简析三种近场通信及其未来发展趋势

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简析三种近场通信及其未来发展趋势

• 三种近场通信的介绍和特点
• • 蓝牙篇
  • WIFI篇
  • NFC篇
• 对未来近场通信技术的应用场景进行分析与预测
• • 1.WIFI
  • 2.Bluetooth
  • 3.NFC

三种近场通信的介绍和特点

蓝牙篇

蓝牙是一种短距无线通信的技术规范，它最初的目标是取代现有的掌上电脑和移动电话等各种数字设备上的有线电缆连接。从目前的应用来看，由于蓝牙体积小和功率低等特点，其应用已不局限于计算机外设，几乎可以被集成到任何数字设备之中，特别是那些对数据传输速率要求不高的移动设备和便携设备。
蓝牙技术特点

(1) 蓝牙模块体积很小、便于集成:由于个人移动设备的体积较小，嵌入其内部的蓝牙芯片体积就应该更小。

(2) 低功耗:蓝牙设备在通信连接状态下，有四种工作模式——激活模式、呼吸模式、保持模式和休眠模式Active模式是正常的工作状态，另外三种模式是为了节能所规定的低功耗模式。

(3) 全球范围适用:蓝牙工作在2.4GHz的ISM频段，全球大多数国家ISM频段的范围是2.4~2.4835GHz，使用该频段无需向各国的无线电资源管理部门申请许可证。

(4) 同时可传输语音和数据:蓝牙采用电路交换和分组交换技术，支持异步数据信道、三路语音信道以及异步数据与同步语音同时传输的信道。每个语音信道数据速率为64kbit/s,语音信号编码采用脉冲编码调制(PCM）或连续可变斜率增量调制(CVSD)方法。当采用非对称信道传输数据时，速率最高为721kbit/s，反向为57.6kbit/s;当采用对称信道传输数据时，速率最高为342.6kbit/s。蓝牙有两种链路类型:异步无连接链路和同步面向连接链路

(5) 具有很好的抗干扰能力:工作在ISM频段的无线电设备有很多种，如家用微波炉、无线局域网和HomeRF等产品，为了很好地抵抗来自这些设备的干扰，蓝牙采用了跳频方式来扩展频谱，将2.402~2.48GHz频段分成79个频点，相邻频点间隔1MHz。蓝牙设备在某个频点发送数据之后，再跳到另一个频点发送，而频点的排列顺序则是伪随机的，每秒钟频率改变1600次，每个频率持续625u s。

(6) 可以建立临时性的对等连接:根据蓝牙设备在网络中的角色.可分为主设备与从设备。主设备是组网连接主动发起连接请求的蓝牙设备，几个蓝牙设备连接成一个微微网时，其中只有一个主设备，其余的均为从设备。微微网是蓝牙最基本的一种网络形式，最简单的微微网是一个主设备和一个从设备组成的点对点的通信连接。通过时分复用技术，一个蓝牙设备便可以同时与几个不向的微微网保持同步，具体来说，就是该设备按照一定的时间顺序参与不同的微微网，即某一时刻参与某一微微网，而下一时刻参与另一个微微网。

(7) 成本低:随着市场需求的扩大，各个供应商纷纷推出自己的蓝牙芯片和模块，蓝牙产品价格飞速下降。

(8) 开放的接口标准:SIG为了推广蓝牙技术的使用，将蓝牙的技术标准全部公开，全世界范围内的在何单位和个人都可以进行蓝牙产品的并发，只要最终通过SIG的蓝牙产品兼容性测试，就可以推向市场。

WIFI篇

Wi-Fi，在中文里又称作“行动热点”，是Wi-Fi联盟制造商的商标做为产品的品牌认证，是一个创建于IEEE 802.11标准的无线局域网技术。基于两套系统的密切相关，也常有人把Wi-Fi当做IEEE 802.11标准的同义术语。“Wi-Fi”常被写成“WiFi”或“Wifi”，但是它们并没有被Wi-Fi联盟认可。
并不是每样匹配IEEE 802.11的产品都申请Wi-Fi联盟的认证，相对地缺少Wi-Fi认证的产品并不一定意味着不兼容Wi-Fi设备。
IEEE 802.11的设备已安装在市面上的许多产品，如：个人计算机、游戏机、MP3播放器、智能手机、平板电脑、打印机、笔记本电脑以及其他可以无线上网的周边设备。
WIFI技术特点
无线风行，Wi-Fi也成了“巨星”。Wi-Fi可谓是“金盔铁甲”，从八个方面全面包装自己。下文分别从带宽，信号，功耗，安全，融网，个人服务，移动特性，客户端全方位为您剖析Wi-Fi的独到之处。
更宽的带宽
虽然IEEE启动了两个项目打算将802.11标准数据速率提高到千兆或几千兆，但至今也还没有形成初稿。
更实际一点的是802.11n标准将数据速率提高了一个等级，可以适应不同的功能和设备，所有11n无线收发装置支持两个空间数据流，发送和接收数据可以使用两个或三个天线组合，苹果最新的Wi-Fi iPod Touch就含有一颗博通（Broadcom）的无线芯片，支持11n标准。
很快将会有芯片支持三、四个数据流，数据速率可以分别达到450Mbps和600Mbps。2009年初，Quantenna通信表示它已经研制成功4x4芯片，可以承载高清数字电视信号流。
Wi-Fi设备供应商Ruckus无线的共同创始人及CTO William Kish说：“虽然不会有很多客户端设备支持4个空间流，只要正确设计访问点，将可以利用600Mbps物理层数据速率，实现高速无线骨干网。”
你可以通过802.11s标准将这些高端节点连接起来，形成类似互联网的具有冗余能力的Wi-Fi网络。
更强的射频信号
11n中更多可选的性能特性将会出现在无线芯片中，无线客户端和无线访问点利用这些芯片可以使射频（RF）信号更具弹性，稳定和可靠，换句话说更象一个电线。
无线芯片制造商Atheros公司的CTO William McFarland说：“新的11n物理层技术将使Wi-Fi功能更强大，在给定范围内数据传输速率更高，传输距离更长”。
这些性能特性包括：低密度奇偶校验码，提高纠错能力；发射波束形成，它使用来自Wi-Fi客户端的反馈，让一个访问点集中处理客户端的射频信号；空间时分组编码（STBC），它利用多重天线提高信号可靠性。
McFarland说：“如今你带着一个有Wi-Fi功能的笔记本绕建筑物一周，你会发现数据速率下降或消失，但使用STBC后，连接将会继续工作”。
Wi-Fi功耗更低
802.11n在功耗和管理方面进行了重大创新，不仅能够延长Wi-Fi智能手机的电池寿命，还可以嵌入到其它设备中，如医疗监控设备，楼宇控制系统，实时定位跟踪标签和消费电子产品。可以不断地监测和收集数据，可基于用户的身份和位置进行个性化。
网络世界（Network World）博主Craig Mathias 写道“其它现代射频技术不能做到的，Wi-Fi都能做到了”。
Atheros的McFarland说：“随着企业无线局域网的建设，这些基础设施已经到位，只需要添加低功耗传感器就可以了”。
嵌入式Wi-Fi无线数据通信厂商首脑会议宣布的802.11a无线通信以各种插件形式提供，让设备使用不拥挤的5GHz波段，Gainspan提供的11b/g无线设备带有一个IP软件堆栈，电力消耗非常低，一块标准电池可以运行几年，Redpine Signals提供了一个单流嵌入到11n无线通信中。
改进的安全性
互联网最具破坏性的影响是通过盗窃身份证明，拒绝服务攻击，侵犯隐私，刺探以及缺乏相应的信任手段对用户造成的伤害，移动网络使这一情况变得更糟，如果用户信任当前打开的Wi-Fi连接，有可能使他们遭受毁灭性的风险。
IEEE已经批准了802.11w标准，它保护无线管理帧，使无线链路更好地工作，Networks公司首席分析师Matthew Gast说：“Wi-Fi客户端可以接收和采用‘落地网络’信息，在此之前这个信息可能是由攻破访问点的黑客利用MAC地址伪造的，11w标准切断了这种攻击”。
Aruba Network公司战略营销主管Michael Tennefoss说：“Wi-Fi将会使用基于身份的安全，在Wi-Fi网络中，安全策略与用户关联，而不是与端口关联的，这样的好处是用户可以在家，办公场所，酒店，分支机构和公共场所移动，安全性不会受到影响”。
Wi-Fi信号图
据英国《每日邮报》6月19日报道，英国纽卡斯尔大学博士生路易斯·赫南（Luis Hernan）日前绘制出一系列展现人类周围无形网络Wi-Fi连接情况的图，这些盘旋围绕的明亮光束犹如幽灵。
赫南首先利用定制的仪器为Wi-Fi信号拍照，以展现它们。这套仪器可持续扫描Wi-Fi网络，然后将信号强度变成彩色发光二极管。赫南最终获得缠绕卷曲的彩色光线条纹。

NFC篇

近场通信（Near Field Communication，简称NFC），是一种新兴的技术，使用了NFC技术的设备（例如移动电话）可以在彼此靠近的情况下进行数据交换，是由非接触式射频识别（RFID）及互连互通技术整合演变而来的，通过在单一芯片上集成感应式读卡器、感应式卡片和点对点通信的功能，利用移动终端实现移动支付、电子票务、门禁、移动身份识别、防伪等应用。
近场通信是基于RFID技术发展起来的一种近距离无线通信技术。与RFID一样，近场通信信息也是通过频谱中无线频率部分的电磁感应耦合方式传递，但两者之间还是存在很大的区别。近场通信的传输范围比RFID小，RFID的传输范围可以达到0~1m，但由于近场通信采取了独特的信号衰减技术，相对于RFID来说近场通信具有成本低、带宽高、能耗低等特点。
近场通信技术的主要特征如下：
（1）用于近距离（10cm以内）安全通信的无线通信技术。
（2）射频频率：13.56MHz。
（3）射频兼容：ISO 14443，ISO 15693，Felica标准。
（4）数据传输速度：106kbit/s，212 kbit/s，424kbit/s。

对未来近场通信技术的应用场景进行分析与预测

1.WIFI

​ 主要应用在SOHO、家庭无线网络以及不便安装电缆的建筑物或场所，例如机场、酒店、商场等公共热点场所，可以节省大量铺设电缆所需花费的资金。WiFi的传输速度很快，最高可达54Mb／s，符合个人和社会信息化的需求。在网络覆盖范围内，允许用户在任何时间、任何地点访问网络，随时随地享受诸如网上证券、视频点播(VOD)、远程教育、远程医疗、视频会议、网络游戏等一系列宽带信息增值服务。并实现移动办公。WiFi应用现在已经非常普遍，支持WiFi的电子产品越来越多，像手机、MP4、电脑等，基本上已经成为了主流标准配置。相比WiFi 4、WiFi 5等历代WiFi技术标准，WiFi 6在带宽、网络速率、网络时延、功耗等方面实现提升，从而进一步拓展WiFi技术应用场景。从WiFi技术的应用发展情况分析，第一阶段以手机、平板电脑、笔记本电脑等消费级电子终端为驱动，第二阶段以智能家居、智慧城市等物联网应用为驱动，第三阶段以虚拟现实、超高清视频应用等新一代高速率应用为驱动，而在WiFi 6技术标准发展推动下，WiFi技术向第三阶段迈进的步伐日益加快。

2.Bluetooth

蓝牙的定位一个方面的趋势在智能家居的使用上。这样的暴升源于网格（mesh）技能在智能家居中的使用，这个技能由CSR技能提出，并源于免费授权给其他蓝牙客户，它改变了传统蓝牙的组网方法，以播送方式组成网格，弥补了传统蓝牙不能组成大规模网络的短板。CSR全球规范研究院Robin Heydon在其发言中就剖析过这种网格技能的的优势。他指出，这个技能不光拓展了蓝牙的使用场景，更增强了曾被人诟病的穿墙才能。他认为，蓝牙定位技能在未来将全面渗透到咱们生活的方方面面—从户外一直延伸到家庭的各种使用。他粗略统计了一下，仅在家庭内容，就或许用到87个蓝牙设备，如门窗、车库、厨房报警、洗碗台、地漏（如有异物堵塞则能够报警）、餐桌、桌椅、卧室、阳台等等。这些使用或许是与穿戴产品或许与智能照明结合，或许与家庭安防结合，蓝牙器件与各类传感技能结合，经过网格技能组成一个巨大的网络，把你罩在一个智能的国际中。
趋势二是带有处理才能的蓝牙芯片与传感器结合。为了更好的完成智能化，未来蓝牙定位芯片将和传感器进行深度融合，最有或许的是厂商会提供SIP封装方式的蓝牙芯片组，例如在这次展会上，来自法国的Insight SIP就展现了 将蓝牙和加速度计陀螺仪等传感器封装在一起的模块，这家公司号称在RF规划方面有专长，所以使用封装技能把射频部分也封装进去。
趋势三是蓝牙Beacon技能推翻零售模式。在这次大会上，印象深刻的是CSR、Nordic、Dialog等公司都展现了依据Beacon技能的定位计划。依据蓝牙的Beacon定位技能精度高，成本低将推翻未来的零售模式，他举例说未来当你走入一家零售商铺时，Beacons定位技能能够对你精准定位当你走到外套橱窗时，手时机弹出相关的促销信息，甚至会依据你以往的收购大数据来推荐衣服。当然，蓝牙技能还能够完成移动付出。CSR高档产品营销司理David James在现场为我粉饰了CSR beacon计划，这个计划的精度很高，仅3米间隔就能够感知出改变。能够用于室内零售的智能化。

3.NFC

现在对NFC最大的限制就是成本问题，这倒不是说NFC芯片太贵，而是支持NFC的设备和场景实在是太少了。比如现在大家已经非常习惯移动支付，甚至大街上的小贩都有支付宝和微信的二维码，它们简单打印一下就能使用，成本非常的低。如果把这个场景换成NFC支付呢？那么这些商贩都需要至少买一部POS机，这成本可就太高了。如果NFC想要做到和移动支付一样普及，那么大量的B端设备就不能少，这就涉及到成本问题了，否则商家根本没有兴趣帮助推广。不过随着5G到来，万物互联已经成为了未来的发展趋势，再加上近一段时间大火的数字货币这很可能带来NFC技术的众多革命。只要能把成本降下来，NFC肯定也有普及的一天。在利用上：除了家用电器和一些简单电子设备之外，NFC技术在其它领域也渐渐突显优势，如一些国外的旅馆和赌场使用该技术，允许NFC设备触碰获得各种信息，包括饭店菜单和购票、查看各种时间等;在医疗行业瑞典芯片厂商Cypak与美国医疗用品厂商Meridian Health合资成立的Impak Health，开发出了一款名为Rhythm Trak的心脏监护器。它可以通过手机从NFC设备中下载与自己心脏相关的数据信息;惠普推出了SpectreOne一体机，这款计算机整合了NFC技术，被称为HP TouchZone，用户可以通过NFC智能手机或其它NFC设备登录此计算机并向其传输数据;另外NFC技术也将被应用于汽车行业，如远程摇控打开汽车车门或其它方面等。
在国内，华中科技大学武昌分校图书馆NFC座位选号机已开始试用，用NFC手机在机器上一刷，整个图书馆阅览室座位分布情况一目了然，很好的杜绝了占座的情况，还有暂时离开保留座位和座位自动释放功能。在国内NFC技术也适用于很多场景，比如移动支付功能、公交刷卡功能、学校食堂的饭卡、各种门禁卡、各种电子车票、各种电子门票、文件与数据的传输、电子名片、智能海报、家用电器操作、物流等。你可以通过带有NFC的智能手机到商场买东西、上班或者开会签到、刷公交卡或电影票、或者和别人交换电子名片、联机玩游戏等。最重要的一点是即使当你的手机没电了，仍然能把它当作一个交通卡、饭卡、门禁卡、票据等使用，和我们手中的各种感应卡片完全一样。

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