1. 物聯(lián)網(wǎng)的基本技術(shù)要求
自從“物聯(lián)網(wǎng)”的概念提出以后,，無論是一般老百姓還是相關(guān)專業(yè)人士,，都予以了極大的關(guān)注，并展現(xiàn)出了空前的熱情,。普遍的看法是：物聯(lián)網(wǎng)給人們生活和社會經(jīng)濟所帶來的沖擊,，將遠(yuǎn)超過互聯(lián)網(wǎng)。
物聯(lián)網(wǎng)的概念來自西方,，原意是“The Internet of Things”,。那到底什么是物聯(lián)網(wǎng)，它到底離我們還有多遠(yuǎn)呢,？實際上,，物聯(lián)網(wǎng)正在進(jìn)入我們的生活。我們這里就其與有源射頻標(biāo)簽有關(guān)的一些技術(shù)問題進(jìn)行簡單的討論,。
首先,，我們認(rèn)為物聯(lián)網(wǎng)至少應(yīng)該解決如下幾個問題：
- “你是誰？”（身份識別和認(rèn)證）,；
- “你在哪里,？”（定位）；
- “你的狀況,？”（傳感器數(shù)據(jù)采集）,；
- “請你做xx工作，….”(指令下達(dá)),。
其次,，物聯(lián)網(wǎng)本身還必須要滿足如下幾個方面的基本要求：
低成本的要求，對所涉及無處不在的,，成萬上億的人和物進(jìn)行身份識別,，以及信息采集所需的費用必須是低廉的；
信息傳輸必須是無線的,，使用一般有線的方式,，要將千千萬萬的物與物，物與人,，人與人連接在一起顯然是不可行的，它們必須使用無線的方式來傳輸信息,，而且它們的尺寸必須很小,。
所使用的無線設(shè)備必須是低功耗的，我們不可能像手機一樣,，隨時隨地地對電池進(jìn)行充電,；
它們必須是可以進(jìn)行雙向通信的,，因為物聯(lián)網(wǎng)所需信息的傳輸必須是雙向的；
它們還應(yīng)具有遠(yuǎn)距離通信的能力（幾米到超過千米）,，例如路燈控制等,。
什么樣現(xiàn)有無線通信系統(tǒng)才能承擔(dān)這一任務(wù)呢？
傳感器網(wǎng)絡(luò)：有人將物聯(lián)網(wǎng)解釋為傳感器網(wǎng)絡(luò),，這顯然是不全面的,，因為：
1. 盡管傳感器網(wǎng)絡(luò)可以完成身份識別，定位以及傳感器數(shù)據(jù)采集和傳輸?shù)墓ぷ?，但大量的物?lián)網(wǎng)信息傳輸并不需要任何傳感器（如身份識別,，定位，指令下達(dá)等,。）,；
2. 現(xiàn)有的傳感器網(wǎng)絡(luò)（例如Zigbee為代表的網(wǎng)絡(luò)）顯然不能滿足低功耗的要求，因為Zigbee網(wǎng)絡(luò)的基本特征就是“動態(tài)組網(wǎng)”,，“動態(tài)路由”和“網(wǎng)狀網(wǎng)”信息傳輸,。而任何一個承擔(dān)網(wǎng)狀網(wǎng)信息傳輸?shù)腪igbee網(wǎng)絡(luò)節(jié)點，必須隨時處于信號接收或中轉(zhuǎn)發(fā)射的狀態(tài),，因而,，不可能省電，盡管比起WIFI和藍(lán)牙等網(wǎng)絡(luò)來,，功耗已經(jīng)降低了不少,，但它仍遠(yuǎn)不能滿足物聯(lián)網(wǎng)的要求；
Zigbee復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)管理功能的要求,，使得Zigbee節(jié)點不可能做到低成本,；另外，Zigbee節(jié)點間有限的通信距離和網(wǎng)絡(luò)傳輸時延,，也是Zigbee承擔(dān)物聯(lián)網(wǎng)傳輸任務(wù)的障礙,。
移動通信網(wǎng)：有人說隨著技術(shù)的進(jìn)步，手機將變得更加智能化,，成本也將更低,，因而，移動通信網(wǎng)將承擔(dān)起物聯(lián)網(wǎng)的任務(wù),。這種說法也是片面的,，因為：
1. 手機本身太復(fù)雜，它完全依賴于移動基站,，對一般物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用來講,，它不僅本身成本高，而且還需要長期支付網(wǎng)絡(luò)服務(wù)費,。對物聯(lián)所涉及的天文數(shù)字的物以及人之間的信息傳輸來講,，這樣的費用用戶也支付不起,。
2. 即使手機成本再低，就是將它安裝在到集裝箱上這樣大型的物件上,，也不實際,，因為它還需要隨時充電。
3. 移動網(wǎng)與廣電網(wǎng),、電信網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)一樣,，它們僅只是廣域公共通信網(wǎng)的一種，它們只能在承擔(dān)遠(yuǎn)距離信息傳輸這一層面上發(fā)揮作用,，但它遠(yuǎn)不能代表物聯(lián)網(wǎng),。
射頻識別系統(tǒng)：有人說物聯(lián)網(wǎng)就是射頻識別系統(tǒng)，這顯然也不對,，因為：
1. 射頻標(biāo)簽無線身份識別,，僅僅是物聯(lián)網(wǎng)功能的一部分，即使包括定位在內(nèi),，也遠(yuǎn)遠(yuǎn)不是物聯(lián)網(wǎng)的全部,。另外，身份識別除了射頻識別外,，還可由條碼,，指紋，紅外等多種方式來完成,。
2. 即使能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)距離傳輸?shù)挠性瓷漕l標(biāo)簽,，目前所能夠做的工作也主要是身份識別，定位和少量相關(guān)數(shù)據(jù)的傳輸而已,，物聯(lián)網(wǎng)還需要通過傳感器了解目標(biāo)對象的狀況,，還需要向目標(biāo)對象下達(dá)工作指令等，而這些是現(xiàn)有有源射頻標(biāo)簽還不能承擔(dān)的任務(wù),。
顯然,，無論是傳感器網(wǎng)絡(luò)或移動通信網(wǎng)，還是射頻識別系統(tǒng),，都不能滿足物聯(lián)網(wǎng)信息傳輸?shù)男枰?，它們中的任何一個都不能代表物聯(lián)網(wǎng)。物聯(lián)網(wǎng)不應(yīng)該是一個單一性質(zhì)的網(wǎng)絡(luò),，而是各種信息傳輸和采集手段的集成,，它包括條碼、無源射頻標(biāo)簽,、各種傳感器,、有源射頻標(biāo)簽、計算機,、手機,、移動通信網(wǎng)和其它公網(wǎng)等。
從經(jīng)濟實用的角度出發(fā),，我們不可能在每一個銷售的牙刷上,，或倉庫中運輸托盤上的每一個物品上都安裝一個有源射頻標(biāo)簽，而一個條碼標(biāo)簽顯然是最優(yōu)和最現(xiàn)實的選擇,。由于條碼識別距離很近,，為了將條碼所代表的牙刷或其它物品的信息，以一種低成本,，簡單快速的方式傳入網(wǎng)絡(luò),，我們可以在手持條碼讀寫器中，包括每個倉庫運輸托盤上,，安裝一個有源射頻標(biāo)簽,，并在倉庫中安裝一個與移動公網(wǎng)或互聯(lián)網(wǎng)連接的遠(yuǎn)距離（500米以上）有源射頻標(biāo)簽讀寫器，我們便可以輕而易舉的,，將手持條碼讀寫器所讀到的,，關(guān)于牙刷和托盤上物品的相關(guān)信息，傳到安裝在托盤上的有源射頻標(biāo)簽中,，再通過有源射頻標(biāo)簽,，間接傳給有源射頻標(biāo)簽讀寫器，或由手持條碼讀寫器中的有源射頻標(biāo)簽,，直接傳給有源射頻標(biāo)簽讀寫器,。然后再通過讀寫器，將這些信息傳入公網(wǎng)或互聯(lián)網(wǎng),。這樣我們便可以利用一臺聯(lián)網(wǎng)的計算機,，在任何地方掌握這只牙刷或托盤上物品的相關(guān)信息，包括它們的位置信息了,。這里我們涉及到近距離條碼識別（也可以是諸如紅外測溫等其它傳感器信息的采集）,、有源射頻標(biāo)簽遠(yuǎn)距離無線傳輸、計算機和公共信息傳輸網(wǎng)絡(luò)以及互聯(lián)網(wǎng)等,。在這個簡單的例子里,，我們可以清楚看到整個信息的傳輸不僅僅是某一個單一的傳輸系統(tǒng)或網(wǎng)絡(luò)，它是多種信息采集和傳輸手段的組合,，應(yīng)該算作是一個“泛在網(wǎng)”,。
物聯(lián)網(wǎng)也不是一個忽然從天上掉下來“外星人”，它應(yīng)該是在我們現(xiàn)有技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的,。我們可能已經(jīng)建立起了一個物聯(lián)網(wǎng)的粗略概念,，也知道物聯(lián)網(wǎng)將大大改變我們的整個生活。然而,，到今天為止,，人們好象還感覺不到物聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)進(jìn)入我們的生活,，至少，還遠(yuǎn)沒有像互聯(lián)網(wǎng)一樣,，已經(jīng)進(jìn)入到了幾乎我們每個人的生活,。
原因又在哪里呢？如果我們從上到下梳理一下物聯(lián)網(wǎng)的整個信息連接和傳輸過程,，我們不難發(fā)現(xiàn)：上面的公網(wǎng),、移動網(wǎng)以及互聯(lián)網(wǎng)等用于信息遠(yuǎn)距離傳輸所需的網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)建立，而且十分成熟,，最多也僅僅是改進(jìn)升級而已,；而在與人或物直接相關(guān)的最下層，條碼標(biāo)簽識別技術(shù),、無源射頻標(biāo)簽的近距離識別技術(shù),，以及各種采集物品狀態(tài)信息的常用傳感器技術(shù)（溫度，濕度,，壓力等）也都比較成熟,。問題則出在如何將傳感器、條碼標(biāo)簽,，以及無源射頻標(biāo)簽等所采集到的有關(guān)物和人的這些基本信息,，以簡單和低成本的方式，傳到幾十米,，甚至到1公里外的公共網(wǎng)絡(luò)中,。而問題的關(guān)鍵是：這種傳輸方式必須是低成本的，而且是無線的,，低功耗的和可靠的,！
2. 有源射頻標(biāo)簽
由于有源射頻標(biāo)簽本身具有結(jié)構(gòu)簡單、體積小,、低成本,、功耗低和可實現(xiàn)遠(yuǎn)距離傳輸?shù)幕咎匦裕匀灰簿统蔀槿藗兘鉀Q物聯(lián)網(wǎng)信息傳輸這個關(guān)鍵問題的希望所在,。我們可以從2009年9月剛剛召開的IEEE有源射頻標(biāo)簽國際標(biāo)準(zhǔn)制定小組會議所提交的文件中,，清楚看出人們對有源射頻標(biāo)簽的這種期待。參見：IEEE有源射頻標(biāo)簽國際標(biāo)準(zhǔn)制定小組在2009年9月會議上,，提交和討論的制定物理層標(biāo)準(zhǔn)的相關(guān)文件,。
“Final PHY proposal presentations heard and discussed during September 2009 ”
下面是有源射頻標(biāo)簽國際標(biāo)準(zhǔn)工作組，2008年10月提交的立項請求書的部分內(nèi)容：
參見： “IEEE 802.15.4f Project Authorization Request (PAR) is available at the following URL:
5.2 推薦標(biāo)準(zhǔn)的范圍（Scope of Proposed Standard）
可支持讀寫器與標(biāo)簽進(jìn)行有效的通信,，支持與傳感器的連接,，具有低的工作占空比和低的發(fā)射功率；射頻工作參數(shù)靈活可設(shè)置；支持單向和雙向通信,，支持點對點和點對多點通信,，支持標(biāo)簽與標(biāo)簽之間的通信，支持?jǐn)?shù)據(jù)的多級中繼,，可處理海量標(biāo)簽,，支持?jǐn)?shù)據(jù)讀寫認(rèn)證,；支持精確定位,，具有高的工作可靠性，使用頻段世界通用,；可與頻段內(nèi)其它現(xiàn)有工作系統(tǒng)共存,，而不相互干擾。
5.4 推薦標(biāo)準(zhǔn)的目的（Purpose of Proposed Standard）
提供一個低成本,、低功耗,、應(yīng)用靈活、工作可靠的通信方法,，支持身份識別和傳感器信息傳輸,。空中接口可以支持電子標(biāo)簽廣泛應(yīng)用的各種需求,，而且具有為在全世界大規(guī)模廣泛使用的改進(jìn)空間和靈活性,。
5.5 項目的必要性（Need for the Project）
目前盡管也有一些有源射頻標(biāo)簽的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，但沒有一個能滿足以上提出的所有需要,。而當(dāng)今實際情況是大量的非標(biāo)的系統(tǒng)在使用,。因而，當(dāng)前急需一個統(tǒng)一的合符要求的國際標(biāo)準(zhǔn),。
由于缺乏全球性的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn),，有源射頻標(biāo)簽領(lǐng)域還不能形成一種規(guī)模經(jīng)濟。當(dāng)今不少有源標(biāo)簽的制造商所生產(chǎn)的有源射頻標(biāo)簽只能適用于某種用戶非常特殊的應(yīng)用環(huán)境（專用而不能相互兼容）,。有源射頻標(biāo)簽的國際標(biāo)準(zhǔn)制定,，就是為不斷增長對有源射頻標(biāo)簽的市場需求，設(shè)定一個基準(zhǔn),，以便能夠?qū)崿F(xiàn)有源射頻標(biāo)簽生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)化和產(chǎn)業(yè)化,，從而給整個行業(yè)帶來規(guī)模化效益,。
為了減少能耗,，當(dāng)今大多數(shù)有源標(biāo)簽使用的都是單向發(fā)射標(biāo)識符（ID）的方式，其唯一的目的就是識別和定位,，而沒有考慮擁堵和信號碰撞問題,。有源射頻標(biāo)簽需要具有雙向通信和遠(yuǎn)距離通信的能力，需要具有處理海量標(biāo)簽的能力，但同時消耗的功率需要非常低,。目前還沒有一個國際標(biāo)準(zhǔn)能夠滿足這個需要,。EPCglobal認(rèn)識到只有802.15.4是一個非常可能滿足這些需要的空中接口
對一個廣泛需求的國際標(biāo)準(zhǔn)而言,，它至少應(yīng)該包括如下要求：
– 超低功耗（低占空比）,；
– 低的發(fā)射功率；
– 可單向和雙向通信,；
– 可處理海量標(biāo)簽,；
– 讀寫器既可點播標(biāo)簽，標(biāo)簽之間網(wǎng)狀網(wǎng)通信,；
– 讀寫器廣播通信,；
– 可授權(quán)認(rèn)證；
– 集成傳感器,，傳輸傳感器信息,；
– 精確定位能力；
– 100米通信距離,；
– 國際通用頻道,；
– 信道帶寬應(yīng)小于3 MHz；
— 可與頻道內(nèi)工作的其它系統(tǒng)共存而互不干擾,。
從該文件中,，我們也可以清楚看到現(xiàn)有有源射頻標(biāo)簽的問題所在： “為了減少能耗，當(dāng)今大多數(shù)有源標(biāo)簽使用的都是單向發(fā)射ID的方式,，其唯一的目的就是識別和定位,，而沒有考慮擁堵和信號碰撞問題。有源射頻標(biāo)簽需要具有雙向通信和遠(yuǎn)距離通信的能力,，需要具有處理海量標(biāo)簽的能力,，但同時消耗的功率非常低。”
“目前還沒有一個國際標(biāo)準(zhǔn)能夠滿足這個需要,。” 這顯然是一個挑戰(zhàn),！
這里，我們不妨先將現(xiàn)有各種有源射頻標(biāo)簽做一個簡單的比較,：包括基本物理性能,，工作方式,，以及功能等，并對中間存在的一些主要問題加以簡單評述,。
2.1. 有源射頻標(biāo)簽基本物理性能比較
2.1.1. 通信頻率
400MHz,， 800MHz， 900MHz超高頻系統(tǒng)的帶寬窄,，用戶多,，頻段十分擁擠干擾大：
433MHz：車載臺,、業(yè)余臺、對講機,、各種數(shù)傳電臺充斥,；
800MHz~ 900MHz：與移動通信造成相互干擾；
5.8GHz系統(tǒng)技術(shù)要求高,，技術(shù)尚未十分成熟,，現(xiàn)有的芯片通信距離近，功耗大,，且成本高,。UWB 也一樣，而且在不同國家的使用還會受到一定的限制,；
2.4GHz已相當(dāng)成熟,，成本也低，作為射頻標(biāo)簽使用通信速率足夠,，相應(yīng)的產(chǎn)品也比較多。盡管該頻段也有不少用戶,，但由于該頻段規(guī)劃管理較好,，一般都是新產(chǎn)品，采用了新技術(shù)（跳頻或擴頻技術(shù)）相互之間兼容共存性較好,。
2.1.2. 通信方式
現(xiàn)有一般標(biāo)簽,，包括大多數(shù)400MHz、800MHz,、900MHz和一般2.4GHz有源射頻標(biāo)簽,，出于技術(shù)難度和成本考慮，基本上采用的都是相對落后的點頻窄帶通信方式,。這種通信方式直接帶來的問題是：
A. 系統(tǒng)工作不穩(wěn)定,。由于系統(tǒng)工作頻點很窄，因而,，決定系統(tǒng)工作頻率的晶振,，將因為溫度變化（溫漂）和自身老化產(chǎn)生自振頻率的變化，導(dǎo)致系統(tǒng)工作頻點的變化,，使系統(tǒng)的工作頻點偏離有限的工作范圍,，從而使系統(tǒng)不能正常工作。這樣的例子太多：兗州煤業(yè)集團(tuán)一大型煤礦433MHz的井口考勤系統(tǒng)和上海市三家燃?xì)庾詣映砉景惭b的幾萬套433MHz無線抄表系統(tǒng),，在使用不到一年后,，全部都被拆除。
B. 標(biāo)簽移動速度的限制,。當(dāng)射頻標(biāo)簽快速移動時,，由于多徑效應(yīng)和多譜勒效應(yīng)的影響,，都有可能造成信號頻率偏移出很窄的系統(tǒng)工作范圍，同樣使系統(tǒng)不能正常工作,。
C. 與現(xiàn)有系統(tǒng)的共存性（工作可靠性和抗干擾能力）差,。點頻窄帶的通信方式很容易受到環(huán)境噪聲的干擾，同時也容易干擾到別的通信系統(tǒng),。由于點頻窄帶工作在一個很窄的點上,，環(huán)境中的更多的噪聲往往是集中在某一個或某幾個頻點上，包括在同一工作頻點上來自其它系統(tǒng)的工作信號都將對點頻窄帶工作系統(tǒng)造成嚴(yán)重干擾,，特別是在400MHz,、800MHz和900MHz這樣一些特別擁擠的頻段。而采用直序擴頻通信方式,，即使系統(tǒng)在某一個或幾個頻點上受到干擾,，系統(tǒng)都可以通過通信碼片之間的相關(guān)關(guān)系，將被干擾部分的信號恢復(fù),，因而不容易受到環(huán)境噪聲的干擾,。由于擴頻系統(tǒng)工作在較寬的一個頻帶上，在每一個工作頻點上的發(fā)射能量就很小,，因而也就很難干擾到別的通信系統(tǒng),。如果我們使用一個GSM,手機和一個CDMA手機，在一個正在通話中的座機旁邊打電話時,，我們便很容易觀察到,，使用直序擴頻通信技術(shù)CDMA手機和沒有使用擴頻技術(shù)之間的差別了。
D. 通信距離比較：在同樣發(fā)射功率和調(diào)制解調(diào)方式的情況下,，采用DSSS通信方式的系統(tǒng),，由于有擴頻增益，因而通信距離更遠(yuǎn),。
2.1.3. 保密性
直序擴頻可以通過使用PN碼來增加空中通信的保密性,。
2.1.4. 通信速率
高頻系統(tǒng)通信速率比低頻系統(tǒng)更高，這也為使用軟件加密提供更大的數(shù)據(jù)空間,。
2.1.5. 體積大小
高頻系統(tǒng)由于波長短,，因而，標(biāo)簽的尺寸可以做得很小,。
2.1.6. 繞射,，反射，鉆縫傳輸能力
低頻系統(tǒng)繞射能力比高頻系統(tǒng)好,，而高頻系統(tǒng)穿過細(xì)小縫隙傳輸?shù)哪芰Ρ鹊皖l信號好,。高頻信號更多通過建筑物表面反射信號來實現(xiàn)繞障礙物傳輸，因而,，通過充分利用高低頻信號傳輸?shù)牟煌匦?，我們可以得到很好的通信效果,。大量的?yīng)用實踐表明，2.4GHzDSSS 有源射頻標(biāo)簽,，可以很好地應(yīng)付各種射頻識別的需要,。
2.2. 有源射頻標(biāo)簽工作方式比較
2.2.1. 目前國內(nèi)外有源射頻標(biāo)簽的基本工作方式
A. 周期性向外發(fā)射自身ID號的方式-----這是目前普遍采用的工作方式：當(dāng)射頻標(biāo)簽采用這種工作方式工作時，它的發(fā)射功率,，發(fā)射的時間間隔,，發(fā)射頻道信道都是固定的。這種工作方式也是實時定位系統(tǒng)（Real Time Location System, RTLS）ISO國際標(biāo)準(zhǔn)中,，定位標(biāo)簽的基本工作方式,。
B. 采用低頻喚醒高頻工作的方式。為了降低射頻標(biāo)簽的功耗,，射頻標(biāo)簽中安裝有一個無源低頻檢波系統(tǒng),，激勵器或喚醒器經(jīng)過低頻發(fā)射天線（往往是一個線圈天線），發(fā)射出的強的低頻電磁信號,，使射頻標(biāo)簽中的低頻檢波器產(chǎn)生一個開啟高頻通信系統(tǒng)的信號,，從而使射頻標(biāo)簽將進(jìn)入一種按預(yù)先設(shè)定方式，發(fā)射自身ID的工作狀態(tài),，發(fā)射預(yù)定的時間和次數(shù)后,，射頻標(biāo)簽即進(jìn)入休眠待激活狀態(tài)。由于標(biāo)簽中的低頻檢波系統(tǒng)是無源的,，因而這種低頻系統(tǒng)激活天線所發(fā)射的功率必須要很大，而且它能激活標(biāo)簽的范圍也非常有限,。因而,，系統(tǒng)工作靈活性受到很大限制。
C. 采用兩套通信系統(tǒng)的工作方式：包括超寬帶UWB加2.4GHz, UWB 加 125kHz 低頻,，以及 2.4GHz加 125kHz低頻,，（參閱IEEE有源射頻標(biāo)簽國際標(biāo)準(zhǔn)工作組，在2009年,，3月,，7月和9月會議上所提供的相關(guān)文件）。類似RTLS國際標(biāo)準(zhǔn)（ISO/IEC 24730-2, 以及ISO/IEC JTC I/SC 31/WG 3/SG1）中所定義的系統(tǒng),，射頻標(biāo)簽中安裝了一套有源的的低頻接收機,，周期性（200ms）地監(jiān)聽并接收來自Programmer和Exciter的信號。采用這種工作方式,，僅僅是為了實現(xiàn)雙向通信,。這種工作方式存在的問題是，標(biāo)簽本身變得十分復(fù)雜,，標(biāo)簽耗電大,，電池壽命短,，而且，標(biāo)簽與Programmer和Exciter之間的通信距離也非常近,，因而,，能夠利用這種雙向通信機會，來增加系統(tǒng)工作的靈活性和適應(yīng)性的作用也就非常有限,，超長的響應(yīng)時間也是該系統(tǒng)存在的問題,，這些我們都可以從相關(guān)文件中清楚看到。
2.2.2. 現(xiàn)有有源射頻標(biāo)簽存在的若干問題
由于2.2.1中,，B和C兩種標(biāo)簽不僅結(jié)構(gòu)復(fù)雜,，成本高，體積大,，而且由于低頻通信距離很短,，使標(biāo)簽的工作靈活性受到很大限制，因而使用很有限,。因而,，我們這里主要討論目前普遍使用的第一種標(biāo)簽工作方式存在的問題：
首先，它們在時間上和空間上,，不能按需工作,，即在需要工作的時候才工作，在需要工作的地方才工作,；其次,，它們也不能根據(jù)實際需要，來對標(biāo)簽的工作參數(shù)和方式進(jìn)行調(diào)整,。
因而：
A. 它們將造成環(huán)境的電磁污染：試想,，隨著射頻標(biāo)簽越來越廣泛的應(yīng)用，特別是物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用展開,，大量的射頻標(biāo)簽始終不停地向外發(fā)射射頻信號,，必將對我們環(huán)境造成嚴(yán)重的電磁污染。
B. 在一般情況下,，在一個時刻,，我們往往只對某一個特定目標(biāo)對象的識別感興趣，因而,，我們只需要接收該目標(biāo)射頻標(biāo)簽的信號即可,，而其它標(biāo)簽發(fā)射的信號就是干擾信號。其結(jié)果必將影響系統(tǒng)內(nèi)有用信號的接收,。不僅如此,，大量的標(biāo)簽發(fā)射的信號，還可能干擾同一頻道上其它無線系統(tǒng)的工作,。
C. 射頻標(biāo)簽不停地向外發(fā)射信號,，還會增加電池的消耗,，降低電池的使用壽命。
D. 射頻標(biāo)簽不停地向外發(fā)射信號時所消耗的能量與發(fā)射功率成正比,，對于遠(yuǎn)距離識別,，例如船只等，射頻標(biāo)簽必須要使用大的發(fā)射功率來發(fā)射信號,，射頻標(biāo)簽的這種工作方式,，自然就不能滿足遠(yuǎn)距離識別的需要。
E. 另外,，射頻標(biāo)簽發(fā)射信號的間隔越短,，電池消耗就越快，而很多實際應(yīng)用又要求對射頻標(biāo)簽進(jìn)行快速讀取,，例如,，對快速經(jīng)過的車輛的識別。這與射頻標(biāo)簽為了省電的目的,，往往需要增加發(fā)射信號的間隔時間是相矛盾的,，這種工作方式不能根據(jù)實際需要來調(diào)整發(fā)射周期，因而也就無法滿足許多實際應(yīng)用的需要,；
F. 如果我們需要射頻標(biāo)簽除了發(fā)射自身ID外,，還需要發(fā)射更多的相關(guān)信息，則射頻標(biāo)簽每次發(fā)射所需的時間將更長,，這就需要占用系統(tǒng)更多的空中時間并消耗更多的電池能量,。因而，為了保證電池的使用壽命和減少空中信號的碰撞,，系統(tǒng)往往需要限制射頻標(biāo)簽發(fā)射的信息量,，這必然要限制射頻標(biāo)簽的使用范圍。
G. 由于標(biāo)簽不能根據(jù)需要調(diào)整自身的發(fā)射功率,，因而，當(dāng)它用于定位時,，也就不能同時適應(yīng)不同范圍大小的工作環(huán)境,。
H. 保密性差：當(dāng)用于軍事應(yīng)用時，由于射頻標(biāo)簽始終向外發(fā)射信號,，因而信號裸露時間長,，裸露的空間范圍大，敵人很容易截取和分析裸露的信號,。
I. 適應(yīng)性差：由于現(xiàn)有的這種有源射頻標(biāo)簽不能根據(jù)實際應(yīng)用需要,，來調(diào)整自身工作參數(shù)和工作方式，因而工作適應(yīng)性極差,。
J. 遠(yuǎn)不能滿足當(dāng)今物聯(lián)網(wǎng)信息傳輸?shù)男枰?/p>
2.3. 現(xiàn)有有源射頻標(biāo)簽?zāi)軌驅(qū)崿F(xiàn)的功能
現(xiàn)有的有源射頻標(biāo)簽,，無論是單方向發(fā)射的有源射頻標(biāo)簽,，還是利用兩套不同頻率的通信系統(tǒng)來實現(xiàn)雙向通信的有源射頻標(biāo)簽，都只能承擔(dān)身份識別和簡單定位的功能,。凡是涉及需要雙向通信才能完成的許多功能：例如授權(quán)認(rèn)證,，數(shù)據(jù)讀寫記錄，工作指令傳輸?shù)?，都根本無法實現(xiàn),，更不用在低成本，低功耗的前提下,，滿足當(dāng)今物聯(lián)網(wǎng)信息傳輸?shù)母鞣N需要了,。
3. 具有我國自主知識產(chǎn)權(quán)的交互式射頻識別技術(shù)
如果說新近IEEE國際有源射頻標(biāo)簽標(biāo)準(zhǔn)制定組所提供的資料，反應(yīng)了西方當(dāng)前在有源射頻標(biāo)簽技術(shù)的最新水平的話,，我們應(yīng)該可以說,，這一次在物聯(lián)網(wǎng)的研究中，我們不但沒有落后,，而且是走在前面了,，至少目前在物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵的近距離信息傳輸技術(shù)上是這樣。因為,，西谷公司經(jīng)過5年多腳踏實地的艱苦實踐,，在將當(dāng)今世界上最新的，包括RFID和Zigbee在內(nèi)的近距離無線微功率通信技術(shù)成果,，用于解決生產(chǎn)實踐中各種實際問題的過程中,，創(chuàng)造出了一種全新的交互式智能射頻標(biāo)簽，或者說 I3RFID,。它是一種具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的,，結(jié)構(gòu)簡單體積小，低成本,，功耗低,，工作可靠，而且具有超遠(yuǎn)距離通信能力的多功能有源射頻標(biāo)簽,。它不僅能夠完全滿足IEEE有源電子標(biāo)簽國際標(biāo)準(zhǔn)制定組相關(guān)文件中所提出的,，作為一種國際標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)該滿足的所有要求，而且還在許多方面還大大超出了文獻(xiàn)要求,。例如,，在保證超低功耗的的情況下，它既可承擔(dān)遠(yuǎn)近不同距離身份識別（幾厘米到2公里）,，又可滿足“物聯(lián)網(wǎng)”基本信息無線傳輸?shù)母鞣N需要,，同時還具有一種先進(jìn)獨創(chuàng)，簡單實用的精確定位功能。更重要的是,，交互式智能射頻標(biāo)簽技術(shù),，是一個經(jīng)過眾多實際應(yīng)用驗證了的一種全新技術(shù)。
我們通過標(biāo)簽自動跳轉(zhuǎn)工作頻道的方法,，低成本的解決了交互式智能射頻標(biāo)簽的雙向通信問題（自主專利技術(shù)）,；通過無效信號快速過濾技術(shù)，解決了交互式智能射頻標(biāo)簽的超低功耗問題（自主專利技術(shù)）,；利用超低功耗待機狀態(tài)與定式動作的組合工作方式,，解決了交互式智能射頻標(biāo)簽按需工作和靈活工作的問題（自主專利技術(shù)）；通過交互式智能射頻標(biāo)簽自動時分,，頻分和碼分方式,，解決了海量射頻標(biāo)簽信息的處理問題（自主專利技術(shù)）；通過使用新的先進(jìn)獨創(chuàng)的定位技術(shù),，簡單有效地解決了在不同大小應(yīng)用環(huán)境中的精確定位問題（自主專利技術(shù)）,。除此之外，我們的交互式智能電子標(biāo)簽的通信距離,，不僅可以從近到幾個厘米,，遠(yuǎn)到兩公里的范圍內(nèi)根據(jù)需要通過軟件進(jìn)行自由調(diào)整，同時還能保持超長的電池使用壽命,，而這是一般電子標(biāo)簽根本沒法做到的,。
我們目前不僅在有源射頻標(biāo)簽通信控制技術(shù)上走在了世界的前面，（這實際上也就是在物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵的近距離信息傳輸技術(shù)上走在了世界的前面）,；而且,，我們還在這個核心應(yīng)用技術(shù)的基礎(chǔ)上，開發(fā)出了我們自己的微功率射頻收發(fā)機芯片---“唐芯”系列產(chǎn)品,。（“唐芯一號”已于2009年10月24日在西安發(fā)布）,。“唐芯”不是對國外現(xiàn)有微功率射頻收發(fā)機芯片的簡單復(fù)制，而是根據(jù)我們大量應(yīng)用實踐的需要開發(fā)出來的,。它不僅為我們國家各種需要保密的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用提供了必要的安全保證,，而且，進(jìn)一步為我們有源射頻標(biāo)簽獨有的應(yīng)用專利新技術(shù),，提供了更好的硬件支持,。
3.1. 交互式有源射頻識別技術(shù)
1. 工作頻率：2.4G 國際通用的 ISM頻段，
2. 通信方式：寬帶直序擴頻 DSSS 方式
3. 可選擇頻道 98個,，帶寬1Mhz
4. 可選擇發(fā)射功率15個，步長 3 – 5 dB,，用以支持先進(jìn)獨創(chuàng)的定位技術(shù)
3.2. 基本工作方式
a) 時間和空間上按需工作,，平常并不對外發(fā)射任何射頻信號，處于一種低功耗的待機狀態(tài)（平均功耗 < 20 uA,，喚醒速度 < 1 s 且任意可調(diào)）當(dāng)需要工作時,，可以通過一個1 - 100 mw的協(xié)調(diào)器,，在0 -
2000米的距離上，在喚醒頻道上將其喚醒（喚醒距離可調(diào)）,，并給予所需的工作指令,；射頻標(biāo)簽在工作頻道上，完成與讀寫器信息交流工作后,，將立即進(jìn)入喚醒頻道上的低功耗的待機狀態(tài),，等待下一次喚醒及新的工作指令。（自主專利技術(shù)）
b) 我們通過快速無效信號過濾的方式解決了有源電子標(biāo)簽的低功耗問題,。（自主專利技術(shù)）
c) 工作方式上按需工作：射頻標(biāo)簽中根據(jù)不同應(yīng)用需要,，儲存有該應(yīng)用所需的各種工作模式包：包括發(fā)射ID模式、發(fā)射定位信號包模式,、更改工作參數(shù)模式,、讀寫數(shù)據(jù)模式、傳感器信息采集和傳輸模式,，進(jìn)入與讀寫器對話的工作模式,、對接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行簡單處理的模式等。而系統(tǒng)則可隨時根據(jù)不同的需要,，通過射頻標(biāo)簽工作協(xié)調(diào)器,，發(fā)射調(diào)用所需的工作模式包的指令信息，射頻標(biāo)簽在完成相應(yīng)的工作指令后,，將回到低功耗的待機狀態(tài),。（自主專利技術(shù)）
d) 根據(jù)需要選擇最優(yōu)的工作參數(shù)：射頻標(biāo)簽可以根據(jù)需要事先選擇不同的頻道、PN碼,、發(fā)射功率,、發(fā)射時間間隔等工作參數(shù)、而且還可以通過協(xié)調(diào)器進(jìn)行更改,；我們通過系統(tǒng)安裝前對現(xiàn)場的頻道掃描來選擇干凈頻道,，就可以避開其它系統(tǒng)可能的干擾：即使在工作場所存在像WIFI這樣的寬帶系統(tǒng)，我們也可以在兩個WIFI頻道之間的5兆帶寬范圍內(nèi),，安排我們一兆帶寬的工作頻道,。
e) 可自動利用時分，頻分和碼分的方式,，來增加系統(tǒng)處理海量射頻標(biāo)簽信息的能力,，因而，也就解決了現(xiàn)有有源射頻標(biāo)簽系統(tǒng)處理高密度射頻標(biāo)簽信息的難題,。（自主專利技術(shù)）
3.3. 交互式射頻標(biāo)簽的優(yōu)點
不使需要使用兩套通信系統(tǒng)（不增加任何硬件）的情況下,，以一種低成本，低功耗，高可靠性的方式（平均功耗 < 20uA）,保證了射頻標(biāo)簽與讀寫器之間,，在幾厘米到2000米的距離上,，可以隨時快速地建立起一種雙向通信聯(lián)系，從而實現(xiàn)射頻標(biāo)簽在時間和空間上,，工作參數(shù)選擇上,，以及工作方式上，都能按實際需要來工作的高效工作模式,。其帶來的好處是顯而易見的：
避免了對環(huán)境的電磁污染和通信干擾：由于射頻標(biāo)簽真正工作的時間很短,，因而，進(jìn)入空中的電磁信號時間非常短,，這不僅避免了環(huán)境的電磁污染,，提高了所需信號的接收效率，同時大大減少了對其它通信系統(tǒng)造成干擾的可能,，很好地滿足了與現(xiàn)有其他通信系統(tǒng)共存而不相互干擾的要求,。
1. 真正解決了有源射頻標(biāo)簽電池壽命問題：由于射頻標(biāo)簽平常處于一種低功耗的待機狀態(tài)，只有在需要工作的非常短的時間內(nèi)才消耗有限的電流,，因而,，電池壽命可以非常長。特別是用于遠(yuǎn)距離目標(biāo),，例如船只等的識別定位,，以及陸上海上搜救等，因為遠(yuǎn)距離射頻標(biāo)簽平常的耗電與近距離射頻標(biāo)簽并沒有任何差別,，而使用大功率發(fā)射自身ID號的有限工作時間的電池消耗則非常有限,。這也是一般射頻標(biāo)簽沒法做到的。
2. 高度的使用靈活性和應(yīng)用需求的適應(yīng)性：由于射頻標(biāo)簽可以隨時隨地根據(jù)實際應(yīng)用需要來調(diào)整自己的工作參數(shù),，工作時間以及工作模式,。因而，交互式射頻標(biāo)簽完全可以滿足包括遠(yuǎn)近目標(biāo)識別,，RTLS精確定位在內(nèi)的近距離無線通信,，特別是物聯(lián)網(wǎng)基本通信的各種需要。
3. 一卡通功能：智能射頻標(biāo)簽不需要重新設(shè)置,，就可以同時滿足遠(yuǎn)距離讀寫識別的需要,，和代替IC卡，無源卡近距離（幾厘米范圍內(nèi)）接觸讀寫認(rèn)證的需要,。
4. 高度的保密性：除了系統(tǒng)采用的2.4G DSSS 通信方式本身可以通過PN碼來加密,，以及通過軟件加密外，射頻標(biāo)簽平常并不向外發(fā)射任何信號,，只有在需要的有限時間內(nèi),，和需要的有限的空間范圍內(nèi)發(fā)射信號,，因而，別人也很難截取標(biāo)簽的信號,，并對其進(jìn)行分析破解；而且,，我們通過協(xié)調(diào)器向射頻標(biāo)簽發(fā)射的喚醒信號,，不僅可以使用不同的頻道，不同的PN密碼,，而且還可以使用不同的喚醒密碼,；既可使用廣播喚醒的方式，也可使用點播喚醒的方式,；另外,，還可通過調(diào)整發(fā)射功率的大小，來控制信號的覆蓋范圍,；因而系統(tǒng)具有非常高的保密特性,。特別是使用具有自主知識產(chǎn)權(quán)的唐芯芯片，將更進(jìn)一步提升保密的等級和層次,，因而,，將能滿足國家機關(guān)，和軍隊中（例如軍事物資管理和軍事物流等）各種應(yīng)用的需要
5. 可以同時利用時分,，頻分和碼分的多種方式,，來增加系統(tǒng)的容量，從而大大提高了系統(tǒng)對高密度標(biāo)簽應(yīng)用的處理能力：例如,，當(dāng)需要我們在短時間內(nèi),，快速處理海量射頻標(biāo)簽信息時，我們便可通過協(xié)調(diào)器向射頻標(biāo)簽發(fā)射按照各自末尾ID號的數(shù)字,，來使用不同頻道,，信道和時延，來與對應(yīng)的讀寫器進(jìn)行通信的指令,，這樣,，系統(tǒng)便可輕而易舉地完成對海量標(biāo)簽的讀寫。
6. 它又是一個理想的RTLS定位標(biāo)簽：只需要協(xié)調(diào)器向被定位的射頻標(biāo)簽,，發(fā)送一個精確定位指令,，射頻標(biāo)簽就將使用各種不同的發(fā)射功率，并在每種功率上發(fā)射固定數(shù)量的定位信號包,；而定位系統(tǒng)中具有已知固定位置的讀寫器,，就可以根據(jù)在不同功率上接收到定位包的丟包率，再使用我們消除系統(tǒng)誤差的計算方法,，準(zhǔn)確的計算出射頻標(biāo)簽所在的位置,。從而將智能標(biāo)簽和RTLS系統(tǒng),，簡單有效地合二為一了（自主專利技術(shù)）。
7. 結(jié)構(gòu)簡單成本低體積?。号c一般最簡單的有源射頻標(biāo)簽在硬件上沒有任何差別,，僅僅在軟件上采用了完全不同的控制方法。
8. 已經(jīng)經(jīng)過5年多應(yīng)用實踐的考驗,，從河南高速公路車輛路徑識別的現(xiàn)場實踐,，到上海浦東亞洲最大公交車停車場智能化車輛管理項目的實施；從克拉瑪依油田油井的自動化控制項目的立項,，到廣州地鐵的通信系統(tǒng)的應(yīng)用,；從人民銀行金庫的人員自動管理系統(tǒng)項目的正式啟動，再到北京城市供暖系統(tǒng)的自動溫度采集系統(tǒng)的全面鋪開,，成都市單燈控制系統(tǒng)的建設(shè)項目等等,，……眾多的生產(chǎn)應(yīng)用實踐和權(quán)威機構(gòu)的嚴(yán)格測試，無一不證明這種交互式智能標(biāo)簽技術(shù)的實踐性,，先進(jìn)性和巨大市場應(yīng)用前景,。
4. 結(jié)論
為了減少能耗，當(dāng)今大多數(shù)有源射頻標(biāo)簽使用的都是單向發(fā)射ID的方式,，其唯一的目的就是識別和定位,，而沒有考慮信號擁堵和碰撞，以及一系列因此而產(chǎn)生的其它各種問題,；同時,，它們也不能滿足各種應(yīng)用領(lǐng)域急劇增長的多種需求，特別是物聯(lián)網(wǎng)信息傳輸?shù)募逼刃枰?。實際上,，現(xiàn)有有源射頻識別技術(shù)存在的問題，以及當(dāng)今物聯(lián)網(wǎng)信息傳輸急待解決的關(guān)鍵問題,，都可以簡單歸結(jié)為如何解決公網(wǎng)以下,，幾米到上千米的距離范圍內(nèi)，各種信息的超低成本,，超低功耗,，靈活可靠的無線傳輸?shù)膯栴}。而一種全新的,，具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的近距離無線傳輸技術(shù)—交互式智能電子標(biāo)簽技術(shù),，就是一種經(jīng)過實踐驗證的，簡單和切實可行的解決方案,。