网络技术的发展,尤其是互联网技术的发展使得全球信息传递的即时性得到了基本保证。
在此基础上,人们大胆设想将两项技术结合起来应用于物品标识和物流供应链的自动追踪管理。
由此,诞生了EPC。
EPC系统是一个非常先进的、综合性的和复杂的系统。
其最终目标是每一单品建立全球的、开放的标识标准。
主要包括六个方面,见表1-1。
表1-1
通过EPC系统的发展不仅能够对货品进行实时跟踪,全球物品信息的实时共享,而且能够通过优化整个供应链给用户提供支持,从而推动自动识别技术的快速发展并能够大幅度提高全球消费者的生活质量。
1.2RFID技术概述
射频识别(RadioFrequencyIdentification,RFID),又称电子标签(E-Tag),是一种利用射频信号自动识别目标对象并获取相关信息的技术。
RFID最早的应用可追溯到第二次世界大战中用于区分联军和纳粹飞机的“敌我辨识”[1]系统。
随着技术的进步,RFID应用领域日益扩大,现已涉及到人们日常生活的各个方面,并将成为未来信息社会建设的一项基础技术。
RFID典型应用包括:
在物流领域用于仓库管理、日用品销售;在交通运输领域用于集装箱与包裹管理、高速公路收费与停车收费;在制造业用于零部件与库存的可视化管理[2,3];RFID还可以应用于图书与文档管理、门禁管理、定位与物体跟踪、环境感知[4,5]和支票防伪等多种应用领域。
基本的RFID系统由RFID标签(Tag)、RFID阅读器(Reader)及应用支撑软件等几部分组成。
图1所示是一个基本的RFID系统,图中显示了三种不同形式的RFID标签。
图1基本RFID系统构成
RFID标签(Tag)由芯片与天线(Antenna)组成,每个标签具有唯一的电子编码。
标签附着在物体上以标识目标对象。
RFID标签依据发送射频信号的方式不同,分为主动式(Active)和被动式(Passive)两种。
主动式标签主动向读写器发送射频信号,通常由内置电池供电,又称为有源标签;被动式标签不带电池,又称为无源标签,其发射电波及内部处理器运行所需能量均来自阅读器产生的电磁波。
被动式标签在接收到阅读器发出的电磁波信号后,将部分电磁能量转化为供自己工作的能量。
其中主动式标签通常具有更远的通信距离,其价格相对较高,主要应用于贵重物品远距离检测等应用领域。
被动式标签具有价格便宜的优势,但其工作距离、存储容量等受到能量来源的限制。
1.3EPC与射频识别(RFID)系统
EPC产品电子代码及EPC系统的出现,使RFID技术向跨地区、跨国界物品识别与跟踪领域的应用迈出了划时代的一步。
从技术上来讲,EPC系统包括物品编码技术、RFID技术、无线通信技术、软件技术、互联网技术等多个学科技术,而RFID技术只是EPC系统的一部分,主要用于EPC系统数据存储与数据读写,是实现系统其他技术的必要条件;而对RFID技术来说,EPC系统应用只是RFID技术的应用领域之一,EPC的应用特点,决定了射频标签的价格必须降低到市场可以接受的程度,而且某些标签必须具备一些特殊的功能。
换句话说,并不是所有的RFID射频标签都适合做EPC射频标签,只有符合特定频段的低成本射频标签才能应用到EPC系统。
1.3.1EPC标签
EPC标签是产品电子代码的信息载体,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(见下图2)。
96位或者64位EPC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。
下图所示为EPC标签:
图2EPC标签
EPC标签的高成本成为这一技术大规模推广的一个最大障碍,因此EPC标签能在单品追踪中发挥作用的关键之一就是大幅度降低标签的成本,为达到以上目的,现已采取了以下措施:
缩小芯片、开发新型天线和寻找硅的替代品[6]。
1.3.2EPC读写器
读写器是用来识别EPC标签的电子装置,与信息系统相连实现数据的交换。
读写器使用多种方式与标签交互信息,近距离读取被动标签中信息最常用的方法就是电感式耦合。
只要贴近,盘绕读写器的天线与盘绕标签的天线之间就形成了一个磁场。
标签就是利用这个磁场发送电磁波给读写器。
这些返回的电磁波被转换为数据信息,即标签的EPC编码。
1.4EPC物联网
自动识别技术实验室正在设计、研制、建设、测试、部署一种全球性的基础设施---它是叠加在互联网上的一层通讯网络。
它能使电脑在世界任何地方都能实时辨认出任何物件,此网络称作EPC物联网。
所有的物理对象在EPC物联网中充当节点,该网络不仅能提供一种途径将可靠、准确、实时的资讯传回给现有的商业应用程式之中,同时还将会带来一个革新与机会的新时代。
这将是下一场网络革命。
在由EPC标签、读写器、Savant服务器、Internet、ONS服务器、PML(PhysicalMarkupLanguage)服务器以及众多数据库组成的EPC物联网中,读写器读出的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读写器读取的一连串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。
具体如下图所示:
图3EPC网络工作流程
第二节EPC系统的应用
2.1概要介绍
通过以上论文的阐述,我们对于EPC系统有了一个总体的了解,下面通过研究EPC系统结合集装箱自身的特点对集装箱进行惟一编码,研究集装箱电子标签[7],并研究利用RFID、GIS、GPS及互联网等技术,实现对集装箱运输的全程、实时、有效跟踪与管理,从而加深我们对于EPC系统的了解。
2.2应用背景
现代物流信息技术的发展以及集装箱运输在整个国家和国际贸易中的重要地位,使得集装箱运输过程中的集装箱及其货物的实时(或准实时)可视化的跟踪、管理和调度问题成为人们关注的重点。
而传统的集装箱跟踪、管理、调度和自动识别大都是通过它的惟一标识——箱号以及手工录入数据的方式实现的,存在着识别精度低、安全高效相冲突等问题。
因此本文旨在研究如何利用EPC及RFID技术,对集装箱进行EPC编码,编码内容包括集装箱的固定信息,实现集装箱的惟一、有效标识;还包括有关集装箱运输的信息,从而便于集装箱运输过程中的跟踪、管理。
在编码的基础上,研究如何建立了集装箱电子标签管理系统,实现了管理者远程掌握集装箱运用及其装载货物情况的目的。
2.3集装箱EPC编码
要想实现集装箱的EPC编码,首先我们一定要了解集装箱电子标签里要储存的内容,并保证能够唯一标识每一个集装箱,当然还要满足EPC编码的一些基本原则。
只有在这基础上我们才能实现对集装箱的科学编码。
电子标签存储信息内容分两部分4个区域,如下图4所示:
图4集装箱电子标签存储信息详解
对集装箱的编码选择EPC-96码。
EPC-96Ⅰ型的设计目的是成为一个公开的物品标识代码。
它的应用类似于目前的统一产品代码(UPC),或者EAN.UCC的运输集装箱代码。
如图5所示:
图5EPC96编码
通过选择EPC96码再结合集装箱电子标签的信息存储形式,我们可以对于集装箱电子标签中存储的信息即:
A区、B区、C区、D区。
信息进行分别编码,最后将得到基于EPC96码的集装箱EPC编码。
2.4基于EPC编码和RFID的集装箱电子标签管理系统
基于EPC编码和RFID的集装箱管理系统是生产和管理集装箱企业在产出成品下线、运输环节的追踪管理系统。
系统作用是实现对集装箱、托运车辆的追踪管理。
通过自动采集集装箱、托运车辆的信息,实现对集装箱(集装箱生产管理)、托运车辆(运费场(集装箱存放状态)的自动管理。
2.4.1系统构成
基于EPC和RFID的集装箱管理系统是一个大系统,包括:
发卡器、读写器、电子标签(集装箱电子标签和托运车辆电子标签)、天线,车载阅读器系统,工厂出口检测子系统、堆场自动管理子系统,中央监控子系统。
如下图6所示:
图6集装箱管理系统
(1)中央监控中心子系统:
监控其他子系统运作,与其他子系统进行信息交互。
进行集装箱信息管理和托运车辆信息管理,数据统计与分析,进行运费结算。
向客户提供集装箱信息查询服务。
(2)出厂监控子系统:
监测、记录出厂集装箱的信息、托运车辆的信息、发生时间、操作人员等,并统计分析各种集装箱的出厂情况。
(3)堆场集装箱管理系统:
监测,记录经过闸口的集装箱信息、对应的托运车辆信息、事件发生时间、操作人员等信息,堆场集装箱堆放位置信息管理找箱功能迅速准确查找集装箱状态;具有形象的2D集装箱堆场地图和放箱、找箱功能。
2.4.2网络实现
步骤:
1.给集装箱上加上射频识别标签;2.读写器对标签进行识
读;3通过savant软件将EPC码所有信息传到internet网上;4.ONS对象名解析服务;5.使用PML,将有关该集装箱的完整数据存到服务器上(如果发生缺陷或不合格事件,有了这个信息就可以很容易地找到问题的来源,便于回收有问题的集装箱)。
;6.在集装箱运往世界各地的途中,会被许多的射频设备扫描,通过标签上的信息可以得到这个集装箱的所有信息。
同时也将本次扫描的信息上传的数据库中,以便定位集装箱。
2.4.3个人设想
我有一种设想:
当EPC编码技术发展成熟,RFID即射频识别装置安装范围更广,同时电子标签技术更加完善,电子标签的价格也降低到一个合理的水平,我们就可以将生活中的重要物品都加入标签,同时这种标签是不易去除的。
例如我们购买了一部手机,而手机内部模块中就包含了一个EPC标签且这个标签无法去除。
这样如果一旦手机丢失或被人盗走。
我们就可以根据遍布各个角落的RFID射频识别装置和快速的互联网络,来查找和定位我们的手机,从而减少财务的损失。
要实现以上的愿望有以下几个技术要点需要解决:
(1)电子标签的价格需要降低,特别是主动是电子标签。
(2)大力发展电子标签技术和RFID技术,使得标签被识别的距离增大。
(3)降低RFID即射频识别器的价格,使得我们可以在各个角落广泛的安装,从而使得我们追踪物品成为可能。
总结
通过本次论文的撰写,我了解了许多EPC与RFID和物联网的相关知识,了解了它们的发展背景和技术现状以及面临的问题。
从而对于物联网我也有了一个更全面的把握。
相信这对于我以后的学习和科研会有着极大的帮助。
同时我也看到虽然本文对于EPC系统有了一个深入的介绍与阐述,然而对一些具体的技术关键点的实现讲的还不够详细,这些也是现在物联网技术往往会面临的问题。
当然在今后的学习中我会加强对于这方面的了解,更希望能够对此术做出贡献。
参考文献
[1]RoyalAirForce.History:
1940.http//www.raf.mod.uk/hisrory/line1940.hteml
[2]
[3]
[4]VinceStanford:
PervasiveComputingGoestheLastHundredFeetwithRFIDSystems,pervasivecomputing,April-June2003(Vol.2,No.2),pp.9-14
[5]RoyWant:
EnablingUbiquitousSensingwithRFID,Computer,April2004(Vol.37,No.4),pp.84-86
[6]田晓芳中国地质大学硕士论文EPC物联网与信息共享技术的研究与实现
[7]李秋霞吉林大学硕士论文基于RFID的集装箱EPC编码研究
[8]吴海普.无线射频辨识系统深陷标准之痛[EB/OL]
[9]网易商业报道.第二届中国国际EPC与物联网高层论坛在沪举行[EB/OL]
[10]邹生.力建中国第一张RFID物联网[EB/OL]
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