物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)涵蓋RFID、二維條形碼、ZigBee傳感器、NFC、WiFi和MEMS等，把物與物和人與物的連結(jié)更全面地整合在一起，達(dá)到智能管理、識(shí)別、監(jiān)控、傳遞信息的目的。

　　物聯(lián)網(wǎng)的概念就是讓所有物體都能夠鏈接到因特網(wǎng)，并通過因特網(wǎng)聯(lián)結(jié)成一整套層次分明的巨型網(wǎng)絡(luò)。而因特網(wǎng)若要傳遞各種物體的信息，就必須掌握這些物體的物理數(shù)據(jù)，因此物聯(lián)網(wǎng)首先必須建立基礎(chǔ)的感知層和相關(guān)技術(shù)。

　　感知層的技術(shù)重點(diǎn)就是把各種物體所表現(xiàn)出來的模擬和數(shù)字信號(hào)完整而地搜集起來，它所應(yīng)用的主要技術(shù)幾乎包括所有短距無線感測技術(shù)，強(qiáng)調(diào)高讀寫識(shí)別能力、高數(shù)據(jù)讀取傳輸速率和短訪問時(shí)間，涵蓋無線射頻識(shí)別（RFID）、二維條形碼、ZigBee傳感器、WiFi和MEMS等。值得注意的是，近距離無線通信（NFC）也將成為物聯(lián)網(wǎng)人與物之間重要的信息傳遞交流技術(shù)，特別是通過智能手機(jī)這個(gè)環(huán)節(jié)。

　　物聯(lián)網(wǎng)還包含已經(jīng)發(fā)展一段時(shí)間的無線感測網(wǎng)絡(luò)（WSN），但不局限于此，例如目前火熱的智能電網(wǎng)就是物聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新架構(gòu)下重要內(nèi)容之一。2009年9月歐盟的CERP-IOT研究小組進(jìn)一步擴(kuò)展了物聯(lián)網(wǎng)的定義：按照標(biāo)準(zhǔn)架構(gòu)且可相互協(xié)作的通訊協(xié)議、具有自配置能力的動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)。按照這一定義，物聯(lián)網(wǎng)的各類物體應(yīng)具備標(biāo)識(shí)、表現(xiàn)、傳遞自身物理屬性和特性的智能接口，而這個(gè)接口又以整合各種無線通信和感測組件技術(shù)為。因此，不僅感測組件、MEMS芯片和RFID芯片廠商，甚至連無線通信芯片廠商和模塊廠商也紛紛投入物聯(lián)網(wǎng)的開發(fā)整合工程中。

　　物流網(wǎng)絡(luò)：RFID當(dāng)家作主

　　二維條形碼和RFID是取代一維條形碼的替代技術(shù)，信息儲(chǔ)存容量成幾何倍數(shù)增長，而且訪問時(shí)間短、識(shí)別讀取速度快，并支持全方位識(shí)別讀取。但由于RFID需要特制芯片，因此成本較高，估計(jì)芯片可占RFID讀取器整體成本的30~65％。傳統(tǒng)的二維條形碼印刷之后就不能修改，而RFID可以多次讀寫，儲(chǔ)存量更高，讀取器可同時(shí)非接觸式識(shí)別多個(gè)標(biāo)簽，可適應(yīng)各種惡劣環(huán)境條件，抗污和耐久性高，因此其在物流管理、證件安全識(shí)別、票種驗(yàn)證等應(yīng)用上有相當(dāng)大的發(fā)展空間。

　　現(xiàn)在二維條形碼廠商也藉由后臺(tái)服務(wù)模式，進(jìn)一步解決了二維條形碼不能多次讀寫和儲(chǔ)存容量有限的問題。目前手機(jī)二維條形碼應(yīng)用的未來發(fā)展?jié)摿φ皇袌隹春茫饕ㄗx取數(shù)據(jù)、譯碼上網(wǎng)、譯碼驗(yàn)證和譯碼通訊這四種應(yīng)用模式，其中譯碼驗(yàn)證和譯碼通訊或?qū)⒏淖儸F(xiàn)有的商品供應(yīng)鏈和購物方式。

　　越來越多IC廠商正在開發(fā)可支持兩種主要頻段的RFID芯片：其一是目前主流的高頻HF（13.56MHz）頻段，主要規(guī)范為ISO 14443/15693；其二是發(fā)展?jié)摿善诘某哳lUHF（860~960MHz）頻段，主要針對(duì)供應(yīng)鏈管理，而以供應(yīng)鏈應(yīng)用為主的RFID標(biāo)準(zhǔn)化規(guī)格ISO 18000-C6（EPC Class 1 Gen 2）則是芯片廠商重要的設(shè)計(jì)參考架構(gòu)。RFID還包括125~133kHz低頻段，符合ISO 11784/11785規(guī)范，而2.45和5.8GHz微波頻段則較少被用于RFID。

　　恩智浦、英飛凌、德州儀器、奧地利微電子、Alien和Impinj（2008年收購英特爾RFID部門）、意法半導(dǎo)體、日立是力推RFID芯片方案的主要國際大廠。例如恩智浦推出可支持超高頻、整合耦合組件和芯片的RFID卷標(biāo)，意法半導(dǎo)體則推出可支持高頻HF應(yīng)用的RFID芯片。

　　各頻段技術(shù)均有不足之處。例如低頻RFID讀取范圍較容易受限，大約在1.5米之內(nèi)；高頻RFID會(huì)因?yàn)榻饘傥锲方咏鵁o法正常運(yùn)作；超高頻RFID則會(huì)因?yàn)轭l率相近而產(chǎn)生同頻干擾，在陰暗環(huán)境下有可能影響系統(tǒng)運(yùn)作，此頻段范圍在日本不被用作商業(yè)用途，這將會(huì)影響該頻段RFID的應(yīng)用廣度。整體而言，強(qiáng)化安全性、增加存儲(chǔ)容量、提升數(shù)據(jù)共享與控制機(jī)制、內(nèi)建防沖突機(jī)制設(shè)計(jì)以防止相互干擾，以及進(jìn)一步整合其他感測技術(shù)將是下一代RFID芯片的設(shè)計(jì)重點(diǎn)。

　　RFID加上傳感器就能扮演遙測設(shè)備的角色。RFID應(yīng)用在無線感測網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)中屬于大規(guī)模分散系統(tǒng)，若要進(jìn)一步整合各類傳感器，彼此電壓不同是個(gè)難題，且降低功耗、避免讀取器相互干擾、避免無線長距離被干擾等技術(shù)難點(diǎn)都有待克服，同時(shí)還要讓成本符合商業(yè)化需求才能得以擴(kuò)大應(yīng)用。

　　電子交易網(wǎng)絡(luò)：NFC芯片可望再創(chuàng)高峰

　　物聯(lián)網(wǎng)也包涵應(yīng)用廣泛的電子交易網(wǎng)絡(luò)，其中NFC技術(shù)已經(jīng)發(fā)展多年，預(yù)計(jì)今年在智能手機(jī)和平板電腦中將會(huì)越來越普及。NFC是以RFID標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)衍生出來的短距離無線通信技術(shù)，其通訊距離不超過20厘米。NFC工作頻段為13.56MHz，傳輸速率包含106、212、424 kbps三種，已獲得ISO／IEC 18092（ECMA 340）與ISO／IEC 21481（ECMA 352）標(biāo)準(zhǔn)，工作頻段低、傳輸速率低、安全性高，是一套正在實(shí)際應(yīng)用的數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)。

　　NFC主要用在被動(dòng)非接觸式感應(yīng)卡片領(lǐng)域，以非接觸式付款、ID識(shí)別門禁卡、信用卡、電子錢包、金融卡等應(yīng)用為主，不僅可與恩智浦的MIFARE（ISO14443A）、索尼的FeliCa以及ISO14443B、C等主流非接觸式接口規(guī)格設(shè)備兼容，同時(shí)也能與Visa的PayWave、MasterCard的PayPass以及American Express的ExpressPay開放式金融付款系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)相通。日本公共交通與電子付費(fèi)普遍使用的智能卡系統(tǒng)便采用了索尼的FeliCa界面規(guī)格，臺(tái)灣地區(qū)捷運(yùn)悠游卡則是采用恩智浦的MIFARE規(guī)格。

　　NFC標(biāo)準(zhǔn)也可應(yīng)用于主動(dòng)操作模式，可讀取被動(dòng)式智能電子卷標(biāo)的信息，例如從交互式RFID廣告海報(bào)中讀取及儲(chǔ)存網(wǎng)址和電子優(yōu)惠券、讀取路邊停車位的NFC卷標(biāo)信息、NFC Tag指向的音樂服務(wù)或商品信息，以及通過NFC手機(jī)選擇購買指定商品。主動(dòng)模式裝置作為初始端，即NFC系統(tǒng)定義的讀取端，利用本身的電能傳送載波，讓目標(biāo)端吸收載波電能工作，被動(dòng)地響應(yīng)初始端的通信鏈接。此外，主動(dòng)模式也可通過讀取外部NFC兼容的RFID Tag來觸發(fā)各種手機(jī)應(yīng)用服務(wù)。

　　低功耗NFC芯片模塊所需的電力相當(dāng)小，內(nèi)建該模塊的手機(jī)即使在關(guān)機(jī)狀態(tài)下其NFC功能也可利用電池內(nèi)剩余的極低電量繼續(xù)工作。在電量極低的情況下，NFC芯片模塊內(nèi)某些須與手機(jī)本身相互操作的功能可能無法啟用，使用悠游卡則可使手機(jī)在低電量關(guān)機(jī)的情況下仍可繼續(xù)運(yùn)用這些功能。

　　以往在手機(jī)領(lǐng)域，NFC芯片發(fā)展并不那么順利，除了日本手機(jī)市場之外，NFC芯片在手機(jī)的滲透率不到1％。而在物聯(lián)網(wǎng)概念的推動(dòng)之下，今年可說是NFC芯片在移動(dòng)設(shè)備領(lǐng)域騰飛的關(guān)鍵年。目前推出NFC芯片的大廠包括恩智浦、意法半導(dǎo)體、CSR、博通、瑞薩等。處理器IP供應(yīng)商ARM也推出針對(duì)智能卡及嵌入式安全應(yīng)用設(shè)計(jì)的處理器架構(gòu)。此外，三星電子也已經(jīng)確定在今年一季度量產(chǎn)NFC芯片。

　　恩智浦長期耕耘NFC芯片和標(biāo)準(zhǔn)，不僅具有可觀的NFC芯片市占率和應(yīng)用，并且率先在手機(jī)支付和筆記本電腦領(lǐng)域站穩(wěn)根基，例如Google手機(jī)Nexus S和聯(lián)想筆記本電腦ThinkPad都采用該公司的NFC芯片。此外，恩智浦還與意法半導(dǎo)體合作，針對(duì)手機(jī)和Android設(shè)備開發(fā)NFC應(yīng)用程序編程接口API。

　　瑞薩則推出整合NFC和微控制器的單芯片方案，具有可同步支持金融交易卡、交通卡及身份證的功能。NFC還可整合其他無線連接技術(shù)，以增加設(shè)備通訊距離或提高數(shù)據(jù)傳輸速率。博通在今年的CES大展上也推出整合了NFC、WiFi、藍(lán)牙和GPS的無線鏈接整合芯片方案，主要針對(duì)平板電腦應(yīng)用。同樣地，三星正在量產(chǎn)的NFC芯片也是以智能手機(jī)和平板電腦應(yīng)用為主。

　　無線感測網(wǎng)絡(luò)：ZigBee漸趨成熟

　　無線感測網(wǎng)絡(luò)（WSN）已成為目前物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)重要內(nèi)容之一，其中ZigBee相關(guān)技術(shù)發(fā)展正漸趨成熟。

　　WSN主要由傳感器節(jié)點(diǎn)、無線網(wǎng)關(guān)、計(jì)算機(jī)以及數(shù)據(jù)處理中心構(gòu)成，通過具有通訊能力且分布于周圍環(huán)境的各種微小傳感器感測到目標(biāo)物的物理或化學(xué)變化，然后利用任意網(wǎng)絡(luò)將信息傳給另一傳感器，再通過這個(gè)傳感器傳輸?shù)綗o線網(wǎng)關(guān)上，進(jìn)而將數(shù)據(jù)傳給附近的計(jì)算機(jī)，傳輸?shù)交ヂ?lián)網(wǎng)上，讓用戶可遠(yuǎn)程監(jiān)控目標(biāo)物的變化信息，并進(jìn)行相應(yīng)處理。

　　由于WSN需要布建大量具有無線傳輸功能的感測組件，因此整體網(wǎng)絡(luò)必須具備以下特性：成本低、耗電低、設(shè)計(jì)靈活性高、可用度高、容易布建以及范圍廣、具有容錯(cuò)功能等，而且其感測組件要具有精細(xì)制造工藝、封裝體積小、可編程、可動(dòng)態(tài)組建等特性。由于WSN應(yīng)用范圍廣，針對(duì)不同情境需設(shè)計(jì)出不同的架構(gòu)，因此它并沒有固定的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，加上目前傳輸標(biāo)準(zhǔn)還沒有被大廠壟斷，有志者均可加入相關(guān)開發(fā)行列。

　　WSN感測硬件平臺(tái)是負(fù)責(zé)傳感器之間溝通的傳輸介質(zhì)，目前以ZigBee為主要骨干，并輔以RFID以擴(kuò)展應(yīng)用范圍。按照IEEE 802.15.4定義的ZigBee，工作頻段可分為一般的2.4GHz、歐洲的868MHz以及美國的915MHz，傳輸距離不超過75米，傳輸速率介于20~250kbps之間。ZigBee芯片在傳輸時(shí)消耗功率可控制在27mA以下，待機(jī)時(shí)可降到0.3μA以下，低耗電待機(jī)模式下使用2顆3號(hào)電池可工作6個(gè)月之久。

　　ZigBee支持星形、樹形、任意形三種網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洌苓B接網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)數(shù)，可依據(jù)不同形態(tài)的WSN加以靈活運(yùn)用。另外，ZigBee具有安全優(yōu)勢，在其標(biāo)準(zhǔn)定義中以128bit AES作為加解密算法的方式，目前尚未被破解過，加上該標(biāo)準(zhǔn)未被大廠壟斷，因此它在WSN的應(yīng)用上更顯突出。

　　Zigbee以其網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涮匦耘c成本優(yōu)勢可以作為WiFi以及RFID的中介。目前ZigBee SmartEnergy 2.0標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)和WiFi整合，進(jìn)一步應(yīng)用在家庭智能電網(wǎng)領(lǐng)域，從而擴(kuò)大了無線感測網(wǎng)絡(luò)的整合范圍。ZigBee還可結(jié)合RFID的識(shí)別優(yōu)勢，以達(dá)到物品管理、追蹤及定位等目的。ZigBee＋RFID標(biāo)簽成本雖然較被動(dòng)式高，但具有較長的傳輸距離、可調(diào)整危險(xiǎn)區(qū)域的感應(yīng)距離、可傳輸溫度數(shù)據(jù)、可進(jìn)行人員與物品定位管理等優(yōu)點(diǎn)，重要的是，RFID＋ZigBee可同時(shí)監(jiān)控龐大的標(biāo)簽數(shù)量。

　　目前包括德州儀器、恩智浦、飛思卡爾、愛特梅爾、Digi和日本沖電氣在內(nèi)的芯片大廠都已經(jīng)推出了各類ZigBee芯片解決方案。

　　從RFID到ZigBee ，臺(tái)灣地區(qū)廠商積極布局

　　目前臺(tái)灣地區(qū)廠商與研究機(jī)構(gòu)已經(jīng)陸續(xù)切入物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域，相關(guān)零組件技術(shù)開發(fā)與整合工作在不斷進(jìn)行中。

　　工研院已針對(duì)物聯(lián)網(wǎng)智能生活架構(gòu)推出一系列具有創(chuàng)意的RFID解決方案，例如微小化UHF RFID讀取器模塊，整合日立安全協(xié)議設(shè)計(jì)，可擴(kuò)大應(yīng)用于移動(dòng)服務(wù)、定位追蹤、會(huì)展產(chǎn)業(yè)、工廠物流、安全自動(dòng)化產(chǎn)業(yè)等物聯(lián)網(wǎng)環(huán)節(jié)。此外，工研院也推出UHF RFID嵌入PCB智能標(biāo)記產(chǎn)線，整合濕度感測和模擬信號(hào)輸入等功能，可應(yīng)用在綠色電子碳足跡感測與追蹤管理，同時(shí)他們還推出了針對(duì)食品加工流通領(lǐng)域所設(shè)計(jì)的歷史追蹤系統(tǒng)。

　　臺(tái)揚(yáng)科技推出的新一代RFID USB Dongle能快速讀取數(shù)據(jù)、加載RFID讀取器系統(tǒng)，提供完整軟件模塊目錄，從前端的各種接口到后端ERP或數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的所有內(nèi)容不僅都能，還可直接通過網(wǎng)絡(luò)搜索引擎尋找產(chǎn)品編碼信息。此外，盛群、亞信電子、聯(lián)杰、嘩裕、旺玖、晶彩科技等都已投入RFID芯片開發(fā)行列，其中盛群已經(jīng)開發(fā)出整合RFID芯片的微控制器，晶彩科技推出支持超高頻段的RFID芯片，工研院則推出支持862~956MHz超高頻RFID讀取器模塊。

　　至于物聯(lián)網(wǎng)重要環(huán)節(jié)的智能電表部份，旺玖專注于智能電表芯片，訊舟主攻智能電表無線通信模塊，盛達(dá)電業(yè)提供電力線內(nèi)建通訊模塊，康舒開發(fā)智能電表表頭和電力線傳輸，正文和中磊則提供智能電網(wǎng)傳輸設(shè)備等。資策會(huì)也與廠商合作開發(fā)物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域主要技術(shù)，例如臺(tái)達(dá)電與康舒重點(diǎn)開發(fā)智能電表，光林與中盟則主攻智能照明領(lǐng)域等。

　　臺(tái)大系統(tǒng)芯片中心則著重于物聯(lián)網(wǎng)機(jī)器間通訊（M2M）和感知技術(shù)，在ZigBee無線感測網(wǎng)絡(luò)、MEMS和紅外線感測技術(shù)上也有的研究成果。在ZigBee低功耗射頻技術(shù)和WSN應(yīng)用部份，資策會(huì)、達(dá)盛電子、瓷微科技和識(shí)方科技取得了令人矚目的研究成果。

　　物聯(lián)網(wǎng)感知整合創(chuàng)意無限

　　物聯(lián)網(wǎng)無所不連、無所不包的智能管理網(wǎng)絡(luò)概念和廣泛定義，更延伸出許多應(yīng)用想象空間。例如智能化家居操控應(yīng)用將會(huì)帶動(dòng)更多的新應(yīng)用和操作體驗(yàn)，家電無線化的腳步已經(jīng)起動(dòng)；通過內(nèi)建智能管理架構(gòu)的移動(dòng)上網(wǎng)裝置，電動(dòng)車駕駛?cè)丝梢酝ㄟ^因特網(wǎng)掌握電動(dòng)車的充電剩余容量，并且在行車期間預(yù)先了解周圍環(huán)境的充電站地點(diǎn)和數(shù)量。

　　物聯(lián)網(wǎng)不僅擴(kuò)大了因特網(wǎng)的應(yīng)用層面，并且讓物與物和人與物的連結(jié)更全面地整合在一起，藉此達(dá)到智能管理、識(shí)別、監(jiān)控、傳遞訊息的目的。未來物聯(lián)網(wǎng)還將帶來怎樣的驚奇，且讓我們拭目以待。