短距离无线通信-XXXX11产业专利分析报告.pdf
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1、http:/ I 目目 录录 报告内容概要.1 第 1 章 概论.1 1.1 全球专利申请分析.1 1.2 中国专利申请分析.4 第 2 章 NFC 技术专利分析.5 2.1 终端分支技术发展路线分析.5 2.2 应用分支技术发展路线分析.8 第 3 章 RFID 专利分析.11 3.1 富士通公司.11 3.1.1 申请趋势.11 3.1.2 申请目标国/地区分布.12 3.1.3 技术分布.13 3.1.4 富士通公司的发明团队.14 3.2 IBM 公司.15 3.2.1 申请趋势.15 3.2.2 申请目标国/地区分布.16 3.2.3 技术分布.17 3.2.4 IBM 公司的发明团
2、队.18 第 4 章 ZigBee 专利分析.20 4.1 飞利浦发明人排名.20 4.2 发明人合作情况分析.21 4.3 主要发明人的分析.23 第 5 章 ISO/IEC 18092 标准专利分析.28 5.1 NFC 标准体系发展历程.28 5.2 ISO/IEC 18092 标准架构及相关专利确定.32 第 6 章 RFID 专利侵权诉讼分析.34 http:/ II 6.1 RFID 专利诉讼概况.34 6.2 专利侵权之目的.37 第 7 章 主要结论.39 7.1 针对 NFC.39 7.2 针对 RFID.39 7.3 针对 ZigBee.40 http:/ 1 报告内容概要
3、报告内容概要 短距离无线通信场指的是 100m 以内的通信,主要技术包括 Wifi、紫蜂(Zigbee)、蓝牙技术(Bluetooth)、超宽带技术(UWB)、射频识别技术(RFID)以及近场通信(NFC)等类型。低功耗、微型化是用户对当前无线通信产品尤其是便携产品的强烈要求,作为无线通信技术重要分支的短距离无线通信技术正逐步引起越来越广泛的关注。各国也相应地制定短距离通信技术标准,特别是 RFID 和 NFC 在物联网、移动支付和手机识别方面的应用标准,例如主要的 RFID 相关规范有欧美的 EPC 规范、日本的 UID(Ubiquitous ID)规范和 ISO 18000 系列标准。中国
4、政府也高度重视短距离通信的发展,制定了一系列的政策来扶持短距离通信产业。例如科技部、工信部联合 14 部委制订的中国 RFID 发展策略白皮书等。此外,包括诺基亚、英特尔、IBM、东芝、华为、中兴和联想等众多企业也积极参与到短距离无线通信中各技术的研究中。本报告聚焦短距离无线通信中相关技术,首先对短距离通信的技术概况进行整体分析,了解行业整体概况和发展趋势;然后分别对射频识别技术(RFID)、Zigbee(紫蜂)等技术进行重点分析,得出发展趋势、分布情况和保护现状以及主要申请人状况;此外,本报告还对标准专利以及专利诉讼进行了分析。本报告数据均采集自国家知识产权局专利检索与服务系统,数据截止时间
5、为 2012 年 7 月 15 日。由于报告中专利文献的数据采集范围和专利分析工具的限制,加之水平有限,报告的数据、结论和建议仅供社会各界借鉴参考。希望社会各界进一步利用报告,同时欢迎社会各界多多批评指正。若有任何建议和意见,请您发送邮件至:。感谢您的关注。http:/ 1 第第1章章 概论概论 随着互联网、多媒体和无线通信技术的飞速发展,人们与信息网络已经密不可分,无线通信在人们的生活中扮演着越来越重要的角色。低功耗、微型化是用户对当前无线通信产品尤其是便携产品的强烈要求。短距离无线通信的低成本、相对其它无线通信技术的低功耗、及其对等通信特征等适应了飞速发展的便捷信息传输的需求。在技术、成本
6、、可靠性及可实用性等各方面的综合考虑下,短距离无线通信技术成为了当今通信领域研究的热点。作为人口最多,消费市场潜力巨大的中国,在 2010 年,国务院印发的国务院关于加快培育和发展战略性新兴产业的决定,提出了要促进物联网的研发和示范应用,在“十二五”发展规划中也提出了大力发展物联网和无线局域网技术,以重大工程应用为带动,加速创新成果产业化进程。世界各国特别是发达国家在短距离无线通信的市场和技术研发中投入了大量的人力和物力,并将技术和市场实力体现在本国乃至欲意扩张至其他国家的专利申请中。根据不完全统计,全球短距离无线通信领域中专利申请多达 14 万件。1.1 全球专利申请分析全球专利申请分析 截
7、至 2012 年 7 月 15 日,全球短距离无线通信的专利申请共计 140674 项,其中涉及红外、蓝牙、RFID、Wi-Fi、ZigBee、UWB 和 NFC 的专利申请分别是 45595 项、40343 项、28578 项、14804 项、6314 项、3292 项和 1747 项。01000200030004000500060007000197019711972197319741975197619771978197919801981198219831984198519861987198819891990199119921993199419951996199719981999200020
8、012002200320042005200620072008200920102011申请量(项)年份红外uwb蓝牙nfcrfidzigbeewifi 图图 1-1-1 全球短距离无线通信专利申请整体态势全球短距离无线通信专利申请整体态势 http:/ 2 从图 1-1-1 可以看出,全球短距离无线通信专利的申请总体呈上升趋势,发展过程可以粗略分为以下几个时间段:19701980 年(技术储备阶段):这一阶段全球专利申请数量很少,在这一阶段仅有涉及红外的技术有很少的专利申请,但技术发展在持续推进中。例如,早在 20 世纪 70 年代,发光二极管(LED)的发明者美国的 Nick Holonyak
9、(尼克-霍洛尼亚柯)就开始了将发光二极管发光光谱扩展到不可见光红外线的工作。19802000 年(红外技术一支独秀):这一阶段红外技术保持着缓慢增长的趋势,到 2000年时红外技术的专利申请达到了 1000 多件。与此相对应的是,根据 1999 年的资料统计,使用中的红外器件超过 1 亿 5 千万个。红外技术作为人们在生活中较早知道的一种短距离无线连接方式,改变了人们固有的有线连接的方式,从最初常见的电视遥控,到电脑数据的红外传输,越来越多的电子产品开始使用红外技术。红外技术的发展带动了短距离无线通信的早期发展,而新型电子产品的出现引发了人们对短距离无线通信技术的研究和发展,随着 RFID的民
10、用化,Bluetooth 和 Wi-Fi 的提出,19962000 年 Wi-Fi、Bluetooth、RFID 等技术出现了零星的专利申请,短距离无线通信技术开始受到越来越多的关注。2000 年至今(短距离技术各领风骚):随着网络、手机和智能家居等新事物的产生和普及,2000 年之后,新的短距无线通信技术不断出现,而且各种短距离无线通信技术百花齐放。从图中可以看出,在 2000 年之后,7 种短距离无线通信技术的专利申请量都处于快速增长中,从 2002 到 2008 年,蓝牙技术的专利申请量从 900 多项增加到 6000 多项,此后涉及该技术的申请量一直保持在这个水平。RFID 技术的专利
11、申请量从 500 多项增加到 4000多项,此后,RFID 的专利申请量有所下降。随着新生技术的发展,2004 年之后一些更新的技术,UWB技术、ZigBee 技术和 NFC 技术的专利申请量开始迅速增长。UWB专利申请量从 150 多项增加到 500 多项,ZigBee 专利申请量从 150 多项增加到了 1000 多项。NFC 技术的专利申请量从 50 多项增加到 800 多项。而红外技术的专利申请量增长速度缓慢,由于红外技术已经非常成熟,可以预计,在以后的时间里,红外的专利申请量将会呈下降趋势。从上述分析可以看出这些技术的专利申请发展趋势与技术的发展趋势基本吻合。但是相比较而言,RFID
12、 技术发展更为迅猛,尤其是在 2007 年之前其发展速度远超于其它几种新出现的短距离无线通信技术,这主要是因为二十一世纪初,RFID 迎来了一个崭新的发展时期,其在民用领域的价值开始得到世界各国的广泛关注,特别是在西方发达国家,RFID 技术大量应用于门票防伪、生产自动化、门禁、公路收费、停车场管理、身份识别、http:/ 3 货物跟踪等民用领域中,其应用范围还在不断扩展,新业务层出不穷。2007 年之后,RFID 技术专利申请量有所下降,这其中有技术成熟度的因素,也由于新出现的 ZigBee、NFC 等技术为 RFID 技术传统的应用领域,如物流和身份识别,提供了一些可以替代 RFID 的解
13、决方案,因而 RFID 技术的应用受到影响。图 1-1-2 可以看出各技术分支在整个短距离无线通信中的比例,其中传统的短距离通信技术红外的专利申请量占有最大比例,为 32%。前面已经提到,由于 RFID 应用广泛,因此虽然 RFID 较 Bluetooth 和 Wi-Fi 技术提出要晚,但专利申请量高于 Bluetooth 和 Wi-Fi。因此紧随其后的是 RFID,其专利申请量占到了 29%,然后是 Bluetooth,RFID 和 Wi-Fi 技术的专利申请量占比紧随其后,分别达到 29,20和 11。这几项技术提出较早,结合图1-1-1 可见,其专利申请的提出也较早,由于有了较长时间积累
14、,因此专利申请量在短距离无线通信技术专利申请总量的占有比例就相对较大。IrDA32%Bluetooth29%RFID20%Wi-Fi11%ZigBee5%UWB2%NFC1%图图 1-1-2 全球短距离通信专利技术构成全球短距离通信专利技术构成 从图 1-1-2 中可以看出 ZigBee、UWB和 NFC 的专利申请量的占有比例比较小,分别为5,2和 1,这并不意味着 ZigBee、UWB 和 NFC 在短距离通信中的地位就不重要,NFC 等技术是后起之秀,其技术发展时间短,提出专利申请也比较晚,因此虽然目前 NFC等技术很受关注,专利申请量却不多。http:/ 4 1.2 中国专利申请分析中
15、国专利申请分析 在短距离无线通信领域,共检索到从 1986 年到 2012 年 7 月 15 日已公开的中国发明专利申请 45404 件,其中具体涉及 NFC 的专利申请有 684 件,涉及 RFID 的专利申请有 6880件,涉及 ZigBee 的专利申请有 3835 件,涉及 Bluetooth 的专利申请有 10791 件,涉及 Wi-Fi的专利申请有 3110 件,涉及 UWB的专利申请有 1519 件,涉及红外的专利申请有 18585 件。0500100015002000250030001986198719881989199019911992199319941995199619971
16、9981999200020012002200320042005200620072008200920102011申请量(件)年份红外Wi-Fi蓝牙UWB RFIDZigBeeNFC 图图 1-2-1 各短距离无线通信技术在华专利申请趋势各短距离无线通信技术在华专利申请趋势 从图 1-2-1 中可以看出,在各短距离无线通信技术中,红外技术最先提出,红外技术专利申请最先在中国提出,并且申请量在 1986 年到 2000 年期间小幅增长,从 2000 年之后快速增长。随着其它技术的发展,各种短距离无线技术在 2000 年之后都开始有专利申请,蓝牙技术和 RFID 技术的专利申请量从 2003 年开始呈
17、快速增长,分别从 200 多件和 100 多件增长到 1700 多件和 1000 多件。在 2005 年之后各 ZigBee 技术和 Wi-Fi 技术的专利申请也开始呈快速增长态势,ZigBee 的专利申请量从 70 多件增加到 1000 多件,Wi-Fi 的专利申请量从 20 多件增加到 800 多件。而 UWB技术和 NFC 技术的专利申请量呈缓慢的增长趋势,这两个技术提出和应用的较晚是导致这两个技术的专利申请量在国内申请量增长缓慢因素之一。与国外相比,中国在短距离通信领域的专利申请起步晚、发展快、保持着上升趋势。http:/ 5 第第2章章 NFC 技术专利技术专利分析分析 为了掌握 N
18、FC 技术专利申请的总体状况,本章对全球和中国的专利申请态势进行了分析,梳理出全球的趋势、申请国、申请目标国等内容。并对 NFC 技术构成进行分析,重点研究了 NFC 技术在终端和应用上的技术分布情况和技术发展路线。本章数据来源分为两部分,其中专利数据源为 CNABS、DWPI、CNTXT 等专利数据库,其中全球专利申请总量为 1747 项,中国专利申请数据总量为 684 件。非专利数据源如涉及专利的被引频次的,主要来自 DII(Derwent Innovations Index)数据库。2.1 终端分支技术发展终端分支技术发展路线分析路线分析 图 2-1-1 分析了 NFC 技术在终端分支下
19、的技术发展路线情况,从各技术的横向发展来看:电源管理:电源管理:终端中的电源管理在 2004 年之前的阶段,几乎没有相关的技术出现。在 2005年开始,电源管理中出现 NFC 模块由其接收的无线射频进行供电,并且为了进行节省电源消耗,开始出现电源消耗控制系统,以及采用终端的残余电荷为 NFC 模块进行供电。然后出现使用 NFC 进行无线充电的技术。无线充电技术建立在 RFID 近距离磁场耦合技术发展基础上,利用磁共振在充电器与设备之间的空气中传输电荷,从而不用电线连接就能为移动设备进行充电。接着是电源供电管理方面的技术出现,例如 NFC 无线链路断开时停止供电、以及根据外部电源在主被动模式下进
20、行切换等等。天线:天线:NFC 天线是以 RFID 射频识别技术为基础,采用变压器共耦匹配做通信的硬件处理。在 NFC 技术的发展初期,就出现了采用电场进行短距离通信的天线,随后为了扩大通信范围,对终端中 NFC 天线的位置进行了调整,将天线设置在终端的外部。2005 年2006年间,开始出现了双结构环形天线,来支持 NFC 通信的主动和被动模式。此期间内,也开始出现了对天线的尺寸进行调整的技术以及采用更多天线来在多个模式下进行通信的技术。随后在天线技术的发展中,出现了采用 H-field 天线和 E-field 天线进行 NFC 通信的技术,其中 H-field 天线用于接收和发送磁场信号,
21、E-field 天线用于接收和发送电场信号。在近几年,天线技术中出现了增大天线频响范围和扩大天线作用距离的天线模式,例如增加天线匹配电路或者设置天线的方向来达到上述技术效果。http:/ 6 标签:标签:在 NFC 技术发展初期,标签功能在主被动模式上进行了改进。随着电子商务、移动支付应用的兴起,NFC 标签更加注重交易中的安全问题,并在此过程中出现了金融交易中的加密标签,以及具有加密微处理器的 NFC 标签。在 NFC 标签的形状改造上,出现了具有透明封罩的环形标签,其能够有效地保护标签免于破坏。随后,标签的功能性更多,出现了既可远场也可近场通信的标签类型,其内嵌了一个整流器来达到此效果。在
22、近些年,为了适应更多的应用环境,也开始出现了虚拟标签以及高存量标签类型。阅读器:阅读器:在早起的货物支付系统中采用阅读器进行交易请求以及标识的读取。同标签、天线一样,随着 NFC 技术在智能手机中的应用,阅读器的尺寸问题也日益呈现,随后出现了较小的阅读器,类似于小盒子大小。随着应用范围扩大,在商场的购物车上也开始安装相应的 NFC 阅读器进行货物清点。随后的发展中,为了提高通信的安全性,也出现了在阅读器中设置多个感应天线的技术,并在近些年随着通信安全性要求的不断提高,设置报警功能、内嵌安全数据阅读芯片以及 Flica 芯片安全单元的阅读器相继出现。http:/ 7 20002002年20032
23、004年20072008年20052006年20092010年电源管理天线标签阅读器电源消耗控制系统从接收到的无线信号中获取电源利用终端残余电荷为NFC组件供电采用近场通信模块对终端设备进行充电近场通信系统中电源节省控制无线链路断开时停止供电根据外部电源在主被动模式下切换根据操作频率的不同在高低功率之间切换采用电场进行短距离通信的天线天线位于终端外部便于NFC通信双结构环形NFC天线通过接地电路降低天线尺寸在给定时间内激活多个扩展天线之一两天线物理分离并进行阻抗匹配采用H-Field天线(磁场)和E-Field(电场)进行NFC通信提高天线频响范围的天线匹配电路天线线圈轴线与NFC卡保持平行,
24、增大通信距离可进行主被动模式通信的标签在电子商务、金融交易中的加密标签具有透明封罩的环形NFC标签具有加密微处理器的NFC标签具有整流器的标签,可近场和远场通信通过虚拟标签来进行NFC通信标签的印刷制造高内存量的NFC标签支付系统中的阅读器,读取加密秘钥用于终端的盒子大小的读卡器商场推车中专用阅读器从SIM卡中读取信息的读卡器读取一个或多个设备使用信息的读卡器具有多个感应天线的读卡器,提高安全性具有报警功能的读卡器具有安全数据阅读芯片的阅读器包括Flica芯片安全单元的阅读器通过限制NFC激活周期来调整功率消耗 图图 2-1-1 NFC技术在终端分支下的技术发展路线图技术在终端分支下的技术发展
25、路线图 http:/ 8 2.2 应用分支技术发展路线分析应用分支技术发展路线分析 图 2-2-1 分析了 NFC 技术在应用分支下的技术发展路线情况,从各技术的横向发展来看:识别:识别:在 NFC 技术的识别应用中,20052006 年间,出现了识别用户是否进入某个特性区域,以及通过接近 NFC 设备来识别出其设备内的数据类型。随后出现了识别电子设备是否在车上,如果在车上时,将对该电子设备进行禁止。例如当用户携带手机上车,车上的NFC 设备识别到用户的手机,则发送禁止电话功能的命令。这对于提高安全驾驶具有重要意义。在近些年,NFC 技术被用来进行货物存取,例如利用手机的 NFC 功能与商场的
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