物联网网络结构 (1)作者： 阅读：3492 次 时间：2004-8-17来源：北京维深电子技术有限公司在由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。

接下来介绍网络各个构成部分：1 标签数据：EPCAuto-ID希望为每一件物理目标分配一个唯一的、可查找的标识码。

Auto-ID称之为EPC，或者是产品电子代码。

这个编码类似因特网上分配给节点的IP（网际协议）地址。

这也跟UPC/EAN（统一产品代码/国际物品编码）体系类似，UPC/EAN标识一类产品，而EPC可以唯一标识单品。

EPC编码是由一个版本号和另外三段数据（依次为域名管理、对象种类、序列号）组成的一组数字。

其中版本号标识EPC的版本号，它使得以后的EPC可有不同的长度或类型；域名管理是描述与此EPC相关的生产厂商的信息。

EPC的最主要的设计特色就是可以进行单品识别。

保持信息同物体区分，使标签尺寸最小化，并且增加标签健壮性，可测量性，可扩展性。

以一种EPC（96位）方案为例，它包括8位的版本号，三个数据分区（如下图所示，图中每个“X”表示8字节）。

EPC版本号指出EPC标签的格式，产品电子码总长度和EPC的分区信息。

版本号是体系中最灵活的部分。

它允许多种EPC格式，而且允许EPC向高位扩展。

版本号允许位长度重新分配，例如，一个更长的厂商编码（与相应的较短的产品序列号编码）可能被适用于有较少产品的情况。

(这点跟IP地址的分类模型类似) 目前，EPC码的位数有64位、96位和256位。

为了保证所有物品都有一个EPC并使其载体－标签成本尽可能降低，建议采用96位，这样这个数目可以为2.68亿个公司提供唯一标识，每个生产厂商可以有1600万个对象种类并且每个对象种类可有680亿个序列号，如果用来标识产品的话，已经足够了。

鉴于当前不用那么多序列号，所以只采用64位EPC，这样会进一步降低标签成本。

但是随着EPC-64和EPC-96版本的不断发展使得产品电子码作为一种世界通用的标识方案已经不足以长期使用，所以出现了256位编码。

至今已经推出EPC-96Ⅰ型，EPC-64Ⅰ型、Ⅱ型、Ⅲ型，EPC-256Ⅰ型、Ⅱ型、Ⅲ型等编码方案。

2 物理标签Auto-ID假定存储EPC的物理标签是电磁（Electromagnetic Identification EM ID）标签。

EMID标签是一种可以跟标签解读器进行无线通信的存储装置。

标签可以按照技术和性能等多方面进行分类。

EMID标签重要的特性有数据传送技术，调制方法，编密码方案，底层制作，传送频率和防止冲突算法，读取顺序，标签尺寸，编码位数，读取能力和能源等等。

在标签设计中最重要的方面是标签的价格。

为了降低价格，Auto-ID必须在标签上放置最少的数据。

通过减少标签上的数据以减少标签存储器的容量，从而降低价格。

为了适合低价的目标，标签上仅仅存储EPC，相关该标签的别的信息存储在网络数据库中。

在信息时代，数据不需要在产品上过渡冗余－它们可以在网络上单独传输。

在Auto-ID1.0规范中，定义了三种标签标准，分别是：900MHz 0类射频标签规范、13.56MHz 1类射频标签规范、860MHz－936MHz 1类射频标签规范。

以下简要介绍这三种规范。

2.1 900MHz 0类射频标签规范该规范介绍了高波段低价射频标签的标准，鉴于世界不同地区射频标准可能不一致，规范分为强制部分和可选部分。

标签中的数据包括：用来唯一表识物体的EPC代码，循环校验码（CRC）和一个自毁代码（destruct c ode）。

2.2 13.56MHz 1类射频标签规范该规范给出了13.56MHz ISM波段标准。

包含EPC，CRC和自毁代码。

下图是64位和96位的标签存储结构。

2.3 860MHz－936MHz 1类射频标签规范标签存储产品唯一标识码，错误校验码和一个简短的密码。

其中，产品用EPC唯一标识，错误校验采用CRC，对于密码没有严格要求。

1类标签数据逻辑存储在标识符标签存储器（Identifier Tag Memory，ITM）中。

在存储器的0部分，ITM线性逻辑存储采用最大标识位（MSB），密码的最小标识符（LSB）是ITM的最后位。

其中EPCTM包括以下字段：版本号，域名管理，对象分类和序列号，按照从MSB到LSB 的顺序存储，因此EPCTM的MSB也就是版本号的MSB。

3 标签的关键属性3.1频率还没有确定是否采用单一的标准频率作为EPC标准频率。

Auto-ID初步选择了四种频率作为低频、高频、超高频的代表：125KHZ，13.56MHZ，900MHZ，2.45G HZ。

不幸的是，每一种频率都存在问题以至于不能广泛应用。

大体上说，较低频率穿透力较强；而较高频率有较好的数据流量，有更大的读取范围，但是需要更高的能量。

选择频率时，还需要符合不同的国家和地区标准，主要是服从不同国家的发射能量的限制。

频率问题也需要受到应用软件的影响。

其实，选择频率主要受地方标准影响，而不仅仅是技术的问题。

全世界有通用的ISM波段标准，因此，标签在不同地区用不着调整。

我们认为确定频率标准为时过早，因为：1、标签很可能有新的应用范围，也就是说标签的需求还不能充分预知。

2. 可能要设计读写很宽范围频率的解读器，从KHZ到GHZ。

事实上，一个“大波段”或者轻巧解读器的项目正在由麻省理工学院的Neil G ershenfeld教授带领下展开。

3. 许多高级通讯技术，比如频谱通讯技术，将应用在EMID标签上。

3.2 调制方法有许多调制方案，其中比较重要的有：Amplitude Shift Keying (ASK), Freque ncy Shift Keying (FSK), Phase Shift Keying (PSK),和multiple access sc hemes (TDMA, FDMA, CDMA and WCDMA)，正在考察这些标准，还没有确定哪个标准更适合。

3.3防止冲突，同时读取标签的能力Sunny Siu教授已开发了一个“hands up”协议，该协议达到了理论上的最好水平，并且该协议需要很少的附加功能。

Auto-ID正在跟标签生产者一起努力，考察该标准是否可以更加便宜的应用。

如果成功，该协议很可能是未来推荐标准的基础。

解读器4.1基本工作原理解读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的最常用的方法就是电感式耦合。

只要贴近，盘绕解读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解读器。

这些返回的电磁波被转换为数据信息，即标签的EPC编码。

目前，一个解读器成本大约为1000美元甚至更多，而且大多数只能读取单一频率芯片中的信息。

Auto-ID中心已经设计了灵敏解读器的详细参考规范，这种解读器能够读取不同频率芯片中的信息。

通过这种途径，公司能够在不同的情况下利用不同种类的标签，且不必为每一种频率的标签都购买一个解读器。

因为公司将需要购买许多解读器以覆盖他们运营的各个领域，所以解读器价钱一定要能够为他们所接受。

Aut o-ID的规范将使得生产商在大批量生产的情况下能生产出成本大约100美元的灵敏解读器。

4.2. 避免解读器冲突利用解读器遇到的一个问题就是，从一个解读器发出的信号可能与另一个覆盖范围重叠的解读器发出的信号互相干扰。

这种现象叫做解读器冲突，Auto-ID中心利用一种叫做时分多址（TDMA）机制来避免冲突。

简而言之，就是解读器被指示在不同时段读取信息，而不是在同一时刻都试图读取信息，这保证了它们不会互相干扰。

但是这意味着处于两个解读器重叠区域的任何一个RFID标签都将被读取两次信息，为此开发出了一套删除冗余信息的系统。

4.3 避免标签冲突解读器遇到的另一个问题就是在同一范围内要读取多个芯片的信息，当在同一时刻超过一个芯片向解读器返回信号时，这样标签冲突就发生了，它使解读器不能清晰判断信息。

Auto-ID中心已经采用了一个标准化的方法来解决这个问题。

解读器只要求第一位数符合它所要求的数字的标签回应解读器。

从本质上来讲，就是，解读器提出要求：“产品电子码以0开头的标签回应解读器。

”如果超过一个标签回应，则解读器继续要求：“产品电子码以00开头的标签回应解读器。

” 这样操作直到仅有一个标签回应为止。

这一过程非常迅速，一个解读器在1秒之内可以读取50个标签的信息。

4.4. 读取距离解读器读取信息的距离取决于解读器的能量和使用的频率。

通常来讲，高频率的标签有更大的读取距离，但是它需要解读器输出的电磁波能量更大。

一个典型的低频标签必须在一英尺内读取，而一个UHF标签可以在10到20英尺的距离内被读取。

在某些应用情况下，读取距离是一个需要考虑的关键问题，例如有时需要读取较长的距离。

但是较长的读取距离并不一定就是优点，如果你在一个足球场那么大的仓库里有两个解读器，你也许知道有哪些存货，但是解读器不能帮你确定某一个产品的具体位置。

对于供应链来讲，在仓库中最好有一个由许多解读器组成的网络，这样它们能够准确地查明一个标签的确切地点。

Auto-ID中心的设计是一种在4英尺距离内可读取标签的灵敏解读器。

本地网络技术标签如果数万亿计的话，需要上百万个解读器安置在仓库，码头，工厂，卡车和架子。

因此需要大批量的解读器和附加传感器。

Auto-ID正在开发便宜的网络解读器，传感器和当地数据库。

TCP/IP网络可以作为该网络的参考，然而，TCP/IP控制器比较贵。

Auto-ID正寻找别的标准，比如RS 232（已经执行），RS 485（已经执行），Lon Works IE EE 1473（正在执行）。

数据存储在当地数据库中，标签解读器与当地数据库相连结。

（如上图表示）Auto-ID正在开发便宜的数据库工具。

目前应用的数据库软件是MySQL。

经过授权，数据库可以经由网络存取。

Auto-ID正在观望一些新标准。

蓝牙TM（BlueTooth）是一种局域网射频标准，其支持者包括（NOKIA）诺基亚，（Ericsson ）爱立信公司，IBM，英特尔（Intel），微软（Microsoft）和东芝（Toshiba）。

Auto-ID正在研究该标准，同时采用一些应用程序进行内部测试。