高度集成的要求，承擔信息傳輸?shù)脑O備還必須體積很小。
　　所使用的無線設備必須是超低功耗的。
　　它們必須是可以進行雙向通信的，即既有數(shù)據(jù)采集也有信號控制。
　　它們還應具有遠距離通信的能力（往往需要超過千米），例如路燈控制等。
　　顯然，物聯(lián)網(wǎng)不可能僅只是一個單一性質(zhì)的網(wǎng)絡，而應該是各種信息傳輸和采集手段的集成。是一個包括條碼、各種傳感器、有源電子標簽、計算機、手機、各種通信公網(wǎng)等在內(nèi)的“泛在網(wǎng)”。然而，當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)：用于遠距離信息傳輸所需的各種公用通信網(wǎng)絡已經(jīng)建立，而且十分成熟，最多也僅僅是改進升級而已。而在與人或物直接相關(guān)的最下層，條碼標簽，無源電子標簽等近距離識別技術(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）也都相對比較成熟。問題的關(guān)鍵在于，如何在滿足以上基本要求的前提下將傳感器、條碼標簽，以及無源電子標簽等所采集到的有關(guān)物和人的這些信息，傳到幾十米，甚至到1公里外的公共網(wǎng)絡中！

        2. 有源電子標簽
　　2.1.物聯(lián)網(wǎng)對有源電子標簽的期待
　　由于有源電子標簽本身就是一種單片機加無線微功率收發(fā)機的簡單結(jié)構(gòu)，且具有體積小、成本低、功耗低和可實現(xiàn)遠距離傳輸?shù)奶匦?，它自然也就成為人們解決公網(wǎng)以下物聯(lián)網(wǎng)信息傳輸問題的希望所在。我們可以在IEEE有源電子標簽國際標準制定小組提交的立項報告中，清楚看出人們對它的這種期待：
   　 2.2.有源電子標簽的現(xiàn)狀
　　從同一個文件中，我們還可以了解到有源電子標簽的現(xiàn)狀：
　　“為了減少能耗，當今大多數(shù)有源標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。有源電子標簽需要具有雙向通信和遠距離通信的能力，需要具有處理海量標簽的能力，但同時消耗的功率非常低。”
　　“目前還沒有一個國際標準提案能夠滿足這個需要！”就是當前有源電子標簽的現(xiàn)狀。
　　為了對有源電子標簽現(xiàn)狀有一個更清楚的陳述，我們不妨先將各種有源電子標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，并對其中存在的一些主要問題加以簡單評述。
　　2.3.基本物理性能比較
　　（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：與移動通信存在相互干擾；
　　5.8GHz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；
　　2.4GHz已相當成熟，成本也低，作為電子標簽使用通信速率足夠，相應的產(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。
　?。?）通信方式
　　現(xiàn)有一般標簽，包括大多數(shù)400MHz、800MHz、900MHz和一般2.4GHz有源電子標簽，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：

　　系統(tǒng)穩(wěn)定性差。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。這樣的例子非常多。

　　標簽移動速度受限制。當電子標簽快速移動時，由于多徑效應和多譜勒效應的影響，都有可能造成信號頻率偏移出原本很窄的系統(tǒng)工作范圍，同樣使系統(tǒng)不能正常工作。
　　與其它無線系統(tǒng)的共存性差。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)，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，將被干擾部分修復，因而系統(tǒng)通信不易受到影響。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)。

　　通信距離比較：在同樣發(fā)射功率和調(diào)制方式的情況下，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。
　?。?）通信速率
　　高頻系統(tǒng)通信速率比低頻系統(tǒng)高。
　?。?）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。另外，由于高頻系統(tǒng)通信速率比低頻系統(tǒng)更高，也就為使用軟件加密提供更大的數(shù)據(jù)空間。
　?。?）體積大小
　　高頻系統(tǒng)由于波長短，因而，標簽的尺寸可以做得很小。
　?。?）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。大量的應用實踐表明，通過合理利用高頻信號的傳播特征，2.4GHz DSSS 有源電子標簽可以很好地滿足各種近距離通信的需要。
         2.3.工作方式比較
　　2.3.1. 目前國內(nèi)外有源電子標簽的基本工作方式
　?。?）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：當電子標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)（RealTime Location System, RTLS）ISO國際標準中，定位標簽的基本工作方式。
　?。?）采用低頻喚醒高頻工作的方式。為了降低電子標簽的功耗，電子標簽中安裝有一個無源低頻檢波系統(tǒng)，系統(tǒng)通過低頻激勵器天線發(fā)射出的強的低頻喚醒信號，使電子標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，從而使電子標簽將進入某種工作狀態(tài)，工作完成后再進入休眠待激活狀態(tài)。由于標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。
　?。?）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有源電子標簽國際標準工作組，在2009年3月到2010年1月各次會議上所提供的相關(guān)文件）。類似RTLS國際標準（ISO/IEC24730-2, 以及ISO/IEC JTC I/SC 31/WG 3/SG1）中所定義的系統(tǒng)，電子標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，標簽本身變得十分復雜，標簽耗電大，電池壽命短，而且，標簽與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性的作用也就非常有限。超長的響應時間也是該系統(tǒng)存在的問題。
　　2.3.2. 現(xiàn)有有源電子標簽存在的若干問題
　　由于2.3.1中，（2）和（3）兩種標簽不僅結(jié)構(gòu)復雜，成本高，體積大，而且由于低頻通信距離很短，使標簽的工作靈活性大大降低，其應用范圍也就受到很大的限制。因而，我們這里主要討論目前普遍使用的第一種標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，來對標簽的工作參數(shù)和方式進行調(diào)整。
　?。?）它們將不可避免地造成環(huán)境的電磁污染：試想，隨著電子標簽越來越廣泛的應用，特別是物聯(lián)網(wǎng)的應用的展開，如果大量電子標簽始終不停地向外發(fā)射各種各樣的射頻信號，我們將被迫生活在一個充滿大量電磁信號的環(huán)境中，這顯然是我們每一個人都無法忍受的生活空間。

　?。?）在一般情況下，在一個時刻，我們往往僅只對一個特定目標對象的識別感興趣，因而，我們只需要接收該目標電子標簽的信號即可，而其它標簽發(fā)射的信號就是干擾信號。不僅如此，大量的標簽發(fā)射的信號，還會干擾到工作在這一公用頻道上的其它無線系統(tǒng)。

　　（3）電子標簽不停地向外發(fā)射信號，還會增加電池的消耗，降低電池的使用壽命。
　?。?）電子標簽不停地向外發(fā)射信號時所消耗的能量與發(fā)射功率成正比，對于遠距離識別，例如船只等，電子標簽必須要使用大的發(fā)射功率來發(fā)射信號，這將大大減少電子標簽電池的壽命。

　　（5）另外，電子標簽發(fā)射信號的間隔越短，電池消耗就越快，很多實際應用又要求對電子標簽進行快速讀取，例如，對快速經(jīng)過的車輛的識別。而這與電子標簽為了省電的目的，需要增加發(fā)射信號的時間間隔是相矛盾的。
　?。?）如果我們需要電子標簽除了發(fā)射自身ID外，還需要發(fā)射更多的相關(guān)信息，則電子標簽每次發(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。這不但增大了信號碰撞的幾率，而且減少了電池的使用壽命。

　?。?）由于標簽不能根據(jù)需要調(diào)整自身的發(fā)射功率，因而，當它用于定位時，也就不能很好地適應不同空間大小范圍的工作環(huán)境。
　?。?）保密性差：當用于軍事目的時，由于電子標簽始終向外發(fā)射信號，信號裸露時間長，裸露的空間范圍大，因而敵人很容易截取和分析裸露的信號。
　?。?）適應性差：由于電子標簽不能隨時根據(jù)實際應用需要，來調(diào)整自身的工作參數(shù)和工作方式，因而工作適應性差。
 　　2.4. 現(xiàn)有有源電子標簽能夠?qū)崿F(xiàn)的功能
　　現(xiàn)有的有源電子標簽，一般只能承擔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)認證，數(shù)據(jù)讀寫記錄，工作指令傳輸?shù)榷几緹o法實現(xiàn)，更不用說在低成本，低功耗的前提下，滿足當今物聯(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)的交互式智能電子標簽通信技術(shù)
　　如果說新近IEEE國際有源電子標簽標準制定組所提供的資料，反映了西方當前有源電子標簽技術(shù)的最新水平的話，應該說在物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵的近距離信息傳輸技術(shù)的研究中，我們目前處于領(lǐng)先地位。西谷公司使用了近6年的時間，在將當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，用于解決國內(nèi)生產(chǎn)實踐的各種問題過程中，創(chuàng)造出了一種全新的交互式智能電子標簽通信技術(shù)。這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，而且具有超遠距離通信能力的多功能有源電子標簽技術(shù)。它不僅滿足了IEEE有源電子標簽國際標準制定組對理想標準提案的所有要求，而且有過之而無不及。例如，在保證超低功耗的的情況下，它既可承擔遠近不同距離的身份識別（幾米到2公里），又可靈活滿足物聯(lián)網(wǎng)各種各樣無線信息傳輸?shù)男枰?。更重要的是，這種新技術(shù)是一個經(jīng)過眾多實際應用驗證了的技術(shù)。
　　交互式智能電子標簽通信技術(shù)通過標簽自動跳轉(zhuǎn)工作頻道的方法，低成本地解決了標簽雙向通信的問題1；通過無效信號快速過濾技術(shù)，解決了標簽的功耗問題2；利用超低功耗待機狀態(tài)與定式動作的組合工作方式，解決了標簽按需工作和靈活工作的問題2；通過自動時分，頻分和碼分方式，解決了海量電子標簽信息的處理問題1；通過使用自動改變發(fā)射功率的方式，簡單有效地解決了在不同大小應用環(huán)境中的精確定位問題3。
　　3.1. 交互式有源電子標簽的主要工作參數(shù)
　　交互式有源電子標簽工作在國際通用的2.4GISM頻段；采用了1Mhz帶寬的直序擴頻（DSSS）工作方式，這不僅提高了系統(tǒng)的抗干擾能力和工作的穩(wěn)定性，而且還能在ISM公用頻帶內(nèi)更好地實現(xiàn)與其他無線通信系統(tǒng)的共存。交互式有源電子標簽還可通過快速轉(zhuǎn)換多達15個不同發(fā)射功率的方式，支持西谷公司先進獨創(chuàng)的定位技術(shù)。
　　3.2. 基本工作方式
　　（1）時間和空間上按需工作。交互式智能電子標簽平常并不對外發(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，平均喚醒速度為 0.5秒且任意可調(diào)）當需要工作時，可在需要它工作的地方，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；電子標簽根據(jù)工作指令進行工作，并在完成所要求的工作后，立即進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。
　?。?）工作方式上按需工作。電子標簽可根據(jù)不同應用的需要，寫入該應用所需的工作模式程序包：例如發(fā)射ID模式、發(fā)射定位信號包模式、讀寫數(shù)據(jù)模式、傳感器信息采集和傳輸模式，進入與讀寫器對話的工作模式、對接收到的數(shù)據(jù)進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，通過協(xié)調(diào)器或讀寫器，發(fā)射所需工作模式的指令及相關(guān)參數(shù)。
　?。?）根據(jù)需要選擇最優(yōu)的工作參數(shù)和工作頻道。交互式電子標簽可以根據(jù)需要事先選擇不同的射頻工作參數(shù)、掃描和尋找干凈的工作頻道，而且還可以在工作過程中，隨時根據(jù)需要通過協(xié)調(diào)器或讀寫器對工作參數(shù)進行更改；通過掃描和尋找干凈的工作頻道的方法，就可以避開來自正在工作的其它系統(tǒng)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)，選擇所需的一兆帶寬工作頻道。
　　（4）利用每個標簽ID號的唯一性，使電子標簽根據(jù)工作指令進行自動時分，頻分和碼分的方式來解決系統(tǒng)處理海量標簽的難題。
　　3.3. 交互式電子標簽的優(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 < 20 uA）,保證了電子標簽與讀寫器之間，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)電子標簽在時間和空間上，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：
　?。?）大大減少了對環(huán)境的電磁污染；提高了信號的接收效率，為與現(xiàn)有其它通信系統(tǒng)共存而不相互干擾的要求提供了有力的保證。
　?。?）很好地解決了有源電子標簽電池壽命問題：由于電子標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)才消耗有限的電能，因而，電池壽命可以非常長。特別是用于遠距離目標，例如船只的識別定位，以及陸上海上搜救等，因為遠距離電子標簽平常的耗電與近距離電子標簽并沒有任何差別，而真正需要使用大功率發(fā)射信號的工作時間則非常短，因而電池總體消耗仍然非常小。這也是其它電子標簽沒法做到的。

　?。?）高度的使用靈活性：由于交互式電子標簽可以隨時隨地根據(jù)實際應用需要來調(diào)整自己的工作參數(shù)，寫入和調(diào)用不同的工作程序。因而，它完全可以滿足包括遠近距離目標識別和定位在內(nèi)的各種物聯(lián)網(wǎng)信息傳輸?shù)男枰?br /> 　?。?）一卡通功能：智能電子標簽不需要重新設置，就可以同時滿足遠距離讀寫識別和幾厘米范圍內(nèi)超近距離讀寫認證的需要。
　　（5）高度的保密性：除了使用一般軟件加密外，交互式電子標簽平常并不向外發(fā)射任何信號，只有在需要工作的有限時間內(nèi)，和在需要工作的有限的空間范圍（通過調(diào)整發(fā)射功率的大小來控制信號的覆蓋范圍）內(nèi)發(fā)射信號，因而，信號曝露的幾率小，很難被人發(fā)現(xiàn)，竊取，分析和破解；另外，在通過協(xié)調(diào)器向電子標簽發(fā)射的喚醒信號時，還可以使用專用的PN碼和喚醒密碼來增加系統(tǒng)通信的保密性。因而交互式智能電子標簽系統(tǒng)具有非常高的通信保密特性。特別是使用西谷公司具有自主知識產(chǎn)權(quán)的唐芯系列芯片，將更進一步提升通信保密的等級，從而滿足國家機關(guān)和軍隊中（例如軍事物資管理和軍事物流等）各種應用的需要。

　　（6）通過自動時分，頻分和碼分的方式，解決了在短時間內(nèi)處理海量標簽信息的難題：
　?。?）通過將區(qū)域定位（Cell-ID）和精確定位有機結(jié)合的方式，交互式智能電子標簽成功地將射頻識別（RFID）和精確定位(RTLS)兩個具有一定差異的功能集于一身。并通過使用西谷公司獨創(chuàng)的變發(fā)射功率的定位技術(shù)，很好地解決了有限定位空間中的信號反射問題。

　?。?）結(jié)構(gòu)簡單成本低體積?。号c一般最簡單的有源電子標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。
　?。?）已經(jīng)經(jīng)過5年多應用實踐的考驗，從河南高速公路車輛路徑識別嚴格的實驗室和多次現(xiàn)場的實際測試，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；從銀行金庫的人員自動管理系統(tǒng)項目的正式啟動，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，再到大批量城市單燈自動控制系統(tǒng)的定單需求等，……眾多的生產(chǎn)應用實踐和權(quán)威機構(gòu)的嚴格測試，無一不證明這種交互式智能標簽技術(shù)的實踐性，先進性和巨大市場應用前景。
 　　4. 結(jié)論
　　為了減少能耗，當今大多數(shù)有源電子標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用領(lǐng)域急劇增長的需求，特別是物聯(lián)網(wǎng)信息傳輸?shù)募逼刃枰嶋H上，現(xiàn)有有源射頻識別技術(shù)以及當今物聯(lián)網(wǎng)末端信息采集和控制存在的問題，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}。而交互式智能電子標簽技術(shù)，就是經(jīng)過實踐驗證的一種簡單和切實可行的解決方案。
　　參考文獻：
　　1．智能電子標簽系統(tǒng)   國內(nèi)專利申請?zhí)枺?00710196801X
　　2．有源電子標簽及其應用系統(tǒng)和方法  國際專利申請?zhí)枺篜CT/CN2009/075227；        
國內(nèi)專利申請?zhí)枺?00910252922.0；200910252920.1
　　3．一種精確實用的射頻定位新技術(shù)  國際專利申請?zhí)枺?PCT/CN2010/070041。