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第七章 EPCglobal 網路

第七章 EPCglobal 網路. 教學目標. 本章將對 EPCglobal 網路架構及其所組成的元件做詳細介紹 包含其運作方式、各元件間的關係，以及相關的標準與應用. 大綱. EPCglobal 簡介 EPCglobal 網路架構 EPC 中介軟體 EPC 資訊服務 EPCIS架構介紹 實體標記語言 EPCIS與供應鏈 EPCIS規格現況及後續發展. 物件名稱解析服務 ONS 的實現架構 ONS 的應用前景 EPCglobal 網路應用優點 小結. EPCglobal 簡介. EPCglobal 簡介.

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第七章 EPCglobal 網路

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  1. 第七章 EPCglobal網路

  2. 教學目標 • 本章將對EPCglobal網路架構及其所組成的元件做詳細介紹 • 包含其運作方式、各元件間的關係，以及相關的標準與應用

  3. 大綱 • EPCglobal簡介 • EPCglobal網路架構 • EPC中介軟體 • EPC資訊服務 • EPCIS架構介紹 • 實體標記語言 • EPCIS與供應鏈 • EPCIS規格現況及後續發展 • 物件名稱解析服務 • ONS的實現架構 • ONS的應用前景 • EPCglobal網路應用優點 • 小結

  4. EPCglobal簡介

  5. EPCglobal簡介 • 1999年MIT成立了Auto-ID中心 (Auto-ID Center)，並且提出了「產品電子碼 (Electronic Product Code, EPC)」的概念，之後與七所知名大學共同組成Auto-ID Labs • 2003年10月31日，由EAN與UCC創建了另一個非營利性國際組織EPCglobal • 負責管理和推廣EPC工作，並與Auto-ID Labs保持密切合作，使研究機構與使用者之間架起一座溝通的橋樑

  6. EPCglobal簡介（續） • EPCglobal成立的目的是為了推動EPC機制，並且訂定標準規範，使這個機制能在全球廣泛地應用 • EPCglobal建立的網路架構又稱為「物聯網」(The Internet of Things)，主要因為它準備利用現有網際網路 (Internet) 的網路架構，在全球建立起一個龐大的物品資訊交換網路，並且使所有參與流通的物品都具有唯一的產品電子碼，藉由EPCglobal網路架構相關機制，將使具有產品電子碼的物品，在網路上準確的定位與追蹤，並且為每項物品建立一套完整的電子履歷，使偽造商品（無電子履歷）不能流通

  7. EPCglobal網路架構

  8. EPCglobal網路 • EPCglobal網路將RFID與網際網路技術串聯起來，使任何產業的企業供應鏈，在世界任何地方、在任何時候，資料都是透明可追蹤的 • 全球唯一的產品電子碼被編碼儲存在標籤內而成為EPCglobal網路的基礎 • 通常藉由讀取器擷取產品電子碼並對線上資訊系統報告商品現況，或經由網際網路遙控相關資料庫

  9. EPCglobal網路（續） • 核心概念

  10. EPCglobal網路VS. Internet網路

  11. EPCglobal網路架構 根據請求的EPC碼找到對應的EPCIS資源位址 製造商於EPCIS中記錄商品資料 製造商於EPCIS中記錄商品資料 暫時性收集事件資料並處理 擷取事件資料 製造商於商品上貼上RFID標籤

  12. EPCglobal網路架構（續） • EPC碼可以是任何物件 (Object) 的標準編碼，適合以RFID標籤來承載，結合網際網路的環境與資訊科技，連接物件與電腦成一網路，促成雙方相互溝通 • EPC科技的實際操作起於將EPC碼存放在標籤中，隨著物品的移動，沿途讀取器 (Reader) 發射無線電波感應物品上的標籤，後端系統便展開資料的查詢與存取 • 整個機制運行有賴於整個系統的完善建置，所傳輸的物件資訊，不只物件的基本資料－－外觀、重量、材質、包裝等，還可追溯至上游原料生產，下至終端的配送，詳述物件活動路徑與生產過程

  13. EPCglobal網路架構（續） • EPCglobal網路的RFID技術初階段著重在供應鏈的應用，因此須建構傳遞物件資訊的整體網路，網路主要構成有五個元素 • 產品電子碼 (Electronic Product Code, EPC) • 標籤 (Tag) 和讀取器 (Reader) • EPC中介軟體 (EPC Middleware) • 物件名稱解析服務 (Object Name Service, ONS) • EPC資訊服務 (EPC Information Services, EPCIS)

  14. EPCglobal網路標準

  15. EPCglobal網路的組成要素 • 產品電子碼 (Electronic Product Code, EPC) • 具標準結構的全球唯一性編碼，用以表示任何物件，讓供應鏈間的系統得以自動識別其所代表的物件，做為擷取網路資料庫中資料的關鍵號碼 • 如同條碼，以一串數字代表產品製造商和產品類別 • 每一產品的編碼範圍，須向 EPCglobal提出申請，以取得全世界唯一的代碼 • 根據「 EPC編碼標準資料格式」所定義的資料長度有EPC-64位元、EPC-96位元及EPC-128位元等三種，目前大多數採用的是EPC-96規格

  16. EPCglobal網路的組成要素（續） • 標籤 • 標籤或牌內封裝有微晶片以儲存物件唯一編碼 • 儲存在電子標籤中的最重要資訊就是產品電子碼，藉此可以與資料庫裡的大量儲存記錄相聯繫，用以建立包括產品的生產地點、製造日期、有效期限以及應該運往何地等重要資訊 • 透過標籤內的天線經由讀取器將代表該物件的產品電子碼傳遞出去 • 讀取器 • RFID的讀取器相當於條碼的掃描器，其可發出無線電波磁場以讀取標籤中之資料，並將之傳遞到現場的系統中或經由網際網路將資料送到遠端的資料庫系統中

  17. 標籤 讀取器

  18. EPCglobal網路的組成要素（續） • EPC資訊服務 (EPCIS) • 通訊與傳遞EPC資料需使用以下元件 • 物件名稱解析服務 (ONS) • 根據請求的EPC碼找到對應的EPCIS資源位址 • 實體標記語言 (Physical Markup Language, PML) • 描述商品屬性與相關狀態之標記語言 • EPC中介軟體 (Middleware) • 管理與整合RFID標籤、讀取器及其他資訊基礎建設的軟體

  19. EPC中介軟體

  20. EPC中介軟體 • 2003年前版本曾名為Savant • 2004年9月推出EPC中介軟體規格書時，將其定名為應用層事件標準 (Application Level Events, ALE) • 當商品包裝貼附RFID的EPC標籤後，透過讀取器讀取在標籤中的資料，並將讀取到的資料透過中介軟體，整理後送往企業內部的EPCIS

  21. EPC中介軟體（續） • ALE在EPCglobal網路架構中負責執行的任務 • 接受由一個到多個資料來源 • 例如：讀取器所擷取的資料 • 聚集透過某特定時段所收集的資料，經由過濾並且消除重複的EPC或是系統不需要的資料內容，將收集到的資料計算並且重組以降低資料量的負擔 • 提供不同的資料格式，並向客戶端 (Client) 提供報告 (Report)

  22. ALE在EPCglobal網路架構中負責執行的任務

  23. EPC中介軟體（續） • 運作方式 • 處理回應客戶端資料需求的規格的三個重點 • 選擇位置 (Choose Locations) • 指定需要讀取資料的讀取器，並且列入提報 • 指定邊界 (Specify Boundaries) • 指定何時開始擷取資料，何時將資料整合成報告 • 訂定報告內容 (Specify Report Content) • 哪些資料要被包含在報告裡面；或是增加或刪除某些資料 • 也可以針對某些資料集合，進行相關的過濾動作，並且加以組合 • 針對擷取的資料列表，進行運算 • 上述三種狀況將依據實際的情形選擇任何一種，將資料送往ALE的應用介面

  24. EPC中介軟體（續） • 運作方式（續） • 客戶端向ALE Engine索取資料的三種模式 • 登錄模式 (Subscribe Mode) • ALE Consumer定義好報告格式後，將相關的定義送到ALE Engine，當EPCglobal網路登錄用戶登錄到報告中時，ALE便會依據定義提供報告給客戶端

  25. EPC中介軟體（續） • 運作方式（續） • 客戶端向ALE Engine索取資料的三種模式 • 被動的同步模式 (Poll Mode) • 客戶端先將需求定義 (Event Cycle Specification, ECSpec) 提出至ALE Engine，依據客戶的需求將此Call啟動，當ALE Engine收到該啟動，才會將報告送至客戶端

  26. EPC中介軟體（續） • 運作方式（續） • 客戶端向ALE Engine索取資料的三種模式 • 一次 (One-Time) 立即模式 (Immediate Mode) • 模式與Poll Mode類似，但客戶端不需要區分定義與啟動兩個動作，而是在發送定義的同時，ALE Engine便依據需求將報告發送至客戶端 • 第二、三種都是在需求發出的同時便將報告回覆，而第一種則是必須在用戶登錄後自行擷取報告

  27. EPC中介軟體（續） • ALE 1.1版本 • 2005年9月便已經由EPCglobal總會的理事會通過內容 • 在2006年10月有十一項ALE相關產品通過EPCglobal認證 • 目前1.1版本在發展中，除了支援Gen2規格及特性外，也針對標籤寫入、命名記憶區間的定義、讀取器的對應、安全特性等重點開發了新的API，以下針對這些新的API進行說明

  28. EPC中介軟體（續） • ALE 1.1版本（續） • Reading API（與ALE 1.0相比，功能更進步） • 包含提出需求與回應的介面 • 去除重複的資料、過濾所有來自下層包括Smart Reader或是Gen2空中介面的資訊，Client端透過此介面可以由各種來源得到過濾後、綜合的EPC資料 • Writing API • 與Reading API相同，具備控制與回傳介面 • 來自不同的Client端下指令在各個讀取器讀取標籤資訊後整理回報

  29. EPC中介軟體（續） • ALE 1.1版本（續） • Tag Memory API • 負責處理使用者針對標籤記憶體中自行定義的非EPC格式資料 • Logical Reader API • 管理使用者定義的讀取器名稱與混合體 (Composites) • Access Control API • 管理客戶端依據權限或是角色識別，決定是否許可登錄

  30. EPC中介軟體（續） • ALE規格設計的主要目的是為了能夠含括一個功能完整但可供選擇的中介軟體，以便控制來自各方的各種不同裝置設備 • ALE介面在EPCglobal網路架構中的角色主要是為了提供一個獨立於需要EPC資料的架構元件、過濾及運算資料的架構元件以及需要使用該資料的應用之間，透過ALE，能夠提供使用者或是技術服務提供者兩造間極大的助益

  31. EPC資訊服務

  32. EPC資訊服務 • EPC Information Services, EPCIS • EPCglobal網路中的資料儲存中心 (Repository) • 有EPC相關資料儲存功能 • 具備供應鏈交易成員間資料分享的功能

  33. EPCIS架構介紹 • EPCIS位於EPCglobal網路最頂層之位置，位於標籤及讀取器及中介軟體之上 • 由於每個企業內部的IT環境大不相同，為了達到企業間EPCIS資料分享的目的，EPCIS比起EPC網路架構底層的成員更為複雜及多樣化 • EPCIS被設計為一分層式、可延伸以及模組化的架構 • 抽象資料模型層 (Abstract Data Model Layer) • 資料定義層 (Data Definition Layer) • 服務層 (Services Layer) • 一系列賦予EPCIS透過網路資料交換能力的Bindings

  34. 服務層 資料定義層 抽象資料模型層 EPCIS架構(EPCIS Standard v. 1.0.1)

  35. EPCIS架構介紹（續） • 抽象資料模型層 • 定義所有EPCIS型式的資料結構與特性、相關性，以及使用規則 • 其中Event Data記錄了真實世界每一筆商務流程中EPC號碼的讀取 • Master Data則為Event Data提供更完整、更適合使用者判讀的EPC相關資訊，例如讀取地點和地址等 • 資料定義層 • 定義了EPCIS核心事件資料型態，目前已有Object Event、Aggregation Event、Quantity Event和Transaction Event共四種型態．每種事件型態都有其衍伸的資料欄位

  36. Event Data vs. Master Data

  37. EPCIS核心事件資料型態及屬性

  38. EPCIS架構介紹（續） • 服務層 • EPCIS提供兩項核心服務 • Capture Interface • EPCIS藉由Capture Interface捕捉在真實世界發生的EPC Event • Query Interface • 由Query Interface負責處理EPCIS的查詢請求並回傳相關資料 • Bindings • 目的在於連結資料定義層與服務層的元件好讓EPCIS具有資料分享的能力 • 資料定義層中的各個事件資料型態均有相對應之XML Schema • 服務層的Capture Interface對應的是Message Queue及HTTP • Query Control Interface被賦予WSDL (SOAP over HTTP) 和AS2 • Query Callback Interface則是HTTP、HTTPs以及AS2

  39. 實體標記語言 • 實體標記語言 (Physical Markup Language, PML) • Auto-ID中心所設計的一種以電腦可以理解的方式來描述商品的方法 • 以XML為基礎 • 提供一組標準化、共通的字彙，作為敘述和發佈關於EPCglobal網路物件相關資訊 • 例如：物品出貨通知 • PML的目標是為物品實體的遠程監控和環境監控提供一種簡單、通用的描述語言，可廣泛應用在存貨追蹤、自動處理事務、供應鏈管理、機器控制和物對物通訊等方面

  40. 實體標記語言（續） • PML中所描述的資訊類型 • 除了不會改變的產品資訊（如物質成分）之外，亦包括經常性變動的資料（動態資料）和隨時間變動的資料（時序資料） • 動態資料包括船運的水果的溫度，或者一個機器震動的級別 • 時序資料在整個物品的生命週期中，離散且間歇地變化，一個典型的例子就是物品所處的地點 • 透過使用所有這些資訊，公司將能夠以新的方法利用這些資料 • 例如，可設置一觸發器，當有效期將要結束時，降低產品的價格 • PML語言在整個EPCglobal網路中的作用 • 充當著不同部分的共同介面，例如在第三方應用程式如企業資源規劃 (ERP) 或管理執行系統 (MES) 以及PML伺服器之間的資訊交換 • EPC碼識別單品，但是所有關於產品有用的資訊都用一種PML所書寫

  41. EPCIS與供應鏈 • 在EPCglobal標準發展群組重整之前，EPCIS以及Data Exchange工作小組是根據快速移轉消費產品(Fast Moving Consumer Goods, FMCG) 產業特性來制定EPCIS資料中的商用字彙 (Business Vocabulary) • 以FMCG為例，當EPC從製造商開始一路到配銷中心，再到零售商倉儲，最後抵達零售賣場的過程中，每經過一個讀取點 (Read Point) 就會留下記錄並產生EPCIS資料 • EPC號碼：包括SGTIN、SSCC、GRAI等編碼 • Timestamp：事件發生時間或讀取時間 • Read Point：包括Site Location、Site Sub-Location，甚或Site Location Extension • Business Location：同樣包括Site Location、Site Sub-Location或Site Location Extension • Business Step：表示目前發生的商務流程 • Disposition：表示目前商品所處狀態

  42. EPCIS與供應鏈（續） • 工作小組在發展EPCIS標準時的流程 • 首先會選擇目標產業 • 再將其供應鏈拆解成數個商業流程 (Business Step) • 爾後將每個商業流程找出相對應的EPCIS核心事件資料型態，並根據產業別定義每種事件資料型態下所需的欄位（參考下表） • 最後則是定義每個欄位底下必要的商用字彙以便讓EPCIS資料具有意義 • 以FMCG為基礎發展出EPCIS的基本商用字彙後，接下來健康醫療產業 (Health & Life Science, HLS) 和運輸物流產業 (Transportation & Logistics Services, TLS) 則以此為藍本繼續發展 • 工作小組也發現無論何種產業均具有相似或同樣的商務流程，因此統一的核心商用字彙將會是EPCIS的發展方向，只要再針對特定產業發展額外的商用字彙

  43. 商用字彙範例(黑色字體為FMCG，藍色字體為HLS新增)

  44. EPCIS與供應鏈（續） • 由於EPCIS提供了標準的資料模組，藉由Capture/Query Interface達到商品的Track & Trace以及產品驗證 • 一套標準介面除了可跨多重產業亦比多個使用者客製系統更節省成本 • 安全性也是EPCIS所強調的概念 • 交易成員能保有自身重要資料權限，只有在允許的情況下回應或是傳送可供分享的資料 • 這是歸功於高安全性的網路通訊協定服務（如AS2和HTTPs） • 在HLS的EPCIS應用上也支援電子簽章及PKI驗證 • EPCIS採分層式架構的設計可長期支援延展性和擴充性，交易成員可自由選擇市場上各家系統商EPCIS產品甚至自行開發 • 目前已有許多FMCG和HLS產業已經投入EPCIS的先導性計畫並證明其實用性及EPCIS能為供應鏈帶來可貴的價值

  45. EPCIS與供應鏈（續） EPCIS在供應鏈之運用

  46. EPCIS規格現況及後續發展 • 在2007至2008年間，EPCIS在HLS上的e-Pedigree和Traceability發展會更完備 • 同時也將對TLS產業特性發展EPCIS商務流程定義（牽涉到陸上運輸及海上運輸）、商用字彙（考量到地域性資料描述，如經緯度）以及編碼系統（移動中的卡車或是貨輪等Business Location該如何採用適合之對應編碼，如GLN）

  47. 物件名稱解析服務

  48. 物件名稱解析服務 • 物件名稱解析服務 (Object Name Service, ONS) • Auto-ID中心設計的一種系統，用來查詢唯一產品電子碼，並根據此碼把電腦指向與商品有關的資訊 • 物件名稱解析服務的技術實現採用了網域名稱解析服務 (DNS) 的實現原理 • ONS儲存提供EPCIS的位址資訊，以EPC碼作為搜尋的主鍵值，其記錄儲存是需要授權的，只有EPC碼的擁有者可以對其進行更新、增加和刪除等操作

  49. 物件名稱解析服務（續） • 目前全球的Root ONS系統和配套的EPC DS系統由EPCglobal委託VeriSign公司進行維運 • 在台灣是由VeriSign委託其合作夥伴宏碁電腦進行台灣ONS服務中心的營運，負責提供臺灣地區的Root ONS服務 • ONS架構主要包括兩個組成部分 • ONS伺服器網路 • 分層管理ONS記錄 • 負責對提出的ONS記錄查詢請求進行回應 • ONS解析器 • 完成產品電子碼到DNS域名格式的轉換 • 解析DNS NAPTR (Naming Authority Pointer) 記錄，取得產品資訊服務的所在位置

  50. 物件名稱解析服務（續） • ONS網路系統主要完成以下兩種功能 • 企業內部的本地端ONS伺服器實現其位址對應資訊的儲存，並向Root ONS伺服器報告該資訊及回傳網路查詢結果 • 在EPCglobal網路內，基於產品電子碼實現EPC資訊查詢定位功能 • ONS服務提供以下兩類服務 • 靜態ONS服務 • 透過產品電子碼查詢供應商提供的該類商品的靜態資訊 • 動態ONS服務 • 透過產品電子碼查詢該類商品的更確切資訊，如在供應鏈中經過的各個環節上的資訊

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