EPC物聯(lián)網(wǎng)中的“信使”——ONS

1 引言 
上個世紀(jì)末由麻省理工學(xué)院等大學(xué)創(chuàng)建的Auto-ID中心旨在解決世界上所有的物體唯一識別，與其相應(yīng)的電子設(shè)備（RFID標(biāo)簽）相連，構(gòu)成了一個可以覆蓋全世界的網(wǎng)絡(luò)——EPC物聯(lián)網(wǎng)。該網(wǎng)絡(luò)一改以往觀念，將提供可靠、準(zhǔn)確、實(shí)時的資訊信息服務(wù)。 
EPC物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵是“電子產(chǎn)品碼”（EPC）。與傳統(tǒng)的條碼相同的是電子產(chǎn)品碼用一串?dāng)?shù)字代表產(chǎn)品制造商和產(chǎn)品類別，而最大不同之處在于EPC還外加了第三組數(shù)字，是每一件產(chǎn)品所特有的序列號。電子產(chǎn)品碼這些數(shù)據(jù)存儲在RFID標(biāo)簽微型晶片中，利用閱讀器可以將其讀出并送至EPC網(wǎng)絡(luò)。EPC與數(shù)據(jù)庫里的大量數(shù)據(jù)相關(guān)聯(lián)，如產(chǎn)品的生產(chǎn)地點(diǎn)、日期、有效日期、發(fā)貨目的地等等。隨著產(chǎn)品的轉(zhuǎn)移或變化，這些數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時更新。人們在全球任意地點(diǎn)都可以通過查詢實(shí)時了解物品的相關(guān)信息情況。 

2 EPC網(wǎng)絡(luò) 
EPC網(wǎng)絡(luò)是一個非常先進(jìn)而又復(fù)雜的系統(tǒng)，主要由六個大的方面組成：EPC編碼標(biāo)準(zhǔn)、EPC標(biāo)簽、閱讀器、Savant系統(tǒng)、對象名稱解析服務(wù)（ONS）及物理標(biāo)記語言（PML）如圖1所示。 
當(dāng)RFID標(biāo)簽進(jìn)入閱讀器的閱讀范圍內(nèi)時，閱讀器發(fā)送電磁波，RFID標(biāo)簽從中獲得能量并將存儲在其內(nèi)部的數(shù)據(jù)傳回。閱讀器接收到數(shù)據(jù)后便將其EPC代碼傳送到Savant服務(wù)器后，該代碼進(jìn)入公司局域網(wǎng)或互聯(lián)網(wǎng)上的對象名稱解析服務(wù)器（ONS），檢索與該EPC相關(guān)的產(chǎn)品信息存放的數(shù)據(jù)庫服務(wù)器。ONS類似于Internet網(wǎng)中域名解析服務(wù)（DNS），把Savant引入到保存著其產(chǎn)品文件的EPCIS服務(wù)器進(jìn)行查找。 

這里需引起我們注意的是，每個產(chǎn)品的相關(guān)數(shù)據(jù)（如其基本特針、所屬類）將以一種物理標(biāo)記語言（PML）存儲。PML語言基于流行的可擴(kuò)展標(biāo)記語言（XML），因此便可以執(zhí)行一些常用的企業(yè)任務(wù)，如查找在某存貨數(shù)據(jù)庫中所有的Coca Cola，或是對類似性能的所有筆記本進(jìn)行價格比較。 

3 對象名稱解析服務(wù)ONS 
EPC標(biāo)簽由于其存儲容量相對較小而只儲存了二進(jìn)制的EPC編碼，未能儲存其他相關(guān)的商品信息（如產(chǎn)地、制造日期、保質(zhì)期等）。如何利用現(xiàn)有的EPC編碼來查找其商品相應(yīng)信息成為人們急需解決的問題。但細(xì)觀現(xiàn)有的互聯(lián)網(wǎng)，我 

們通過DNS便能夠順利瀏覽各個網(wǎng)站的信息而無需記憶其站點(diǎn)的IP地址。類似地，利用DNS來構(gòu)建ONS，可以很好解決這個問題。 
3.1 DNS概述 
如圖2所示，人們在進(jìn)行上網(wǎng)沖浪百度時，往往最容易記住的是www.baidu.com而不是其服務(wù)器的IP地址211.94.144.100。我們在瀏覽器中的地址欄中輸入www.baidu.com，計(jì)算機(jī)向DNS發(fā)送請求信息并返回得到其IP地址，然后再從IP地址為211.94.144.100的服務(wù)器上得到所要瀏覽的網(wǎng)頁。這里只是簡單地描述了DNS的主要工作原理，詳細(xì)信息可以參考DNS RFC1。圖2 DNS的工作流程 
3.2 基于DNS上的ONS系統(tǒng)構(gòu)造 
由上面的圖1可見，ONS的作用是將一個EPC映射到一個或多個URI，通過這些URI我們可以查找到在EPCIS（或web）服務(wù)器上關(guān)于此產(chǎn)品的其它詳細(xì)信息。這里，ONS存有制造商位置的記錄，而DNS則是到達(dá)EPCIS服務(wù)器位置的記錄，所以O(shè)NS的設(shè)計(jì)運(yùn)行在DNS之上。 
與DNS相似，ONS系統(tǒng)的層次也是分布式的，主要由根ONS、ONS服務(wù)器、本地ONS、本地ONS緩存（Cache）及映射信息組成，其結(jié)構(gòu)圖如圖3所示。 

圖中，根ONS服務(wù)器處于ONS層次中的最高層，它擁有EPC名字空間的最高層域名，因此基本上所有的ONS查詢都要經(jīng)過它。ONS也是相當(dāng)?shù)闹匾?，它用于回?yīng)本地的ONS查詢，并返回查詢成功的URI。ONS本地緩存則是將經(jīng)常、最近查詢的URI保存起來，以減少對外的查詢次數(shù)。作為ONS查詢的第一站，其作用是極大的提高了查詢效率并減小ONS服務(wù)器的壓力。而映射信息則是ONS系統(tǒng)所提供服務(wù)的實(shí)際內(nèi)容，它指定了EPC編碼與其相關(guān)的URI的映射關(guān)系，并且分布存儲在不同層次的各個ONS服務(wù)器中。 
這樣，ONS系統(tǒng)便最大限度地利用現(xiàn)有的互聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)中的DNS系統(tǒng)，節(jié)省了大量的重復(fù)投資 
3.3 ONS的工作過程 
①閱讀器讀取RFID標(biāo)簽，以二進(jìn)制格式獲取EPC編碼(01 000000000110000010010 01001001000011001 001000101010110110010101)這是以一個64位的EPC代碼為例。 
②所采集到的EPC傳送到本地服務(wù)器(01 00000000011 0000010010 01001001000011001001000101010110110010101)。 
③將二進(jìn)制的EPC編碼轉(zhuǎn)化為整數(shù)并在頭部添加“urn:epc:”，轉(zhuǎn)化為URI格式 urn:epc:1.1554.37401.2272661 
④ONS將URI被轉(zhuǎn)化為域名格式，其方法為： 
清除urn:epc 1.1554.37401.2272661 
清除EPC序列號      1.1554.37401 
顛倒數(shù)列 37401.1554.1 
添加“.onsroot.org” 37401.1554.1.onsroot.org 
ONS生成并提取正確的URL（該過程可能會需要遠(yuǎn)程ONS），并將此URL送至本地服務(wù)器。 
⑤本地服務(wù)器通過已獲取的URL和所需的EPCIS連接。 
從上面的ONS的查詢過程可以看到，ONS的查詢和應(yīng)答格式必須符合DNS的標(biāo)準(zhǔn)，ONS得依賴于DNS才能進(jìn)行查詢工作。
4 結(jié)束語 
盡管現(xiàn)在EPC網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)取得了很大的發(fā)展，我們必須看到仍面臨著不少的問題，如網(wǎng)絡(luò)安全、查詢優(yōu)化、名字空間規(guī)劃、動態(tài)ONS等?？梢灶A(yù)計(jì)，今后對ONS的要求也會不斷的提高。 
最近我國國家科技部開始實(shí)施863計(jì)劃重大項(xiàng)目“射頻識別（RFID）技術(shù)與應(yīng)用”，有理由相信在國家政策引導(dǎo)下、各級相關(guān)領(lǐng)導(dǎo)部門的支持下，我國也能建立起自己的EPC物聯(lián)網(wǎng)。