问题4：为什么说MIT的EPC技术描述了一个物联网应用的原型系统？

回答这个问题时需要注意以下几个基本的概念。

1. EPC研究构想了一个能够让世界上“每一件商品说话”的系统

20世纪20年代，条形码诞生。时至今日，几乎所有的商品都附加上了条形码。进入21世纪之后，商品流通与运输业高度发展，条形码在越来越多的情况下已经不能够满足人们的要求。想象下面几种实际应用场景：

1）当你在超市推着一辆满载商品的购物车，你一定想找一个等候队列短的收银台，希望在最短的时间内付款，可最短的队列也有5位顾客。收银员正在拿出第一位顾客的商品，用条码读出器逐个扫描物品，按这个速度，起码还需要等待10分钟。这时，你一定会想：要是有一种技术，可以在顾客推着购物车经过收银台时，自动检查并算出商品总价格，然后自动通过网上银行从信用卡中付费，那该多好！

2）如果你是仓库的一名保管员，你每天要和大量入库、出库的产品打交道。每件入库产品要用条码读出器逐个或逐箱地扫描，然后再转存到计算机。出库时，又需要用条码读出器逐个或逐箱地扫描商品条码。更痛苦的是，当一件商品或一箱商品存放的位置记录有错误，你需要逐件翻找时，一定会想：要是有一种技术，只要我靠近它时就能够自动显示出它的位置，那该多好！

3）如果你是机场工作人员，每一天要与很多次航班的客人打交道。当一位中转的旅客过了登机时间仍未登机，广播通知也没有找到时，你只能举着写有这位旅客名字的牌子在机场的每一个角落寻找，那时你一定会想：要是有一种技术，能把旅客在机场的位置在计算机上显示出来，那该多好！

4）如果你是一名军需官，在一次军事行动中，几列火车的军用物资到达了，各个部队的后勤人员要在最短的时间内领到自己需要的弹药、装备与食品时，只凭条码来分配这几车皮的货物，根本无法满足军事行动快速、精确的要求。那时你一定会想：要是有一种技术，可以在列车到达时，通过阅读器就能马上知道每节车厢里的物资种类、每件物品的确切位置，那该多好！

2. RFID技术发展的过程

RFID技术能够满足物品信息自动、快速、准确识别的需求。当RFID技术与互联网技术结合在一起时，可以构成全世界物品信息实时共享的“物-物互联”的物联网。一场影响深远的技术革命也就随之而来了。

实际上，RFID技术研究的历史可以追溯到20世纪60年代。R. F. Harrington发表了与RFID技术相关的论文“Theory of Loaded Scatters”。这时Sensormatic等公司推出了电子物品防盗（Electronic Article Surveillance）的应用。这种电子标签也叫做“1-比特标签”，它只能用于检测物品在不在，而无法标识物品的种类。

20世纪70年代，学术界与工业界都意识到电子标签技术的重要性，开始进行较大规模的研究与实验。这个时期最有代表性的研究成果是美国Los Alamos实验室的Koelle、Steven与Freyman发表的论文“Short-Range Radio-Telemetry for Electronic Identification Using Modulated Backscatter”，以及传输距离几十米的被动式电子标签原型系统。

20世纪80年代，世界各国开始将RFID应用于商场零售业、物流运输业、工业原材料与产品管理，以及动物监控等领域。

20世纪90年代是RFID技术与应用发展速度最快的阶段。美国有3亿个RFID标签安装在汽车上。1991年，第一个高速公路不停车收费（ETC）系统在美国俄克拉荷马州投入使用。1992年，电子收费与交通管理相结合的系统在休斯敦运行。之后一些工业自动化系统在组装线上采用RFID标识零配件，并且拓展到销售、运输与仓库管理，这些成功的应用促进了RFID应用技术的发展。

21世纪初，沃尔玛公司将RFID应用到零售业，美国军方将RFID应用于军事物流。RFID的大规模应用推动了编码与通信协议的标准化，催生了全球性的RFID标准与产业联盟，最主要的有EPCglobal、AIM、ISO/IEC等。

3. MIT关于EPC技术的研究

在RFID技术与互联网技术结合方面最有代表性的研究是由美国麻省理工学院（MIT）的Auto-ID实验室完成的。1999年10月，由Sanjey Sarma与David Brock教授提出了依托产品电子代码（Electronic Product Code，EPC）标准，构建物-物互联的物联网的概念与解决方案。EPC研究的内容主要包括三个方面：EPC编码体系、EPC射频识别系统与EPC信息网络系统。

EPC研究的核心思想是：

● 为每件产品，而不是一类产品分配一个唯一的电子标识符—EPC码。

● EPC码存储在RFID标签的芯片中。

● 通过无线数据传输技术，RFID读写器可以通过非接触的方式自动采集到EPC码。

● 连接在互联网中的服务器可以完成对EPC码所涵盖内容的解析。

4. EPC系统能够覆盖全世界所有使用RFID与EPC编码生产商生产的所有产品

我们一般设计一家大型零售店时，假设所有供应商提供给我们“每一类”的信息，并且零售商店的信息系统能够与供应商的信息系统对接，直接获取商品信息。然后零售店为一类商品贴上一种条码。客户在结帐时，收银员的扫描器扫过条码，对应的商品价格信息就能显示出来。这是我们常用的一种购物方式。同时，我们也可能在保税区仓库使用RFID来标识进出的物品与集装箱、运输车，但是这是一个局部和连锁公司内部使用的系统，无法实现覆盖世界不同地区的商品生产商和不同的货物。而EPC系统能够覆盖全世界所有使用RFID与EPC编码生产商生产的所有产品。图1-2给出了基于RFID的EPC的物联网结构与原理示意图。

基于EPC的物联网建立在互联网的基础之上，但是也需要增加必要的物联网基础设施：对象名字服务（ONS）的服务器与服务器体系、EPC信息服务（EPC Information Service，EPCIS）的服务器与服务器体系。

由于物联网上存储的物品EPC信息的服务器非常多、信息量非常大，因此支持物联网EPC应用的ONS服务器、EPCIS服务器不可能采用集中式的服务器与数据库，而要采取与互联网类似的设计方法，通过建立分布在不同地理位置、协同工作的分布式服务器体系与分布式数据库，形成以EPC管理机构ONS服务器为根的层次性ONS服务器体系，从而支持物联网EPC服务。由这些网络硬件、软件与数据就构成了能够自动识别物品数据，实现可靠传输与智能处理的物联网应用系统。

EPC系统在RFID商品信息查询中采用了与互联网域名服务（DNS服务）相似的对象名字服务（ONS）与ONS服务器体系。我们可以用一个例子来说明这个问题。EPC系统对RFID商品信息的查询过程有3步。

1）通过ONS系统查询EPCIS服务器的URL。

如果一个零售商店购进10台智能冰箱，每一台智能冰箱都贴有一个RFID标签。在销售之前，商店必须要有每一台冰箱的详细生产时间、批号、性能、质量、检验、价格信息。假如其中一台冰箱的RFID标签存储的96位EPC码是“01002A…100ABD09”。那么在EPC物联网上，商店通过本地的ONS服务器，查找存储对应EPC码是“01002A…100ABD09”商品信息的生产商EPCIS服务器的IP地址。ONS服务器体系也是由本地ONS服务器、区域ONS服务器与根ONS服务器等多级ONS服务器组成的。与互联网DNS地址解析过程相同，本地ONS服务器最终可以通过ONS服务器体系查询到存储EPC码 “01002A…100ABD09”的生产商EPCIS服务器的统一资源定位标识符（Uniform Resource Locators，URL）。假设查询到的URL为“http://epcis.xyz.tj.cn.cn”。

2）通过互联网DNS系统查询EPCIS服务器的IP地址。

资源定位标识符包含了该EPCIS服务器在互联网中的域名信息。EPCIS服务器仍然无法直接使用URL访问存储商品的生产商的EPCIS服务器存储的商品信息。EPC中间件软件还需要通过互联网中的域名解析DNS服务，解析出这个域名对应的IP地址。假设通过互联网的DNS系统查询到URL“http://epcis.xyz.tj.cn.cn”对应的EPCIS服务器的IP地址是“221.2.1.101”，那么本地ONS服务器就通知本地EPCIS服务器：存储有EPC码 “01002A…100ABD09”对应的生产商EPCIS服务器的IP地址是“221.2.1.101”。

3）通过生产商EPCIS服务器的IP地址获取商品信息。

商店的本地EPCIS服务器可以根据这个IP地址，寻找到存储商品信息的生产商EPCIS服务器。商品EPCIS服务器的查询软件可以根据EPC码查询到对应“01002A…100ABD09”的智能冰箱型号、规格、生产时间和质量保证等相关信息存储在本地的EPCIS服务器中。一旦有人购买或查询这台智能冰箱时，就能够快速地从本地EPCIS服务器获得这台智能冰箱的详细信息。

5. EPC体系充分体现出物联网应用系统的技术特征

综上所述，MIT的Auto-ID实验室研究的EPC网络信息系统实际上是为我们展示了基于RFID感知技术的一类重要物联网应用的原型系统。Auto-ID实验室EPC研究最重要的创新点表现为以下几点：

第一，EPC不是为一类产品，而是为每一件产品分配一个唯一的电子标识码。

第二，EPC不是为某个RFID应用系统，而是为全球各种RFID应用系统建立了一个标准的存储、查询RFID信息的ONS体系。

第三，EPC网络不是一个独立于互联网、孤立的网络信息系统，它是建立在互联网的基础上的网络信息系统。

第四，EPC研究人员巧妙地利用互联网中域名解析服务的域名系统（Domain Name System，DNS），并模仿DNS工作原理、算法与服务器体系，设计了能够支撑全世界用户访问的名字对象服务系统（ONS）。

第五，在数据通信上，EPC系统不需要单独建立传输网，而是充分地利用互联网传输网的数据传输能力；在应用层必须制定适应EPC工作原理的协议，开发高层应用软件，增加相应的设备；在执行EPC应用层协议的过程中，EPC系统要使用互联网应用层的域名解析DNS、虚拟终端协议TELNET与动态地址配置协议（DHCP），以及Web、E-mail、FTP等基本的协议与服务。

认真研究EPC系统的设计思想，对于我们理解物联网的概念、研究物联网核心技术与体系结构具有重要的借鉴意义和示范作用。