物聯網的平衡木

作為新一代信息技術的高度集成和綜合運用，物聯網被稱為是繼計算機、互聯網之后世界信息產業的第三次浪潮。當前我國物聯網應用建設正如火如荼，但也有不少專家提出我國物聯網發展還面臨標準、成本、規模化應用三大問題。為此，《中國信息化》專門采訪了IEEE會員、美國Enigmatics顧問公司董事長DanielDobkin博士，就物聯網的成本、標準、應用進行了解讀。

應用的價值

日常生活中，我們經常可以應用到條形碼。在超市購物或者在商場買衣服，一刷條碼就可以交費、查價，現代護照也包含了13.56MHz的標簽，可以通過可讀文本編碼密鑰保護持有人信息。

這些都是無源標簽射頻識別技術的應用場景。UHF（超高頻）標簽被廣泛使用于標記日用消費品，尤其是女士服裝和服裝的庫存管理中，高頻（13.56MHz）標簽也被廣泛應用于非接觸式信用卡上。同時，UHF（超高頻）標簽也適用于多種利基應用（高度專門化的需求應用）。舉個例子來說，卡車或貨車拖車裝上無源標簽后，分流車場召回其他拖車時，有關數據能夠被主車場讀取。通過這種方式每個拖車位置跟蹤的成本都會降低，

無源RFID標簽沒有自帶電源，它通過詢問器接收的無線信號為本地電路供電。它自身不能發射無線電，只能調制詢問器無線電信號的反射，就像人們用鏡面反射太陽光來傳送信息一樣。有源RFID自帶電源，并且也有自身的無線電發射器。此外還有一個介于兩者中間的類別，一般可稱為半無源、半有源或電池輔助標簽，配有為其供電的電池組，但沒有無線電發射器，并不像無源標簽一樣能夠散射讀卡器的信號。

標簽類型的選擇取決于使用的范圍，成本及功能。無源標簽是非常便宜的，但它們的作用范圍非常有限。因為它們需要從環境中獲取足夠的能量來維持標簽的運作，同時它們的功能也非常有限。一個小型無源標簽只能在幾米到20米的范圍內被識別（取決于當地無線電的運行規則）。通過增大標簽天線或將標簽粘到一個專設的金屬物體上都可以擴大標簽的作用范圍。如果在讀取的過程中有障礙物，例如金屬棚架，大型物體或人，標簽的作用范圍則會大大縮短。由于不需要電池供電運轉，無源標簽能夠持續運作很長一段時間。因此，無源標簽一般被用于標記便宜的對象，如日用消費品，或需長時間持續監測的對象，如機架式服務器、管道或電線桿。

有源標簽可以當作無線電發射器，其傳輸范圍能達到幾百甚至幾千米，取決于它發射功率和途中障礙物的多少。他們可以完成復雜的通信、加密協議以及全網通訊。有源標簽經常參與到傳感的功能且其本身可能就是傳感網絡的一部分。但是他們靠電池供電，電池可以使用多久取決于使用的頻率和耗電量，一般壽命都可以達到數月或數年。因為有源標簽有著較長的作用范圍，他們往往能準確標示自身所處的位置，所以協議一般規定了帶寬信號以根據信息抵達的時間進行排序。有源標簽通常用于定位大范圍內價值昂貴的對象，例如港口或輪船上的集裝箱，卡車運載的集裝箱，或人口密集的大型建筑的緊急通道。

Daniel Dobkin博士表示，在大多應用里，有源標簽的應用主要受成本驅動，成本是無法回避且必須面對的因素。有源標簽的成本很難像打印條形碼一樣便宜。并不是因為印刷比硅加工便宜，而是有源標簽比條形碼復雜得多。現在我們面臨的最大挑戰是要找到應用、標簽/讀取器體系結構、軟件及系統管理之間的平衡，以符合成本效益。

“在服裝的庫存管理中，即使是無源標簽射頻識別技術造價也比較高昂，但使用最少的勞動力去實現良好的庫存管理也可以提高效益。在其他類型的產品應用中，例如含水的或水狀液體，金屬或鍍過金屬層的塑料可能會給無線信號傳輸帶來更多問題，尤其是當這些貨物的物理排列沒有得到良好控制的時候，問題會更加突出。在這樣的情況下，為了證明其合理性，跟蹤的價值必須要比成本高。”他說。

互不兼容的標準

在安全方面，無源標簽價格便宜，操作簡易并且續航時間長，但是作用范圍小，相對而言并不智能。無源標簽能執行復雜的加密（如高級加密標準），但這些標簽使用的是13.56MHz的勵磁，并且作用范圍非常短，一般小于0.5米。部分使用13.56MHz標簽的智能信用卡能夠支持加密；因為信號稍遠一點就無法被讀取，所以只能提供一些簡單的安全措施。作用范圍更大的UHF超高頻標簽（900MHz或2.4GHz）一般沒有安全規定或只是采取非常簡單、很容易被攻擊的安全措施。無源標簽不應該包含有那些泄露后會損害標記對象所有者利益的信息。

而在供電條件下的有源標簽可以支持完全加密，例如有源標簽能夠使用恰當的安全加密方法（如SSL安全套接層）來發送傳感器信息。然而，越是復雜的方法越需要耗費大量的計算能力，并且我們需要在密鑰分配的成本及其生成的安全之間做權衡。

在標準方面，無源標簽射頻識別有很多標準。縱觀歷史，存在太多互不兼容的標準是這個領域中的一個重要問題。

Daniel Dobkin博士說，在過去的5年里，UHF標簽（約900兆赫茲）幾乎全部采用了EPC全球第二代標準（實際上等同于ISO 18000-6c）。這個標準圍繞庫存管理而設計，并且能夠以最小的信息回復碰撞快速處理大量同時存在的標簽。它支持辨識信息、部分用戶儲存器、傳感器資料的信息交換，但這個功能并不是專門為常規通信而設計的。

具備RFID功能的護照及其它短程標簽使用兼容ISO 14443標準的物理層通訊，但也存在其他不兼容的標準，如ISO 15693等。為高頻標簽而設的新版ISO標準也逐漸被采納。有源標簽可以使用專用協議，可以采用ISO國際標準化組織的標準或802.15.4/Zigbee、802.11等IEEE協議。但這些協議彼此并不兼容，各有不同的優勢與劣勢。