2023工业互联网标识解析主动标识载体.docx

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1、工业互联网标识解析主动标识载体技术白皮书一、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13（二）主动标识载体关键技术171 .通用集成电路卡182 .芯片223 .模组244 .终端275 .工业互联网标识载体技术演进趋势306 、标识载体产业生态及发展现状31（一）产业链31（二）市场规模351 .二维码产业市场规模352 .RFID产业市场规模373 .NFC产业市场规模404 .物联网卡产业市场规模42（三）产业地图44四、

2、面向工业互联网的标识载体技术典型应用45（一）可信数据采集451 .可信数据采集需求分析452 .可信数据采集应用场景463 .典型案例：中国联通可信数据采集解决方案47（二）数据融合501 .数据融合需求分析502 .数据融合应用场景513 .典型案例：中国联通多维数据融合解决方案51（三）统一身份认证531 .统一身份认证需求分析532 .统一身份认证应用场景543 .典型案例：腾讯公司TUSI解决方案55（四）接入安全认证581 .接入安全认证需求分析582 .接入安全认证应用场景593 .典型案例:阿里云公司LinkID?解决方案59五、发展建议62（一）加强核心技术研究，促进基础设施

3、升级62（二）做好国际标准布局，研制核心技术标准62（三）加强工互产业融合，引导龙头企业牵引62（四）重视安全技术研究，保障网络数据安全63缩略语ASKAmplitudeShiftKeying幅移键控FSKFrequency-shiftkeying频移键控BOSSBillingandOrderSupportSystem计费和签约支撑系统OSIOpenSystemInterconnectionReferenceModel开放式系统互联参考模型MACMediaAccessControl媒体访问控制RFIDRadioFrequencyIdentification射频识别NFCNearFieldCom

4、munication近场通信UICCUniversalIntegratedCircuitCard通用集成电路卡EUICCEmbeddedUniversalIntegratedCircuitCard嵌入式通用集成电路卡MCUMicrocontrollerUnit微控制单元SIMSubscriberIdentityModule用户识别模块USIMUniversalSubscriberIdentityModule全球用户识别卡ISIMInternationalMobileSubscriberIdentity国际移动用户识别码RUIMRemovableUserIdentityModule可移动用户识别

5、模块CSlMCDMASubscriberIdentityModuleCDMA用户识别模块STKSIMTOOLKITSIM卡智能工具包IDIdentification标识CPUCentralProcessingUnit中央处理器PCBPrintedCircuitBoard中文名称为印制电路板RFRadioFrequency射频PINPersonalIdentificationNumber个人识别密码SMTSurfaceMountingTechnology表面贴装技术OTAOvertheAir空中下载技术SESecureElement安全模块TEETrustedexecutionenvironme

6、nt可信执行环境TPMTrustedPlatformModule可信平台模块POSPointofSale销售终端TUSITencentUserSecurityInfrastructure腾讯用户安全基础设施CACertificateAuthority认证中心LinkIDInternetDeviceID设备身份认证TLSTransportLayerSecurity安全传输层协议DTLSDatagramTransportLayerSecurity数据包传输层安全性协议一、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

7、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。标识解析 发起方标识解析节点图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互联网域名解析主要发生在应用服务（万维网/Web）和网络互联（TCP/IP）之间，主要

8、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，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

9、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： 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；同时也支持被其承载的标识及其相关第3页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。UlCC卡MCU模组终端图2常见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

10、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。条码标签条码阅读器RFID读写器*NFC读写器*IIRFID标签NFC标签

11、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容器。二维码技术是在二维的平米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方编码方案，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、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

12、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，反应魔种信息。如图4所示。一维条形码广泛的应用于商业零售、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、EDE电子商务和供应链

13、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。686860106230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，如图5所示。“IIMlI 删 Hlll(0Zi6 6901234 00004 9 (17) 050101 (37 10

14、 (10l ABC 06901234567892UCC/EAN-128 条码 ITF-14 条码EAN-13EAN-8UPC-AUPC-EEAN/UPC 条码图5常见一维条形码UCC/EAN-128条码是Codel28的子集，属GSl专用。它是GSl系统中用于标识附加信息的非定长条码符号。可用于对贸易项目和物流单元的条码表示。ITF-14条码只用于表示在非零售渠道销售、储存或运输的贸易项目，是定长的条码符号，适合于直接印制于纸质或纤维板等包装箱上。EAN/UPC条码则主要用于对零售贸易项目的标识。2 .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

15、的条形码，既记录横向也记录纵向，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、DataMatrix码、MaxiCode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。行排式二维条码（又称堆积式或层排式二维码），其编码原理是建立在一维条码基础之

16、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，识读设备与条码印刷与一维条码技术兼容。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、Code16K、Code49等如图6所示。PDE417Il Il IIIIIII I Ii IiiiiiiiiiIi Iiiiiiiiiii i IiiiiiiiiiiiiiiiminmmminiIIIIIIIIIIIIIIICode 49Code16k图6典型行排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

17、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:MaxiCode、QRCodeDataMatrixAztecCode等。如图7所示。Maxi Code QR CodeData MatrixAztec Code图7典型矩阵式二维条形码矩阵式二维条形码介绍AztecCodeOaU Matrix矩阵式二维条形码是见得最多的二维条形码。矩阵式二维条形码分为若

18、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。由于一维条形码的符号只在单一方向上承载信息，信息容量有限，仅能对“物品”进行标识，不能实现对“物品”的描述，且其应用需要依赖数据库的存在，对一维条形码的使用将受到很大的限制。二维条形码作为一维条形码的衍生技术，能够承载更多的数据量，能够标识更多的信息，被越来越多的行业所采用。因此，一维条形码行业市场向二维条形码的转变是发展的趋势。3 .射频识别射频识别（RFlD）,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

19、械或光学接触，适用于各种恶劣环境。RFlD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。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8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8RFID系统原

20、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1所示。表1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ISO11784/1178530KHZ-300KHZo典型工作频率有125KHZ,133KHZ电感耦口,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IS0/IEC14443,IS0/IEC18000-33MHZ-30MHZo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

21、下小于1米中速数据传输门禁、身份证、车崇寺超高频ISO/IEC18000-4、-5、-6、-7433MHz,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力J、*LJ子身份HlL、Li库物流应用等RFID的标准化工作最早可以追溯到20世纪90年代，目前IS0/IEC等国际组织有专门的委员会负责RFID国际标准的制定，同时一些国家和地区的标准化组织也充分发挥自己的优势，针对自己关心的行业领域，积极参与RFID相关标准的制定。目前各国

22、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。4 .近场通信近场通信（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IOcm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9所示。它由非接触式射频识别（RFID）演变而来，并向下兼容RFIDo图9NFC通信方式NFC的三个特点：安全性，相比蓝牙或Wi-Fi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，从而提供了固有的安全性；连

23、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，在可信的身份验证框架内，NFC技术为设备之间的信息交换、数据共享提供安全。NFC技术的主要应用和应用模式包括以下几个方面：1) NFC技术的主要应用 移动支付。通过手机NFC绑定银行卡，手机就可以代替银行卡进行支付行为了，相较于二维码支付，NFC支付安全性更高，对于用户的个人信息安全更有保障。该功能在国外比较流行，国内还没普及，不久的将来，相信国内会普及开来。 数据传输。开启手机NFC功能，选择好需要传输的文档、图片或通讯录等文件，然后对准

24、两部手机NFC区域，背靠背贴着就可以传输了。但完成数据传输的其实是蓝牙，NFC只是起到建立连接的作用。 公交卡。手机替代公交卡使用过程中，不只要求手机支持NFC功能，还需手机卡支持一卡通，不支持的用户可以去营业厅换卡，无需换号。 读取电子银行卡信息。在安装了支付宝或者NFC相应的读取软件时，开启NFC功能，就能够读取你的银行卡信息，或者是电子现金的交易信息。 智能标签。智能标签就是预设一些功能，然后通过手机识别不同的NFC标签，来完成事先设定的功能。2) NFC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： 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

25、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。这个模式和红外差不多，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

26、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2所示。表2被动标识载体技术比较识别方式及性能一维条形码二维条形码无线射频识别(RFID)近场通信(NFC)信息识别读取效率低，只能逐一读取读取效率低,只能逐一读取读取效率高，能多个同时读取，但存在信息干扰(屏蔽)读取效率高，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

27、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0-0.5m0-0.5m0-2m(超高频)小于IOenI基材价格低低高商扫描器价格低中高商总的来说，虽然NFC是在RFID技术基础上发展而来的，且短距离通信决定了NFC具备固有的安全性，但是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，二维码在很

28、多场景下也能起到NFC的作用，目前对智能手机来说，NFC还不是一个必需通信接口。因此，NFC技术的应用前景还十分广阔，目前尚处于发展初级阶段，仍有很多应用领域有待探索。（一）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工业互联网主动标识载体，如图10所示： UICC通用集成电路卡 移动通信模组 MCU芯片IDM书UlCC卡模组MCU芯片移动终端图10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。工业互联网标识编码及其相关信息（如证书、密钥、

29、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11所示：通信模组MCU芯片I图11固定场景下的工业互联网主动标识载体1.通用集成电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12所

30、示。UICC其他应用卡属性、操作系统等图12UICC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3所示。表3UICC卡应用与移动通信接入网序号UICC卡应用接入网技术1SIMGSM(2G)2USIMUMTS(3G),E-UTRAN(4G)3ISIMIMS(NGN)4CSIMCDMA2000(3G)5R-UTMCDM,GSM,UMTSUICC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SlM应用程序绑定在一起，因此“SIM卡”是指具有SIM应用程序的UlCC

31、物理卡。在3G网络之后，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、ETSEGSMA等组织制定。UIOC相关标准与标准化组织/联盟的对应关系见图13o图13UICC相关标准及其标准化组织 ISO/IEC7816-1(1987),ISO/IEC7816-2,1988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标准的规范性引用文件之一。 ETSIUICC系列标准主要关注UICC与终端的接口，包括UleC应

32、用可编程接口、UICC终端接口、卡应用工具包一致性、SIM应用工具包等。 3GPP制定SIM.USIM以及智能卡测试规范、终端与SIM/USIM的测试规范等。 GSMA主要制定EUICC及其管理平台的规范。 ITU-T制定了UICC可承载的全球移动用户编码IMSI、MSISND（即电话号码）等编码规范等。将工业互联网标识解析系统的接入能力封装为UICC卡的一种卡应用，将有利于工业互联网标识的规模化使用，同时也有利于工业终端通过工业互联网标识及其相关数据安全接入到工业互联网应用中。如图14所示，类似于其他卡应用，工业互联网标识的相关应用可打包成工业标识应用，并部署在UICC的卡应用区。图14UI

33、CC在工业互联网标识中的应用UICC内部区域介绍UICC卡内部包括两个区域，卡数据区和卡应用区。卡数据区主要存储UICC卡的属性信息、操作系统信息等。在卡应用区存储各种卡应用。考虑到行业物联网（面向企业，如野外监控设备）和消费物联网（面向消费者，如手环）的需求，目前UICC正朝着EUICC的方向发展，不可插拔的EUICC更加适合于在工业环境下使用，同时远程写卡应用的能力也更加适合于工业业务流程与运营商卡流程融合，具有支持丰富商业场景的条件。总体来看，随着工业互联网标识解析体系的建设和发展，以UlCe/EUICC卡作为工业互联网标识及其相关保密数据（包括证书、密钥、算法）的载体使能工业互联网终端

34、应用接入工业互联网标识解析系统以及工业互联网应用，将具有广阔发展前景。2 .芯片芯片，又称微电路、微芯片、集成电路，芯片是终端的中央处理器，负责整个终端的正常运行。呈现在大众面前的芯片经过了一系列复杂的工艺过程。首先采集应用需求，将具体需求用实际电路实现，然后通过VHDL等硬件描述语言在FPGA可编程器件上进行仿真和模拟，最后通过前端设计和后端综合等一系列步骤设计出能够用于生产芯片的模具MASK,芯片封装厂通过MASK在直径为12寸左右的大硅片上雕刻出成百上千颗最终的芯片。一颗芯片就是一个集成了多种电子元器件的小硅片，应用范围涵盖了生产和生活中几乎所有的消费电子。芯片包括基带芯片、射频芯片、存

35、储芯片等，其中基带芯片（通信芯片）是核心，主要负责信息的处理。芯片（基带芯片）作为整个终端中最重要的部分，是系统的大脑，内部通过数字信号处理器和控制器对外界输入信息进行加工处理，包括终端各种功能执行控制、各种数据的采集控制、采集数据的处理和运算等。基带芯片内部包括两个模块，主功能模块和扩展功能模块，如图15所示。主功能模块包括CPU处理器，编解码器、数字信号处理器等，负责基带的信息处理等，完成基带芯片的主要功能；扩展功能模块用来承载工业标识及密钥等信息。图15基带芯片功能模块芯片架构主要以x86和ARM为主。相比基于复杂指令集的x86架构，ARM架构由于采用精简指令集，其芯片更为精简、功耗更低

36、。工业互联网的特性和应用场景要求其使用的芯片必须考虑功耗和集成度，这使得基于ARM架构的芯片在万物互联的时代占据着先天优势。当前市面上高通、华为、三星、联发科等厂家芯片均为基于ARM架构，市面上基于x86架构的工业互联网或物联网芯片较少。3 .模组无线通信模块是连接感知层和网络层的关键环节，属于底层硬件，具备不可替代性，无线通信模块与终端存在一一对应关系。无线模组按功能分为“通信模组”与“定位模组”，如图16所示。相对而言，通信模组的应用范围更广，因为并不是所有的终端均需要有定位功能。本文接下来描述中的模组均指通信模组。通信模组定位模组蜂窝类：非蜂窝类：2/3/4/5G、Wl-Fk蓝牙、GNS

37、S、GPSNB-loT/eMTCZi曲ee、LoRa图16模组分类通信模组是指硬件加载到指定频段，软件支持标准的无线蜂窝协议，软硬件高度集成模组化的一种产品的统称。硬件上将射频、基带集成在一块PCB小板上，完成无线接收、发射、基带信号处理功能。软件支持语音拨号、短信收发、拨号联网等功能。通信模组的功能是承载端到端、端到后台的服务器数据交互，是用户数据传输通道，是工业互联网终端的核心组件之一。通信模组的基本功能包括接口功能和通信功能。同时，提供标准接口功能，满足各种终端的数据传输需求；具备远程数据传输功能，将工业互联网终端接入广域网或授权的专用私有网络。随着工业互联网应用的丰富以及半导体技术、数

38、据处理技术的快速发展，新型通信模组集成了感知、前端数据处理、适度远程控制等多种功能。通信模组主要包括主功能模块、天线接口单元、功能接口单元，如图17所示。主功能模块包括基带处理器、RF模块及电源管理模块。基带处理器是模块中最核心的部分，主要功能为基带编解码、语音编码等，负责基带信号处理和协议处理。工业标识、密钥Applet等可以由主功能模块MCU承载。天线接口单元块通过RF天线接口为终端提供连接射频天线的接口。功能接口单元通过一系列PIN脚（或者SMT方式）与终端主板连接，提供各种信号的输入输出。通信模组图17通信模组的基本组成相比于通信芯片，模组具有以下特点：模组需要重新设计与集成，主要针对

39、各种芯片和器件，如通信协议、网络标准、体积、干扰、功耗、特殊工艺等，如工业级高低温电阻、抗振动、抗电磁干扰等；模组具有定制化的特点，需要满足不同客户和不同应用场景的具体需求，同时满足下游用户多样化的通信需求。当前，用户已经不满足于模组只承担联网功能，还要求模组能够有集成感知、前端数据处理、适度程度控制等综合功能，甚至将Android.WiFi、蓝牙、GNSS等功能集成在一起。面对下游终端不断变化的需求，上游芯片制造商无法直接向下游终端制造商提供定制服务，下游终端由于其技术能力和研发成本而难以直接采用通信芯片，因此模组已成为上游芯片和下游终端的关键连接点。4.终端工业互联网终端是工业互联网中连接

40、感知延伸层和网络层，实现数据采集（或汇聚）及向电信网络发送数据的设备，它担负着数据采集、预处理、加密、控制和数据传输等多种功能。从通信技术的角度，终端是网络的端节点，是消息传递的末端。从行业应用的角度，终端提供行业所需的功能，因此形态和功能差异很大。工业互联网终端架构包括主控模块、电信网接入模块、数据采集与控制模块、数据汇聚模块、电源模块、外设接口模块等，如图18所示。电源模块外设接口模块主控模块图18工业互联网终端架构主控模块主要实现协议转换、预处理、管理和安全等各方面的数据处理和存储；电信网接入模块采用有线或者无线接入方式将工业互联网终端接入广域网或授权的专用私有网络，提供与工业互联网综合

41、运营管理平台及工业互联网业务平台或应用之间的数据传输；有线接入方式包括DSL.PON和有线宽带等，无线接入方式包括GSM、WCDMA和LTE等；数据采集与控制模块负责数据的采集与封装，以及上层下达的控制命令的执行。根据不同的应用场景，数据采集与控制模块可以是传感器、摄像头、RFID读卡器和专业数据采集器等；数据汇聚模块负责将数据采集与控制模块获取的数据通过USB、RS232、RS485、数字I/O、模拟数据接口或WiFi、蓝牙、ZigBee等短距离通信接口进行数据交互，完成物理信息数据的汇聚及远程控制功能；电源模块负责系统供电及节能管理，可能的供电方式包括市电、太阳能、蓄电池等；外设接口模块提

42、供外设的统一接入接口。不论何种类型的行业终端，按网络技术的差异性，可分为移动终端和固定终端两类。移动终端一般指支持蜂窝无线通信技术(如2G3G4G5G.NB-IoT/eMTC等)的终端,如安装了4G移动通信模块的挖掘机。固定终端一般指支持有线通信技术或者近距离/短距离无线通信技术的终端，如监控摄像头。移动终端和固定终端的基本功能架构是类似的，差别在于，移动终端有UICC/EUICC,固定终端没有UICC/EUICC,如图19所示。物联网应用硬件驱动、安全组件等通用功能操作系统I硬件；UlCC卡模组MeU芯片I图19终端基本功能架构其中工业互联网标识可在硬件驱动和安全组件等通用功能层实现，为工业

43、互联网应用提供基于标识的身份认证等安全服务。结合工业互联网发展应用环境，工业互联网终端从运算能力和抗风险能力角度可被分为两类：强终端和弱终端。其中，强终端在工业互联网网络中是运算能力相对较强的终端，成本较高，如网关类或工控类终端产品，其承载的业务场景相对丰富，且所面临的安全风险相对较大，因而对其抗攻击能力要求也较高；而弱终端是工业互联网网络中运算能力相对较弱的终端，成本较低，典型代表如数据采集或预处理设备、传感器等，其承载的业务场景相对单一，且面临的安全风险相对较小，因而对其抗攻击能力的要求也相对较低。从信息安全角度而言，弱终端应具备的安全能力包括但不限制于： 与云端的双向认证; 密钥/码管理

44、； 应用完整性安全； 远程或OTA安全固件升级； 支持类SE安全芯片部署等。典型的强终端除具备上述能力外还应考虑自身对于来自网络或物理的攻击抵抗能力，包括： 安全启动； 系统加固或隔离； TEE可信操作环境； TPM可信运算模块； 病毒检测能力； 端口裁剪等。典型的工业终端包括工控网关、摄像头等。5.工业互联网标识载体技术演进趋势标识的使用，最初是用来辨认商品和商品的种类。将商品加上一维条码，就可以避免人为的错误，举凡进货，销售，盘点等都能利用条码判别商品，这也能加快工作的速度，更能提高效率。作为标识载体，一维条形码价格便宜且容易获得,能够满足这一需求。随着条形码的使用，人们对条形码中所能承载

45、的信息量有更多需求，比如厂家希望能够通过条形码判别商品来源、商品类别、价格等，以服务相应商业活动，如防止跨区窜货。二维条形码能够承载更多信息，所以逐渐成为更受欢迎的标识载体。一维条形码、二维条形码等技术虽然成本低，但是数据不能重写、不能批量读写，在需要对商品进行批量管理的场景下作用显得局限。于是出现了RFID、NFC等可重写、可无线读写的标识载体技术。不过RFID、NFC等被动标识载体在网络连接能力、防伪和身份认证上有局限。主动标识载体与运营商的公共网络能力相结合，网络覆盖范围大、具有加密、身份认证等安全能力，除了承载标识，还能承载与标识相关的应用、标识载体能够主动发起与标识相关的服务，更加具有自动化和智能化。主动标识载体是新型的工业互联网标识载体，在当前阶段尚未有商用产品。随着通信技术设施和工业产业的发展，具有广域网络覆盖、良好安全能力以及具有智能化基础的主动标识载体将是发展方向。三、标识载体产业生态及发展现状(一)产业链二维码的产业链主要涉及码制技术、编码、通信硬件、码生成和打印设备、读取和解析设备等领域，产业链构成如图20所示。DENSO码制研究机构Honeywell.维他%ZEBRA维条形码产业链:维码/学到二堆码生成仪.维码打印器TOSHIBAHGTECH图20二维条形码产业链构成图RFID产业链主要由四个板块构成：标签及封装、读写器具、系统集成以