2.3　产品电子代码标准化

麻省理工学院的Auto-ID中心是富有创造力的实验室，该实验室开启了一项自动化识别系统的研究，将RFID技术应用于全球的商业贸易领域，从而开启了一个全新的时代。Auto-ID中心于1999年成立，以零售业为研究对象，对EPC进行研发。2003年10月，Auto-ID中心将EPC转交给GS1旗下的EPCglobal Inc.，将电子标签从学术研究阶段推向商业应用阶段。

Auto-ID中心以美国麻省理工大学（MIT）为领队，在全球拥有实验室。Auto-ID中心构想了物联网的概念，这方面的研究得到100多家国际大公司的通力支持。EPCglobal是由美国统一代码协会（UCC）和国际物品编码协会（EAN）于2003年9月共同成立的非营利性组织，其前身是1999年10月1日在美国麻省理工学院成立的非营利性组织Auto-ID中心。EPCglobal是一个受业界委托而成立的非营利组织，负责电子标签网络的全球化标准，以便更加快速、自动、准确地识别供应链中产品。同时，EPCglobal是一个中立的标准化组织。EPCglobal由EAN和UCC两大标准化组织联合（现在的GS1）成立，它继承了EAN·UCC与产业界近30年的成功合作传统。企业和用户是EPCglobal网络的最终受益者，通过EPCglobal网络，企业可以更高效、弹性地运行，可以更好地实现基于用户驱动的运营管理。Auto-ID将EPC标准化工作交给了GS1，自己则专注于电子标签网络中的技术问题。

2.3.1　EPCglobal网络设计的目标

EPCglobal的目的是促进电子标签网络在全球范围内更加广泛地应用。RFID网络由自动识别中心开发，其研究总部设在麻省理工学院，并且还有全球顶尖的5所研究型大学的实验室参与。2003年10月31日以后，自动识别实验室（Auto-ID）的管理职能正式停止，但保留研究功能组织标准文档的撰写并提供技术支持、开展研讨培训等学术活动。EPCglobal将继续与自动识别实验室密切合作，以改进RFID技术使其满足将来自动识别的需要。理解EPCglobal的目标是理解RFID技术的关键，RFID除了提供全球统一的电子编码之外，创造性地将网络设定为一个自动及时识别、信息共享、透明和可视的网络平台。具体来说：

①EPCglobal网络是实现自动即时识别和供应链信息共享的网络平台。通过EPCglobal网络，提高供应链上贸易单元信息的透明度与可视性，以此各机构组织将会更有效运行。通过整合现有信息系统和技术，EPCglobal网络将对全球供应链上贸易单元即时准确自动地识别和跟踪。

②EPCglobal的目标是解决供应链的透明性。透明性是指供应链各环节中所有合作方都能够了解单件物品的相关信息，如位置、生产日期等。目前EPC-global已在中国、加拿大、日本等国建立了分支机构，专门负责EPC码段在这些国家的分配与管理、EPC相关技术标准的制定、EPC相关技术在本国的宣传普及以及推广应用等工作。

③EPCglobal的主要职责是在全球范围内对各个行业建立和维护EPC网络，保证供应链各环节信息的自动、实时识别采用全球统一标准。通过发展和管理RFID网络标准来提高供应链上贸易单元信息的透明度与可视性，以此来提高全球供应链的运作效率。

2.3.2　EPCglobal服务范围

EPCglobal现已经合并到了GS1旗下，EPCglobal为期望提高其有效供应链管理的企业提供下列服务[3]：

①分配、维护和注册EPC管理者代码；

②对用户进行EPC技术和EPC网络相关内容的教育和培训；

③参与EPC商业应用案例实施和EPCglobal网络标准的制订；

④参与EPCglobal网络、网络组成、研究开发和软件系统等规范的制订和实施；

⑤引领EPC研究方向；

⑥认证和测试，与其他用户共同进行试点和测试。

EPCglobal将系统成员大体分为两类：终端成员和系统服务商。终端成员包括制造商、零售商、批发商、运输企业和政府组织。一般来说，终端成员就是在供应链中有物流活动的组织。而系统服务商是指那些给终端用户提供供应链物流服务的组织机构，包括软件和硬件厂商、系统集成商和培训机构等。

EPCglobal在全球拥有上百家成员。EPCglobal由EAN和UCC两大标准化组织联合成立了EPCglobal管理委员会——由来自UCC、EAN、MIT、终端用户和系统集成商的代表组成。EPCglobal主席对全球官方议会组和UCC与EAN的CEO负责。EPCglobal员工与各行业代表合作，促进技术标准的提出和推广、管理公共策略、开展推广和交流活动并进行行政管理。架构评估委员会（ARC）作为EPCglobal管理委员会的技术支持，向EPCglobal主席做出报告，从整个EPCglobal的相关构架来评价和推荐重要的需求。商务推动委员会（BSC）针对终端用户的需求实施行动来指导所有商务行为组和工作组。国家政策推动委员会（PPSC）对所有行为组和工作组的国家政策发布（例如安全隐私等）进行筹划和指导。技术推动委员会（TSC）对所有工作组所从事的软件、硬件和技术活动进行筹划和指导。行为组（商务和技术）规划商业和技术愿景，以促进标准发展进程。商务行为组明确商务需求，汇总所需资料并根据实际情况，使组织对事务达成共识。技术行为组以市场需求为导向促进技术标准的发展。工作组是行为组执行其事务的具体组织，工作组是行为组的下属组织（其成员可能来自多个不同的行为组），经行为组的许可，组织执行特定的任务。Auto-ID实验室由Auto-ID中心发展而成，总部设在美国麻省理工大学，与其他五所学术研究处于世界领先的大学（英国剑桥大学、澳大利亚阿德莱德大学、日本庆应大学、中国复旦大学和瑞士圣加仑大学）通力合作，研究和开发EPCglobal网络及其应用。

2.3.3　EPCglobal协议体系

在EPCglobal定义的规范中，结构框架（Architecture Framework）是其各个相关标准的集合体，包括EPCglobal运行相关的软硬件、信息标准以及核心服务等，是理解EPCglobal规范的一个整体框架。通过结构框架，可以清晰地看到协议的分层结构以及协议之间的接口情况。结构框架的最终目标就是让终端用户真正受益，因此定义了软件、硬件、信息标准与核心服务，并在结构框架中说明了上述定义内容之间的关联性。

（1）EPCglobal的目标

1）标准的角色扮演

①协助完成贸易伙伴之间信息与实体物品的交换　贸易伙伴之间想要交换信息，必须先就信息的结构和信息交换的定义和结构，以及交换执行的机制等达成协议。EPCglobal标准就是信息标准和跨公司信息交换标准。另外，贸易伙伴之间在交换实体物品时，必须在实体物品中附加贸易双方都明确的产品电子编码。EPCglobal标准定义了RFID设备与EPC编码信息标准的规格。

②提升系统组件在竞争市场中存在的意义和价值　EPCglobal标准定义了系统组件之间的接口，以促进不同厂商生产的组件之间的互通性，从而提供给终端用户多种选择，并保证不同系统和不同贸易伙伴之间的交换能够顺利进行。

③鼓励创新　EPCglobal标准只是定义接口，并没有定义详细过程。在接口标准确保不同系统之间的互通性后，实施者可以自行创新开发相关产品与系统。

2）全球标准　EPCglobal致力于全球标准的创造与应用。这个目标就是要确保EPCglobal结构框架能够在全球通用，并以此来支持结构方案的提供者获得开发的基础。

为了实现上述目标，EPCglobal制定了标准开发过程规范，它规范了EPC-global各部门的职责以及标准开发的业务流程。它对递交的标准草案进行多方审核，技术方面的审核内容包括防碰撞算法性能、应用场景、标签芯片占用面积、读写器复杂度、密集读写器组网、数据安全六个方面，确保制定的标准具有很强的竞争力。

3）开放系统　EPCglobal结构框架保持开放与客观中立性。所有结构单元之间的接口都以公开标准的方式制定和公布。参与开发的团体和组织都需要采用EPCglobal标准开发流程或者其他标准组织的类似流程。EPCglobal的知识产权政策可以确保EPCglobal标准具有自由与开放的权利，在与EPCglobal兼容的系统中能够顺利执行。

（2）EPCglobal制定的协议体系

EPCglobal是以美国和欧洲某些国家为首，全球很多企业和机构参与的RFID标准化组织。它属于联盟性的标准化组织，在RFID标准制定的速度、深度和广度方面都非常出色，受到全球广泛地关注。EPCglobal制定的协议体系见图2-8。

1）EPCglobal RFID标准体系框架　在EPCglobal标准组织中，体系架构委员会ARC的职能是制定RFID标准体系框架，协调各个RFID标准之间关系，使它们符合RFID标准体系框架要求。体系架构委员会对于复杂信息技术标准的制定来说非常重要。ARC首先给出EPCglobal RFID体系框架，它是RFID典型应用系统的一种抽象模型，包含三种主要活动，如图2-9所示。

2）EPCglobal体系框架功能如下。

①EPC物理对象交换　用户与带有EPC编码的物理对象进行交互。对于EPCglobal用户来说，物理对象是产品，用户是该物品供应链中的成员。EPC-global RFID体系框架定义了EPC物理对象交换标准，能够保证用户将一种物理对象提交给另一个用户时，后者能够确定该物理对象EPC编码，并能方便地获得相应的物品信息。

②EPC基础设施　为实现EPC数据的共享，每个用户在应用时应为新生成的对象进行EPC编码，通过监视物理对象携带的EPC编码对其进行跟踪，并将搜集到的信息记录到基础设施内的EPC网络中。EPCglobal RFID体系框架定义了用来收集和记录EPC数据的主要设施部件接口标准，因而允许用户使用互操作部件来构建其内部系统。

③EPC数据交换　用户通过相互交换数据来提高物品在物流供应链中的可见性。EPCglobal RFID体系框架定义了EPC数据交换标准，为用户提供了一种端到端共享EPC数据的方法，并提供了用户访问EPCglobal核心业务和其他相关共享业务的方法。

ARC从RFID应用系统中凝练出多个用户之间RFID体系框架模型（图2-10）和单个用户内部RFID体系框架模型（图2-11），它是典型RFID应用系统组成单元的一种抽象模型，目的是表达实体单元之间的关系。在模型图中实线框代表实体单元，它可以是标签、读写器等硬件设备，也可以是应用软件、管理软件、中间件等；虚线框代表接口单元，它是实体单元之间信息交互的接口。体系结构框架模型清晰表达了实体单元之间的交互关系，实体单元之间通过接口实现信息交互。接口就是制定通用标准的对象，因为接口统一以后，只要实体单元符合接口标准就可以实现互联互通。这样允许不同厂家根据自己的技术和RFID应用特点来实现实体互联，也就是说提供相当的灵活性，适应技术的发展和不同应用的特殊性。实体就是制定应用标准和通用产品标准的对象。实体与接口的关系类似于组件中组件实体与组件接口之间的关系，接口相对稳定，而组件的实体可以根据技术特点与应用要求由企业自己来决定。

EPCglobal标准是全球中立、开放的标准，由各行各业、EPCglobal研究工作组的服务对象用户共同制定，最终由EPCglobal管理委员会批准和发布，并推广实施，包括数据采集、信息发布、信息资源组织管理、信息服务发现等方面。除此之外，部分实体单元也可能组成分布式网络，如读写器、中间件等，为了实现读写器、中间件的远程配置、状态监视、性能协调等会产生管理接口。下面是几个常用的相关标准。

a．EPC标签数据转换标准。本标准是EPC标签数据标准规范的可机读版本，可以用来确认EPC格式以及转换不同级别数据表示。此标准描述了如何解释可机读版本，包括可机读标准最终说明文件的结构和原理，并提供了在自动转换或验证软件中如何使用该标准的指南。

b．EPC标签数据标准。本标准规定EPC体系下通用识别符（GID）、全球贸易项目代码（GTIN）、系列货运集装箱代码（SSCC）、全球位置编码（GLN）、全球可回收资产代码（GRAI）、全球个别资产代码（GIAI）的代码结构和编码方法。

c．空中接口协议标准。空中接口协议规范了电子标签与读写器之间命令和数据交互。900MHz Class 0射频识别标签规范规定900MHz Class 0操作的通信接口和协议，包括在该波段通信的射频和标签要求、操作算法。13.56MHz ISM波段Class 1射频识别标签接口规范规定13.56MHz Class1操作的通信接口和协议，包括在该波段内通信的射频和标签要求。860～960MHz Class 1射频识别标签射频和逻辑通信接口规范被命名为Class 1 Generation 2 UHF空中接口协议标准，通常被称为Gen 2标准。本标准规定在860～960MHz率范围内操作的无源反射散射、应答器优先沟通（ITF）、RFID系统的物理和逻辑要求。RFID系统由应答器（也叫读写器）和标签组成。

d．读写器协议标准。读写器协议标准是一个接口标准，详细说明了一台具备读写标签能力的设备和应用软件之间的交互作用。提供读写器与主机（主机是指中间件或者应用程序）之间的数据与命令交互接口，与ISO/IEC 15961、15962类似。它的目标是主机能够独立于读写器与标签的接口协议，即适用于智能程度不同的RFID读写器、条码读写器，适用于多种RFID空中接口协议，适用于条形码接口协议。该协议定义了一个通用功能集合，但是并不要求所有的读写器实现这些功能。它分为三层功能：读写器层规定了读写器与主计算机交换的消息格式和内容，它是读写器协议的核心，定义了读写器所执行的功能；消息层规定了消息如何组帧、转换以及在专用的传输层传送，安全服务（如身份鉴别、授权、消息加密以及完整性检验）规定了网络连接的建立、初始化建立同步的消息、初始化安全服务等；传输层对应于网络设备的传输层。读写器数据协议位于数据平面。

e．低层读写器协议标准。EPCglobal于2007年4月24日发布了低层读写器协议（LLRP）标准。低层读写器协议的使用使读写器发挥最佳性能，以生成丰富、准确、可操作的数据和事件。低层读写器协议标准将进一步促进读写器互通性，并为技术提供商提供基础以扩展其提供具体行业需求的能力。它为用户控制和协调读写器的空中接口协议参数提供通用接口规范，它与空中接口协议密切相关。可以配置和监视ISO/IEC 18000-6 TypeC中防碰撞算法的时隙帧数、Q参数、发射功率、接收灵敏度、调制速率等，可以控制和监视选择命令、识读过程、会话过程等。在密集读写器环境下，通过调整发射功率、发射频率和调制速率等参数，可以大大消除读写器之间的干扰等。它是读写器协议的补充，负责读写器性能的管理和控制，使读写器协议专注于数据交换。低层读写器协议位于控制平面。

f．读写器管理标准。读写器管理通过管理软件来控制符合EPCglobal要求的RFID读写器的运行状况。另外，它定义了读写器与读写器管理之间的交互接口。它规范了访问读写器配置的方式（如天线数等）以及监控读写器运行状态的方式（如读到的标签数、天线的连接状态等）。另外，还规范了RFID设备的简单网络管理协议（Simple Network Management Protocol，SNMP）和管理系统库（Management Information Base，MIB）。读写器管理协议位于管理平面。

g．读写器发现配置安装协议标准。本标准规定了RFID读写器和访问控制机及其工作网络间的接口，便于用户配置和优化读写器网络。

h．应用层事件标准。本标准规定客户可以获取来自各渠道、经过过滤形成的统一EPC接口，增加了完全支持Gen2特点的TID、用户存储器、锁定等，并可以降低从读写器到应用程序的数据量，将应用程序从设备细节中分离出来，在多种应用之间共享数据，当供应商需求变化时可升级拓展，采用标准XML/网络服务技术容易集成。提供一个或多个应用程序向一台或多台读写器发出EPC数据请求的方式等。通过该接口，用户可以获取过滤后、整理过的EPC数据。ALE基于面向服务的架构（SOA）。它可以对服务接口进行抽象处理，就像SQL对关系数据库的内部机制进行抽象处理那样。应用可以通过ALE查询引擎，不必关心网络协议或者设备的具体情况。

i．产品电子代码信息服务标准。产品电子代码信息服务标准为资产、产品和服务在全球的移动、定位和部署带来前所未有的可见度，是EPC发展的又一里程碑。EPCIS为产品和服务生命周期的每个阶段提供可靠、安全的数据交换。

j．对象名称服务标准。对象名称服务标准规定了如何使用域名系统定位与一个指定EPC中SGTIN部分相关的命令元数据和服务。此标准的目标读者为有意在实际应用中实施对象名称服务解决方案系统的开发商。

k．谱系标准。谱系标准及其相关附件为供应链中制药参与方使用的电子谱系文档的维护和交流定义了架构。该架构的使用符合成文的谱系法律。

l．EPCglobal认证标准。在确保可靠使用的同时，保证广泛的互操作性和快速部署，EPCglobal认证标准定义了实体在EPCglobal网络内X.509证书签发及使用的概况。其中定义的内容是基于互联网工程特别工作组（IETF）的关键公共基础设施（PKIX）工作组制定的两个Internet标准，这两个标准在多种现有环境中已经成功实施、部署和测试。

3）EPCglobal与ISO/IEC RFID标准之间的对应关系　目前EPCglobal RFID标准还在不断完善中，EPCglobal以联盟形式参与ISO/IEC RFID标准的制定工作，比任何一个国家具有更大的影响力。ISO/IEC比较完善的RFID技术标准是前端数据采集类，标签数据采集后如何共享和读写器设备管理等标准制定工作刚刚开始，而EPCglobal已经制定了EPCIS、ALE、LLRP等多个标准。EPCglobal将UHF空中接口协议、低层读写器控制协议、读写器数据协议、读写器管理协议、应用层事件标准递交给ISO/IEC，如2006年批准的ISO/IEC 18000-6 TypeC就是以EPC UHF空中接口协议为基础，正在制定的ISO/IEC 24791软件体系框架中设备接口也是以LLRP为基础。Class 0与ISO/IEC 18000-3对应，Class 1与ISO/IEC 18000-6标准对应，而UHF C1 G2已经成为ISO/IEC 18000-6C标准。EPCglobal借助ISO的强大推广能力，使自己制定的标准成为被广泛采用的国际标准。EPC系列标准中包含了大量专利，EPCglobal是非营利性的组织，专利许可由相关的企业自己负责，因此采纳EPCglobal标准必须十分关注其中的专利问题。

4）应用中EPCglobal体系框架的分类　EPCglobal在使用过程中支持单用户和多用户两种工作模式：

图2-10所示为多个用户交换EPC信息的EPCglobal体系框架模型，它为所有用户的EPC信息交互提供了共同的平台，使不同用户RFID系统之间实现信息的交互。因此需要考虑认证接口、EPCIS接口、ONS接口、编码分配管理和标签数据转换。

图2-11所示为单个用户系统内部EPCglobal体系框架模型，一个用户系统可能包括很多RFID读写器和应用终端，还可能包括一个分布式的网络。它不仅需要考虑主机与读写器之间的交互、读写器与标签之间的交互，读写器性能控制与管理、读写器设备管理，还需要考虑与核心系统或其他用户之间的交互，确保不同厂家设备之间兼容。