1、 工业互联网标识解析工业互联网标识解析 主动标识载体技术白皮书主动标识载体技术白皮书 工业互联网产业联盟（AII） 2020 年 4 月 声声 明明 本报告所载的材料和信息，包括但不限于文本、图片、数据、 观点、 建议， 不构成法律建议， 也不应替代律师意见。本报告所有材料或内容的知识产权归工业互联网产业联盟所有（注明是引自其他方的内容除外），并受法律保护。如需转载，需联系本联盟并获得授权许可。未经授权许可，任何人不得将报告的全部或部分内容以发布、转载、汇编、转让、出售等方式使用，不得将报告的全部或部分内容通过网络方式传播，不得在任何公开场合使用报告内相关描述及相关数据图表。违反上述声明者，本

2、联盟将追究其相关法律责任。 工业互联网产业联盟 联系电话：010 62305887 邮箱： 编写说明编写说明 工业互联网标识解析体系是工业互联网网络架构重要的组成部分，既是支撑工业互联网网络互联互通的基础设施，也是实现工业互联网数据共享共用的核心关键。 2017 年 11 月 27 日，国务院印发了关于深化“互联网+先进制造业”发展工业互联网的指导意见，将“推进标识解析体系建设”列为主要任务之一。2018 年，工业和信息化部发布了工业互联网发展行动计划（2018-2020 年），提出“标识解析体系构建行动”。2019 年，中央经济工作会议提出“要发挥投资关键作用，加大制造业技术改造和设备更新，

3、加快 5G 商用步伐，加强人工智能、工业互联网、物联网等新型基础设施建设”。目前，构建工业互联网标识解析体系，打造高效、安全、稳定的新型基础设施，开拓网络空间标识应用体系的各项工作正在进入发展快车道。同时，产业界和学术界针对工业互联网标识解析技术的创新探索正在逐步展开，降低工业互联网标识应用推广技术成本、挖掘其核心商业价值，已经成为重点探索方向之一。 本白皮书中所研究的“标识载体”，就是指承载标识编码资源的标签，也是推动标识技术应用落地的关键环节。谈到标识载体技术，过去我们往往会联想到一维条形码、二维 条形码等技术，但即便是采用射频电子标签技术，也无法像在移动通信网络中那样，手机等智能终端都可

4、以使用用户身 份识别卡（Subscriber Identification Module，SIM）来随时随地的建立可识别的连接。因此，将通用集成电路卡、芯片、模组、终端等信息通信技术引入工业互联网标识载体，有利于工业互联网标识相关产品的规模化、标准化和低成本化，进而有利于工业企业供应链管理、生产流程管理、产品生命周期管理等核心能力升级。 在这样的背景下，工业互联网产业联盟标识特设组组织编写了 工业互联网标识解析主动标识载体技术白皮书 ，希望提高业界对工业互联网标识载体相关技术的重视和共识，以推动工业互联网标识规模化落地应用，为标识解析等新型网络基础设施对工业企业赋能能力提升与深度融合提供必要的

5、手段。 白皮书主要分为四个部分。第一部分为概述，主要介绍工业互联网标识解析、标识载体的相关概念，以及本白皮书的研究范畴。第二部分为工业互联网标识载体关键技术及其演进趋势，主要包括一维条形码、二维条形码、射频识别、近场通信等被动标识载体关键技术，以及通用集成电路卡、芯片、模组、终端等主动标识载体关键技术。第三部分为工业互联网标识载体产业生态及其发展现状，主要包括产业链、市场规模的梳理，以及重点区域、重点企业形成的产业 地图。第四部分为基于主动标识载体技术的典型工业互联网应用，主要包括可信数据采集、数据融合、统一身份认证、 接入安全认证等。最后第五部分对工业互联网载体技术和产业发展提出若干建议。

6、白皮书编写过程中得到了中国联通、中国电信、中国移动等基础电信运营商及其他联盟成员的大力支持。 组 织 单 位：工业互联网产业联盟 牵头编制单位：中国联合网络通信集团有限公司、中国信息通信研究院 参与编制单位：阿里云计算有限公司、腾讯计算机系统有限公司、 中国电信集团有限公司、 中国移动通信集团公司、中国科学院计算机网络信息中心、华为技术有限公司、三一重工股份有限公司、联通（黑龙江）产业互联网有限公司、上海路随通信科技有限公司、北京邮电大学、恒安嘉新（北京）科技有限公司、中兴通讯股份有限公司 主要编写人员： 贾雪琴、 刘阳、 马宝罗、 邢宇龙、 池程、史可、林晨、胡云、杨震、孟昕、蒋晓、柳耀勇、

7、郑乔露、周天乐、刘佳、周亚灵、代晴华、黄韬、庞韶敏、谢人超、李研、王志军、李博鑫、赵大立、孙迪、吴俊、王朋、姚韬、 孙阳阳、刘茵、周晓宇、成洁、王剑飞、李双权、田儆、高彦军、李哲、李洁、陈宇、王姝、范小东、刘为华、高峰、刘晋兴、朱岩、田云飞。 目录目录 一、概述 . 2 （一）基本概念 . 2 1.工业互联网标识解析 . 2 2.标识载体 . 3 （二）研究范畴 . 6 二、标识载体关键技术及演进趋势 . 6 （一）被动标识载体关键技术 . 6 1.一维条形码 . 6 2.二维条形码 . 8 3.射频识别 . 11 4.近场通信 . 15 （二）主动标识载体关键技术 . 21 1.通用集成电路

8、卡 . 22 2.芯片 . 30 3.模组 . 31 4.终端 . 34 5.工业互联网标识载体技术演进趋势 . 38 三、 标识载体产业生态及发展现状 . 39 （一） 产业链分析 . 39 1.二维条形码产业链分析 . 39 2. RFID 产业链分析 . 40 3. NFC 产业链分析 . 42 4. 物联网卡产业链分析 . 44 （二）市场规模 . 46 1.二维条形码产业市场规模 . 46 2.RFID 产业市场规模 . 49 3.NFC 产业市场规模 . 52 4.物联网卡产业市场规模 . 54 （三）产业地图 . 59 四、面向工业互联网的标识载体技术典型应用 . 60 （一）可

9、信数据采集 . 60 1.可信数据采集需求分析 . 60 2.可信数据采集应用场景 . 61 3.典型案例：中国联通可信数据采集解决方案 . 62 （二）数据融合 . 66 1.数据融合需求分析 . 66 2.数据融合应用场景 . 66 3.典型案例：中国联通多维数据融合解决方案 . 67 （三）统一身份认证 . 69 1.统一身份认证需求分析 . 69 2.统一身份认证应用场景 . 70 3.典型案例：腾讯公司 TUSI 解决方案 . 70 （四）接入安全认证 . 73 1.接入安全认证需求分析 . 73 2.接入安全认证应用场景 . 75 3.典型案例：阿里云公司 Link ID2解决方案

10、 . 75 五、发展建议 . 77 （一）加强核心技术研究，构筑标识产业生态 . 77 （二）完善核心标准体系，加强国际标准合作 . 78 （三）立足垂直行业需求，聚焦联动发展创新 . 78 （四）构建安全防护体系，保障标识数据安全 . 78 1 缩略语 ASK Amplitude Shift Keying 幅移键控 CA Certification Authority 证书授权 CM Compact matrix 紧密矩阵 CDMA Code Division Multiple Access 码分多址 CPU Central Processing Unit 中央处理器 DTLS Datagr

11、am Transport Layer Security 数据包传输层安全性协议 EAN European Article Number 欧洲物品编码 EDI Electronic Data Interchange 电子数据交换 eMTC Enhanced Machine Type Communications 增强型机器类通信 FPGA Field Programmable Gate Array 现场可编程门阵列 FSK Frequency-shift keying 频移键控 GM Grid Matrix 网格码 GPS Global Positioning System 全球定位系统 GS1

12、 Globe standard 1 全球标准 1 GNSS Global Navigation Satellite System 全球卫星导航系统 GSM Global System for Mobile Communications 全球移动通信系统 BOSS Billing and Order Support System 计费和签约支撑系统 OSI Open System Interconnection Reference Model 开放式系统互联参考模型 MAC Media Access Control 媒体访问控制 MCU Microcontroller Unit 微控制单元 MN

13、O Mobile Network Operator 移动网络运营商 NAA Network Access Application 网络接入应用 NB Narrowband 窄带 RFID Radio Frequency Identification 射频识别 NFC Near Field Communication 近场通信 UICC Universal Integrated Circuit Card 通用集成电路卡 eUICC Embedded Universal Integrated Circuit Card 嵌入式通用集成电路卡 E-UTRAN Evolved Universal Ter

14、restrial Radio Access Network 演进的通用陆基无线接入网 LoRA Long Range 远距离 MCU Microcontroller Unit 微控制单元 SIM Subscriber Identity Module 用户识别模块 SMD Surface Mounted Devices 表面贴装器件 2 一、概述一、概述 （一）基本概念（一）基本概念 1.1.工业工业互联网标识解析互联网标识解析 工业互联网标识解析体系是工业互联网网络架构重要的组成部分，既是支撑工业互联网网络互联互通的基础设施，也是实现工业互联网数据共享共用的核心关键。其中，工业工业互联网标识编

15、码互联网标识编码是指能够唯一识别机器、产品等物理资源以及算法、工序等虚拟资源的身份符号；工业互联网标识解析工业互联网标识解析是指能够根据标识编码查询目标对象网络位置或者相关信息的系统装置，对机器和物品进行唯一性的定位和信息查询，是实现全球供应链系统和企业生产系统的精准对接、产品全生命周期管理和智能化服务的前提和基础。工业互联网标识解析的基本业务流程如图 1 所示。 Servers1 1、标识解析请求标识解析请求数据服务器数据服务器4 4、标识所对应标识所对应的信息对象的信息对象标识解析节点标识解析节点2 2、标识所关联对标识所关联对象的地址象的地址标识标识标识解析标识解析发起方发起方 图 1

16、工业互联网标识解析的基本业务流程 3 互联网域名解析与工业互联网标识解析的概念辨析 互联网域名解析主要发生在应用服务体系 （万维网/Web） 和互联体系 (TCP/IP)之间，主要用于解决域名到 IP 地址的翻译问题。 工业互联网中， 标识是赋予每一个产品、 零部件、 机器设备唯一的 “身份证” ， 解析是通过产品标识查询存储产品信息的服务器地址， 或直接查询产品相关信息及其他服务。 工业互联网标识解析主要发生在应用支撑体系 （万维网、 应用协议） 和网络互联体系之间， 主要用于解决标识到标识、 标识到地址、 标识到数据的映射和转换问题。 2.2.标识载体标识载体 标识载体标识载体，就是指承载

17、标识编码资源的标签。根据标识载体是否能够主动与标识数据读写设备、标识解析服务节点、标识数据应用平台等发生通信交互，可以将标识载体分为主动标识载体和被动标识载体两类。 主动标识载体主动标识载体，一般是指可以嵌入在工业设备的内部，承载工业互联网标识编码及其必要的安全证书、算法和密钥，具备联网通信功能，能够主动向标识解析服务节点或标识数据应用平台等发起连接，而无需借助标识读写设备来触发。如图 2 所示，UICC、通信模组、MCU 等都是主动标识载体的例子。 主动标识载体的主要特征有： 4 嵌入在工业设备内部，不容易被盗取或者误安装； 具备网络连接能力，能够主动向标识解析服务器发起标识解析请求；同时也

18、支持被其承载的标识及其相关信息的远程增删改查； 除了承载工业标识符，还具有安全区域存储必要的证书、算法和密钥，能够提供工业标识符及其相关数据的加密传输、能够支持接入认证等可信相关功能。 图 2 常见的主动标识载体 被动标识载体被动标识载体，一般是附着在工业设备或者产品的表面以方便读卡器读取。在工业互联网中，被动标识载体一般只承载工业互联网标识编码，而远程网络连接能力缺乏（某些被动标识载体， 如 RFID、 NFC， 只具备短距离网络连接能力） ，需要依赖标识读写器才能向标识解析服务器发起标识解析请求。如图 3 所示，常见的被动标识载体有一维条形码、二维条形码、RFID、NFC 等。 被动标识载

19、体的主要特征有： 一般附着在工业设备/耗材表面， 标识信息易被读取、 被复制、被盗用和被误用； 网络连接能力受限，需要借助读写器向标识解析服务器UICC 卡 MCU 模组 终端 5 发起标识解析请求； 安全能力较弱，缺乏证书、算法和密钥等所需的必要安全能力（如安全存储区）； 成本低，适用于承载低价值、数量大的工业单品标识。 图 3 常见被动标识载体及其读写设备 二维码究竟是编码技术，还是载体技术？ 标识编码就是一串数字或者字符， 是数字世界中虚拟的身份描述；而载体就是一个卡片或者标签，是物理世界中可储存标识编码的载体。 二维码技术是在二维的平面空间里进行标识编码信息存储的方式，属于标识载体技术

20、。二维码本身并不是某一种特定的标识编码方案， 相反， 二维码里可以存储很多种不同标识编码方案。打个形象的比方，二维码就是可存写标识编码的“图形化 USB”。 6 （二）研究范畴（二）研究范畴 本白皮书研究范畴主要包括主动标识载体 （如卡、 芯片、模组、 终端） 和被动标识载体 （如一维条形码、 二维条形码、RFID、NFC 等），及主动标识载体在工业互联网中的创新应用。 二、标识载体关键技术及演进趋势二、标识载体关键技术及演进趋势 （一）被动标识载体关键技术（一）被动标识载体关键技术 被动标识载体技术，包括但不局限于一维条形码、二维条形码、RFID、NFC 等，本白皮书仅对这四类在工业互联网中

21、大量使用的技术先期进行研究和总结。 1 1. .一维条形码一维条形码 一维条形码一维条形码只在一个方向 （一般是水平方向） 表达信息，而在垂直方向则不表达任何信息，由黑白相间的条纹组成的图案，黑色部分称为“条”，白色部分称为“空”，“条”和“空”代表二进制的 1 和 0，对其进行编码，从而可以组合不同粗细间隔的黑白图案，可以代表数字、字符和符号信息，反应某种信息。如图 4 所示。一维条形码广泛应用在商业零售、仓储、邮电、运输、等许多领域。一维条码技术是实现销售终端系统、 EDI、 电子商务和供应链管理的技术基础，是实现物流管理现代化、提高企业管理水平和竞争能力的重要手段。 7 图 4 一维条形

22、码示例 一维条形码可以识别商品的基本信息如商品名称、价格等，但并不能提供商品更详细的信息，要调用更多的信息，需要数据库的进一步配合。一维条形码的应用可以提高信息录入速度、减少差错率；同时，一维条形码也存在容量较小（只有 30 个字节左右）、内容只能包含字母和数字、遭到损坏后不能阅读等缺陷。 常用的一维条形码有： UCC/EAN-128 条码、ITF-14 条码、EAN/UPC 条码，如表 1 所示。 表 1 常见一维条形码 条码类型 主要用途 EAN/UPC 条码 (包括 EAN-13、EAN-8、UPC-A和 UPC-E) 用于对零售渠道销售的贸易项标识；同时也可用于标识非零售的贸易项目。

23、ITF-14 条码 只能用于标识非零售的商品 UCC/EAN-128 条码 用于标识物流单元，不能用于POS 零售结算。 从载体自动识别技术的角度讲，符号会越来越小型化，占的面积越来越少；载体形式也更加多样化，性能也更加智 8 能化。彩虹码作为一种“升级”的码制，在国际通用 GS1 商品条码符号的基础上，增添了蓝绿两种颜色维度，可承载额外的信息。理论上可以实现每个物品拥有唯一的单品 ID，从而实现物品的“一物一码”，这在标识载体编码技术领域是一种新的探索和尝试。 2.2.二维条形码二维条形码 二维条形码二维条形码是在一维条形码技术的基础上衍生而来的，在水平和垂直方向的二维空间存储信息的条形码，

24、既记录横向信息也记录纵向信息，也是按照“0”和“1”的比特流原理进行设计。 二维条形码技术已广泛应用在国防、 公共安全、交通运输、医疗保健、工业、商业等领域。目前，在支付领域应用最多。 二维条形码是较为经济、实用的一种自动识别技术，除具备一维条形码的优点外， 还具有信息容量大、 信息密度高、纠错功能、可表示各种多媒体信息及多种文字信息、译码可靠性高、保密防伪性强等特点。 国内外常见的二维条形码包括 PDF417、QR 码、Data Matrix 码、Maxi Code 码等。从技术角度分类可以分为行排式二维条形码和矩阵式二维条形码两种类型。行排式二维条行排式二维条形码形码（又称堆积式或层排式二

25、维码），其编码原理是建立在一维条码基础之上，按需要堆积成二行或多行。它在编码设计、 校验原理、 识读方式等方面继承了一维条码的一些特点， 9 识读设备和条码印刷与一维条形码技术兼容。但由于行数的增加，需要对行进行判定，其译码算法与软件也不完全相同于一维条码。有代表性的行排式二维条码有：PDF417、Code 16K、Code 49 等如图 5 所示。 PDF417 Code 16k Code 49 图 5 典型行排式二维条形码 矩阵式二维条形码矩阵式二维条形码是平常见得最多的二维条形码，通过黑白（其他颜色也有）像素在矩阵中不同的分布进行编码，在矩阵元素区出现的点 （方， 圆等形状） 表示二进制

26、的 “1” ，不出现则表示“0”，通过点排列确定其信息。矩阵式二维条形码分为若干个小区域，每个区域有一定信息，角上有三个色块，可以保证无论从哪个方向扫描都可正确定位信息，中间色块可以存放个性化图表。有代表性的矩阵式二维条形码有：Maxi Code、QR Code、 Data Matrix、Aztec Code 等。如图 6 所示。 10 Maxi Code QR Code Data Matrix Aztec Code 图 6 典型矩阵式二维条形码 随着二维条形码生成技术的不断完善，越来越多的推广场景中使用到二维条形码，一张创意十足富有个性的二维条形码能迅速引起用户关注和兴趣。因此，二维条形码也

27、逐渐由普通方形、黑白颜色二维条形码向形状更具个性化的彩色二维条形码转变。彩色二维条形码是一种特殊的二维条形码，具有普通黑白二维条形码的所有功能，同时又能呈现出彩色的外观。两者最大的区别在于外观，彩色的外观更吸引人，两者承载的信息量是同样的，或许以后会有彩色二维条形码独有的识别技术可以增大彩色二维条形码信息存储量，但现阶段没有本质区别。 目前激光蚀刻在基础零部件上有一定的应用，但存在扫码识读困难、技术成本高、打码后无法更改、信息难以读写等技术难题，发展相对缓慢。随着相关技术的发展成熟，激光蚀刻应用前景十分广阔。 二维码知识产权问题 11 二维码的前身是条形码，起源于 1949 年。二维码的发明者

28、当时只申请了专利权，却没有发现二维码里面蕴藏的潜在商机，所以就主动放弃了使用权。 中国意锐新创公司创始人王越在日本接触到了二维码之后发现了商机，于 2002 年创办了意锐公司，并联合国内众多的优秀工程师， 共同研发世界上第一款手机二维码引擎;2003 年就获得具有完全自主知识产权的“二维码快速识读引擎”，并申报了条码识读方法和装置的国家专利;2005 年开发了汉信码，即中国第一个国家二维码标准，现已成为 ISO 的国际标准。 此外，早在 2011 年，凌空网创始人徐蔚就已经申请“二维码扫一扫”专利，并先后拿下了中国、美国、日本和欧盟等区域的二维码扫码技术专利权。 所以，中国人在商品二维码业务上

29、不存在任何侵权行为。所以，中国人在商品二维码业务上不存在任何侵权行为。 3 3. .射频识别射频识别 射频识别（射频识别（RFIDRFID），是一种非接触式的自动识别技术，可通过无线电讯号识别特定目标对象并读写相关数据，而无需识别系统与特定目标之间建立机械或光学接触，适用于各种恶劣环境。RFID技术是条形码技术的进一步延拓，可识别高速运动物体并可同时识别多个标签，操作快捷方便。目前广泛应用于多个领域， 典型的应用包括仓库物流、 防伪识别、智能交通、身份识别、食品安全溯源等。 12 RFID和一维条形码、二维条形码不同，一维条形码和二维条形码都可以认为是打印在纸片上的标识图案，编码在图案上的黑白

30、条或黑白格子里，没有芯片。RFID是电子标签，信息保存在芯片里，芯片可以读写，使用的打印机也是专门的打印机。 RFID 系统通常由标签、 识读器和计算机网络系统三部分组成，如图 7 所示。RFID 系统工作过程中，天线与 RFID 电子标签进行无线通信，通常由识读器在一个区域内发射射频能量形式的电磁场，标签通过这一区域时被触发，发送存储在标签中的数据，或根据识读器的指令改写存储在标签中的数据。识读器可接收标签发送的数据或向标签发送数据，并能再解码后通过标准接口与计算机网络进行通信。 图 7 RFID 系统原理图 目前，RFID 的工作频段有低频、高频和超高频，不同频段的 RFID 产品会有不同

31、的特性及应用场景。各频段 RFID产品的特点及主要应用领域如表 2 所示。 13 表 2 不同频段 RFID 的比较 RFID频段及应用 相关标准 工作频率 工作方式 阅读距离 数据传输 应用领域 低频 ISO 11784/11785 30KHZ-300KHZ。典型工作频率有 125KHZ，133KHZ 电感耦合，标签需位于阅读器和天线辐射的近场区域内 一般情况下小于 0.1米 低速，数据少 低端应用，动物识别 高频 ISO/IEC 14443，ISO/IEC 18000-3 3MHZ-30MHZ。典型工作频 率:13.56MHZ 电感耦合，标签需位于阅读器和天线辐射的近场区域内 一般情况下小

32、于 1米 中速数据传输 门禁、身份证、车票等 超高频 ISO/IEC 18000-4、-5、-6、-7 433MHz，862-960MHz，2.45GHz，5.8GHz 电感耦合，标签位于阅读器和天线辐射的远场区域内 一般情况下大于 1米，典型情况为 4-6米，最大可达 10 米以上 数据传输速率高，更适合快速、大容量高效的物品识别 移动车辆识别、电子身份证、仓库物流应用等 RFID 技术对于工业制造有着明显好处， 可以控制生产过程、监控生产状态、形成一个闭合的制造生态圈，在物流、仓储上也能够发挥重要作用，甚至能够对工业制造企业的供应链进行整合。但由于受成本、技术等因素限制，目前 RFID在工

33、业制造领域中的应用很有限，应用 RFID 技术的工业制造企业大概只有 10%左右，且多以大型的汽车整车制造、汽车零部件制造等汽车相关企业为主，如丰田、尼桑、大众、江森自控等。主要用于解决整个供应链中与制造过程相关内 14 外资源进行实时综合协调控制和精细化管理等问题，以便及时响应顾客的个性化需求和实现产品增值并为顾客提供更好服务。随着 RFID 成本、技术等限制因素得以解决和 RFID技术的持续发展，硬件制造技术、中间件技术、系统集成应用等所构成的 RFID 产业链将变得更加成熟，产品也将更加多样化，其在工业制造业的应用范围将不再局限于汽车等部分领域，应用范围将越来越广，从而实现其在工业制造领

34、域需求的较快增长，工业制造领域将成为 RFID 发展的重要推动力。 RFID 技术与其他技术的融合，有利于 RFID 在工业制造领域的应用扩张，也是未来可能存在的一种趋势。如，将采用 ZigBee 协议的 WSN（无线传感网络）与 RFID 进行有机结合，利用 WSN 高达 100m 的有效半径，弥补 RFID 的抗干扰性较差、有效距离较短的不足，构成一种新的网络。WSN 负责获取物理世界的数据， RFID 负责搭建起物理世界与信息世界的桥梁，应用前景将更加广阔。 在 RFID 的标准化工作方面，目前各国家标准间还没有达成一致，尚未形成全球统一的国际标准体系，但从技术和标准的发展来看，多个国际

35、标准并存还将长期持续，如何实现不同国际标准间的兼容和互联互通是未来发展的趋势。 RFID 的发展趋势除增加标签的存储容量以携带更多的信息、缩小标签的体积以降低成本、提高标签的灵敏度以增 15 加适度距离外，未来的发展方向将在超低功耗电路、安全与隐私技术、密码功能与实现、低成本芯片设计与制造技术、新型存储技术等方面。 4 4. .近场通信近场通信 近场通信（近场通信（NFC)NFC)，又称近距离无线通信，是一种短距离的高频无线通信技术，允许电子设备之间进行非接触式点对点数据传输（在 10cm 内）交换数据，主要用于手持设备的短距离数据通信，其通信方式如图 8 所示。它由非接触式射频识别（RFID

36、）演变而来，并向下兼容 RFID。NFC 与 RFID 看似相似， 但其实有很多区别， 因为 RFID 本质上属于识别技术，而 NFC 属于通信技术。 图 8 NFC 通信方式 NFC 的三个特点：安全性，安全性，相比蓝牙或 WiFi 这些远距离通信连接协议，NFC 是一种短距离通信技术，设备必须靠得很近，从而提高数据传输过程的安全性；连接快、功耗低，连接快、功耗低，相比蓝牙连接速度更快，功耗更低，支持无电读取。NFC 设 16 备之间采取自动连接，无需执行手动配置，只需晃动一下，就能迅速与可信设备建立连接；私密性好，私密性好，在可信的身份验证框架内，NFC 技术为设备之间的信息交换、数据共享

37、提供安全。 NFC 明明有很多强大功能，却得不到市场亲睐的原因 安装安装 NFCNFC 可能需要重新设计手机可能需要重新设计手机 虽然说全面屏让手机不得不重新设计， 但是厂商们肯定有那么几套十分成熟的手机模板， 简单升级一下就可以第二年重新发布。而安装 NFC 手机各项零部件又要重新搭配，于是很多厂商选择不安装。 NFCNFC 成本不高，但是隐形成本很大成本不高，但是隐形成本很大 虽然说 NFC 芯片成本可能真的只要 20 块人民币，但是要打通手机 NFC 的各项关键节点需要投入很大的资金。 社会对社会对 NFCNFC 认知度不够认知度不够 NFC 挺火，但是火的范围并不大。NFC 属于很小众

38、的技术，自然流行的范围也是小众的， 导致绝大多数人对 NFC 技术缺乏认知。 NFC 技术的主要应用和应用模式包括以下几个方面： （1 1）NFCNFC 技术的主要应用技术的主要应用 17 NFC 是搭载在手机内部的一块芯片，它主要是用来当做手机与其它设备交换数据的通道，比如可以当成电子门禁卡，可以当做公交卡，也可以实现移动支付。 手机支付领域。手机支付领域。 手机移动支付是 NFC 最有前景的一项应用，消费者在购买商品时，采用 NFC 技术通过手机等设备即可完成支付，支付可在线下进行，不需要使用移动网络，使用 NFC 射频通道实现与 POS 机或自动售货机等设备的通信，是一种新兴的移动支付方

39、式。 交通领域。交通领域。将城市交通卡的功能集成到 NFC 设备上，通过卡模式实现公交卡的功能，只需 NFC 设备触碰闸机口的读卡区域，即可自动打开闸机。 防伪领域。防伪领域。 NFC 防伪技术突破了以往防伪技术的思路，采用了一种新的举措，使其具有难以伪造性、易于识别性、信息反馈性、密码唯一性及保密性、使用唯一性等特点。目前已在茅台酒、茶叶企业得到了广泛应用。通过具有 NFC 功能的手机靠近商品的 NFC 标签，即可显示出产品的一系列信息。 广告领域。广告领域。NFC 标签因其可重复读写、可记录读取次数等特点，相比传统广告，在互动性、读取数据、收集数据、广告效果等方面具有明显的优势。 （2 2

40、）NFCNFC 技术的业务应用模式技术的业务应用模式 基于NFC技术的业务支持三种固定模式： 18 卡模式。卡模式。将 NFC 芯片安装到一个卡上，这个模式其实就相当于一张采用 RFID 技术的 IC 卡。 可以替代大量的 IC卡场合商场刷卡、门禁卡、公交卡、车票等等。此模式下的优点是卡片通过非接触式读卡器的 RF 域来供电。 读卡器模式。读卡器模式。读卡器模式的 NFC 通信作为非接触读卡器使用，可以从 NFC 标签上读取相关信息。读卡器模式的NFC 手机可以从标签中采集数据资源，按照一定的应用需求完成信息处理功能，有些应用功能可以直接在本地完成。 点对点模式。点对点模式。 这个模式和红外差

41、不多， 任意两个具备 NFC功能的设备都可以连接通信，实现点对点数据传输，只是传输距离较短，传输创建速度较快，功耗低。可以实现电子名片交换、数据通信、蓝牙连接等功能。 NFC 通信在发起设备和目标设备间发生，任何的 NFC 装置都可以为发起设备或目标设备。两者之间是以交流磁场方式相互耦合，并以 ASK 和 FSK 方式进行载波调制并传输数字信号。发起设备产生无线射频磁场来初始化；目标设备则响应发起设备所发出的命令，并选择由发起设备所发出的或是自行产生的无线射频磁场进行通信。NFC 与其他载体技术的性能比较如表 3 所示。 表 3 被动标识载体技术比较 19 识别方式及性能 一维条形码 二维条形

42、码 无线射频识别（RFID） 近场通信 （NFC） 信息识别 读取效率低，一次只能读取一个标签内容 读取效率低，一次只能读取一个标签内容 读取效率高，一次可以读取多个标签内容，但存在信息干扰（屏蔽） 读取效率高，但读写器和标签是一对一的关系，识别环境要求低 信息存储 存储量有限 存储量较一维条形码较大 存储量很大 存储量很大 适应环境 易损、易脏 易损、易脏 抗摔、抗油、抗污、可穿透 抗摔、抗油、抗污、可穿透 运营成本 成本低廉 成本低廉 成本较高 成本较高 环保方面 一次性 一次性 可重复使用 可重复使用 信息载体 纸或物表面 纸或物表面 存储器 存储器 读写性 读 读 读/写 读/写 读取

43、方式 光电转换 光电转换 无线通信 近距离无线通信 保密性 低 中 高 最高 抗干扰能力 强 强 一般 最强 识读距离 0-0.5m 0-0.5m 0-2m（超高频） 小于 10cm 基材价格 低 低 高 高 扫描器价格 低 中 高 高 虽然 NFC 是在 RFID 技术基础上发展而来的，但 NFC 的通信距离在 10cm 内，数据传输的保密性与安全性可以得到保障。面向不同的应用场景，两者并不存在替代关系。况且现在 RFID 的应用场景还是非常多的，NFC 已经无法比拟。即使在支付领域和近距离物体识别领域，相对于二维条形码，我国 NFC 支付用户较少，市场普及率较低，主要原因是其应 20 用场

44、景较少造成的。同时，目前对智能手机来说，NFC 还不是一个必需通信接口。 随着商户端 POS 机的覆盖率逐渐提升，以及用户端支持 NFC 功能的手机市场占有率不断扩大，再加上市场对 NFC 支付的大力推动，我国 NFC 支付市场进入迅速崛起阶段。同时，NFC 在一些新领域也开始崛起，如温度控制 NFC 卡，将 NFC Tag 设计在明片型大小的产品中，与包装箱随运，全程记录监控箱内商品的温度及 GPS 定位。只需用手机轻触就可以读取商品在过程中的温度和 GPS 定位等资料，且误差很小。如 NFC 穿戴项链，将 NFC Tag 内嵌在项链中，用于记录幼童健康的资讯，可以通过手机软体即时更新储存的

45、健康资料，使幼童健康履历随身携带，方便后续进行个人健康状况分析。 尽管 NFC 技术在一些领域得到了广泛应用，但仍存在诸多问题。如兼容性问题，目前不同厂家的 NFC 设备兼容性问题还比较突出，如何实现 NFC 设备间兼容互通是未来要解决的重点问题；同时，NFC 应用领域还比较局限，仍有很多新领域有待探索。 一维条形码、二维条形码、RFID、NFC 成本对比分析 一维条形码：一维条形码：一维条形码的标签可以用普通打印纸，也可以用专门的标签纸。专门的标签纸背面带胶，便于粘附在其它商品上，每张标签的成本可以低于 1 分钱；普通打印纸的成本更低。 21 二维条形码：二维条形码：二维码的标签打印和一维条

46、形码类似，看具体需求，可以用普通纸，也可以专门标签纸。标签纸可以低至 1 分钱；普通打印纸的成本更低。 RFIDRFID： RFID 的标签内含有芯片， 相比于条码成本较高。 且有源 RFID 标签成本高于无源 RFID 标签。无源 RFID 标签价格可以低至 1 元之内， 有源 RFID 标签成本在 5 元之内。 NFC:NFC:相比条码和 RFID，NFC 的成本更高，大致是 20 元。 （二）主动标识载体关键技术（二）主动标识载体关键技术 在移动场景下，移动终端可承载主动标识编码。工业互联网标识编码及其相关信息（如证书、密钥、算法等）可以保存在移动终端的部件中。以下三种移动终端部件可作为

47、工业互联网主动标识载体，如图 9 所示： UICC 通用集成电路卡 移动通信模组 MCU 芯片 UICC卡模组MCU芯片移动终端ID证书ID证书ID证书Servers无线标识解析节点图 9 移动场景下的工业互联网主动标识载体 在固定场景下，固定终端可承载主动标识编码。工业互 22 联网标识编码及其相关信息（如证书、密钥、算法等）可以保存在固定终端的部件中。以下两种固定终端部件可作为工业互联网主动标识载体，如图 10 所示： 通信模组 MCU 芯片 模组MCU芯片固定终端ID证书ID证书有线Servers标识解析节点 图 10 固定场景下的工业互联网主动标识载体 1.1.通用集成电路卡通用集成电

48、路卡 通用集成电路卡（UICC），是在全球移动通信系统中使用的智能卡，主要用于存储用户信息、鉴权密钥、短消息、付费方式等信息，还可以包括多种逻辑应用，例如用户标识模块（SIM）、通用用户标识模块（USIM）、IP 多媒体业务标识模块（ISIM）、以及其他如电子签名认证、电子钱包等非电信应用模块。UICC 中的逻辑应用可以单独存在，也可以多个同时存在。不同移动用户终端可以根据无线接入网络的类型，来选择使用相应的逻辑模块，如图 11 所示。 23 图 11 UICC 及其卡应用 UICC 支持的卡应用与相应的移动通信网络的对应关系如表 4 所示。 表 4 UICC 卡应用与移动通信接入网 序号 U

49、ICC 卡应用 接入网技术 1 SIM GSM（2G） 2 USIM UMTS（3G），E-UTRAN（4G） 3 ISIM IMS（NGN） 4 CSIM CDMA2000（3G） 5 R-UIM CDMA，GSM，UMTS UICC 与卡应用的概念辨析 UICC 能够确保卡数据的完整性和安全性， 通常可以容纳几百千字节。除了卡应用，UICC 还可以提供电话簿和其他应用程序的存储。 在 2G 网络中，SIM 卡和 SIM 应用程序绑定在一起，因此“SIM 卡”是指具有 SIM 应用程序的 UICC 物理卡。在 3G 网SIM 应用 USIM 应用 ISIM 应用 UICC 其他应用 卡属性、

50、操作系统等 GSM UMTS E-UTRAN IMS 其他 接入网 24 络之后，从专业角度上，把 USIM，CSIM，SIM，ISIM，R-UIM称为“卡”是错误的，因为它们都是在 UICC 卡上运行的应用程序，被称为“卡应用”。 UICC 相关标准主要由 ISO/IEC、3GPP、ETSI、GSMA 等组织制定。UICC 相关标准与标准化组织/联盟的对应关系见图12。 图 12 UICC 相关标准及其标准化组织 ISO/IEC 7816-1（1987）、ISO/IEC 7816-2（1988）分别定义了标识集成电路卡的物理特性、物理尺寸和触点位置， 关注智能卡的物理电气层面， 是 UICC