EPC以及其它RFID標準的問答

摘要：

近年來，隨著科學技術(shù)發(fā)展速度的加快，人們對科技的關(guān)注也越來越多了。特別是關(guān)系到人們?nèi)粘Ｉ畹目茖W技術(shù)，由于和人們的生活息息相關(guān)，人們在好奇之余也在努力適應這種新的技術(shù)。RFID就是其中之一。它不是一種新技術(shù)，但是，卻是在近兩年被重新提起的一種高科技。有關(guān)它的標準問題也是人們關(guān)注的焦點。

關(guān)鍵詞：

標準化、EPC、Gen2、ISO

1、Q：什么是RFID的標準化？

A：RFID是各個廠家當初在互相獨立和各自為政所規(guī)定的標準下開發(fā)出來的，所以缺乏統(tǒng)一規(guī)范。正因為如此，它在大規(guī)模的系統(tǒng)中很難得到運用。而熱切希望普及RFID技術(shù)的領(lǐng)域，如物流界由于運作區(qū)域非常廣泛，對RFID的標準化`極為重視。RFID標準化有標簽和讀寫器間的通信協(xié)議，以及標簽中ID的格式和數(shù)據(jù)檢索的結(jié)構(gòu)等方面。

2、Q：什么是EPC？

A：EPC的全稱是Electronic Product Code，中文稱為產(chǎn)品電子代碼。EPC的載體是RFID電子標簽，并借助互聯(lián)網(wǎng)來實現(xiàn)信息的傳遞。EPC旨在為每一件單品建立全球的、開放的標識標準，實現(xiàn)全球范圍內(nèi)對單件產(chǎn)品的跟蹤與追溯，從而有效提高供應鏈管理水平、降低物流成本。EPC是一個完整的、復雜的、綜合的系統(tǒng)。

3、Q：EPCglobal是什么樣的組織？

A：EPCglobal用中文解釋為全球產(chǎn)品電子代碼管理中心，是產(chǎn)品電子代碼（EPC）在全球的管理機

構(gòu)，它隸屬于國際物品編碼協(xié)會（GSI），是一個全球用戶參與的、中立的、非營利性標準化組織。它通過國際物品編碼協(xié)會（GS1）在全球103個國家和地區(qū)的編碼組織（在我國是中國物品編碼中心）來推動和實施 EPC工作，主要包括：推廣EPC標準；管理EPCglobal網(wǎng)絡(luò)；實施EPC系統(tǒng)的推廣工作；與包括麻省理工科大學MIT （Massachusetts Institute of Technology）在內(nèi)的7個Auto-ID實驗室合作來進行研發(fā)。各國編碼組織負責管理EPC系統(tǒng)成員的注冊和標準化工作，在當?shù)赝茝VEPC系統(tǒng)，提供技術(shù)支持和培訓。美國的沃爾瑪、IBM、微軟、英國的Tesco、荷蘭的飛利浦、日本的DNP等數(shù)百家企業(yè)都是EPCglobal的成員。

4、Q：產(chǎn)品電子代碼EPC與EAN·UCC編碼的關(guān)系如何？

A：EPC編碼是與EAN/UCC編碼兼容的RFID編碼標準。像任何編碼一樣，EPC編碼必須有載體，通過貼在物品上的載體，物品才能得到標識和識別。RFID電子標簽是EPC的唯一載體，EPC已經(jīng)成為 GS1（由UCC和EAN合并后成立的）的一項主要業(yè)務(wù)。EPC編碼與EAN/UCC編碼是兼容的，實現(xiàn)了對單個產(chǎn)品的唯一標識，而EAN/UCC編碼主要還是對產(chǎn)品類別進行標識。

5、Q：EPC編碼是怎樣構(gòu)成的？

A：EPC編碼由96位數(shù)碼構(gòu)成。在各位數(shù)里與條碼類似地分配有廠家編號、產(chǎn)品編號等數(shù)字段。RFID是比條碼具有更高水準的識別碼。其主要特征是利用它可以在制造、流通、銷售、使用直至再利用的全過程中有效地管理商品，并且有助于制定商品在流通中的最佳管理方式。從EPC編碼的構(gòu)成可以看出其數(shù)據(jù)量之大，不但可以面向數(shù)億企業(yè)，而且每個企業(yè)能夠為1000多萬種商品、每種商品可以對680億個單品賦碼。

A：盡管已有低頻、高頻、超高頻、甚超高頻等多種頻段已為RFID所利用，但是EPC編碼標準只是利用超高頻UHF（ultrahigh frequency）頻段（860MHz-960MHz）。而UHF頻段已被手機、無線廣播和其他無線業(yè)務(wù)所占用。各國為了減小對不宜清理的部分頻率的影響，各自選用了UHF內(nèi)的不同頻段為RFID專用。美國選用915MHz，歐洲選用868MHz，日本在結(jié)束第二代手機后將952MHz-954MHz或 950MHz-956MHz讓位于RFID。中國香港地區(qū)是865MHz-868MHz。而中國由于目前這個范圍被GSM、CDMA等占用，所以在清理的基礎(chǔ)上考慮將917MHz-922MHz分配給RFID使用，也有利用860Mhz以下頻段的說法，目前尚未做出最終決定。

7、Q：EPC標準有什么特點？

A：由于目前的EPC Gen2（關(guān)于Gen2和下文提到的Gen1請參閱后文的介紹）標準只是針對UHF頻段，它適合長距離的讀寫（讀取ID可達8m左右的距離），因此主要應用在物流等需要通信距離長的領(lǐng)域。目前EPC沒有對UHF以外的其它頻段制定標準。也就是說EPC的主要對象是物流，特別是物流中的流通領(lǐng)域，如用于購物。這樣把目標限定在很窄小范圍內(nèi)的最大好處在于可以降低電子標簽的成本。成本降低到一定程度，例如5美分（0.4元人民幣）,小商品上就可以使用電子標簽。EPC Gen2中對于空中接口的標準融合了Gen1和ISO協(xié)議中有關(guān)空中接口的優(yōu)點，加上一些從其他通訊系統(tǒng)借鑒來的信息，如從802.11 Wi-FI路由器，來實現(xiàn)讀寫器和標簽的通信，這樣會比現(xiàn)存的RFID協(xié)議更快捷、更可靠，并且可以解決對環(huán)境的噪聲污染問題。經(jīng)EPCglobal批準的EPC通信協(xié)議標準已經(jīng)提交ISO，即將成為國際通用標準。雖然目前定義完成的Gen2是針對UHF頻段的，但是EPC正在和將要制定高頻（HF）和 2.45GMW頻段的標準。

8、Q：電子商品編碼EPC系統(tǒng)包含哪些內(nèi)容？

A： EPC系統(tǒng)是一個非常先進的、綜合性的和復雜的系統(tǒng)。其最終目標是為每一單件商品建立全球開放的標準標識代碼。它由電子商品代碼（EPC）體系、射頻識別（RFID）系統(tǒng)及信息網(wǎng)絡(luò)這三個系統(tǒng)構(gòu)成。主要內(nèi)容由編碼標準、電子標簽、讀寫器、中間件，Savant系統(tǒng)(神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)軟件)、對象名稱解釋服務(wù) (ONS：Object Name Service)、物理標記語言(PML：Physical Markup Language)等六個方面組成。EPC系統(tǒng)及主要內(nèi)容由下表表示：

9、Q：EPC的信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)是怎樣實現(xiàn)ID信息檢索的？

A： EPC對于ID進行信息檢索的部件是：(1)Savant,(2)PML(Physical Markup Language) ,(3)ONS(Object Name Service)的三點。其中Savant是連接RFID讀寫器系統(tǒng)的操作軟件。PML(Physical Markup Language)是提供與ID相關(guān)聯(lián)信息的服務(wù)器。ONS在識別那些PML服務(wù)器所提供ID情報中，起到DNS（Domain Name Server）的類似作用。其處理流程如下。一旦Savant檢測到特定的ID以后，便向ONS服務(wù)器查詢相應于ID的PML服務(wù)器中的地址。然后，根據(jù)得到的地址去查詢PML服務(wù)器，便可得到ID所對應的準確信息。

10、Q：什么是EPC的Gen1?

A： Gen1標準是EPCglobal的前身Auto-ID Center制定的。EPC的Gen1是第一代之意，Gen是generation(世代)的縮寫。它包括Class 0協(xié)議和Class 1協(xié)議，其中Class 0協(xié)議下的標簽是只讀的，不可以寫入；而Class 1協(xié)議下的標簽雖是可讀寫的，但是只能寫一次，寫完后就成為只讀標簽，這兩種協(xié)議下的標簽都不具有保密性。Class 1和Class 2協(xié)議都是EPC的標準協(xié)議。

11、Q：什么是EPC的Gen2?

A：因Gen1存在許多問題，EPCglobal在Gen1頒布不久便立即開始制定的新的標準協(xié)議Gen2。Gen2事實上是EPCglobal 制定的Class 1 UHF頻段射頻識別空中接口的第二代標準。在Gen2協(xié)議下的標簽可以重復讀寫，并且增加了保密性能。其標準和ISO18000-6類似。Gen2的特點參照后文。

12、Q：EPC的Gen2經(jīng)歷了怎樣的發(fā)展過程？

A： Auto-ID Center的目標是規(guī)范編碼系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)構(gòu)造，并且采用ISO協(xié)議作為空中接口標準。早期，EAN和UCC致力于努力制訂符合ISO的UHF協(xié)議的全球標簽（GTAG）的標準。但是，Auto- ID Center反對這樣做，原因在于ISO中的UHF協(xié)議過于復雜，并且因此導致電子標簽的成本居高不下。

Auto-ID Center開始開發(fā)獨自的UHF協(xié)議，最初計劃制訂一套適用于不同級別標簽的協(xié)議。級別越高的標簽更完善。結(jié)果卻一直在調(diào)整計劃。

最終，Auto-ID Center采用Class 0和Class 1的兩種不同的協(xié)議，這意味著終端用戶必須購買不同的讀寫器來讀取Class 1和Class 0的標簽。

2003 年，Auto-ID Center的EPC技術(shù)因得到了UCC的認可，而開始與EAN組織進行合作，使EPC技術(shù)商業(yè)化。2003年11月，EPCglobal成立，Auto -ID Center將Class 0和Class 1協(xié)議轉(zhuǎn)交EPCglobal。后來EPCglobal通過會議批準Class 0和Class 1協(xié)議作為EPC標準。

Class 0和Class 1協(xié)議有兩個缺點，其一是Class 0和Class 1協(xié)議互不兼容，并且與ISO更不兼容。其二是它們不能做到全球通用。例如，Class 0發(fā)射信號時使用一種頻率，而接收信號時用另一種不同頻率。這與歐洲的標準不同。

2004年，EPCglobal開始著手第二代協(xié)議（Gen2)的開發(fā)，這個協(xié)議與Gen1不同，而是要使 EPC標準將更加接近ISO標準。2004年12月，EPCglobal又通過了Gen2。這樣Gen2和ISO標準同時成為RFID產(chǎn)品廠家的標準。

Gen2雖然接近了ISO，但是，關(guān)于AFI卻與ISO不同。所有的ISO標準都有AFI，這是一個8bit的編碼，用來識別標簽源碼，來防止EPCglobal對標準的壟斷。但是，生產(chǎn)商已經(jīng)開始用Gen2標準來生產(chǎn)產(chǎn)品，這將在供應鏈中形成全球使用Gen2的趨勢。

EPC的Gen2標準將以18000-6 Type C的形式，于2006年3月得到ISO的批準認可，納入ISO標準體系。

13、Q：為什么說Gen2標準是一個相當完備的標準？

A： Gen2中對于空中接口的標準融合了Gen1和ISO協(xié)議中有關(guān)空中接口的優(yōu)點，加上一些從其他通訊系統(tǒng)借鑒來的信息，如從802.11 Wi-FI路由器，來實現(xiàn)讀寫器和標簽的通信，這樣會比現(xiàn)存的RFID協(xié)議更快捷、可靠，并且可以解決對環(huán)境的噪聲問題。所以這個Gen2不是一個泛泛的概念，而是有具體明確對象的。
射頻識別的常用頻率范圍有HF ISM頻段，UHF 860MHz-960MHz頻段，MW 2.45GHz頻段等。不同頻段的射頻識別各有技術(shù)特點，然而針對EPC物品編碼應用的大物流，供應

鏈管理的應用需求，UHF頻段具有讀寫距離遠，通訊速率較高等優(yōu)勢而成為最適合上述應用的頻段。因此，自EPCglobal接管Auto-ID Center之初，就成立了專門的硬件工作組（Hard ware Action Group, HAG）負責制訂EPC射頻識別的空中接口技術(shù)，首先進行的就是UHF頻段的。該工作組幾乎集合了全球最主要的射頻識別硬件供應商，在已有的UHF射頻識別標準（如ISO/IEC 18000-6）、已有用戶需求和相關(guān)技術(shù)儲備基礎(chǔ)上，該工作組根據(jù)EPC應用的特殊需求進行了前后長達兩年的分析、論證最終制定了我們所說的Gen2標準。從這一點上，我們就可以說Gen2標準是一個不同一般的射頻識別空中接口標準。從技術(shù)上說，這個標準是一個相當完備的標準，當然這樣造成的后果是實現(xiàn)的復雜度提高，芯片設(shè)計難度及制造成本也相應提高。（朱正）

14、Q：與Gen1相比，Gen2的最基本的優(yōu)越性有哪些？

A：與Gen1相比，Gen2的最基本的優(yōu)越性在于：

更快的讀取率

Gen2 協(xié)議是為了使讀者能在RFID標簽中讀取和寫入數(shù)據(jù)比Gen1協(xié)議更快而設(shè)計的。Gen2支持標簽到讀寫器轉(zhuǎn)變率最高可達到640Kbit/sec，相比較而言，Gen1的Class 0是140Kbit/sec，Class 1為80Kbit/sec，比率的提高意味著公司可以用比從前高出很多的速率來讀取標簽，以適應現(xiàn)場對讀取速度的要求。此外，Gen2標簽每寫入 16bit要少于20毫秒。寫入一個96bit的EPC,加上開頭（標簽里儲存的一些額外信息）不超過140msec，并且允許讀寫器以高于7個標簽 /sec的速度工作，這種速度能滿足目前生產(chǎn)線上的實時要求，因此現(xiàn)場不需要放慢他們的生產(chǎn)線的速度就能為標簽寫入EPC。

較長的密碼

新的Gen2使用32bit長的密碼，同時也用來終止、鎖定和開啟記憶。這意味著至少有4億多種密碼可供選擇，除了得到標簽的所有者的許可之外，沒有人能夠破壞或停止標簽的工作狀態(tài)。

15、Q：Gen2的性能方面的提升或者說技術(shù)特點是什么？

A：Gen2的性能方面的提升或者說技術(shù)特點主要有下面這幾個方面：

第一，Gen2在制定過程中，伴隨著世界主要區(qū)域的用于射頻識別的無線電頻段的劃分和落實。所以
Gen2標準充分考慮了全球范圍內(nèi)的通用性，Gen2標準規(guī)定了多種編碼、信號調(diào)制方式，使得射頻識別標簽及讀寫器能夠在符合地方無線電管理標準的前提下最大程度提升系統(tǒng)性能。
第二，Gen2標準提出了全新的密集讀寫器（Dense-Reader）模式的解決方案，在后面的問題中我們再具體了解。
第三，Gen2標準有效地將Ghost Read（幻影標簽）的發(fā)生概率極大地降低了，理論分析針對EPC的大物流應用，其發(fā)生概率也僅為1個/年。
第四，明確規(guī)范了kill指令及Lock指令，用于實現(xiàn)隱私保護的用戶需求。（朱正）

16、Q：Dense-Reader模式是怎樣的工作原理？

A： Gen2中的Dense Reader模式也是針對EPC的大物流和供應鏈管理的具體應用提出的。在這些應用中，常常會出現(xiàn)在一個相對較小的物理空間，比如一個倉庫中，同時存在著十幾甚至幾十臺讀寫器的情況。不同于其他的無線通信系統(tǒng)，射頻識別系統(tǒng)中從標簽返回的信號強度是非常弱的，而標簽又是無源低成本的，無法實現(xiàn)復雜的編碼和調(diào)制方式，標簽基本上只能以調(diào)幅的形式返回信號。因此，即使通過讀寫器選擇不同通信信道的方式，近旁信道的讀寫器仍然會對信道中工作的讀寫器和標簽產(chǎn)生干擾。針對這一問題，以往的解決方案是讀寫器在工作前通過偵聽信道中的信號強度來決定是否開啟，即所謂的“發(fā)前聽”（Listen Before Talk）方式來實現(xiàn)。

第一，但這種方式的效率低，并且一個對旁瓣抑制差的讀寫器可以輕易地將工作場所內(nèi)的其他讀寫器設(shè)置為工作無效。
第二，針對這一問題，Gen2制定了專門的Dense-Reader模式。該

模式主要通過降低信號通信速率來降低收發(fā)信號的帶寬，同時嚴格限制讀寫器的收發(fā)信道的帶寬，通過采用滾降系數(shù)大的濾波器來抑制帶外信號泄露和噪聲，從而實現(xiàn)各個信道之間的讀寫器和標簽互不干擾。同時，針對標簽，通過設(shè)計解碼濾波器，提升標簽對其他信道讀寫器干擾的抑制。

第三，做個形象的比喻：如果一條馬路寬度一定，我們劃分成一定數(shù)量的車道，如果汽車的限速是120公里，為了安全考慮，車道寬度比較大，也許我們只能劃出4 車道，而限速如果降低到60公里，那么車與車之間的影響就會減小，我們就可能可以劃出6車道，而如果進一步降低限速，比如我們都改騎自行車，那么同樣的馬路我們可能就可以讓20輛自行車互不干擾地運行了。如果我們在車道間在加上良好的隔離（濾波抑制），那么我們就可以進一步提升同時運行的自行車數(shù)量了。（朱正）

17、Q：較長識讀距離對系統(tǒng)識讀率由何好處？

A：長識讀距離是絕大部分射頻識別系統(tǒng)性能優(yōu)化的需求。較長的識別距離對于提高讀出率、吞吐率、以及可靠性都有幫助。（朱正）

18、Q：怎樣才能有較長的識讀距離？

A：提高識讀距離是關(guān)系整個射頻識別系統(tǒng)的，一般而言我們可以通過幾個方面來提高識讀距離：降低標簽芯片的功耗是最直接的手段；作為標簽芯片的核心技術(shù)之一的整流電路的效率也是關(guān)系到識讀距離的重要因素，采用整流效率高的電路結(jié)構(gòu)和元件是目前常用的解決方法；降低信道之間的干擾也是提高識讀距離的重要手段。（朱正）

19、Q：Ghost Read是怎么回事？

A： Ghost Read，現(xiàn)在還沒有看到國內(nèi)有什么準確的翻譯方法，我暫時翻譯為幻影標簽。那么Ghost Read是什么呢？就是讀寫器得到了實際在通信范圍內(nèi)并不存在的標簽，可能這個標簽上存儲的EPC號碼是在別的產(chǎn)品、別的物理空間中的，也可能在整個系統(tǒng)中的任何地方都沒有出現(xiàn)過。相對于標簽丟失而言，Ghost Read對于系統(tǒng)的影響更嚴重。（朱正）

20、Q：Gen2是怎樣避免Ghost Read出現(xiàn)的？

A：解決Ghost Read的方式主要依靠嚴格時序結(jié)構(gòu)、隨機數(shù)確認通信有效，數(shù)據(jù)完整性檢查等手段加以避免。以Gen2為例，讀寫器必須經(jīng)過八重嚴格定義的檢查機制才能夠得到一個標簽中的EPC編碼，這樣就將Ghost Read的出現(xiàn)概率大大降低了。（朱正）

21、Q：Gen2技術(shù)的將來性如何？

A： Gen2是一個非常完備的UHF頻段射頻識別標準，其未來將會和條形碼一樣成為我們?nèi)粘Ｉ畹囊粋€部分。回顧射頻識別技術(shù)在過去幾年中的發(fā)展，我們可以看到整個社會對射頻識別技術(shù)的認識從無到有，然后是狂熱追捧，接著又出現(xiàn)了低谷?，F(xiàn)在是真正進入應用，產(chǎn)生價值的時候了。吉列公司通過采用射頻識別技術(shù)，已經(jīng)將缺貨率降低了20%。我們確實欣喜地看到越來越多的成功案例。而標簽、讀寫器等硬件成本也在不斷下跌，Gen2技術(shù)大規(guī)模應用的到來已為時不遠了。（朱正）

22． Q：采用EPC C1 Gen2的空中接口協(xié)議是否一定需要采用EPC編碼？

A：并不需要。EPC C1 Gen2空中接口協(xié)議是一個非常寬容的協(xié)議，制定中考慮了非EPC編碼的需求。在EPC C1 Gen2 v1.1.0的最終版6.3.2.1.2.2部分詳細定義了協(xié)議控制字。簡單地來說，在控制字中有一位表示是否存儲的是EPC編碼，如果是EPC編碼則控制字中的其它位存儲相應的EPC信息，如果不是EPC編碼，則為非EPC編碼，控制字存儲的是符合ISO 15961規(guī)范的應用類型AFI編碼。從而實現(xiàn)了和國際標準的兼容性。在這個架構(gòu)基礎(chǔ)上，我們完全可以采用符合我國應用需求的編碼。

23、Q：EPC必須遵循哪些規(guī)則？

A：EPC必須遵循下述原則：
全球通用、開放、中立。
在知識產(chǎn)權(quán)（IP）方面免專利使用費（Royalty free）。
價格低、性能高的RFID標簽和讀寫器。
標簽盡量簡單，ID信息保持在網(wǎng)絡(luò)中。
供應鏈上的所有環(huán)節(jié)上都要保

24、Q：UID是怎么回事？

A：泛在ID中心（Ubiquitous ID Center）是以東京大學的坂村健教授所主持的TRON項目為基礎(chǔ)，于2002年12月設(shè)立的標準化團體。其宗旨為將自動物體識別作為RFID的核心。不僅以代替條碼（一維條碼和二維條碼）為目標，而且在日常生活的各個領(lǐng)域里全面提供新式服務(wù)為基礎(chǔ)來推動RFID的應用。作為基本ID利用由128位數(shù)碼組成的U-CODE，我們常稱之為UID編碼。該中心在研究如何以ID被發(fā)行的時間和場所等為基礎(chǔ)來自動生成ID的方法。另外UID的體系不僅限于通常的 RFID標簽，而且包括搭載有CPU的密碼化電子標簽。這樣一來UID體系涵蓋和涉及了RFID標簽的多種多樣的應用，所以該體系的主要特征為在提高現(xiàn)存的各類標簽體系的水準為前提推行標準化。

25、Q：國際標準化組織ISO有哪些相關(guān)標準？

A：標簽和讀寫器間的通信協(xié)議的標準化規(guī)格正在由國際標準化組織ISO進行制定。作為已經(jīng)確定的標準有ISO14443、ISO15693和ISO18000等種類。

其中ISO14443和ISO15693同時為13.56MHz頻帶所利用。ISO14443是關(guān)于認證和電子貨幣那樣保密程度高的情況下利用RFID或非接觸的IC卡的通信標準。主要有Type A(IC電話卡等)，Type B（身份證件等），Type C(FeliCa)的三種。ISO15693是以作為商品等目的來應用為前提的RFID通信規(guī)格。規(guī)定了內(nèi)存的讀寫等基本指令卻沒有規(guī)定密碼化等保密機能。

近來，ISO又制定和公布了ISO 18000標準，這個標準寫入了包括在供應鏈中用于貨物跟蹤的空中接口協(xié)議。ISO18000兼顧了世界上的七種RFID的主要頻段標準。ISO14443和ISO15693以及這七種標注的內(nèi)容匯總?cè)缦拢?

國際標準化組織（ISO）還制訂出有關(guān)動物跟蹤的RFID標準。
ISO11784詳細說明了標簽數(shù)據(jù)的構(gòu)成方式。
ISO11785定義了空中接口協(xié)議。
ISO還建立了測試RFID標簽與讀卡機一致性的標準(ISO 18047)，和測試RFID標簽與讀卡機性能的標準(ISO 18046)。
有關(guān)在供應鏈中利用RFID來進行貨物跟蹤的標準很少。ISO提議探討有關(guān)四十英尺海運集裝箱、托盤、運輸工具、具體案例等特殊條款。

注：各問的回答后括號內(nèi)的解答者為上海坤銳電子科技有限公司常務(wù)副總經(jīng)理朱正先生。