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Oliot EPCIS:面向物联网设计一个符合EPC信息服务标准的网络信息系统

摘要：一个全球标准，电子产品标码信息服务(EPCIS)，标准化了捕获和共享物理对象生命周期中关键时刻的方法。EPCIS有可能性成为物联网(IoT) web信息系统的可行标准，因为EPCIS是射频识别(RFID)技术的事实标准，并且具有足够的灵活性来管理物联网环境中的各种传感器数据。然而，一个EPCIS系统应该变得足够高效和灵活，以处理数十亿个物理对象。在论文中，我们分享了发展开源代码Oliot EPCIS的三年经验。在多个研究项目中的经验导致不断完善的架构以及我们在效率和可伸缩性方面的额外功能。根据实验，Oliot EPCIS比现有的开放源码解决方案具有更高的效率和可伸缩性。此外，我们对结果的讨论展示了用户在自己的应用程序域中使用Oliot EPCIS的适当方法。

1.介绍

全球标准1 (GS1)是一个开发全球标准的国际组织。大多数GS1标准关注于如何分配一个标识符给一个物理对象，并给出它的生命周期的可见性。例如，GS1批准了一个代码系统，该系统为附加到物理对象(电子产品代码(EPC)[1])上的射频识别(RFID)标签分配一个全局惟一标识符。基于这个独特的识别系统，GS1批准了一个信息服务标准，用于捕获和共享可见性事件数据以及主数据，该标准提供了企业内部和跨企业的物理对象的全局一致的视图，即电子产品标码信息服务(EPCIS)[2]。

我们期望EPCIS能够成为物联网网络信息系统的可行标准。一方面，EPCIS是RFID技术事实上的标准。物联网识别是物联网面临的一大挑战[3,4]，RFID技术是实现物联网识别的驱动力之一[5,6]。另一方面，EPCIS的一个扩展机制具有足够的灵活性，其范围扩大到物联网领域。EPCIS允许开发人员设计标准[7-9]中没有定义的其他事件类型；同时，EPCIS允许用户将附加数据插入到现有的事件类型中，如温度[10]、健康信号[11]、桥梁条件[12]、地理经度/纬度[13]和车载诊断(OBD)值[14]。

然而，EPCIS系统应该满足物联网环境的先决条件。例如，系统应该具有足够的效率和可伸缩性，以满足来自数十亿设备[15]的过多请求。

在论文中，我们分享了发展开源代码Oliot EPCIS的三年经验。在多个研究项目中，我们将该系统应用于医疗、土木工程、汽车、农业等领域。来自每个应用领域的需求不断地改进了体系结构，并使我们提供了额外的功能。

我们期望该体系结构能够使EPCIS开发人员摆脱低效的系统开发，并促进高效和灵活性系统的开发。此外，通过减轻实现的复杂性，体系结构也可能促进EPCIS的更普遍使用[16,17]。同时，额外的特性提供了与大量资源受限设备交互的方式。(例如，轻量级消息格式、轻量级服务接口和查询结果的投影) 我们认为这些特性足够可以包含在标准中。

论文的其余部分组织如下。在第2节中，我们将介绍EPCIS。然后，第三部分讨论物联网环境的设计决策。接下来，我们将在第4节中介绍系统架构及其实现。第5节使用现有的解决方案评估Oliot EPCIS，并通过大量的实验讨论我们的设计决策和扩展的影响。最后，对本文的相关工作进行了回顾和总结。

2. EPC信息服务(EPCIS)标准概述

2.1。数据模型

两种数据被处理EPCIS:事件数据和主数据。事件数据是时态数据，表示物理对象在特定时间的情况，而主数据提供与特定时间无关的物理对象的整体信息，如名称和所有者。

图1显示了EPCIS的数据模型。有四种类型的标准化事件，每种类型都适合表达生命周期中各自的关键时刻。例如，对象事件是一种常用的事件类型，它表示物理对象的创建/观察/销毁。在供应链中，通过RFID或条形码阅读器在网络上可以看到附加标签的物理对象。在其典型的生命周期中，EPC首先被分配给一个新创建的物理对象;然后，物体在不同的地方被观察到;最后，当对象被销毁时，EPC与对象分离。

事件中的大部分内容(即、在哪里、为什么和是什么)被编码为统一资源名称(URN)，其中每个URN的详细信息作为主数据进行管理。一些称为标准词汇表的主数据是在核心业务词汇表(CBV)[18]中定义的。CBV提供了URN(例如URN:epcglobal: CBV:bizstep:loading)的定义和例子，以达成词汇表的全球共识。同时，用户可以定义自己的词汇表，即用户词汇表，来存储urn的详细信息。例如，人们可以定义一个业务位置词汇表，urn:epc:id:sgln:0614141.07346.1234，并存储其地址、名称、地理坐标等。然后，人们可以访问EPCIS存储库中的详细信息。

一组事件数据和主数据封装在文档EPCIS文档中。EPCIS文档的格式必须使用可扩展标记语言(XML)， EPCIS提供了几个XML模式定义(XSD)文件来定义EPCIS文档的结构。

2.2。服务接口

EPCIS对捕获和共享EPCIS文档的方法进行了标准化。在八个服务接口中，我们总结了三个核心接口，如表1所示。捕捉接口接收EPCIS文档，并将文档内的事件/主数据存储到EPCIS存储库中。

EPCIS定义了两组查询参数来和存储的主数据。基本上，如果没有提供查询参数，EPCIS将返回所有存储的事件/主数据;然后，查询参数可以过滤/排序/限制可返回的数据。例如，过滤器参数返回特定时间之后发生的事件数据;一个排序参数，按时间或用户扩展值对结果进行排序;检索存储的事件数据限制要返回的事件的大小。

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