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2024年2月5日发(作者：)
“产品电子码(EPC)研究”课题报告1 产品电子码(EPC)概述
目 录
第一节 Electronic Product Code(EPC)系统目标及意义................3
1.1 EPC编码提出的背景..............................................................................3
1.2 EPC系统的设计......................................................................................3
1.3 EPC系统的目标和意义..........................................................................4
1.4 EPC的发展..............................................................................................4
第二节 EPC编码................................................5
2.1 EPC编码设计策略..................................................................................5
2.1.1 唯一标识(Unique Identification)..................................................5
2.1.2 生产商及其产品(Manufactures and Product)...........................5
2.1.3 集装箱(Containers).......................................................................6
2.1.4 组合装置(Assemblies, Aggregates and Collections).............7
2.1.5 嵌入信息(Embedded Information)............................................7
2.1.6 分类(Categorization)...................................................................8
2.1.7 参考信息(Information Reference).............................................8
2.1.8 头字段(HEADER).........................................................................8
2.1.9 简单性(Simplicity)........................................................................9
2.1.10 人机交互(Human Interaction)..................................................9
2.1.11 可扩展性(Extensibility).............................................................9
2.1.12 媒介(Media)................................................................................9
2.1.13 数据传输机制(Data Transmission Mechanisms)................9
2.1.14 保密性与安全性(Privacy and Security)................................10
2.2 EPC编码结构........................................................................................10
2.2.1 EPC的头字段(EPC Header).....................................................11
2.2.2 EPC管理者(EPC Manager).......................................................11
2.2.3 对象分类(Object Class).............................................................11
2.2.4 序列号(Serial Number)..............................................................12
2.3 EPC编码分类........................................................................................12
2.3.1 EPC-64编码.................................................................................13
2.3.2 EPC-96编码.................................................................................14
2.4 EPC编码与GTIN的整合分析............................................................15
2.4.1 GTIN体系与EPC体系的发展回顾...........................................15
2.4.2 GTIN体系与EPC体系应用比较...............................................15
2.4.3 EPC体系与GTIN体系的整合...................................................16
第三节 EPC 标签(eTag)........................................18
3.1 EPC标签基本构造及原理....................................................................18
3.2降低EPC标签成本举措.......................................................................18
3.2.1 缩小芯片.......................................................................................19
3.2.2 开发新型天线...............................................................................19
3.2.3 寻找硅的替代品...........................................................................20
第四节 解读器(Reader).........................................21
4.1 解读器基本工作原理............................................................................21
1 文件名：产品电子码(EPC) Rep 1_20030928
“产品电子码(EPC)研究”课题报告1 产品电子码(EPC)概述
4.2 解读器关键技术问题..........................................................................21
4.2.1 避免解读器冲突...........................................................................21
4.2.2 避免标签冲突...............................................................................21
4.2.3 读取距离.....................................................................................22
第五节SAVANT系统............................................23
5.1 分布式结构............................................................................................23
5.2 数据校对..............................................................................................23
5.3 解读器协调..........................................................................................23
5.4 数据传送..............................................................................................24
5.5 数据存储..............................................................................................24
5.6 任务管理..............................................................................................24
第六节 对象名解析服务(ONS)....................................25
6.1 服务过程................................................................................................25
6.2 特殊要求................................................................................................25
第七节 物理标识语言(PML).......................................26
7.1 描述物品的标准....................................................................................26
7.2 PML数据的种类....................................................................................26
7.3 PML服务器............................................................................................27
第八节“EPC”之实物互联网.....................................28
第九节EPC系统各研发阶段的现场测试............................29
第十节 结论....................................................30
参考文献.......................................................31
说 明.........................................................32
2 文件名：产品电子码(EPC) Rep 1_20030928
“产品电子码(EPC)研究”课题报告1 产品电子码(EPC)概述
第一节 Electronic Product Code(EPC)系统目标及意义
1.1 EPC编码提出的背景
在过去的25年里，编码已大大提高了供应链内的生产率和效率，并且已成为全球最通用的标准之一。随着因特网的飞速发展，信息数字化和全球商业化促进了更现代化的产品标识和跟踪方案的研发。
在过去的25年中，条码已经成为识别产品的主要手段。
但条码有如下缺点：
1．它们是可视传播技术。也就是，扫描仪必须“看见”条码才能读取它，这表明人们通常必须将条码对准扫描仪才有效。相反，无线电频率识别并不需要可视传输技术，RFID标签只要在解读器的读取范围内就行了。
2．如果印有条码的横条被撕裂、污损或脱落，就无法扫描这些商品。
3．我们认为唯一产品的识别对于某些商品，非常必要。而条码只能识别制造商和产品名称，而不是唯一的商品。牛奶纸盒上的条码到处都一样，辨别哪盒牛奶先超过有效期将是不可能的。
随着射频技术趋于成熟，可以为供应链提供前所未有的、近乎完美的解决方案。也就是说，公司将能够及时知道每个商品在他们供应链上任何时点的位置信息。
那么如何才能识别和跟踪供应链上的每一件单品呢？
有多种方法可以实现，但我们所找到的最好的解决方法就是给每一个商品唯一的号码——“牌照”—— 产品电子码（EPC）。 EPC是在本世纪初由美国MIT的AUTO-ID中心提出的，它是一个非常先进的、综合性的和复杂的系统。
1.2 EPC系统的设计
EPC由分别代表版本号、制造商、物品种类以及序列号的编码组成。EPC是唯一存储在RFID标签中的信息。这使得RFID标签能够维持低廉的成本并具有灵活性，这是因为在数据库中无数的动态数据能够与EPC相链接。
EPC系统主要由如下六方面组成：
（1） EPC编码标准
（2） EPC 标签
（3） EPC码
（4） 解读器
（5） SavantTM(神经网络软件)
（6） 对象名解析服务(Object Naming Service: ONS)
（7） 实体标记语言（Physical Markup Language: PML）
3 文件名：产品电子码(EPC) Rep 1_20030928
“产品电子码(EPC)研究”课题报告1 产品电子码(EPC)概述
1.3 EPC系统的目标和意义
EPC系统的最终目标是为每一单品建立全球的、开放的标识标准。
通过EPC系统的发展：
（1）能够推动自动识别技术的快速发展；
（2）通过整个供应链对货品进行实时跟踪；
（3）通过优化供应链来给用户提供支持；
（4）提高全球消费者的生活质量；
1.4 EPC的发展
1999年美国麻省理工学院(MIT)成立了自动识别技术中心(AUTOID
CENTER)，提出EPC概念，其后四个世界著名研究性大学、英国剑桥大学、澳大利亚的阿德雷德大学、日本Keio大学、上海复旦大学相继加入参与研发EPC，并得到了100多个国际大公司的支持，其研究成果已在一些公司中试用，如宝洁公司、Tesco公共股份有限公司等。关于编码方案，目前已有EPC-96Ⅰ型、EPC-64Ⅰ型、Ⅱ型、Ⅲ型等，并得到了UCC和国际EAN的支持。
自2001年以来国际上不仅已经有许多大公司实施EPC方案，而且AUTO-ID中心的目标是到2003年第四季度向市场推出商用硬件和软件，让公司尽早部署配置AUTO-ID中心制定的开放式RFID系统。据预测到2005年EPC标签的成本将降到1美分，而从2005至2010年全球将大规模采用EPC。
4 文件名：产品电子码(EPC) Rep 1_20030928
“产品电子码(EPC)研究”课题报告1 产品电子码(EPC)概述
第二节 EPC编码
2.1 EPC编码设计策略
EPC的目标是提供对物理世界对象的唯一标识。它通过计算机网络来标识和访问单个物体，就如在互联网中使用IP地址来标识、组织和通信一样。下面将具体分析这种物品命名方案的各个方面，并介绍EPC的设计策略。
2.1.1
唯一标识(Unique Identification)
与当前广泛使用的UPC代码不同的是，EPC提供对物理对象的唯一标识。换句话说，一个EPC编码分配给一个且仅一个物品使用。这种情况产生的直接结果是：
首先，必须有足够的EPC编码来满足过去、现在和将来对物品标识的需要。这样就必须考虑所有物理对象的数量，具体字节的分配情况见表2－1。从世界人口总数(大约60亿)到大米总粒数（粗略估计1亿亿粒），EPC必须有足够大的地址空间来标识所有这些对象。
23
29
33
34
6.0×106/年
5.6×108使用中
6.0×109
2.0×1010/年
汽车
计算机
人口
剃刀刀片
54 1.3×1016/年 大米粒数
摘自MIT－AUTO-ID Center EPC-Whitepaper，表2－1
其次，必须保证EPC编码分配的唯一性并寻求解决编码冲突的方法。这就产生了由谁或什么组织负责EPC编码的分配问题。也就是说，由多个管理者分别管理EPC空间的一部分。除了组织管理和立法机关的管理，EPC命名空间的创建和管理可以借助于自动化软件。
2.1.2 生产商及其产品(Manufactures and Product)
UCC拥有接近100万个会员，这些会员中的大多数是较大的公司，其产品往往需要UPC编码。当将那些较小的公司、服务机构和私人企业考虑在内时，会有更多的成员。实际上，目前世界上的公司估计超过2500万家。而接下来的10年这个数目有望达到3900万。显然需要建立一套标准的与这些预见一致的编码系统。
每个公司都有一系列的产品和服务，需要考虑的一个问题是一个公司具体管理着多少不同类型的产品。虽然有些公司——尤其是服装行业的产品种类达10
5 文件名：产品电子码(EPC) Rep 1_20030928
“产品电子码(EPC)研究”课题报告1 产品电子码(EPC)概述
万种之多，但大多数公司产品比较单一。
产品数量的范围变化很大，如表2－2所示。值得注意的一点是任何一个组织的产品类型均不超过10万种。(据EAN成员组织调查) 此外，需要考虑很多更小的公司，它们不是任何标准组织的成员，这个数目就更小了。
新兴市场经济
新兴工业经济
先进的工业国家
37
217
1080
0-8,500
1-83,400
0-100,000
摘自MIT－AUTO-ID Center EPC-Whitepaper，表2－2
2.1.3 集装箱(Containers)
传统上，货品、集装箱和托盘都要按照不同的编码结构进行编码。在建议的EPC体系结构中，无需为这些容器使用不同的编码方法。容器内的货品记录和货运数据存储在计算机网络中并自动与容器建立联系。
更进一步，运输集装箱的卡车、货车车厢、船舶或仓库也可能作为单个物品并使用相同格式的EPC编码。下面的EPC层级图描绘了物品货运的情形，这个层级会随着时间的推移而改变。
6 文件名：产品电子码(EPC) Rep 1_20030928
“产品电子码(EPC)研究”课题报告1 产品电子码(EPC)概述
图2－1
这样通过EPC包装物品的结构，物品货运的过程就随之记录了下来。
2.1.4 组合装置(Assemblies, Aggregates and Collections)
EPC除了标识单个对象，还可以标识组合装置等，AUTO-ID中心建议用EPC标识装配件和组合装置及单个货品。这样，就可以采用描述货运数据的方式来描述组合装置。传统上，组合装置被认为是复杂的，连接着很多元器件。实际上，集装箱和组合装置两者之间没有实质的差别。无论哪种情况，集装箱和组合装置的拓扑结构都有如图2－1所描绘的层级结构。
2.1.5 嵌入信息(Embedded Information)
是否在EPC中嵌入信息，一直颇有争议。当前的编码标准，如UCC/EAN-128应用标识符(AI)的结构中就包含数据。这些信息可以包括如货品重量、尺寸、有限期、目的地等。
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AUTO-ID中心建议消除或最小化EPC编码中嵌入的信息量。其基本思想是利用现有的计算机网络和当前的信息资源来存储数据，这样EPC便成了一个信息引用者。这需要最小信息量，当然也需要和实际要求相平衡，如易于使用、与系统兼容等。
无论EPC中是否存储信息，AUTO-ID中心的目标是用它来标识物理对象。按照这一方针，给出EPC的定义：EPC是唯一标识贸易项的编码方案的一部分。因此在设计中，将着重介绍标识物理对象所需的数据。
2.1.6 分类(Categorization)
将具有共同特征的对象进行分类或分组是智能系统最基本的性能之一，也是减少数据复杂性的主要方法。发展一门有效的分类学是件艰巨的任务，因为它紧密的依赖于观察者的观点。
例如：一罐颜料在制造商那里可能被当成库存资产，在运输商那里可能是“可堆叠的容器”，而回收商则可能认为它是有毒废品。在各个领域，分类是具有相同特点物品的集合，而不是物品的固有属性。
因此，AUTO-ID中心主张在产品电子代码中取消或者最小化分类信息。因为分类仍然是重要的行为，主张将这种功能移植到网络上。进一步说就是，采用能够进行基本数据采集和将物品“过滤”为传统产品的高水平软件。
2.1.7 参考信息(Information Reference)
产品电子代码的首要作用是作为网络信息的参考。换句话说，EPC本质上是在线数据的“指示器”。
使用Internet的一个普遍参考就是统一资源标识符（URI），它包括以前的统一资源定位符（URL）和统一资源名称（URN）。这些标识符都被域名服务（DNS）翻译为相关的网络协议（IP）地址，这些地址就是网络信息的地址。
同样，AUTO-ID中心提供的对象名称解析服务（ONS）直接将EPC代码翻译成IP地址。IP地址标识的后台就储存了相关的产品信息，然后由IP地址标识的主机将发送存储产品的相关信息。ONS本质上相当于EPC编码和网络信息之间的“胶水”。因此编码的结构应能促进主机地址的查找，并且通过对象“黄页”来提高查找效率。
2.1.8 头字段(HEADER)
通过头字段码将信息包含到EPC中，即对并发数据的类型和结构进行编码。既然头字段码并不携带对象标识过程的信息也没有嵌入物品信息，它应该是最小化的了，然而其代价是编码需求能力的降低。
本质上头字段码是被嵌入其结构中的EPC编码的版本号，必须最低限度满足更新要求。
8 文件名：产品电子码(EPC) Rep 1_20030928
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2.1.9 简单性(Simplicity)
过去曾经设计了很多标准和命名方案，但是很少能被广泛采用。导致这个问题的原因之一是其复杂性，越难的方案就需要越长的学习时间，而且必须与用户的利益平衡。因此EPC要尽可能简单并且能够同时提供对象的唯一标识。
2.1.10 人机交互(Human Interaction)
除了简单性，很多编码系统是专为人机交互而设计的。为了便于记忆，很多编码尤其是车牌号码和电话号码包括很少几个分区（通常7位或更短），每个分区有很少几个号码。这些编码是专为快速识别和简单采集而设计的。其它一些编码，如IP地址是为了分配给机器使用，但其表示法是为了人工识读。虽然不是为了便于记忆，IP地址使用点号隔开比较容易书写及手动输入。
在EPC编码的设计中，直接的人机交互是不重要的。可读性和UPC编码及IP地址一样是必要的，但人工采集便不需要了。因此，EPC编码应该有一种简单而一致的表示法，较易转录、口述和手动键入。
2.1.11 可扩展性(Extensibility)
发展一种全球性标准的难点之一是预计所有可能的应用。对于将来没有完全而确定的预见，AUTO-ID中心提供了一种简单的扩展方法。这样他们提议与其提供完整的规范，不如只做初步的设计，而将EPC地址空间的主体留备将来使用。
2.1.12 媒介(Media)
EPC要存储到某些类型的物理媒介上，例如条码、电子存储器或打印的字符。数据通过编码的电磁波进行传输。
对所有的媒介来讲，存储和传输成本与数据量成正比。因为AUTO-ID中心希望EPC能被广泛采用－在数万亿的贸易项标签中使用，所以媒介必须尽最大可能的降低成本。
为此EPC必须尽可能的减小尺寸以降低成本和复杂性。
2.1.13 数据传输机制(Data Transmission Mechanisms)
在UPC编码中，作为编码结构的一部分，设一位校验位以保证数据在标签和扫描器之间传输时正确有效。校验位、起始位、结束位和握手协议是数据通信中保证正确有效的常用方法。这些机制随数据传输方法和可靠性的变化而变化。
与其在EPC中嵌入数据传输机制，不如在通信协议中对编码进行耦合。所有这些技术都是应用于EPC数据的传输过程，而不是它的一部分。依靠这种方法能够将对象标识策略与数据传输方法分离开来。
9 文件名：产品电子码(EPC) Rep 1_20030928
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2.1.14 保密性与安全性(Privacy and Security)
通过同样的方法可以将数据内容从传输方法中分离出来，即根据安全和加密技术对EPC定义进行耦合。保密性和安全性是配置高效网络的首要问题之一。安全的传输、存储和实现是EPC能否被广泛采用的基础。AUTO-ID中心认为与其使用专门的加密技术，不如将EPC仅仅看作是一种简单的命名和标识对象的方法。
2.2 EPC编码结构
EPC编码将是新一代的与UPC兼容的新的编码标准，在EPC系统中EPC编码与现行GTIN相结合，因而EPC并不是取代现行的条码标准，而是由现行的条码标准逐渐过渡到EPC标准或者是在未来的供应链中EPC和系统共存。EPC是存储在射频标签中的唯一信息且已经得到UCC和国际EAN的支持。目前，其还与其它国家、国际的贸易集团和标准机构进行合作。
EPC的目标是为每一物理实体提供唯一标识，它是由一个头字段和另外三段数据（依次为EPC管理者、对象分类、序列号）组成的一组数字。其中头字段标识EPC的版本号，它使得以后的EPC可有不同的长度或类型；EPC管理者是描述与此EPC相关的生产厂商的信息，例如“可口可乐公司”；对象分类记录产品精确类型的信息，例如：“美国生产的330ml罐装减肥可乐（可口可乐的一种新产品）”；序列号唯一标识货品，它会精确的指明所说的究竟是哪一罐330ml罐装减肥可乐。（具体结构见表2-3）
epc-64
type i
type ii
type iii
type i
type i
type ii
type iii
2 21 17 24
2 15 13 34
2 26 13 23
8 28 24 36
8 32 56 192
8 64 56 128
8 128 56 64
epc-96
epc-256
表2-3
注：① 上表中的epc-256Type i的序列号值根据计算原则应为160。
② 本表摘自AUTO-ID CENTER White Paper。
下面根据表2－3分别介绍EPC编码的这四部分。
10 文件名：产品电子码(EPC) Rep 1_20030928
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2.2.1 EPC的头字段(EPC Header)
头字段标识EPC的版本号。设计者采用版本号标识了EPC的结构，其指出了EPC中编码的总位数和其他三部分中每部分的位数。
上表中的三个64位的版本各有2位的版本号，而96位版本和三个256位的版本则各有8位的版本号。EPC已定义的七个版本如表2－3所示。
三个64位的EPC的版本号只有两位。即01，10，11。为了和64位的EPC相区别，所有长度大于64位的EPC的版本号的最高两位须为00，这样就定义了所有96位的EPC版本号开始的位序列是001。同样，所有长度大于96位的EPC的版本号的前三位是000；同理，定义所有的256位EPC开始的位序列是00001。已定义的各类EPC版本号详细情况见表2－4：
表2-4
01 1
EPC-64
type i
type iii
10 2
type iii
11 3
NA
NA
expansion
0010 0001
21
EPC-96
type i
0010 0000
expansion
20
0000 1001
09
EPC-256
type i
0000 1010
0A
type ii
0000 1011
0B
type iii
0000 1000
08
expansion
0000 0000
保留区 00
2.2.2 EPC管理者(EPC Manager)
不同版本的EPC管理者编码因为长度的可变性，使得更短的EPC管理者编号变得更为宝贵。EPC-64II型有最短的EPC管理者部分，它只有15位。因此，只有EPC管理者编号小于215＝32768的才可以由该EPC版本表示。
出于特殊考虑两个EPC管理者编号已经留做备用：0和167 842 659（十进制）。零（0）已经分配给MIT。因此MIT控制着包括零（0）的EPC管理者编号在内的所有产品电子码的分配；167 842 659（十进制）已经留做私人使用。
私人使用EPC管理者编号需要避免产品电子码的预先使用模式。有需要使用产品电子码来识别自己的私有物品的个人和组织可以使用任何便利的产品电子码而无需在全球对象名解析系统中进行注册。
2.2.3 对象分类(Object Class)
对象分类部分用于一个产品电子码的分类编号，标识厂家的产品种类。
11 文件名：产品电子码(EPC) Rep 1_20030928
“产品电子码(EPC)研究”课题报告1 产品电子码(EPC)概述
对于拥有特殊对象分类编号者来说，对象分类编号的分配没有限制。但是AUTO-ID中心建议第0号对象分类编号不要作为产品电子码的一部分来使用。
2.2.4 序列号(Serial Number)
序列号部分用于产品电子码的序列号编码。此编码只是简单的填补序列号值的二进制0。
一个对象分类编号的拥有者对其序列号的分配没有限制。但是AUTO-ID中心建议第0号序列号不要作为产品电子码的一部分来使用。
2.3 EPC编码分类
目前，EPC的位数有64位、96位或者更多位。为了保证所有物品都有一个EPC并使其载体－标签成本尽可能降低，建议采用96位，这样它可以为2.68亿个公司提供唯一标识，每个生产厂商可以有1600万个对象分类并且每个对象分类可有680亿个序列号，这对未来世界所有产品已经十二分的够用了。鉴于当前不用那么多序列号，所以只采用64位EPC，这样会进一步降低标签成本。至今已经推出EPC-96Ⅰ型、EPC-64Ⅰ型、Ⅱ型、Ⅲ型等编码方案。
与96位编码相兼容的缩短位数的物品标志码可能设计，如表2-5：
表2-5
小尺寸编码的可能设计方案
头字段 EPC管理者 对象分类 序列号
8位 28位 24位 36位
01 0000a89 0001bf 0001b9dc0
头字段 EPC管理者 对象分类 序列号
1-4位 20-28位 17-24位 0-36位
其中最小模式是58位编码，有一位头字段编码，20位管理者编码，17位对象分类编码和20位序列号编码，如下图所示：
表2-6
× · ××××× · ××××× · ×××××
头字段 EPC管理者 对象分类 序列号
1位 20位 17位 20位
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下面重点介绍EPC-64和EPC-96。
2.3.1 EPC-64编码
有三种64位电子码：
EPC-64Ⅰ型
如下表所示，该64位产品电子码包含最小的标志码。比起58位编码来说，需要考虑如何分配剩余的6位码的问题。因为较小编码首要考虑的问题是如何节约位数，对于位数的分配，数据分区比头字段部分有较高的优先级。头字段部分增加一位，这就允许3种数据分区，这样可以覆盖更广泛的工业需求。剩余的第四种数据分区留待扩展。
20位的管理者分区仅仅满足一百万个公司---这仅仅适合现有的成员公司的使用。增加一位就会允许二百万个组使用该EPC-64代码。
对象分类分区可以容纳131,072个库存单元---远远超过UPC 所能提供的，这样就可以满足绝大多数公司的需求。
58位编码的序列号分区仅仅提供一百万单品，不足以满足很多公司的需求。把剩余的四位都分配给这部分，序列号增加到24位，这样就可以为一千六百万单品提供空间。
综上所述，Ⅰ型EPC-64编码提供2位的头字段编码，21位的管理者号,17位的对象分类和24位序列号。如表2-7所示。
1 · ×××××× · ××××× · ××××××
头字段 EPC管理者 对象分类 序列号
2位 21位 17位 24位
表2-8，EPC-64Ⅰ型
EPC-64Ⅱ型
除了Ⅰ型EPC-64，还有其他方案以适合更大范围的公司、产品和序列号。AUTO-ID中心提议EPC-64Ⅱ（如下图）用来适合众多产品以及价格反应敏感的消费品生产者。
那些产品数量超过两万亿并且想要申请唯一产品标识的企业，可以采用方案2。采用34位的序列号，最多可以标志17,179,869,184件不同产品。如下图所示。与13位对象分类区结合，（允许多达8,192库存单元），每一个工厂可以为140,737,488,355,328或者超过140万亿不同的单品编号。这远远超过了世界上最大的消费品生产商的生产能力。
13 文件名：产品电子码(EPC) Rep 1_20030928
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表2-9
2 · ××××· ××××· ×××××××××
头字段 EPC管理者 对象分类 序列号
2位 15位 13位 34位
EPC-64Ⅲ型
除了一些大公司和正在应用编码标准的公司外，为了推动EPC应用过程，将EPC扩展到更加广泛的组织和行业。AUTO-ID中心希望扩展分区模式以适合小公司，服务行业和组织。因此，除了扩展单品编码的数量，就像第二种EPC-64那样，会增加公司的数量。
通过把管理者分区增加到26位，如下图EPC-64Ⅲ型所示，即可为多达67,108,864个公司来提供64位EPC编码。6千7百万个号码已经超出世界公司的总数，因此已经足够使用，希望更多公司采用EPC编码体系。
采用 13位对象分类分区，这样可以为8,192种不同种类的物品提供空间。序列号分区采用23位编码，可以为超过8 百万 (223 = 8,388,608) 的商品提供空间。因此对于这6千7百万个公司，每个公司允许超过680亿(236 =
68,719,476,736)的不同产品编码采用此方案。
表2-10
3 · ××××××× · ×××× · ××××××
头字段 EPC管理者 对象分类 序列号
2位 26位 13位 23位
2.3.2 EPC-96编码
EPC-96Ⅰ型的设计目的是成为一个公开的物品标识代码。它的应用类似于目前的统一产品代码（UPC/EAN）。
01 · 0000A89 · 00016F · 000169DC0
头字段 EPC管理者 对象分类 序列号
8位 28位 24位 36位
如上图所示，EPC-96Ⅰ型也有三个数据段。头字段之后的第一个数据段标
14 文件名：产品电子码(EPC) Rep 1_20030928
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识EPC的管理者，负责维护随后的编码。EPC管理者负责在自己的范围内维护对象分类代码和序列号。EPC管理者必须保证对ONS可靠的操作，并负责维护和公布相关的产品信息。EPC管理者的区域占据28个数据位，允许大约2.68亿家制造商。这超出了UPC-12的十万个和EAN-13的一百万个的制造商容量。
对象分类字段在EPC-96代码中占24位。对象分类主要指产品包装或最小存货单位（SKU），这也需要许多位数据。对象分类记录产品精确类型的信息。因为每个管理者都允许拥有1600万个对象分类，这个字段能容纳当前所有的UPC库存单元的编码。
序列号字段则是单一货品识别的编码。EPC-96序列号对所有的同类对象提供36位的唯一辨识号，其容量为228＝68719476736。与产品代码相结合，该字段将为每个制造商提供1.1×1028个唯一的项目编号——超出了当前所有已标识产品的总容量。
2.4 EPC编码与GTIN的整合分析
2.4.1 GTIN体系与EPC体系的发展回顾
包含UPC，EAN/UCC-13，EAN/UCC-14，EAN-8等在内的整个编码体系称为全球贸易项编码（GTIN）。从上世纪七十年代至今，经过20多年的经营，GTIN已经从最初应用于美国超市的结算发展到应用于供应链识别与描述的全球体系，比如医药用品，商业票据，书籍，杂志，视频和运输等行业。其扩展后的编码结构可以包含国家信息，分类信息和产品信息，有效满足了各种应用需求。EAN/UCC数据结构也被应用到条码中，条码的长度，校验值和数据结构都按照一定的规则进行设计以便于线性条码解读器的扫描。
相对而言，EPC则拥有很短的历史，1999年美国麻省理工学院(MIT)成立了AUTO-ID CENTER，提出了EPC概念。与GTIN数据结构不同，EPC更侧重于与因特网IP地址的联系，并被用来与网络内的计算机进行交叉参考。EPC（包括电子标签，ONS服务和与其它AUTO-ID中心提到的“智能化基础设施”PML物理标识语言）相结合，建立了一个可以改善和提高EAN/UCC基础性能的应用体系。
2.4.2 GTIN体系与EPC体系应用比较
◆ EAN/UCC条码可以满足销售业的各种需求，但不同领域的应用对条码的数据结构有不同的要求，因此就需要多套GTIN编码方案。然而，EPC编码结构则适合描述几乎所有的货品，同时通过IP地址可以识别所有网络节点上的
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存有货品信息的计算机。EPC产品电子码正在试图识别包括零售业，制造业，护理业，国防，电子，服务业等行业所包含的物理实体。要达到以上目的，EPC编码必须广泛应用于这些领域。
◆ GTIN体系无法依赖于网络资源。在许多情况下，GTIN体系必须在没有任何外部连接甚至没有计算机系统的情况下进行有效的工作。许多外部数据比如价格和保质期等（这些数据对不同的单品来说是不同的）都必须存储在条码结构中，增加了成本与复杂性。然而，EPC编码中则不包含识别货品的相关信息，而只提供指向存储这些目标信息的网络地址。
2.4.3 EPC体系与GTIN体系的整合
遍布90多个国家的八十多万个成员公司使用EAN/UCC编码体系。几十亿货品使用GTIN体系的条码，至今已成为历史上最成功的标准之一。因此，在此背景下AUTO-ID中心希望将全球接受的EAN/UCC识别体系结构整合到新的EPC产品电子码中。虽然这可能看起来比较复杂，然而这两大体系的整合事实上可能并非如此复杂。GTIN体系与EPC体系的有效兼容性将使“智能化基础设施”更多更快地应用到使用传统条码的行业中来，比如零售业和分销业，同时能够扩展全球标准新领域，包括健康护理业和制造业。
AUTO-ID CENTER希望将大多数EAN/UCC数据结构内容应用到新的网络数据库中。GTIN体系结构里制造商编码与产品编码部分将应用到EPC管理编码和EPC产品类别编码中。但条码必需的校验值属性将从数据结构中删除。其中，常规UPC编码可以直接转换到EPC编码。比如，UCC-12编码结构的企业编码和货品编码部分分别与EPC编码结构的管理编码和物品分类编码部分相吻合。因此从UPC企业编码到EPC管理识别码的转换是简单的——这两部分号码是完全相同的。另外，EAN-13厂商识别代码是七位，其厂商识别代码先与国
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家编码进行分离然后再转换为EPC编码。
另外，EPC产品电子码正式缩减其编码结构的内在信息和分类的数量。以国家编码来划分公司分类码的形式将被取消。因此与互联网IP编码相类似，EPC也将是直接面向全球导向的。
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第三节 EPC 标 签(eTag)
3.1 EPC标签基本构造及原理
EPC标签由天线、集成电路、连接集成电路与天线的部分、天线所在的底层四部分构成。96位或者64位产品电子码是存储在RFID标签中的唯一信息。EPC标签有主动型，被动型和半主动型三种类型。主动型RFID标签有一个电池，这个电池为微芯片的电路运转提供能量，并向解读器发送信号（同蜂窝电话传送信号到基站的原理相同）；被动型标签没有电池，相反，它从解读器获得电能。解读器发送电磁波，在标签的天线中形成了电流；半主动型标签用一个电池为微芯片的运转提供电能，但是发送信号和接受信号时却是从解读器处获得能量。主动和半主动标签在追踪高价值商品时非常有用，因为他们可以远距离的扫描，扫描距离可以达到100英尺，但这种标签每个成本要1美元或更多，这使得他不适合应用于低成本的商品上。Auto-ID中心正在致力研发被动标签，它们的扫描距离不像主动标签那么远，通常少于10英尺，但它们比主动标签便宜得多，目前成本已经降至5美分左右（还要进一步降低），而且不需要维护。
天线
集成电路
连接部分
天线底层
3.2降低EPC标签成本举措
EPC标签的高成本成为这一技术大规模推广的一个最大障碍，因此EPC标
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签能在单品追踪中发挥作用的关键之一就是大幅度降低标签的成本，为达到以上目的，现已采取了以下措施：
3.2.1 缩小芯片
降低被动和只读标签成本的关键是减小所用微芯片的大小。8英寸硅晶片的价格相对稳定，但把晶片割成小片，每一小片价格都会较低。目前，大部分晶片是用金刚石锯切开的，这个方法可以产生最多15000块微芯片，大小为1平放毫米。另有一种方法叫做蚀割，它能产生最多25万块芯片，大概每块芯片150平方微米，或大概是人的头发宽度的三倍。蚀割就是将酸性液体倒在晶片上，然后腐蚀割开晶片。
3.2.2 开发新型天线
另一个构造低成本标签的关键是降低天线成本。Auto-ID中心的一位赞助商Rafsec，正在开发一种新型的天线，它将被用来加在Alien芯片上制作标签。目前，大多数RFID天线是利用酸去除铜和铝这类导体中的元素，再锻造成型制成的。Rafsec是全球最大的打印纸生产商之一的芬兰UPM-Kymmenc公司的附属公司，它已经开创了高速电镀技术，天线使用导体墨水绘制，然后将一层金属印在它的顶部。利用这项技术，Rafsec在大批量生产天线的情况下，可以将天线成本控制在1美分左右，与用现有技术生产的普通天线的5到15美分的成本形
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成鲜明对比。另外，还有其他生产低成本天线的创新性方法正由Auto-ID中心的其他支持者开发。
3.2.3 寻找硅的替代品
有几家独立于Auto-ID中心的公司正在研究利用硅的廉价替代品生产EPC标签的技术，甚至是纯粹利用磁性的“无芯片标签”。这种努力很可能成功，Auto-ID中心也非常支持它们并憧憬一个包罗万象的世界，在这里，任何标签，只要使用正确的语言，满足基本的性能要求，无论硅或其它材料制作的，都能够与任何解读器交流信息。
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第四节 解读器(Reader)
4.1 解读器基本工作原理
解读器使用多种方式与标签交互信息，近距离读取被动标签中信息最常用的方法就是电感式耦合。只要贴近，盘绕解读器的天线与盘绕标签的天线之间就形成了一个磁场。标签就是利用这个磁场发送电磁波给解读器。这些返回的电磁波被转换为数据信息，即标签的EPC编码。
目前，一个解读器成本大约为1000美元甚至更多，而且大多数只能读取单一频率芯片中的信息。Auto-ID中心已经设计了灵敏解读器的详细参考规格说明，这种解读器能够读取不同频率芯片中的信息。通过这种途径，公司能够在不同的情况下利用不同种类的标签，且不必为每一种频率的标签都购买一个解读器。因为公司将需要购买许多解读器以覆盖他们运营的各个领域，所以解读器价钱一定要能够为他们所接受。Auto-ID的规格说明将使得生产商在大批量生产的情况下能生产出成本大约100美元的灵敏解读器。
4.2 解读器关键技术问题
4.2.1 避免解读器冲突
利用解读器遇到的一个问题就是，从一个解读器发出的信号可能与另一个覆盖范围重叠的解读器发出的信号互相干扰。这种现象叫做解读器冲突，Auto-ID中心利用一种叫做时分多址（TDMA）机制来避免冲突。简而言之，就是解读器被指示在不同时段读取信息，而不是在同一时刻都试图读取信息，这保证了它们不会互相干扰。但是这意味着处于两个解读器重叠区域的任何一个RFID标签都将被读取两次信息，为此开发出了一套删除冗余信息的系统。
4.2.2 避免标签冲突
解读器遇到的另一个问题就是在同一范围内要读取多个芯片的信息，当在同一时刻超过一个芯片向解读器返回信号，这样标签冲突就发生了，它使解读器不
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能清晰判断信息。Auto-ID中心已经采用了一个标准化的方法来解决这个问题。解读器只要求第一位数符合它所要求的数字的标签回应解读器。从本质上来讲，就是，解读器提出要求：“产品电子码以0开头的标签回应解读器。”如果超过一个标签回应，则解读器继续要求：“产品电子码以00开头的标签回应解读器。” 这样操作直到仅有一个标签回应为止。这一过程非常迅速，一个解读器在1秒之内可以读取50个标签的信息。
4.2.3 读取距离
解读器读取信息的距离取决于解读器的能量和使用的频率。通常来讲，高频率的标签有更大的读取距离，但是它需要解读器输出的电磁波能量更大。一个典型的低频标签必须在一英尺内读取，而一个UHF标签可以在10到20英尺的距离内被读取。在某些应用情况下，读取距离是一个需要考虑的关键问题，例如有时需要读取较长的距离。但是较长的读取距离并不一定就是优点，如果你在一个足球场那么大的仓库里有两个解读器，你也许知道有哪些存货，但是解读器不能帮你确定某一个产品的具体位置。对于供应链来讲，在仓库中最好有一个由许多解读器组成的网络，这样它们能够准确地查明一个标签的确切地点。Auto-ID中心的设计是一种在4英尺距离内可读取标签的灵敏解读器。
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第五节SAVANT系统
每件产品都加上RFID标签之后，在产品的生产、运输和销售过程中，解读器将不断收到一连串的产品电子编码。 整个过程中最为重要、 同时也是最困难的环节就是传送和管理这些数据。自动识别产品技术中心于是开发了一种名叫Savant的软件技术，相当于该新式网络的神经系统。
5.1 分布式结构
Savant与大多数的企业管理软件不同，它不是一个拱形结构的应用程序。而是利用了一个分布式的结构，以层次化进行组织、管理数据流。Savant将被利用在商店、分销中心、地区办公室、工厂，甚至有可能在卡车或货运飞机上应用。每一个层次上的Savant系统将收集、存储和处理信息，并与其他的Savant系统进行交流。例如，一个运行在商店里的Savant系统可能要通知分销中心还需要更多的产品，在分销中心运行的Savant系统可能会通知商店的Savant系统一批货物已于一个具体的时间出货了。Savant系统需要完成的主要任务是数据校对、解读器协调、数据传送、数据存储和任务管理。
5.2 数据校对
处在网络边缘的Savant系统，直接与解读器进行信息交流，它们会进行数据校对。并非每个标签每次都会被读到，而且有时一个标签的信息可能被误读，
Savant系统能够利用算法校正这些错误。
5.3 解读器协调
如果从两个有重叠区域的解读器读取信号，它们可能读取了同一个标签的信息，产生了相同且多余的产品电子码。Savant的一个任务就是分析已读取的信息并且删掉这些冗余的产品编码。
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5.4 数据传送
在每一层次上，Savant系统必须要决定什么样的信息需要在供应链上向上传递或向下传递。例如，在冷藏工厂的Savant系统可能只需要传送它所储存的商品的温度信息就可以了。
5.5 数据存储
现有的数据库不具备在一秒钟内处理超过几百条事务的能力，因此Savant系统的另一个任务就是维护实时存储事件数据库(RIED)。本质上来讲，系统取得实时产生的产品电子码并且智能地将数据存储，以便其他企业管理的应用程序有权访问这些信息，并保证数据库不会超负荷运转。
5.6 任务管理
无论Savant系统在层次结构中所处的等级是什么，所有的Savant系统都有一套独具特色的任务管理系统(TMS)，这个系统使得他们可以实现用户自定义的任务来进行数据管理和数据监控。例如，一个商店中的Savant系统可以通过编写程序实现一些功能，当货架上的产品降低到一定水平时，会给储藏室管理员发出警报。
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第六节 对象名解析服务(ONS)
Auto-ID中心对于一个开放式的，全球性的追踪物品的网络需要一些特殊的网络结构。因为只将产品电子码存储在了标签中，计算机还需要一些将产品电子码匹配到相应商品信息的方法。这个角色就由对象名称解析服务(ONS)担当，它是一个自动的网络服务系统，有点类似于域名解析服务(DNS),DNS是将一台计算机定位到万维网上的某一具体地点的服务。
6.1 服务过程
当一个解读器读取一个EPC标签的信息时，产品电子码就传递给了Savant系统（参看前文）。Savant系统然后再在局域网或因特网上利用ONS对象名解析服务找到这个产品信息所存储的位置。ONS给Savant系统指明了一个服务器，这个产品的有关文件就存储在这台服务器上。接着这个文件就能够在Savant系统中找到，并且存储在这个文件中的关于这个产品的信息将会被传递过来，从而应用于供应链管理。
6.2 特殊要求
对象名解析服务将处理比万维网上的域名解析服务更多的请求，因此，公司需要在局域网中有一台存取信息速度比较快的ONS服务器。这样一个计算机生产商可以将他现在的供应商的ONS数据存储在自己的局域网中，而不是每次一批货物到达组装工厂，都需要到万维网上去寻找这个产品的信息。这个系统也会有内部的冗余。例如，当一个包含某种产品信息的服务器崩溃时，ONS将能够引导Savant系统找到存储着同种产品信息的另一台服务器。
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第七节 物理标识语言(PML)
EPC产品电子码识别单品，但是所有关于产品有用的信息都用一种新型的标准的计算机语言物理标识语言（PML）所书写，PML是基于为人们广为接受的可扩展标识语言（XML）发展而来的。因为它将会成为描述所有自然物体、过程和环境的统一标准，PML的应用将会非常广泛，并且进入到所有行业。AUTO-ID中心的目标就是以一种简单的语言开始，鼓励采用新技术。PML随着时间还会发展演变，就像互联网的基本语言HTML一样，它现在已经演变为比刚引入时复杂得多的一种语言了。
7.1 描述物品的标准
PML将提供一种通用的方法来描述自然物体，它将是一个广泛的层次结构。例如，一罐可口可乐可以被描述为碳酸饮料，它属于软饮料的一个子类，而软饮料又在食品大类下面。当然，并不是所有的分类都如此的简单，为了确保PML得到广泛的接受，AUTO-ID中心依赖于标准化组织已经做了大量工作，比如国际重量度量局和美国国家标准和技术协会等标准化组织制定的相关标准。
7.2 PML数据的种类
除了那些不会改变的产品信息（如物质成分）之外，PML将包括经常性变动的数据（动态数据）和随时间变动的数据（时序数据）。在PML文件中的动态数据包括船运的水果的温度，或者一个机器震动的级别。时序数据在整个物品的生命周期中，离散且间歇地变化，一个典型的例子就是物品所处的地点。通过使所有这些信息统过PML文件都可得到，公司将能够以新的方法利用这些数据。例如，公司可以设置一个触发器，以便当有效期将要结束时，降低产品的价格。第三方物流提供者有可能提供服务水平合同，表示货物在运输过程中始终保持一个恒定的温度。
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7.3 PML服务器
PML文件将被存储在一个PML服务器上，此PML服务器将配置一个专用的计算机，为其它计算机提供他们需要的文件。PML服务器将由制造商维护，并且储存有这个制造商生产的所有商品的文件信息。
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第八节“EPC”之实物互联网
在由EPC标签、解读器、Savant服务器、Internet、ONS服务器、PML服务器以及众多数据库组成的实物互联网中，解读器读出的EPC只是一个信息参考（指针），由这个信息参考从INTERNET找到IP地址并获取该地址中存放的相关的物品信息。而采用分布式Savant软件系统处理和管理由解读器读取的一连串EPC信息。由于在标签上只有一个EPC码，计算机需要知道与该EPC匹配的其它信息，这就需要ONS来提供一种自动化的网络数据库服务，Savant将EPC传给ONS，ONS指示Savant到一个保存着产品文件的PML服务器查找，该文件可由Savant复制，因而文件中的产品信息就能传到供应链上（见下图）。
本EPC网络有很多重要的特点：（1）不像传统的条码，本网络不需要人的干预与操作而是通过自动技术实现网络运行；（2）无缝链接；（3）网络的成本相对较低；（4）本网络是通用的，可以在任何环境下运行；（5）采纳一些管理实体的标准如：UCC、EAN、ANSI、ISO等。
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第九节EPC系统各研发阶段的现场测试
从1999年至2001年，Auto-ID中心关注的是为一个新型网络设计它的软硬件系统，该新型网络允许公司利用低成本的RFID标签来追踪商品。许多赞助商包括吉列、宝洁、Sun、联合利华以及沃尔玛等公司于2000年和2001年间参与了现场测试。这些测试为2001年秋天举行的一场大型现场测试提供了很好的准备。
2001年9月28日，Auto-ID中心迎来了它研究史上一个重要的里程碑。在宝洁公司位于密苏里州杰拉杜角的工厂，Boundy纸巾货盘上产品电子码能够被MIT实验室远程读取，后者采用了为现场测试所开发和安装的可升级的系统构架。第一阶段采用了经改良的可用于商务的标签和解读器，就像所要求的那样。目标是测试软件以及进行系统设计。这些进行得很成功，能够远程浏览并搜索宝洁的设备库存状况，并且是实时的。2001年10月1日，星期一，Auto-ID组织了一次Boundy纸巾的发货，它被送往位于俄克拉荷马州塔尔萨的Sam俱乐部，当货盘离开工厂的时候，纸巾的EPC信息被准确读取。在接下来的几个月中，Auto-ID中心在货盘中加入了其它供应商的商品，包括吉列和联合利华的。
2002年2月，Auto-ID中心转向了第二阶段的现场测试：将标签贴在箱子上。包括联合利华、宝洁、Kraft、可口可乐、吉列、沃尔玛、强生等在内的公司将贴上标签的箱子运往指定的分销中心/零售商店，或从分销中心/零售商店运出，而这些分销中心或零售商店分布在8个州。尽管由于货盘级数据读取向箱级数据读取的转变带来了数据传输量的大幅增加，系统仍然能够很好地运行。
2002年底实施的第三阶段的现场测试，目的是看当给单个商品贴上标签的时候系统是否能够承受数据传输的骤增。在这个阶段中，Auto-ID中心计划介绍一种新的、可升级的标签和解读器。Auto-ID中心位于其它区域的实验室也在计划进行现场测试。Auto-ID希望能够在2003年将测试的地点放到欧州和亚洲来进行，这些测试将有助于加强对新的EPC网络性能需求的理解。
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第十节 结论
由于EPC革命性地解决了条码无法做到的单品识别问题，即为每一单品建立全球性的、开放标识标准，因此以EPC技术为主导的自动识别产品系统将能够涵盖产品生产、仓储、运输、销售到消费各个环节，再利用整个过程的全程实时跟踪、使制造、销售、购买产品的过程发生革命性的变化，从而实现整个供应链体系的自动化。新一轮的编码技术革命已经向我们走来，让我们携手迎接这一新时代的到来。
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参考文献
1. Brock, D. L, “The Electronic Product Code – A Naming Scheme for
Physical Objects,” Auto-ID White Paper, WH-002, Jan 2001.
2. Brock, D. L, “Intelligent Infrastructure – A Method for Networking
Physical Objects,” Presentation, MIT Smart World Conference, Apr
2000.
3. Daniel W. Engels，“A Comparison of the Electronic Product Code
Identification Scheme & the Internet Protocol Address Identification
Scheme”, Technical Memo, June 2002
4. Daniel Engels, “The Use of the Electronic Product CodeTM” Technical
Report, February 2003
5. Technology Guide, Auto-ID Center
6. David Brock. “The compact Electronic Product Code — a 64-bit
representation of the Electronic Product Code. ” Technical Report
MIT-AUTOID-WH-008, MIT Auto-ID Center, Massachusetts Institute of
Technology, November 2001.
7. “The Networked Physical World – Proposal for Engineering the Next
Generation of Computing,Commerce and ,”
Auto-ID White Paper, WH-001, Dec 2000.
8. Radio Frequency (RFID) summary from the AIM Global
Network
9. Uniform Code Council (UCC), Uniform Product Code (U.P.C.)
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“产品电子码(EPC)研究”课题报告1 产品电子码(EPC)概述
说 明
本文所提及的EPC管理者（EPC Manager）在2003年之后AUTO-ID中心的文献中称为区域管理者（Domain Manager），头字段（Header）称为版本号（Version Number），但是EPC编码结构并没有改变，因此本报告中仍沿用EPC管理者和头字段。
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