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EPC物联网中的“信使”——ONS

2009-06-02  iceberg_h...
           

摘 要:随着国家863计划“射频识别(RFID)技术与应用”的实施,人们正在兴建一个覆盖全球的物联网。本文详细描述了EPC物联网,域名解析系统(ONS)构造及其工作原理。
关键词:物联网、电子产品代码、对象名称解析服务、域名解析服务、射频识别

1 引言
上个世纪末由麻省理工学院等大学创建的Auto-ID中心旨在解决世界上所有的物体唯一识别,与其相应的电子设备(RFID标签)相连,构成了一个可以覆盖全世界的网络——EPC物联网。该网络一改以往观念,将提供可靠、准确、实时的资讯信息服务。
EPC物联网网络的关键是“电子产品码”(EPC)。与传统的条码相同的是电子产品码用一串数字代表产品制造商和产品类别,而最大不同之处在于EPC还外加了第三组数字,是每一件产品所特有的序列号。电子产品码这些数据存储在RFID标签微型晶片中,利用阅读器可以将其读出并送至EPC网络。EPC与数据库里的大量数据相关联,如产品的生产地点、日期、有效日期、发货目的地等等。随着产品的转移或变化,这些数据进行实时更新。人们在全球任意地点都可以通过查询实时了解物品的相关信息情况。

2 EPC网络
EPC网络是一个非常先进而又复杂的系统,主要由六个大的方面组成:EPC编码标准、EPC标签、阅读器、Savant系统、对象名称解析服务(ONS)及物理标记语言(PML)如图1所示。
当RFID标签进入阅读器的阅读范围内时,阅读器发送电磁波,RFID标签从中获得能量并将存储在其内部的数据传回。阅读器接收到数据后便将其EPC代码传送到Savant服务器后,该代码进入公司局域网或互联网上的对象名称解析服务器(ONS),检索与该EPC相关的产品信息存放的数据库服务器。ONS类似于Internet网中域名解析服务(DNS),把Savant引入到保存着其产品文件的EPCIS服务器进行查找。

图1 EPC网络图
这里需引起我们注意的是,每个产品的相关数据(如其基本特针、所属类)将以一种物理标记语言(PML)存储。PML语言基于流行的可扩展标记语言(XML),因此便可以执行一些常用的企业任务,如查找在某存货数据库中所有的Coca Cola,或是对类似性能的所有笔记本进行价格比较。

3 对象名称解析服务ONS
EPC标签由于其存储容量相对较小而只储存了二进制的EPC编码,未能储存其他相关的商品信息(如产地、制造日期、保质期等)。如何利用现有的EPC编码来查找其商品相应信息成为人们急需解决的问题。但细观现有的互联网,我

们通过DNS便能够顺利浏览各个网站的信息而无需记忆其站点的IP地址。类似地,利用DNS来构建ONS,可以很好解决这个问题。
3.1 DNS概述
如图2所示,人们在进行上网冲浪百度时,往往最容易记住的是www.baidu.com而不是其服务器的IP地址211.94.144.100。我们在浏览器中的地址栏中输入www.baidu.com,计算机向DNS发送请求信息并返回得到其IP地址,然后再从IP地址为211.94.144.100的服务器上得到所要浏览的网页。这里只是简单地描述了DNS的主要工作原理,详细信息可以参考DNS RFC1。
图2 DNS的工作流程
3.2 基于DNS上的ONS系统构造
由上面的图1可见,ONS的作用是将一个EPC映射到一个或多个URI,通过这些URI我们可以查找到在EPCIS(或web)服务器上关于此产品的其它详细信息。这里,ONS存有制造商位置的记录,而DNS则是到达EPCIS服务器位置的记录,所以ONS的设计运行在DNS之上。
与DNS相似,ONS系统的层次也是分布式的,主要由根ONS、ONS服务器、本地ONS、本地ONS缓存(Cache)及映射信息组成,其结构图如图3所示。
图3 ONS系统结构图
图中,根ONS服务器处于ONS层次中的最高层,它拥有EPC名字空间的最高层域名,因此基本上所有的ONS查询都要经过它。ONS也是相当的重要,它用于回应本地的ONS查询,并返回查询成功的URI。ONS本地缓存则是将经常、最近查询的URI保存起来,以减少对外的查询次数。作为ONS查询的第一站,其作用是极大的提高了查询效率并减小ONS服务器的压力。而映射信息则是ONS系统所提供服务的实际内容,它指定了EPC编码与其相关的URI的映射关系,并且分布存储在不同层次的各个ONS服务器中。
这样,ONS系统便最大限度地利用现有的互联网体系结构中的DNS系统,节省了大量的重复投资
3.3 ONS的工作过程
下面来详细讨论ONS具体的工作过程(如图4所示)。

图4 ONS的工作流程
①阅读器读取RFID标签,以二进制格式获取EPC编码(01 000000000110000010010 01001001000011001 001000101010110110010101)这是以一个64位的EPC代码为例。
②所采集到的EPC传送到本地服务器(01 00000000011 0000010010 01001001000011001001000101010110110010101)。
③将二进制的EPC编码转化为整数并在头部添加“urn:epc:”,转化为URI格式 urn:epc:1.1554.37401.2272661
④ONS将URI被转化为域名格式,其方法为:
清除urn:epc 1.1554.37401.2272661
清除EPC序列号      1.1554.37401
颠倒数列 37401.1554.1
添加“.onsroot.org” 37401.1554.1.onsroot.org
ONS生成并提取正确的URL(该过程可能会需要远程ONS),并将此URL送至本地服务器。
⑤本地服务器通过已获取的URL和所需的EPCIS连接。
从上面的ONS的查询过程可以看到,ONS的查询和应答格式必须符合DNS的标准,ONS得依赖于DNS才能进行查询工作。

4 结束语
尽管现在EPC网络已经取得了很大的发展,我们必须看到仍面临着不少的问题,如网络安全、查询优化、名字空间规划、动态ONS等。可以预计,今后对ONS的要求也会不断的提高。
最近我国国家科技部开始实施863计划重大项目“射频识别(RFID)技术与应用”,有理由相信在国家政策引导下、各级相关领导部门的支持下,我国也能建立起自己的EPC物联网。

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