工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)主動(dòng)標(biāo)識(shí)載體技術(shù)白皮書

1、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識(shí)解析 主動(dòng)標(biāo)識(shí)載體技術(shù)白皮書目錄 HYPERLINK l _bookmark0 一、概述2 HYPERLINK l _bookmark1 （一）基本概念2 HYPERLINK l _bookmark2 工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識(shí)解析2 HYPERLINK l _bookmark3 標(biāo)識(shí)載體3 HYPERLINK l _bookmark4 （二）研究范疇6 HYPERLINK l _bookmark5 二、標(biāo)識(shí)載體關(guān)鍵技術(shù)及演進(jìn)趨勢(shì)6 HYPERLINK l _bookmark6 （一）被動(dòng)標(biāo)識(shí)載體關(guān)鍵技術(shù)6 HYPERLINK l _bookmark7 一維條形碼6 HYPERLINK l

2、_bookmark8 二維條形碼8 HYPERLINK l _bookmark9 射頻識(shí)別11 HYPERLINK l _bookmark10 近場(chǎng)通信15 HYPERLINK l _bookmark11 （二）主動(dòng)標(biāo)識(shí)載體關(guān)鍵技術(shù)21 HYPERLINK l _bookmark12 1.通用集成電路卡22 HYPERLINK l _bookmark13 2.芯片30 HYPERLINK l _bookmark14 3.模組31 HYPERLINK l _bookmark15 4.終端34 HYPERLINK l _bookmark16 5.工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識(shí)載體技術(shù)演進(jìn)趨勢(shì)38 HYPERLIN

3、K l _bookmark17 三、 標(biāo)識(shí)載體產(chǎn)業(yè)生態(tài)及發(fā)展現(xiàn)狀39 HYPERLINK l _bookmark18 （一） 產(chǎn)業(yè)鏈分析39 HYPERLINK l _bookmark19 二維條形碼產(chǎn)業(yè)鏈分析39 HYPERLINK l _bookmark20 RFID 產(chǎn)業(yè)鏈分析40 HYPERLINK l _bookmark21 NFC 產(chǎn)業(yè)鏈分析42 HYPERLINK l _bookmark22 物聯(lián)網(wǎng)卡產(chǎn)業(yè)鏈分析44 HYPERLINK l _bookmark23 （二）市場(chǎng)規(guī)模46 HYPERLINK l _bookmark24 二維條形碼產(chǎn)業(yè)市場(chǎng)規(guī)模46 HYPERLINK l

4、 _bookmark25 RFID 產(chǎn)業(yè)市場(chǎng)規(guī)模49 HYPERLINK l _bookmark26 NFC 產(chǎn)業(yè)市場(chǎng)規(guī)模52 HYPERLINK l _bookmark27 物聯(lián)網(wǎng)卡產(chǎn)業(yè)市場(chǎng)規(guī)模54 HYPERLINK l _bookmark28 （三）產(chǎn)業(yè)地圖59 HYPERLINK l _bookmark29 四、面向工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的標(biāo)識(shí)載體技術(shù)典型應(yīng)用60 HYPERLINK l _bookmark30 （一）可信數(shù)據(jù)采集60 HYPERLINK l _bookmark31 可信數(shù)據(jù)采集需求分析60 HYPERLINK l _bookmark32 可信數(shù)據(jù)采集應(yīng)用場(chǎng)景61 HYPERLIN

5、K l _bookmark33 典型案例：中國(guó)聯(lián)通可信數(shù)據(jù)采集解決方案62 HYPERLINK l _bookmark34 （二）數(shù)據(jù)融合66 HYPERLINK l _bookmark35 數(shù)據(jù)融合需求分析66 HYPERLINK l _bookmark36 數(shù)據(jù)融合應(yīng)用場(chǎng)景66 HYPERLINK l _bookmark37 典型案例：中國(guó)聯(lián)通多維數(shù)據(jù)融合解決方案67 HYPERLINK l _bookmark38 （三）統(tǒng)一身份認(rèn)證69 HYPERLINK l _bookmark39 統(tǒng)一身份認(rèn)證需求分析69 HYPERLINK l _bookmark40 統(tǒng)一身份認(rèn)證應(yīng)用場(chǎng)景70 HY

6、PERLINK l _bookmark41 典型案例：騰訊公司 TUSI 解決方案70 HYPERLINK l _bookmark42 （四）接入安全認(rèn)證73 HYPERLINK l _bookmark43 接入安全認(rèn)證需求分析73 HYPERLINK l _bookmark44 接入安全認(rèn)證應(yīng)用場(chǎng)景75 HYPERLINK l _bookmark45 典型案例：阿里云公司 Link ID2 解決方案75 HYPERLINK l _bookmark46 五、發(fā)展建議77 HYPERLINK l _bookmark47 （一）加強(qiáng)核心技術(shù)研究，構(gòu)筑標(biāo)識(shí)產(chǎn)業(yè)生態(tài)77 HYPERLINK l _bo

7、okmark48 （二）完善核心標(biāo)準(zhǔn)體系，加強(qiáng)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)合作78 HYPERLINK l _bookmark49 （三）立足垂直行業(yè)需求，聚焦聯(lián)動(dòng)發(fā)展創(chuàng)新78 HYPERLINK l _bookmark50 （四）構(gòu)建安全防護(hù)體系，保障標(biāo)識(shí)數(shù)據(jù)安全78 PAGE 9縮略語(yǔ)ASKAmplitude Shift Keying幅移鍵控CACertification Authority證書授權(quán)CMCompact matrix緊密矩陣CDMACode Division Multiple Access碼分多址CPUCentral Processing Unit中央處理器DTLSDatagram Transp

8、ort Layer Security數(shù)據(jù)包傳輸層安全性協(xié)議EANEuropean Article Number歐洲物品編碼EDIElectronic Data Interchange電子數(shù)據(jù)交換eMTCEnhanced Machine Type Communications增強(qiáng)型機(jī)器類通信FPGAField Programmable Gate Array現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列FSKFrequency-shift keying頻移鍵控GMGrid Matrix網(wǎng)格碼GPSGlobal Positioning System全球定位系統(tǒng)GS1Globe standard 1全球標(biāo)準(zhǔn) 1GNSSGlobal

9、 Navigation Satellite System全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)GSMGlobal System for Mobile Communications全球移動(dòng)通信系統(tǒng)BOSSBilling and Order Support System計(jì)費(fèi)和簽約支撐系統(tǒng)OSIOpen System Interconnection Reference Model開放式系統(tǒng)互聯(lián)參考模型MACMedia Access Control媒體訪問(wèn)控制MCUMicrocontroller Unit微控制單元MNOMobile Network Operator移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商N(yùn)AANetwork Access Appl

10、ication網(wǎng)絡(luò)接入應(yīng)用NBNarrowband窄帶RFIDRadio Frequency Identification射頻識(shí)別NFCNear Field Communication近場(chǎng)通信UICCUniversal Integrated Circuit Card通用集成電路卡eUICCEmbedded Universal Integrated Circuit Card嵌入式通用集成電路卡E-UTRANEvolved Universal Terrestrial Radio Access Network演進(jìn)的通用陸基無(wú)線接入網(wǎng)LoRALong Range遠(yuǎn)距離MCUMicrocontrolle

11、r Unit微控制單元SIMSubscriber Identity Module用戶識(shí)別模塊SMDSurface Mounted Devices表面貼裝器件一、概述（一）基本概念工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識(shí)解析工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識(shí)解析體系是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)重要的組成部分，既是支撐工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)互通的基礎(chǔ)設(shè)施，也是實(shí)現(xiàn)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)共享共用的核心關(guān)鍵。其中，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識(shí)編碼是指能夠唯一識(shí)別機(jī)器、產(chǎn)品等物理資源以及算法、工序等虛擬資源的身份符號(hào)；工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識(shí)解析是指能夠根據(jù)標(biāo)識(shí)編碼查詢目標(biāo)對(duì)象網(wǎng)絡(luò)位置或者相關(guān)信息的系統(tǒng)裝置，對(duì)機(jī)器和物品進(jìn)行唯一性的定位和信息查詢， 是實(shí)現(xiàn)全球供應(yīng)鏈系統(tǒng)和企業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)的精準(zhǔn)對(duì)

12、接、產(chǎn)品全 生命周期管理和智能化服務(wù)的前提和基礎(chǔ)。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識(shí) 解析的基本業(yè)務(wù)流程如圖 1 所示。4、標(biāo)識(shí)所對(duì)應(yīng)的信息對(duì)象數(shù)據(jù)服務(wù)器2、標(biāo)識(shí)所關(guān)聯(lián)對(duì)象的地址1、標(biāo)識(shí)解析請(qǐng)求標(biāo)識(shí) 標(biāo)識(shí)解析發(fā)起方標(biāo)識(shí)解析節(jié)點(diǎn)Servers圖 1 工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識(shí)解析的基本業(yè)務(wù)流程互聯(lián)網(wǎng)域名解析與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識(shí)解析的概念辨析互聯(lián)網(wǎng)域名解析主要發(fā)生在應(yīng)用服務(wù)體系（萬(wàn)維網(wǎng)/Web）和互聯(lián)體系 (TCP/IP)之間，主要用于解決域名到 IP 地址的翻譯問(wèn)題。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)中，標(biāo)識(shí)是賦予每一個(gè)產(chǎn)品、零部件、機(jī)器設(shè)備唯一的“身份證”，解析是通過(guò)產(chǎn)品標(biāo)識(shí)查詢存儲(chǔ)產(chǎn)品信息的服務(wù)器地址，或直接查詢產(chǎn)品相關(guān)信息及其他服務(wù)。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識(shí)

13、解析主要發(fā)生在應(yīng)用支撐體系（萬(wàn)維網(wǎng)、應(yīng)用協(xié)議）和網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)體系之間，主要用于解決標(biāo)識(shí)到標(biāo)識(shí)、標(biāo)識(shí)到地址、標(biāo)識(shí)到數(shù)據(jù)的映射和轉(zhuǎn)換問(wèn)題。標(biāo)識(shí)載體標(biāo)識(shí)載體，就是指承載標(biāo)識(shí)編碼資源的標(biāo)簽。根據(jù)標(biāo)識(shí)載體是否能夠主動(dòng)與標(biāo)識(shí)數(shù)據(jù)讀寫設(shè)備、標(biāo)識(shí)解析服務(wù)節(jié)點(diǎn)、標(biāo)識(shí)數(shù)據(jù)應(yīng)用平臺(tái)等發(fā)生通信交互，可以將標(biāo)識(shí)載體分為主 動(dòng)標(biāo)識(shí)載體和被動(dòng)標(biāo)識(shí)載體兩類。主動(dòng)標(biāo)識(shí)載體，一般是指可以嵌入在工業(yè)設(shè)備的內(nèi)部，承載工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識(shí)編碼及其必要的安全證書、算法和密鑰， 具備聯(lián)網(wǎng)通信功能，能夠主動(dòng)向標(biāo)識(shí)解析服務(wù)節(jié)點(diǎn)或標(biāo)識(shí)數(shù)據(jù)應(yīng)用平臺(tái)等發(fā)起連接，而無(wú)需借助標(biāo)識(shí)讀寫設(shè)備來(lái)觸發(fā)。如圖 2 所示，UICC、通信模組、MCU 等都是主動(dòng)標(biāo)識(shí)載體的 例

14、子。主動(dòng)標(biāo)識(shí)載體的主要特征有：嵌入在工業(yè)設(shè)備內(nèi)部，不容易被盜取或者誤安裝；具備網(wǎng)絡(luò)連接能力，能夠主動(dòng)向標(biāo)識(shí)解析服務(wù)器發(fā)起標(biāo)識(shí)解析請(qǐng)求；同時(shí)也支持被其承載的標(biāo)識(shí)及其相關(guān)信息的遠(yuǎn)程增刪改查；模組終端除了承載工業(yè)標(biāo)識(shí)符，還具有安全區(qū)域存儲(chǔ)必要的證書、算法和密鑰，能夠提供工業(yè)標(biāo)識(shí)符及其相關(guān)數(shù)據(jù)的加密 傳輸、能夠支持接入認(rèn)證等可信相關(guān)功能。UICC 卡MCU圖 2 常見的主動(dòng)標(biāo)識(shí)載體被動(dòng)標(biāo)識(shí)載體，一般是附著在工業(yè)設(shè)備或者產(chǎn)品的表面以方便讀卡器讀取。在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)中，被動(dòng)標(biāo)識(shí)載體一般只承載工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識(shí)編碼，而遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)連接能力缺乏（某些被動(dòng)標(biāo)識(shí)載體，如 RFID、NFC，只具備短距離網(wǎng)絡(luò)連接能力），需要依賴

15、標(biāo)識(shí)讀寫器才能向標(biāo)識(shí)解析服務(wù)器發(fā)起標(biāo)識(shí)解析 請(qǐng)求。如圖 3 所示，常見的被動(dòng)標(biāo)識(shí)載體有一維條形碼、二維條形碼、RFID、NFC 等。被動(dòng)標(biāo)識(shí)載體的主要特征有：一般附著在工業(yè)設(shè)備/耗材表面，標(biāo)識(shí)信息易被讀取、被復(fù)制、被盜用和被誤用；網(wǎng)絡(luò)連接能力受限，需要借助讀寫器向標(biāo)識(shí)解析服務(wù)器發(fā)起標(biāo)識(shí)解析請(qǐng)求；安全能力較弱，缺乏證書、算法和密鑰等所需的必要安全能力（如安全存儲(chǔ)區(qū)）；成本低，適用于承載低價(jià)值、數(shù)量大的工業(yè)單品標(biāo)識(shí)。圖 3 常見被動(dòng)標(biāo)識(shí)載體及其讀寫設(shè)備二維碼究竟是編碼技術(shù)，還是載體技術(shù)？標(biāo)識(shí)編碼就是一串?dāng)?shù)字或者字符，是數(shù)字世界中虛擬的身份描述；而載體就是一個(gè)卡片或者標(biāo)簽，是物理世界中可儲(chǔ)存標(biāo)識(shí)編碼

16、的載體。二維碼技術(shù)是在二維的平面空間里進(jìn)行標(biāo)識(shí)編碼信息存儲(chǔ)的方式，屬于標(biāo)識(shí)載體技術(shù)。二維碼本身并不是某一種特定的標(biāo)識(shí)編碼方案，相反，二維碼里可以存儲(chǔ)很多種不同標(biāo)識(shí)編碼方案。打個(gè)形象的比方，二維碼就是可存寫標(biāo)識(shí)編碼的“圖形化 USB”。（二）研究范疇本白皮書研究范疇主要包括主動(dòng)標(biāo)識(shí)載體（如卡、芯片、模組、終端）和被動(dòng)標(biāo)識(shí)載體（如一維條形碼、二維條形碼、RFID、NFC 等），及主動(dòng)標(biāo)識(shí)載體在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)中的創(chuàng)新應(yīng)用。二、標(biāo)識(shí)載體關(guān)鍵技術(shù)及演進(jìn)趨勢(shì)（一）被動(dòng)標(biāo)識(shí)載體關(guān)鍵技術(shù)被動(dòng)標(biāo)識(shí)載體技術(shù)，包括但不局限于一維條形碼、二維條形碼、RFID、NFC 等，本白皮書僅對(duì)這四類在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)中大量使用的技術(shù)先期

17、進(jìn)行研究和總結(jié)。一維條形碼一維條形碼只在一個(gè)方向（一般是水平方向）表達(dá)信息，而在垂直方向則不表達(dá)任何信息，由黑白相間的條紋組成的圖案，黑色部分稱為“條”，白色部分稱為“空”，“條” 和“空”代表二進(jìn)制的 1 和 0，對(duì)其進(jìn)行編碼，從而可以組合不同粗細(xì)間隔的黑白圖案，可以代表數(shù)字、字符和符號(hào)信 息，反應(yīng)某種信息。如圖 4 所示。一維條形碼廣泛應(yīng)用在商 業(yè)零售、倉(cāng)儲(chǔ)、郵電、運(yùn)輸、等許多領(lǐng)域。一維條碼技術(shù)是實(shí)現(xiàn)銷售終端系統(tǒng)、EDI、電子商務(wù)和供應(yīng)鏈管理的技術(shù)基礎(chǔ)， 是實(shí)現(xiàn)物流管理現(xiàn)代化、提高企業(yè)管理水平和競(jìng)爭(zhēng)能力的重 要手段。圖 4 一維條形碼示例一維條形碼可以識(shí)別商品的基本信息如商品名稱、價(jià)格等，

18、但并不能提供商品更詳細(xì)的信息，要調(diào)用更多的信息， 需要數(shù)據(jù)庫(kù)的進(jìn)一步配合。一維條形碼的應(yīng)用可以提高信息錄入速度、減少差錯(cuò)率；同時(shí)，一維條形碼也存在容量較?。ㄖ挥?30 個(gè)字節(jié)左右）、內(nèi)容只能包含字母和數(shù)字、遭到損壞后不能閱讀等缺陷。常用的一維條形碼有：UCC/EAN-128 條碼、ITF-14 條碼、EAN/UPC 條碼，如表 1 所示。表 1 常見一維條形碼條碼類型主要用途EAN/UPC 條碼(包括EAN-13、EAN-8、UPC-A和UPC-E)用于對(duì)零售渠道銷售的貿(mào)易項(xiàng)標(biāo)識(shí)；同時(shí)也可用于標(biāo)識(shí)非零售的貿(mào)易項(xiàng)目。ITF-14 條碼只能用于標(biāo)識(shí)非零售的商品UCC/EAN-128 條碼用于標(biāo)識(shí)物

19、流單元，不能用于POS 零售結(jié)算。從載體自動(dòng)識(shí)別技術(shù)的角度講，符號(hào)會(huì)越來(lái)越小型化， 占的面積越來(lái)越少；載體形式也更加多樣化，性能也更加智能化。彩虹碼作為一種“升級(jí)”的碼制，在國(guó)際通用 GS1 商品條碼符號(hào)的基礎(chǔ)上，增添了藍(lán)綠兩種顏色維度，可承載額外的信息。理論上可以實(shí)現(xiàn)每個(gè)物品擁有唯一的單品 ID，從而實(shí)現(xiàn)物品的“一物一碼”，這在標(biāo)識(shí)載體編碼技術(shù)領(lǐng)域是一種新的探索和嘗試。二維條形碼二維條形碼是在一維條形碼技術(shù)的基礎(chǔ)上衍生而來(lái)的，在水平和垂直方向的二維空間存儲(chǔ)信息的條形碼，既記錄橫向信息也記錄縱向信息，也是按照“0”和“1”的比特流原理進(jìn)行設(shè)計(jì)。二維條形碼技術(shù)已廣泛應(yīng)用在國(guó)防、公共安全、交通運(yùn)輸

20、、醫(yī)療保健、工業(yè)、商業(yè)等領(lǐng)域。目前，在支付領(lǐng)域應(yīng)用最多。二維條形碼是較為經(jīng)濟(jì)、實(shí)用的一種自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，除具備一維條形碼的優(yōu)點(diǎn)外，還具有信息容量大、信息密度高、糾錯(cuò)功能、可表示各種多媒體信息及多種文字信息、譯碼可靠性高、保密防偽性強(qiáng)等特點(diǎn)。國(guó)內(nèi)外常見的二維條形碼包括 PDF417、QR 碼、Data Matrix 碼、Maxi Code 碼等。從技術(shù)角度分類可以分為行排式二維條形碼和矩陣式二維條形碼兩種類型。行排式二維條形碼（又稱堆積式或?qū)优攀蕉S碼），其編碼原理是建立在一維條碼基礎(chǔ)之上，按需要堆積成二行或多行。它在編碼設(shè)計(jì)、校驗(yàn)原理、識(shí)讀方式等方面繼承了一維條碼的一些特點(diǎn)，識(shí)讀設(shè)備和條碼印刷與

21、一維條形碼技術(shù)兼容。但由于行數(shù)的增加，需要對(duì)行進(jìn)行判定，其譯碼算法與軟件也不完全相同于一維條碼。有代表性的行排式二維條碼有：PDF417、Code 16K、Code 49 等如圖 5 所示。PDF417Code 16kCode 49圖 5 典型行排式二維條形碼矩陣式二維條形碼是平常見得最多的二維條形碼，通過(guò)黑白（其他顏色也有）像素在矩陣中不同的分布進(jìn)行編碼， 在矩陣元素區(qū)出現(xiàn)的點(diǎn)（方，圓等形狀）表示二進(jìn)制的“1”， 不出現(xiàn)則表示“0”，通過(guò)點(diǎn)排列確定其信息。矩陣式二維條形碼分為若干個(gè)小區(qū)域，每個(gè)區(qū)域有一定信息，角上有三個(gè)色塊，可以保證無(wú)論從哪個(gè)方向掃描都可正確定位信息，中間色塊可以存放個(gè)性化圖

22、表。有代表性的矩陣式二維條形碼有：Maxi Code、QR Code、 Data Matrix、Aztec Code 等。如圖 6 所示。1Maxi CodeQR CodeData MatrixAztec Code圖 6 典型矩陣式二維條形碼 HYPERLINK /create/design-qrcode/ 隨著二維條形碼生成技術(shù)的不斷完善，越來(lái)越多的推廣 場(chǎng)景中使用到二維條形碼，一張創(chuàng)意十足富有個(gè)性的二維條 形碼能迅速引起用戶關(guān)注和興趣。因此，二維條形碼也逐漸 由普通方形、黑白顏色二維條形碼向形狀更具個(gè)性化的彩色 二維條形碼轉(zhuǎn)變。 HYPERLINK /s?q=%E5%BD%A9%E8%89

23、%B2%E4%BA%8C%E7%BB%B4%E7%A0%81&ie=utf-8&src=internal_wenda_recommend_textn 彩色二維條形碼是一種特殊的二維條形碼， 具有普通黑白二維條形碼的所有功能，同時(shí)又能呈現(xiàn)出彩色的 HYPERLINK /s?q=%E5%A4%96%E8%A7%82&ie=utf-8&src=internal_wenda_recommend_textn 外觀。兩者最大的區(qū)別在于外觀，彩色的外觀更吸引人， 兩者承載的信息量是同樣的，或許以后會(huì)有彩色二維條形碼 獨(dú)有的識(shí)別技術(shù)可以增大彩色二維條形碼信息 HYPERLINK /s?q=%E5%AD%98%

24、E5%82%A8%E9%87%8F&ie=utf-8&src=internal_wenda_recommend_textn 存儲(chǔ)量，但現(xiàn) 階段沒(méi)有本質(zhì)區(qū)別。二維碼知識(shí)產(chǎn)權(quán)問(wèn)題目前激光蝕刻在基礎(chǔ)零部件上有一定的應(yīng)用，但存在掃碼識(shí)讀困難、技術(shù)成本高、打碼后無(wú)法更改、信息難以讀寫等技術(shù)難題，發(fā)展相對(duì)緩慢。隨著相關(guān)技術(shù)的發(fā)展成熟，激光蝕刻應(yīng)用前景十分廣闊。二維碼的前身是條形碼，起源于 1949 年。二維碼的發(fā)明者當(dāng)時(shí)只申請(qǐng)了專利權(quán)，卻沒(méi)有發(fā)現(xiàn)二維碼里面蘊(yùn)藏的潛在商機(jī)， 所以就主動(dòng)放棄了使用權(quán)。中國(guó)意銳新創(chuàng)公司創(chuàng)始人王越在日本接觸到了二維碼之后發(fā)現(xiàn)了商機(jī)，于 2002 年創(chuàng)辦了意銳公司， 并聯(lián)合國(guó)內(nèi)眾多

25、的優(yōu)秀工程師，共同研發(fā)世界上第一款手機(jī)二維碼引擎;2003 年就獲得具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的“二維碼快速識(shí)讀引擎”，并申報(bào)了條碼識(shí)讀方法和裝置的國(guó)家專利;2005 年開發(fā)了漢信碼，即中國(guó)第一個(gè)國(guó)家二維碼標(biāo)準(zhǔn)，現(xiàn)已成為 ISO 的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。此外，早在 2011 年，凌空網(wǎng)創(chuàng)始人徐蔚就已經(jīng)申請(qǐng)“二維碼掃一掃”專利，并先后拿下了中國(guó)、美國(guó)、日本和歐盟等區(qū)域的二維碼掃碼技術(shù)專利權(quán)。所以，中國(guó)人在商品二維碼業(yè)務(wù)上不存在任何侵權(quán)行為。射頻識(shí)別射頻識(shí)別（RFID），是一種非接觸式的自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，可通過(guò)無(wú)線電訊號(hào)識(shí)別特定目標(biāo)對(duì)象并讀寫相關(guān)數(shù)據(jù)，而無(wú)需識(shí)別系統(tǒng)與特定目標(biāo)之間建立機(jī)械或光學(xué)接觸，適用于各種惡劣環(huán)境。

26、RFID技術(shù)是條形碼技術(shù)的進(jìn)一步延拓，可識(shí)別高速運(yùn)動(dòng)物體并可同時(shí)識(shí)別多個(gè)標(biāo)簽，操作快捷方便。目前廣泛應(yīng)用于多個(gè)領(lǐng)域，典型的應(yīng)用包括倉(cāng)庫(kù)物流、防偽識(shí)別、智能交通、身份識(shí)別、食品安全溯源等。RFID和一維條形碼、二維條形碼不同，一維條形碼和二維條形碼都可以認(rèn)為是打印在紙片上的標(biāo)識(shí)圖案，編碼在圖案上的黑白條或黑白格子里，沒(méi)有芯片。RFID是電子標(biāo)簽， 信息保存在芯片里，芯片可以讀寫，使用的打印機(jī)也是專門的打印機(jī)。RFID 系統(tǒng)通常由標(biāo)簽、識(shí)讀器和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)三部分組成，如圖 7 所示。RFID 系統(tǒng)工作過(guò)程中，天線與 RFID 電子標(biāo)簽進(jìn)行無(wú)線通信，通常由識(shí)讀器在一個(gè)區(qū)域內(nèi)發(fā)射射頻能量形式的電磁場(chǎng)

27、，標(biāo)簽通過(guò)這一區(qū)域時(shí)被觸發(fā)，發(fā)送存儲(chǔ)在標(biāo)簽中的數(shù)據(jù)，或根據(jù)識(shí)讀器的指令改寫存儲(chǔ)在標(biāo)簽中的數(shù)據(jù)。識(shí)讀器可接收標(biāo)簽發(fā)送的數(shù)據(jù)或向標(biāo)簽發(fā)送數(shù)據(jù)，并能再解碼后通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)接口與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信。圖 7 RFID 系統(tǒng)原理圖目前，RFID 的工作頻段有低頻、高頻和超高頻，不同頻段的RFID 產(chǎn)品會(huì)有不同的特性及應(yīng)用場(chǎng)景。各頻段 RFID 產(chǎn)品的特點(diǎn)及主要應(yīng)用領(lǐng)域如表 2 所示。表 2 不同頻段 RFID 的比較RFID頻段及應(yīng)用相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)工作頻率工作方式閱讀距離數(shù)據(jù)傳輸應(yīng)用領(lǐng)域低頻ISO 11784/1178530KHZ-300KHZ。典型工作頻率有 125KHZ， 133KHZ電感耦 合，標(biāo)簽需位于閱讀器

28、和天線輻射的近場(chǎng)區(qū)域內(nèi)一般情況下小于 0.1 米低速，數(shù)據(jù)少低端應(yīng)用，動(dòng)物識(shí)別高頻ISO/IEC 14443， ISO/IEC 18000-33MHZ-30MHZ。典型工作頻率:13.56MHZ電感耦 合，標(biāo)簽需位于閱讀器和天線輻射的近場(chǎng)區(qū)域內(nèi)一般情況下小于 1 米中速數(shù)據(jù)傳輸門禁、身份 證、車票等超高頻ISO/IEC 18000-4、-5、-6、-7433MHz，862-960MHz，2.45GHz，5.8GHz電感耦合，標(biāo)簽位于閱讀器和天線輻射的遠(yuǎn)場(chǎng)區(qū)域內(nèi)一般情況下大于 1 米，典型情況為 4-6 米，最大可達(dá) 10 米以上數(shù)據(jù)傳輸速率高， 更適合快速、大容量高效的物品識(shí)別移動(dòng)車輛識(shí) 別、

29、電子身份證、倉(cāng)庫(kù)物流應(yīng)用等RFID 技術(shù)對(duì)于工業(yè)制造有著明顯好處，可以控制生產(chǎn)過(guò)程、監(jiān)控生產(chǎn)狀態(tài)、形成一個(gè)閉合的制造生態(tài)圈，在物流、 倉(cāng)儲(chǔ)上也能夠發(fā)揮重要作用，甚至能夠?qū)I(yè)制造企業(yè)的供應(yīng)鏈進(jìn)行整合。但由于受成本、技術(shù)等因素限制，目前 RFID 在工業(yè)制造領(lǐng)域中的應(yīng)用很有限，應(yīng)用 RFID 技術(shù)的工業(yè)制造企業(yè)大概只有 10%左右，且多以大型的汽車整車制造、汽車零部件制造等汽車相關(guān)企業(yè)為主，如豐田、尼桑、大眾、 江森自控等。主要用于解決整個(gè)供應(yīng)鏈中與制造過(guò)程相關(guān)內(nèi)外資源進(jìn)行實(shí)時(shí)綜合協(xié)調(diào)控制和精細(xì)化管理等問(wèn)題，以便及時(shí)響應(yīng)顧客的個(gè)性化需求和實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品增值并為顧客提供更 好服務(wù)。隨著 RFID 成本、

30、技術(shù)等限制因素得以解決和 RFID 技術(shù)的持續(xù)發(fā)展，硬件制造技術(shù)、中間件技術(shù)、系統(tǒng)集成應(yīng)用等所構(gòu)成的 RFID 產(chǎn)業(yè)鏈將變得更加成熟，產(chǎn)品也將更加多樣化，其在工業(yè)制造業(yè)的應(yīng)用范圍將不再局限于汽車等部分領(lǐng)域，應(yīng)用范圍將越來(lái)越廣，從而實(shí)現(xiàn)其在工業(yè)制造領(lǐng)域需求的較快增長(zhǎng)，工業(yè)制造領(lǐng)域?qū)⒊蔀?RFID 發(fā)展的重要推動(dòng)力。RFID 技術(shù)與其他技術(shù)的融合，有利于 RFID 在工業(yè)制造領(lǐng)域的應(yīng)用擴(kuò)張，也是未來(lái)可能存在的一種趨勢(shì)。如，將采用 ZigBee 協(xié)議的 WSN（無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)）與 RFID 進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，利用WSN 高達(dá) 100m 的有效半徑，彌補(bǔ) RFID 的抗干擾性較差、有效距離較短的不足，構(gòu)成一

31、種新的網(wǎng)絡(luò)。WSN 負(fù)責(zé)獲取物理世界的數(shù)據(jù)，RFID 負(fù)責(zé)搭建起物理世界與信息世界的橋梁，應(yīng)用前景將更加廣闊。在 RFID 的標(biāo)準(zhǔn)化工作方面，目前各國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)間還沒(méi)有達(dá)成一致，尚未形成全球統(tǒng)一的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)體系，但從技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展來(lái)看，多個(gè)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)并存還將長(zhǎng)期持續(xù)，如何實(shí)現(xiàn)不同國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)間的兼容和互聯(lián)互通是未來(lái)發(fā)展的趨勢(shì)。RFID 的發(fā)展趨勢(shì)除增加標(biāo)簽的存儲(chǔ)容量以攜帶更多的信息、縮小標(biāo)簽的體積以降低成本、提高標(biāo)簽的靈敏度以增加適度距離外，未來(lái)的發(fā)展方向?qū)⒃诔凸碾娐贰踩c隱私技術(shù)、密碼功能與實(shí)現(xiàn)、低成本芯片設(shè)計(jì)與制造技術(shù)、 新型存儲(chǔ)技術(shù)等方面。近場(chǎng)通信近場(chǎng)通信（NFC)，又稱近距離無(wú)線通信，是一

32、種短距離的高頻無(wú)線通信技術(shù)，允許電子設(shè)備之間進(jìn)行非接觸式點(diǎn)對(duì)點(diǎn)數(shù)據(jù)傳輸（在 10cm 內(nèi)）交換數(shù)據(jù)，主要用于手持設(shè)備的短距離數(shù)據(jù)通信，其通信方式如圖 8 所示。它由非接觸式射頻識(shí)別（RFID）演變而來(lái)，并向下兼容 RFID。NFC 與RFID 看似相似，但其實(shí)有很多區(qū)別，因?yàn)?RFID 本質(zhì)上屬于識(shí)別技術(shù)， 而NFC 屬于通信技術(shù)。圖 8NFC 通信方式NFC 的三個(gè)特點(diǎn)：安全性，相比藍(lán)牙或 WiFi 這些遠(yuǎn)距離通信連接協(xié)議，NFC 是一種短距離通信技術(shù)，設(shè)備必須靠得很近，從而提高數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程的安全性；連接快、功耗低， 相比藍(lán)牙連接速度更快，功耗更低，支持無(wú)電讀取。NFC 設(shè)備之間采取自動(dòng)連接

33、，無(wú)需執(zhí)行手動(dòng)配置，只需晃動(dòng)一下， 就能迅速與可信設(shè)備建立連接；私密性好，在可信的身份驗(yàn)證框架內(nèi)，NFC 技術(shù)為設(shè)備之間的信息交換、數(shù)據(jù)共享提供安全。NFC 明明有很多強(qiáng)大功能，卻得不到市場(chǎng)親睞的原因安裝NFC 可能需要重新設(shè)計(jì)手機(jī)雖然說(shuō)全面屏讓手機(jī)不得不重新設(shè)計(jì)，但是廠商們肯定有那么幾套十分成熟的手機(jī)模板，簡(jiǎn)單升級(jí)一下就可以第二年重新發(fā)布。而安裝 NFC 手機(jī)各項(xiàng)零部件又要重新搭配，于是很多廠商選擇不安裝。NFC 成本不高，但是隱形成本很大雖然說(shuō) NFC 芯片成本可能真的只要 20 塊人民幣，但是要打通手機(jī)NFC 的各項(xiàng)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)需要投入很大的資金。社會(huì)對(duì)NFC 認(rèn)知度不夠NFC 挺火，但是火

34、的范圍并不大。NFC 屬于很小眾的技術(shù)，自然流行的范圍也是小眾的，導(dǎo)致絕大多數(shù)人對(duì) NFC 技術(shù)缺乏認(rèn)知。NFC 技術(shù)的主要應(yīng)用和應(yīng)用模式包括以下幾個(gè)方面：NFC 技術(shù)的主要應(yīng)用NFC 是搭載在手機(jī)內(nèi)部的一塊芯片，它主要是用來(lái)當(dāng)做手機(jī)與其它設(shè)備交換數(shù)據(jù)的通道，比如可以當(dāng)成電子門禁卡， 可以當(dāng)做公交卡，也可以實(shí)現(xiàn)移動(dòng)支付。手機(jī)支付領(lǐng)域。手機(jī)移動(dòng)支付是 NFC 最有前景的一項(xiàng)應(yīng)用，消費(fèi)者在購(gòu)買商品時(shí)，采用 NFC 技術(shù)通過(guò)手機(jī)等設(shè)備即可完成支付，支付可在線下進(jìn)行，不需要使 用移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)，使用 NFC射頻通道實(shí)現(xiàn)與 POS 機(jī)或自動(dòng)售貨機(jī)等設(shè)備的通信，是一種新興的移動(dòng)支付方式。交通領(lǐng)域。將城市交通卡的

35、功能集成到 NFC 設(shè)備上，通過(guò)卡模式實(shí)現(xiàn)公交卡的功能，只需 NFC 設(shè)備觸碰閘機(jī)口的讀卡區(qū)域，即可自動(dòng)打開閘機(jī)。防偽領(lǐng)域。NFC 防偽技術(shù)突破了以往防偽技術(shù)的思路，采用了一種新的舉措，使其具有難以偽造性、易于識(shí)別性、信息反饋性、密碼唯一性及保密性、使用唯一性等特點(diǎn)。目前已在茅臺(tái)酒、茶葉企業(yè)得到了廣泛應(yīng)用。通過(guò)具有 NFC 功能的手機(jī)靠近商品的 NFC 標(biāo)簽， 即可顯示出產(chǎn)品的一系列信息。廣告領(lǐng)域。NFC 標(biāo)簽因其可重復(fù)讀寫、可記錄讀取次數(shù)等特點(diǎn)，相比傳統(tǒng)廣告，在互動(dòng)性、讀取數(shù)據(jù)、收 集數(shù)據(jù)、廣告效果等方面具有明顯的優(yōu)勢(shì)。NFC 技術(shù)的業(yè)務(wù)應(yīng)用模式基于NFC技術(shù)的業(yè)務(wù)支持三種固定模式：卡模式。

36、將 NFC 芯片安裝到一個(gè)卡上，這個(gè)模式其實(shí)就相當(dāng)于一張采用 RFID 技術(shù)的IC 卡?？梢蕴娲罅康?IC 卡場(chǎng)合商場(chǎng)刷卡、門禁卡、公交卡、車票等等。此模式下的優(yōu)點(diǎn)是卡片通過(guò)非接觸式讀卡器的 RF 域來(lái)供電。讀卡器模式。讀卡器模式的 NFC 通信作為非接觸讀卡器使用，可以從 NFC 標(biāo)簽上讀取相關(guān)信息。讀卡器模式的NFC 手機(jī)可以從標(biāo)簽中采集數(shù)據(jù)資源，按照一定的應(yīng)用需求完成信息處理功能，有些應(yīng)用功能可以直接在本地完成。點(diǎn)對(duì)點(diǎn)模式。這個(gè)模式和紅外差不多，任意兩個(gè)具備 NFC功能的設(shè)備都可以連接通信，實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)數(shù)據(jù)傳輸，只是傳輸距離較短，傳輸創(chuàng)建速度較快，功耗低?？梢詫?shí)現(xiàn)電子名片交換、數(shù)據(jù)通信、

37、藍(lán)牙連接等功能。NFC 通信在發(fā)起設(shè)備和目標(biāo)設(shè)備間發(fā)生，任何的 NFC 裝置都可以為發(fā)起設(shè)備或目標(biāo)設(shè)備。兩者之間是以交流磁場(chǎng)方式相互耦合，并以 ASK 和FSK 方式進(jìn)行載波調(diào)制并傳輸數(shù)字信號(hào)。發(fā)起設(shè)備產(chǎn)生無(wú)線射頻磁場(chǎng)來(lái)初始化；目標(biāo)設(shè)備則響應(yīng)發(fā)起設(shè)備所發(fā)出的命令，并選擇由發(fā)起設(shè)備所發(fā)出的或是自行產(chǎn)生的無(wú)線射頻磁場(chǎng)進(jìn)行通信。NFC 與其他載體技術(shù)的性能比較如表 3 所示。表 3 被動(dòng)標(biāo)識(shí)載體技術(shù)比較識(shí)別方式及性能一維條形碼二維條形碼無(wú)線射頻識(shí)別（RFID）近場(chǎng)通信（NFC）信息識(shí)別讀取效率低， 一次只能讀取一個(gè)標(biāo)簽內(nèi)容讀取效率 低，一次只能讀取一個(gè)標(biāo)簽內(nèi)容讀取效率高，一次可以讀取多個(gè)標(biāo)簽內(nèi)容，但

38、存在信息干擾（屏蔽）讀取效率高，但讀寫器和標(biāo)簽是一對(duì)一的關(guān)系， 識(shí)別環(huán)境要求低信息存儲(chǔ)存儲(chǔ)量有限存儲(chǔ)量較一維條形碼較大存儲(chǔ)量很大存儲(chǔ)量很大適應(yīng)環(huán)境易損、易臟易損、易臟抗摔、抗油、抗污、可穿透抗摔、抗油、抗污、可穿透運(yùn)營(yíng)成本成本低廉成本低廉成本較高成本較高環(huán)保方面一次性一次性可重復(fù)使用可重復(fù)使用信息載體紙或物表面紙或物表面存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器讀寫性讀讀讀/寫讀/寫讀取方式光電轉(zhuǎn)換光電轉(zhuǎn)換無(wú)線通信近距離無(wú)線通信保密性低中高最高抗干擾能力強(qiáng)強(qiáng)一般最強(qiáng)識(shí)讀距離0-0.5m0-0.5m0-2m（超高頻）小于 10cm基材價(jià)格低低高高掃描器價(jià)格低中高高雖然 NFC 是在 RFID 技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展而來(lái)的，但 NFC

39、 的通信距離在 10cm 內(nèi)，數(shù)據(jù)傳輸?shù)谋Ｃ苄耘c安全性可以得到保障。面向不同的應(yīng)用場(chǎng)景，兩者并不存在替代關(guān)系。況且現(xiàn)在RFID 的應(yīng)用場(chǎng)景還是非常多的，NFC 已經(jīng)無(wú)法比擬。即使在支付領(lǐng)域和近距離物體識(shí)別領(lǐng)域，相對(duì)于 HYPERLINK /CAT-132205-erweima.html 二維條形碼， 我國(guó)NFC 支付用戶較少，市場(chǎng)普及率較低，主要原因是其應(yīng)2用場(chǎng)景較少造成的。同時(shí)，目前對(duì)智能手機(jī)來(lái)說(shuō)，NFC 還不是一個(gè)必需通信接口。隨著商戶端 POS 機(jī)的覆蓋率逐漸提升， 以及用戶端支持 NFC 功能的手機(jī)市場(chǎng)占有率不斷擴(kuò)大，再加上市場(chǎng)對(duì)NFC 支付的大力推動(dòng)，我國(guó) NFC 支付市場(chǎng)進(jìn)入迅速崛

40、起階段。同時(shí)，NFC 在一些新領(lǐng)域也開始崛起，如溫度控制NFC 卡，將 NFC Tag 設(shè)計(jì)在明片型大小的產(chǎn)品中，與包裝 箱隨運(yùn)，全程記錄監(jiān)控箱內(nèi)商品的溫度及 GPS 定位。只需用手機(jī)輕觸就可以讀取商品在過(guò)程中的溫度和GPS 定位等資料， 且誤差很小。如 NFC 穿戴項(xiàng)鏈，將 NFCTag 內(nèi)嵌在項(xiàng)鏈中， 用于記錄幼童健康的資訊，可以通過(guò)手機(jī)軟體即時(shí)更新儲(chǔ)存 的健康資料，使幼童健康履歷隨身攜帶，方便后續(xù)進(jìn)行個(gè)人 健康狀況分析。一維條形碼、二維條形碼、RFID、NFC 成本對(duì)比分析一維條形碼：一維條形碼的標(biāo)簽可以用普通打印紙，也可以用專門的標(biāo)簽紙。專門的標(biāo)簽紙背面帶膠，便于粘附在其它商品上，每張

41、標(biāo)簽的成本可以低于 1 分錢；普通打印紙的成本更低。盡管NFC 技術(shù)在一些領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，但仍存在諸多問(wèn)題。如兼容性問(wèn)題，目前不同廠家的 NFC 設(shè)備兼容性問(wèn)題還比較突出，如何實(shí)現(xiàn) NFC 設(shè)備間兼容互通是未來(lái)要解決的重點(diǎn)問(wèn)題；同時(shí)，NFC 應(yīng)用領(lǐng)域還比較局限，仍有很多新領(lǐng)域有待探索。二維條形碼：二維碼的標(biāo)簽打印和一維條形碼類似，看具體需求，可以用普通紙，也可以專門標(biāo)簽紙。標(biāo)簽紙可以低至 1 分錢；普通打印紙的成本更低。RFID：RFID 的標(biāo)簽內(nèi)含有芯片，相比于條碼成本較高。且有源 RFID 標(biāo)簽成本高于無(wú)源 RFID 標(biāo)簽。無(wú)源 RFID 標(biāo)簽價(jià)格可以低至 1 元之內(nèi)，有源 RFID

42、標(biāo)簽成本在 5 元之內(nèi)NFC:相比條碼和 RFID，NFC 的成本更高，大致是 20 元。（二）主動(dòng)標(biāo)識(shí)載體關(guān)鍵技術(shù)在移動(dòng)場(chǎng)景下，移動(dòng)終端可承載主動(dòng)標(biāo)識(shí)編碼。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識(shí)編碼及其相關(guān)信息（如證書、密鑰、算法等）可以保存在移動(dòng)終端的部件中。以下三種移動(dòng)終端部件可作為工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)主動(dòng)標(biāo)識(shí)載體，如圖 9 所示：UICC 通用集成電路卡移動(dòng)通信模組MCU 芯片Servers移動(dòng)終端證ID書MCU芯片證ID書模組證ID書UICC卡標(biāo)識(shí)解析節(jié)點(diǎn)無(wú)線圖 9 移動(dòng)場(chǎng)景下的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)主動(dòng)標(biāo)識(shí)載體在固定場(chǎng)景下，固定終端可承載主動(dòng)標(biāo)識(shí)編碼。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識(shí)編碼及其相關(guān)信息（如證書、密鑰、算法等）可以保存在固定終端的部

43、件中。以下兩種固定終端部件可作為工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)主動(dòng)標(biāo)識(shí)載體，如圖 10 所示：通信模組有線固定終端證ID書MCU芯片證ID書模組標(biāo)識(shí)解析節(jié)點(diǎn)MCU 芯片Servers圖 10 固定場(chǎng)景下的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)主動(dòng)標(biāo)識(shí)載體通用集成電路卡通用集成電路卡（UICC），是在全球移動(dòng)通信系統(tǒng)中使用的智能卡，主要用于存儲(chǔ)用戶信息、鑒權(quán)密鑰、短消息、 付費(fèi)方式等信息，還可以包括多種邏輯應(yīng)用，例如用戶標(biāo)識(shí)模塊（SIM）、通用用戶標(biāo)識(shí)模塊（USIM）、IP 多媒體業(yè)務(wù)標(biāo)識(shí)模塊（ISIM）、以及其他如電子簽名認(rèn)證、電子錢包等非電信應(yīng)用模塊。UICC 中的邏輯應(yīng)用可以單獨(dú)存在，也可以多個(gè)同時(shí)存在。不同移動(dòng)用戶終端可以根據(jù)無(wú)線接入

44、網(wǎng)絡(luò)的類型，來(lái)選擇使用相應(yīng)的邏輯模塊，如圖 11 所示。GSM其他接入網(wǎng)UMTSE-UTRANIMSSIM 應(yīng)用UICC卡屬性、操作系統(tǒng)等其他應(yīng)用ISIM 應(yīng)用USIM 應(yīng)用圖 11 UICC 及其卡應(yīng)用UICC 支持的卡應(yīng)用與相應(yīng)的移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的對(duì)應(yīng)關(guān)系如表 4 所示。表 4 UICC 卡應(yīng)用與移動(dòng)通信接入網(wǎng)序號(hào)UICC 卡應(yīng)用接入網(wǎng)技術(shù)1SIMGSM（2G）2USIMUMTS（3G），E-UTRAN（4G）3ISIMIMS（NGN）4CSIMCDMA2000（3G）5R-UIMCDMA，GSM，UMTSUICC 與卡應(yīng)用的概念辨析UICC 能夠確保卡數(shù)據(jù)的完整性和安全性，通常可以容納幾百千

45、字節(jié)。除了卡應(yīng)用，UICC 還可以提供電話簿和其他應(yīng)用程序的存儲(chǔ)。在 2G 網(wǎng)絡(luò)中，SIM 卡和SIM 應(yīng)用程序綁定在一起，因此“SIM 卡”是指具有 SIM 應(yīng)用程序的 UICC 物理卡。在 3G 網(wǎng)絡(luò)之后，從專業(yè)角度上，把 USIM，CSIM，SIM，ISIM，R-UIM稱為“卡”是錯(cuò)誤的，因?yàn)樗鼈兌际窃?UICC 卡上運(yùn)行的應(yīng)用程序，被稱為“卡應(yīng)用”。UICC 相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)主要由ISO/IEC、3GPP、ETSI、GSMA 等組織制定。UICC 相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)與標(biāo)準(zhǔn)化組織/聯(lián)盟的對(duì)應(yīng)關(guān)系見圖12。e-UICC標(biāo)識(shí)編碼：IMSI、MSISDNITU-TGSMAETSIUICC 相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)3GPPUIC

46、C 與外設(shè)的接口UICC 應(yīng)用與網(wǎng)絡(luò)的接口智能卡物理特性：尺寸、電氣ISO/IEC圖 12 UICC 相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)及其標(biāo)準(zhǔn)化組織ISO/IEC 7816-1（1987）、ISO/IEC 7816-2（1988）分別定義了標(biāo)識(shí)集成電路卡的物理特性、物理尺寸和觸點(diǎn)位置，關(guān)注智能卡的物理電氣層面，是 UICC 標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)范性引用文件之一；ETSI UICC 系列標(biāo)準(zhǔn)主要關(guān)注UICC 與終端的接口，包括UICC 應(yīng)用可編程接口、UICC 終端接口、卡應(yīng)用工具包一致性、SIM 應(yīng)用工具包等；3GPP 制定 SIM、USIM 以及智能卡測(cè)試規(guī)范、終端與SIM/USIM 的測(cè)試規(guī)范等；GSMA 主要制定 eUIC

47、C 及其管理平臺(tái)的規(guī)范；ITU-T 制定了 UICC 可承載的全球移動(dòng)用戶編碼 IMSI、MSISND（即電話號(hào)碼）等編碼規(guī)范等。將工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識(shí)解析系統(tǒng)的接入能力封裝為 UICC 卡的一種卡應(yīng)用，將有利于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識(shí)的規(guī)?；褂?，同 時(shí)也有利于工業(yè)終端通過(guò)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識(shí)及其相關(guān)數(shù)據(jù)安 全接入到工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中。如圖 13 所示，類似于其他卡應(yīng)用，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識(shí)的相關(guān)應(yīng)用可打包成工業(yè)標(biāo)識(shí)應(yīng)用，并部署在UICC 的卡應(yīng)用區(qū)。接入網(wǎng)絡(luò)GSM其他接入網(wǎng)UMTSE-UTRANIMS標(biāo)識(shí)解析標(biāo)識(shí)解 析系統(tǒng)UICC工業(yè)標(biāo)識(shí)應(yīng)用ISIM 應(yīng)用USIM 應(yīng)用SIM 應(yīng)用圖 13 UICC 在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識(shí)中

48、的應(yīng)用UICC 內(nèi)部區(qū)域介紹UICC 卡內(nèi)部包括兩個(gè)區(qū)域，卡數(shù)據(jù)區(qū)和卡應(yīng)用區(qū)。卡數(shù)據(jù)區(qū)主要存儲(chǔ) UICC 卡的屬性信息、操作系統(tǒng)信息等。在卡應(yīng)用區(qū)存儲(chǔ)各種卡應(yīng)用。ISD-ECAS文件系統(tǒng)NAA策略規(guī)則其他應(yīng)用MNO-SD考慮到工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)（面向企業(yè)，如野外監(jiān)控設(shè)備）和消費(fèi)互聯(lián)網(wǎng)（面向消費(fèi)者，如手環(huán)）的需求，目前 UICC 正朝著eUICC 的方向發(fā)展，不可插拔的 eUICC 更加適合于在工業(yè)環(huán)境下使用，eUICC 能滿足更寬泛的不同等級(jí)的工作溫度、濕度、持續(xù)工作時(shí)間的需求，在物理可靠性、功耗和尺寸等方面性能優(yōu)于傳統(tǒng)插拔式 UICC 卡，同時(shí)遠(yuǎn)程寫卡應(yīng)用的能力也更加適合于工業(yè)業(yè)務(wù)流程與運(yùn)營(yíng)商卡流程

49、融合，具有支持豐富商業(yè)場(chǎng)景的條件。eUICC 卡邏輯架構(gòu)圖如圖 14 所示。文件系統(tǒng)NAA策略規(guī)則其他應(yīng)用MNO-SDISD-P（激活）ISD-P（未激活）電信框架平臺(tái)管理服務(wù)策略控制執(zhí)行單元圖 14eUICC 卡邏輯架構(gòu)圖國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)組織 ETSI 率先面向物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域提出了 M2M eUICC 的概念，eUICC 即嵌入式卡，可為貼片式（SMD）或直接封裝于通信模塊中（SIP），主要特征是物理形態(tài)上由傳統(tǒng)的可插拔式變?yōu)閮?nèi)嵌式，具有與終端不可分離的特性。GSMA 在原eUICC 的物理特性基礎(chǔ)上，又提出了“可自由切換卡文件”的定義，補(bǔ)充并豐富了 eUICC 的軟件特性，即 eSIM 技術(shù)。GSMA

50、 面向物聯(lián)網(wǎng) M2M 領(lǐng)域和消費(fèi)電子 Consumer 領(lǐng)域分別制定了eSIM 架構(gòu)規(guī)范、技術(shù)和測(cè)試規(guī)范，定義了 eSIM 框架結(jié)構(gòu)、傳輸協(xié)議和接口、消息構(gòu)成及遠(yuǎn)程管理流程和方式。此外，GSMA 正在制定安全認(rèn)證規(guī)范 SGP.25、測(cè)試證書規(guī)范SGP.26 。eUICC 卡會(huì)下載來(lái)自不同遠(yuǎn)程管理平臺(tái)提供的Profile 數(shù)據(jù)包，這就對(duì) eUICC 卡數(shù)據(jù)兼容性提出了較高的要求，SIMAlliance 負(fù)責(zé)制定eUICC Profile 的下載、安裝等相關(guān)技術(shù)要求和測(cè)試規(guī)范，驗(yàn)證 Profile 數(shù)據(jù)是否能夠被正確的解析并加載到 eUICC 上，提升 eUICC 卡數(shù)據(jù)兼容性和互聯(lián)互通性能。國(guó)際

51、上eSIM 在物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的應(yīng)用較多，如車聯(lián)網(wǎng)、智能表具、智能家居等，尤其是在跨境網(wǎng)聯(lián)汽車方面已經(jīng)有較為成熟的應(yīng)用；在消費(fèi)電子領(lǐng)域，eSIM 技術(shù)被應(yīng)用于可穿戴設(shè)備、平板電腦、筆記本電腦和手機(jī)等設(shè)備。目前國(guó)內(nèi) eSIM 技術(shù)應(yīng)用主要集中在物聯(lián)網(wǎng)和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等領(lǐng)域，如智能可穿戴設(shè)備、車載設(shè)備等。eSIM 技術(shù)有多種實(shí)現(xiàn)方式，eUICC 是其中較為常見且標(biāo)準(zhǔn)化方案相對(duì)完善的一種。除 eUICC 外，eSIM 還可以通過(guò)TEE、eSE 和iUICC 等方式實(shí)現(xiàn)：TEE（Trusted Execution Environment）是指利用終端可信執(zhí)行環(huán)境，使用特定軟件調(diào)用 eSIM 數(shù)據(jù)，這種方案成本較

52、低，安全性不高?？紤]其成本優(yōu)勢(shì)，可應(yīng)用在一些對(duì)安全性要求不高的物聯(lián)網(wǎng)終端設(shè)備中。eSE（embedded Security Element）是指利用通用安全芯片實(shí)現(xiàn)eSIM 功能，安全級(jí)別較高，成本也很高，可應(yīng)用在金融支付等對(duì)安全級(jí)別要求較高的場(chǎng)景；iUICC（integrated UICC）一體式通用集成電路卡是一種SoC 解決方案，直接將 SIM 卡封裝入通信模塊，安全處理器內(nèi)核與其他內(nèi)核直接集成在一起，安全性高，成本也相應(yīng)較高；Soft SIM 是指采用純軟件方案實(shí)現(xiàn) eSIM 功能，沒(méi)有實(shí)際的物理安全芯片作為依托，容易部署，但易受到攻擊， 安全級(jí)別非常低。不同實(shí)現(xiàn)方式對(duì)比如表 5 所示

53、。表 5 eSIM 不同實(shí)現(xiàn)方式對(duì)比eUICCiUICCTEEeSESoftSIM硬件載體有有無(wú)有無(wú)安全級(jí)別高高中高低成本高高中高低標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)有制定中制定中制定中無(wú)應(yīng)用演進(jìn)主流主流主流主流不成熟UICC/eUICC 都具備唯一物理標(biāo)識(shí)， 可考慮利用UICC/eUICC 卡片自身的標(biāo)識(shí) ICCID/EID 作為工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)終端標(biāo)識(shí)。ICCID（Integrate circuit card identity）是 UICC 的唯一標(biāo)識(shí)，共有 20 位數(shù)字組成。EID（eUICC ID）是 eUICC 卡芯片的全球唯一物理標(biāo)識(shí)，為 32 位數(shù)值，存儲(chǔ)在eSIM 芯片的ECASD（控制權(quán)限安全域）中，主要用

54、于 eSIM 卡管理和遠(yuǎn)程配置。EID 可以被讀取但不能被更改，在遠(yuǎn)程配置中關(guān)聯(lián)某個(gè)卡文件信息。eUICC 發(fā)卡形式由于更適應(yīng)高溫高濕、 無(wú)人值守、震動(dòng)等環(huán)境，未來(lái)在物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域廣泛采用的可能 性非常高。EID 在生產(chǎn)環(huán)節(jié)既被置入卡芯片，作為工業(yè)互聯(lián)網(wǎng) eSIM 終端唯一標(biāo)識(shí)是對(duì)各垂直行業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)環(huán)節(jié)進(jìn)行追溯非常有效的手段?？ㄎ募南螺d、激活、刪除和遠(yuǎn)程維護(hù) 都要運(yùn)營(yíng)商核心網(wǎng)后臺(tái)通過(guò) EID 來(lái)實(shí)現(xiàn)，EID 在運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)內(nèi)有記錄和追溯，方便調(diào)用和遠(yuǎn)程管理、生命周期管理，不 需要標(biāo)識(shí)讀取設(shè)備采集數(shù)據(jù)，也不需要與運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)再匹配?？傮w來(lái)看，隨著工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識(shí)解析體系的建設(shè)和發(fā)展， 以UICC/eUI

55、CC 卡作為工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識(shí)及其相關(guān)保密數(shù)據(jù)（包括證書、密鑰、算法）的載體更適合工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)終端接入工 業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識(shí)解析系統(tǒng)以及工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，具有廣闊發(fā)展 前景，其自身的原有標(biāo)識(shí) ICCID/EID 也具有較高的利用價(jià)值。3芯片芯片，又稱微電路、微芯片、集成電路，芯片是終端的中央處理器，負(fù)責(zé)整個(gè)終端的正常運(yùn)行。呈現(xiàn)在大眾面前的芯片經(jīng)過(guò)了一系列復(fù)雜的工藝過(guò)程。首先采集應(yīng)用需求，將具體需求用實(shí)際電路實(shí)現(xiàn)，然后通過(guò) VHDL 等硬件描述語(yǔ)言在 FPGA 可編程器件上進(jìn)行仿真和模擬，最后通過(guò)前端設(shè)計(jì)和后端綜合等一系列步驟設(shè)計(jì)出能夠用于生產(chǎn)芯片的模具M(jìn)ASK，芯片封裝廠通過(guò) MASK 在直徑為 12 寸左

56、右的大硅片上雕刻出成百上千顆最終的芯片。一顆芯片就是一個(gè)集成了多種電子元器件的小硅片，應(yīng)用范圍涵蓋了生產(chǎn)和生活中幾乎所有的消費(fèi)電子。芯片包括基帶芯片、射頻芯片、存儲(chǔ)芯片等，其中基帶芯片（通信芯片）是核心，主要負(fù)責(zé)信息的處理。射頻芯片指的就是將無(wú)線電信號(hào)通信轉(zhuǎn)換成一定的無(wú)線電信號(hào)波形， 并通過(guò)天線諧振發(fā)送出去的一個(gè)電子元器件。存儲(chǔ)芯片技術(shù)主要集中于企業(yè) HYPERLINK /doc/6261634-6475054.html 級(jí)存儲(chǔ)系統(tǒng)的應(yīng)用，為訪問(wèn)性能、存儲(chǔ)協(xié)議、管理平臺(tái)、存儲(chǔ)介質(zhì)，以及多種應(yīng)用提供高質(zhì)量的支持?；鶐酒鳛檎麄€(gè)終端中最重要的部分，是系統(tǒng)的大腦，內(nèi)部通過(guò)數(shù)字信號(hào)處理器和控制器對(duì)外

57、界輸入信息進(jìn)行加工處理，包括終端各種功能執(zhí)行控制、各種數(shù)據(jù)的采集控制、采集數(shù)據(jù)的處理和運(yùn)算等?；鶐酒瑑?nèi)部包括兩個(gè)模塊，主功能模塊和擴(kuò)展功能模塊，如圖 15 所示。主功能模塊包括 CPU 處理器，編解碼器、 數(shù)字信號(hào)處理器等，負(fù)責(zé)基帶的信息處理等，完成基帶芯片 的主要功能；擴(kuò)展功能模塊用來(lái)承載工業(yè)標(biāo)識(shí)及密鑰等信息。圖 15 基帶芯片功能模塊芯片架構(gòu)主要以 x86 和ARM 為主。相比基于復(fù)雜指令集的 x86 架構(gòu)，ARM 架構(gòu)由于采用精簡(jiǎn)指令集，其芯片更為精簡(jiǎn)、功耗更低。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的特性和應(yīng)用場(chǎng)景要求其使用的芯片必須考慮功耗和集成度，這使得基于 ARM 架構(gòu)的芯片在萬(wàn)物互聯(lián)的時(shí)代占據(jù)著先天優(yōu)勢(shì)

58、。當(dāng)前市面上高通、華為、 三星、聯(lián)發(fā)科等廠家芯片均為基于 ARM 架構(gòu)，市面上基于 x86 架構(gòu)的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)或物聯(lián)網(wǎng)芯片較少。模組模組是連接感知層和網(wǎng)絡(luò)層的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，屬于底層硬件， 具備不可替代性，無(wú)線通信模塊與終端存在一一對(duì)應(yīng)關(guān)系。無(wú)線模組按功能分為“通信模組”與“定位模組”,如圖 16所示。相對(duì)而言，通信模組的應(yīng)用范圍更廣，因?yàn)椴⒉皇撬械慕K端均需要有定位功能。本文接下來(lái)描述中的模組均指通信模組。圖 16 模組分類通信模組是指硬件加載到指定頻段，軟件支持標(biāo)準(zhǔn)的無(wú)線蜂窩協(xié)議，軟硬件高度集成模組化的一種產(chǎn)品的統(tǒng)稱。硬件上將射頻、基帶集成在一塊 PCB 小板上，完成無(wú)線接收、發(fā)射、基帶信號(hào)處理功

59、能。軟件支持語(yǔ)音撥號(hào)、短信收發(fā)、 撥號(hào)聯(lián)網(wǎng)等功能。通信模組的功能是承載端到端、端到后臺(tái)的服務(wù)器數(shù)據(jù)交互，是用戶數(shù)據(jù)傳輸通道，是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)終端的核心組件之一。通信模組的基本功能包括接口功能和通信功能。同時(shí)， 提供標(biāo)準(zhǔn)接口功能，滿足各種終端的數(shù)據(jù)傳輸需求；具備遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸功能，將工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)終端接入廣域網(wǎng)或授權(quán)的專用私有網(wǎng)絡(luò)。隨著工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的豐富以及半導(dǎo)體技術(shù)、 數(shù)據(jù)處理技術(shù)的快速發(fā)展，新型通信模組集成了感知、前端數(shù)據(jù)處理、適度遠(yuǎn)程控制等多種功能。通信模組主要包括主功能模塊、天線接口單元、功能接口單元，如圖 17 所示。主功能模塊包括基帶處理器、RF 模塊及電源管理模塊?；鶐幚砥魇悄K中最核心

60、的部分，主要功能為基帶編解碼、語(yǔ)音編碼等，負(fù)責(zé)基帶信號(hào)處理和協(xié)議處理。工業(yè)標(biāo)識(shí)、密鑰 Applet 等可以由主功能模塊 MCU 承載。天線接口單元塊通過(guò) RF 天線接口為終端提供連接射頻天線的接口。功能接口單元通過(guò)一系列 PIN 腳（或者SMT 方式）與終端主板連接，提供各種信號(hào)的輸入輸出。圖 17 通信模組的基本組成相比于通信芯片，模組具有以下特點(diǎn)：模組需要重新設(shè)計(jì)與集成，主要針對(duì)各種芯片和器件， 如通信協(xié)議、網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)、體積、干擾、功耗、特殊工藝等，如工業(yè)級(jí)高低溫電阻、抗振動(dòng)、抗電磁干擾等；模組具有定制化的特點(diǎn)，需要滿足不同客戶和不同應(yīng)用場(chǎng)景的具體需求，同時(shí)滿足下游用戶多樣化的通信需求。當(dāng)前