工业互联网主动标识载体技术白皮书

1、工业互联网标识解析 主动标识载体技术白皮书目录一、概述2（一）基本概念21. 工业互联网标识解析22. 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61. 一维条形码62. 二维条形码83. 射频识别114. 近场通信15（二）主动标识载体关键技术211.通用集成电路卡222.芯片303.模组314.终端345.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391. 二维条形码产业链分析392. RFID 产业链分析403. NFC 产业链分析424. 物联网卡产业链分析44（二）市场规模461. 二维条形码产业市场规模462. RFID 产业市场规模493. NFC 产业市场规模524. 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）可信数据采集601. 可信数据采集需求分析602. 可信数据采集应用场景613. 典型案例：中国联通可信数据采集解决方案62（二）数据融合661. 数据融合需求分析662. 数据融合应用场景663. 典型案例：中国联通多维数据融

2、合解决方案67（三）统一身份认证691. 统一身份认证需求分析692. 统一身份认证应用场景703. 典型案例：腾讯公司 TUSI 解决方案70（四）接入安全认证731. 接入安全认证需求分析732. 接入安全认证应用场景753. 典型案例：阿里云公司 Link ID2 解决方案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缩略语ASKAmplitude Shift Keying幅移键控CACertification Authority证书授权CMCompact matrix紧密矩阵CDMACode Division Multiple Access码分多址CPUCentral Processing Unit中央处理器DTLSDatagram Transport Layer Security数据包传输层安全性协议EANEuropean Article Number欧洲物品编码EDIElectronic Data Interchange电子数

3、据交换eMTCEnhanced Machine Type Communications增强型机器类通信FPGAField Programmable Gate Array现场可编程门阵列FSKFrequency-shift keying频移键控GMGrid Matrix网格码GPSGlobal Positioning System全球定位系统GS1Globe standard 1全球标准 1GNSSGlobal Navigation Satellite System全球卫星导航系统GSMGlobal System for Mobile Communications全球移动通信系统BOSSBilling and Order Support System计费和签约支撑系统OSIOpen System Interconnection Reference Model开放式系统互联参考模型MACMedia Access Control媒体访问控制MCUMicrocontroller Unit微控制单元MNOMobile Network Operator移动网络运营商NAANetwork Acces

4、s Application网络接入应用NBNarrowband窄带RFIDRadio Frequency Identification射频识别NFCNear Field Communication近场通信UICCUniversal Integrated Circuit Card通用集成电路卡eUICCEmbedded Universal Integrated Circuit Card嵌入式通用集成电路卡E-UTRANEvolved Universal Terrestrial Radio Access Network演进的通用陆基无线接入网LoRALong Range远距离MCUMicrocontroller Unit微控制单元SIMSubscriber Identity Module用户识别模块SMDSurface Mounted Devices表面贴装器件9一、概述（一）基本概念1. 工业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，工业互联网标识编码是指能够唯一识别机

5、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。4、标识所对应的信息对象数据服务器2、标识所关联对象的地址1、标识解析请求标识 标识解析发起方标识解析节点Servers图 1 工业互联网标识解析的基本业务流程互联网域名解析与工业互联网标识解析的概念辨析n 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。n 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. 标识载体标识载体，就是指承载标识编码

6、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，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：n 嵌入在工业设备内部，不容易被盗取或者误安装；n 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；同时也支持被其承载的标识及其相关信息的远程增删改查；模组终端n 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。UICC 卡MCU图 2 常见的主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

7、、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。被动标识载体的主要特征有：n 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；n 网络连接能力受限，需要借助读写器向标识解析服务器发起标识解析请求；n 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）；n 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。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”。（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

8、、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（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大量使用的技术先期进行研究和总结。1. 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。图 4 一维条形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。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 I

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