EPC編碼：嘗試為所有物理對(duì)象編碼
編碼是我們?nèi)粘Ｉ钪胁豢苫蛉钡囊徊糠帧Ｎ覀內(nèi)祟愖约壕蛽碛泻芏嗖煌木幋a，比如身份證號(hào)，學(xué)號(hào)，工號(hào)，在不同的場景下，利用不同的編碼可以精準(zhǔn)地識(shí)別定位每一個(gè)人。物品也被編碼，如資產(chǎn)分類號(hào)、圖書分類號(hào)、設(shè)備銘牌等，這些物品編碼有的是對(duì)物品進(jìn)行歸類，如圖書分類號(hào)，掃碼后能夠區(qū)分同一種圖書，而不能區(qū)分每一本書;有的是針對(duì)每一件物品編碼，如電子產(chǎn)品序列號(hào)等。這種唯一表示某一件物品的編碼可以寫入標(biāo)簽，形成單品級(jí)標(biāo)簽。物聯(lián)網(wǎng)獲得迅速發(fā)展，與這種編碼息息相關(guān)。
為了實(shí)現(xiàn)單品識(shí)別，1999年，美國麻省理工學(xué)院的自動(dòng)識(shí)別研究中心(Auto-ID Center)開發(fā)了EPC，旨在為每一個(gè)單品提供一個(gè)唯一的號(hào)碼——EPC碼，利用RFID技術(shù)，構(gòu)造一個(gè)實(shí)現(xiàn)全球物品信息實(shí)時(shí)共享的物聯(lián)網(wǎng)。
什么是EPC編碼?
EPC的全稱是Electronic Product Code，中文稱為產(chǎn)品電子代碼。EPC是建立在EAN.UCC(即全球統(tǒng)一標(biāo)識(shí)系統(tǒng))條型編碼的基礎(chǔ)上，并對(duì)該條形編碼系統(tǒng)做了擴(kuò)充，它的目標(biāo)是為特定的物理對(duì)象提供唯一標(biāo)識(shí)的特定標(biāo)識(shí)符，這種標(biāo)識(shí)在全球所有的物理對(duì)象中都是獨(dú)一無二的，從而實(shí)現(xiàn)全球范圍內(nèi)對(duì)單件產(chǎn)品的跟蹤和追蹤。也就是說，EPC編碼是要將已知的編碼納入并整合起來，建立更為開放的編碼體系。EPC編碼的載體就是RFID電子標(biāo)簽，其借助網(wǎng)絡(luò)來實(shí)現(xiàn)信息的傳遞和諸如固定資產(chǎn)、文件等重要物品的追蹤。
EPC編碼體系包括通用標(biāo)識(shí)符(GID)、基于EAN•UCC的全球貿(mào)易產(chǎn)品碼、美國國防部標(biāo)識(shí)符(DoD)等16種編碼方案。如圖1所示：
圖 1 EPC編碼體系
EPC編碼URI格式
EPC作為一種統(tǒng)一編碼標(biāo)識(shí)符(URI)的編碼規(guī)范如下所示：
urn:epc:id:scheme:component1.component2.…
其中，scheme表示EPC兼容的編碼方案名稱，Component1、Component2……表示在該編碼方案下的具體編碼部件。例如，urn:epc:id:sgtin:0614141.112345.400，該EPC編碼表達(dá)的是全球貿(mào)易產(chǎn)品碼SGTIN是0614141112345400的URI，其中Component1表示的是SGTIN的GS1 Company Prefix，取值是0614141;Component2表示的是Item Reference，取值是112345;Component3表示的是Serial Number，取值是400。
這樣，EPC就將各種編碼串了起來，建立起更為龐大開放的編碼體系，如圖2所示。對(duì)于GIAI等已經(jīng)是單品級(jí)編碼的，在EPC體系中可以一一對(duì)應(yīng)，對(duì)于GTIN等類別編碼，通過增加序列號(hào)serial numbers，也在EPC體系中有了映射。
圖 2 EPC標(biāo)識(shí)符命名空間說明圖
EPC編碼二進(jìn)制格式
EPC的URI格式可以很好地應(yīng)用在信息系統(tǒng)中。但在標(biāo)簽中，我們用這么長的編碼卻很不方便。因此，EPC編碼還包括了適用于標(biāo)簽形態(tài)的二進(jìn)制編碼格式，以及URI格式和二進(jìn)制格式的互相轉(zhuǎn)化方法。
圖 3 EPC二進(jìn)制編碼格式
EPC二進(jìn)制編碼格式如圖3所示。它是由一個(gè)版本號(hào)和另外三段數(shù)據(jù)(依次為域名管理碼、對(duì)象種類、序列號(hào))組成的一組數(shù)字。其中：
- 版本號(hào)(header)標(biāo)識(shí)EPC的長度、類型、結(jié)構(gòu)、版本號(hào)，它使得以后的EPC可有不同的長度或類型;
- 域名管理碼(EPC Manager Number)負(fù)責(zé)描述與此EPC相關(guān)的生產(chǎn)廠商的信息，例如“可口可樂公司”;
- 對(duì)象種類(Object Class)記錄產(chǎn)品精確類型的信息，例如：美國生產(chǎn)的330ml罐裝檸檬味可樂(可口可樂的一個(gè)種類);
- 序列號(hào)(Serial Number)唯一標(biāo)識(shí)貨品，它會(huì)精確的告訴我們所說的究竟是哪一罐330ml罐裝減肥可樂。
以SGTIN編碼方式為例，我們有SGTIN編碼30.7800190.000060.000000010，其中30是版本號(hào)，7800190是域名管理碼，需要符合EPC的要求，而對(duì)象種類000060和序列號(hào)000000010由編碼使用者定義。
目前，EPC 編碼的二進(jìn)制格式有96 位、170位等多種，其中版本號(hào)(Header)是固定的8位，其余三段數(shù)據(jù)的長度是不固定的，以SGTIN-96編碼方式為例，我們有SGTIN-96編碼30.7800190.000060.000000010，其中30是版本號(hào)，7800190是域名管理碼，均由EPC組織決定的，而對(duì)象種類000060和序列號(hào)000000010是由公司管理者決定的。96位的SGTIN-96編碼方式可以為2.68億公司賦碼，每個(gè)公司可以有1600萬產(chǎn)品分類，每類產(chǎn)品有680億的獨(dú)立產(chǎn)品編碼，形象的說可以為地球上的每一粒大米賦一個(gè)唯一的編碼。
下面我們看一下EPC編碼的URI格式和二進(jìn)制格式是如何互相轉(zhuǎn)化的。比如對(duì)于96位的二進(jìn)制EPC碼：
307800190000060000000010
圖 4 二進(jìn)制碼轉(zhuǎn)換
二進(jìn)制碼轉(zhuǎn)換為EPC編碼的URI格式過程如下：
- 0011 0000：對(duì)應(yīng)的是全球貿(mào)易產(chǎn)品碼SGTIN-96
- 011：是filter，對(duì)應(yīng)全球貿(mào)易產(chǎn)品的類型
- 110：是partition，如圖5所示，這三位決定了CompanyPrefix和ItemReference各占多少位，110=6，決定了CompanyPrefix占20位，ItemReference占24位
- 00 0000 0000 0001 1001 00： CompanyPrefix(20位)，值為100
- 00 0000 0000 0000 0000 0110 00：ItemReference(24位)，值為24
- 00 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0001 0000 ：SerialNumber(38位)值為16
那么，最后的URI格式編碼為：
urn:epc:id:sgtin:100.24.16
圖 5 partition 表
如上所述，不同的Header值決定了不同的編碼方式，在將二進(jìn)制格式轉(zhuǎn)換為URI格式時(shí)，不同的Header值對(duì)應(yīng)的filter、partition、CompanyPrefix 和ItemReference位數(shù)都不相同，下面我們看一下美國國防部EPC編碼的標(biāo)準(zhǔn)
美國國防部的標(biāo)準(zhǔn)
美國軍方從1990年海灣戰(zhàn)爭開始就開始使用RFID技術(shù)，利用RFID技術(shù)對(duì)軍用物資進(jìn)行運(yùn)輸管理，主要是對(duì)運(yùn)輸箱、集裝箱上粘貼RFID標(biāo)簽。現(xiàn)如今，美國國防部發(fā)出的運(yùn)輸商要求中對(duì)RFID提出了更加嚴(yán)格的要求。目前，美國國防部要求使用96位的編碼方式，96位的編碼由以下四個(gè)字段組成，在確定了所有字段值之后，標(biāo)簽的整個(gè)內(nèi)容可以被看作是一個(gè)用于識(shí)別到國防部的貨物的唯一編號(hào)。
Header：圖2中的詳細(xì)說明是國防部所接受的唯一報(bào)頭以及相應(yīng)的二進(jìn)制代碼。
Filter：使用二進(jìn)制數(shù)字來標(biāo)識(shí)托盤、容器(船舶和外部集裝箱)或貼有標(biāo)簽的包裝：➡0000 = 托盤
- 0001 = 容器(船舶和外部集裝箱)
- 0010 = 貼有標(biāo)簽的包裝
- 其他組合 = 供以后使用
但是要注意的是在美國國防部的96位標(biāo)準(zhǔn)中篩選器(Filter)的值不用于決定EPC碼的唯一性。舉個(gè)例子來說，美國國防部不允許將兩個(gè)EPC相同但是篩選器值不同的RFID標(biāo)簽粘貼到兩個(gè)不同的物體上。
Government Managed Identifier：這一部分代表各個(gè)供應(yīng)商的商業(yè)和政府代碼，此代碼標(biāo)識(shí)每個(gè)供應(yīng)商并確保所有供應(yīng)商序列號(hào)的唯一性，此標(biāo)識(shí)用8位ASCII格式表示。
Serial Number：序列號(hào)這個(gè)字段可以標(biāo)識(shí)= 68719476736個(gè)項(xiàng)目，序列號(hào)轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制格式后，必須用0填充到36位。RFID標(biāo)簽中所要求的“序列號(hào)”并不是指正在發(fā)送產(chǎn)品的序列號(hào)，而是由供應(yīng)商指定的一個(gè)特定的RFID標(biāo)簽唯一編號(hào)。
綜上，EPC編碼可以為所有實(shí)體提供唯一標(biāo)識(shí)，通過不同的字段標(biāo)識(shí)不同領(lǐng)域，掃描粘貼在物體表面RFID標(biāo)簽，就可以知道這個(gè)物體的信息，流向，并在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識(shí)這個(gè)物體，從而實(shí)現(xiàn)信息的傳遞和物體的追蹤。EPC編碼體系的構(gòu)造對(duì)于目前各單位、各省份單獨(dú)管理的編碼整合、物理空間與信息空間編碼的統(tǒng)一具有借鑒意義。
【本文為51CTO專欄作者“中國保密協(xié)會(huì)科學(xué)技術(shù)分會(huì)”原創(chuàng)稿件，轉(zhuǎn)載請(qǐng)聯(lián)系原作者】
