WEEK14-近场通信

430 阅读7分钟

三种近场通信技术的特点

Wi-Fi

Wi-Fi又称“无线热点”或“无线网络”,是Wi-Fi联盟的商标,一个基于IEEE 802.11标准的无线局域网技术。

Wi-Fi部署区网(LAN)可让客户端设备无需使用电线,降低网络部署和扩展的成本。许多空间不能架设电缆,如户外区和历史建筑,可运用无线区网来改善。

Wi-Fi在全球各地的频率分配和操作限制并不相同:台湾、美国所用的标准在2.4 GHz频带有11个频道,而在欧洲大部分地区有13个频道。

Wi-Fi网络范围有限:Wi-Fi在2.4 GHz的频率传递范围和距离比5 GHz的频率稍微好些,由于高频谱(GHz)的关系,越高的频谱发送范围较小,速度较快。

为达到无线区网的应用要求,和其他设备相比Wi-Fi显得相当耗电。其他技术如蓝牙(可支持无线PAN应用)提供了一个较小的传播范围(小于十米),因此耗电量较低。Wi-Fi的高耗电特性使得电池寿命的问题渐受重视。

• 支持拓扑结构:星型结构

• 使用距离:近、中距离(数百米)

• 应用场景:移动设备等

Bluetooth

蓝牙(Bluetooth),是一种无线通讯技术标准,用来让固定与移动设备,在短距离间交换资料,以形成个人局域网(PAN)。其使用短波特高频(UHF)无线电波,经由2.4至2.485 GHz的ISM频段来进行通信,能够链接多个设备,组网简单,克服同步的问题。

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,同时可传输语音和数据

蓝牙拥有开放的接口标准,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。

蓝牙在2.4GHz存在电波干扰,特别和无线局域网间的互相干扰;存在安全隐患,在JAVA和Symbian60平台上,使用“蓝牙黑客”或“蓝牙间谍”软件,对方同意配对就可以控制打开蓝牙的手机。

• 支持拓扑结构:点对点结构(一对多)

• 使用距离:近距离(小于 100 m)

• 应用场景:移动设备、智慧穿戴设备等

NFC

近距离无线通信(Near-field communication,NFC),又简称近距离通信或近场通信,是一套通信协议,让两个电子设备在相距几厘米之内进行通信。NFC 提供了设置简便的低速连接,也可用于引导能力更强的无线连接。

NFC略胜蓝牙的地方在于不需要复杂的设置程序,但无法达到低功率蓝牙(Bluetooth Low Energy)的传输速率。虽然NFC在传输速度与距离比不上蓝牙,但相应可以减少不必要的干扰,这让NFC特别适用于设备密集而传输变得困难的时候。相对于蓝牙,NFC的能量需求更低,与蓝牙V4.0低功耗协议类似。由于耗电量低、一次只和一台机器链接,拥有较高的保密性与安全性,NFC有利于信用卡交易时避免被盗用。

• 支持拓扑结构:点对点结构(一对一)

• 使用距离:近距离(小于20 cm)

• 应用场景:扫码、刷卡等

未来近场通信技术的应用场景的分析与预测

Wi-Fi

Wi-Fi 6 (802.11ax)技术已经落地了,下一代Wi-Fi技术(802.11be)也已经被纳入到时间主轴,其将会作为Wi-Fi 7技术迅速发展。Wi-Fi 7协议组的现在命名是IEEE 802.11 EHT,EHT的意思是Extremely High Throughput(对比802.11ax为HEW,High Efficiency WLAN )。

从Wi-Fi 7开始,Wi-Fi的场景开始逐渐从单AP转向多AP,在多AP场景下,想要体验Wi-Fi 7技术,需要一次性更换多台Wi-Fi 7的路由,并且这些Wi-Fi 7路由要有线互联;另外Wi-Fi 7也会针对于单AP场景做优化,比如更高的带宽,更高的物理层效率。Wi-Fi技术会最终和通信技术融合了,比如6G时代开始,Wi-Fi 7逐渐和6G融合。

Wi-Fi 7 将为 Wi-Fi 带来更快的速度和更低的延迟,而低延迟对于增强现实AR/虚拟现实VR至关重要,因此 在视觉分辨率不断提高的情况下,Wi-Fi 7 需要在带宽和延迟方面提供更好地网络响应水平,以实现愉快的 AR/VR 体验。

Bluetooth

受新冠疫情的影响,未来利用蓝牙医疗设备和解决方案来最大程度地减少接触风险并改善患者护理的医疗环境将继续增长,也将带动蓝牙可穿戴设备需求的增长;全球转向居家办公的趋势,将继续推动蓝牙PC配件的增长;由于全球对于安全复工解决方案的高度关注,蓝牙实时定位系统(RTLS) 部署量也将上升。

蓝牙将于2022年发表的 LE Audio 的技术,预计 LE Audio 大幅带动无线音频领域的一个创新,尤其是全新的音频广播功能。蓝牙音频分享(Bluetooth® Audio Sharing)为这些听障人士提供便利,将成为先进的高品质且低成本的听力辅助系统(ALS)

蓝牙设备网络的主要任务是支持楼宇自动化、控制和运营效率,商业互联照明和智能家居解决方案将是增长最快的蓝牙设备网络解决方案领域。

REF:2021 蓝牙市场最新资讯 - Bluetooth SIG

NFC

NFC从2002年诞生,到上个十年一直迅猛发展,但消费类NFC现在内忧外患:外部来说,二维码在移动支付领域广泛使用,直接触动NFC的利益。并非所有手机都可以支持NFC,二维码的使用成本更低。另一方面,移动应用也冲击到NFC硬件市场,在疫情倡导的移动办公之下,NFC的使用骤减。内部来说,移动支付NFC的产业链成本甚至更高,由于牵扯到个人资金账号,要通过政府、运营商、信用卡组织、谷歌钱包等不同认证,还要与各种硬件和应用进行兼容性测试,极耗资源和时间。

认识到移动支付的局限,NFC芯片持久发展就必须向物联网靠拢:将NFC芯片应用到汽车、办公等场景;NFC Forum将无线充电加入NFC应用,将其作为低功率物联网装置无线充电的媒介,可同时完成能量和数据传输;NFC在智能家居的应用涉及到方方面面,比如从投屏到电子智能锁都有NFC刷卡的功能、照明和游戏中也有NFC应用的场景。

市场对带有电子篡改证据的标签的需求日益旺盛,因为这类标签能够检测开封状态的变化。这样一来,便能够轻松检测货物产品包装在运输途中或存储期间是否受到干扰。NFC和高频(HF) RFID标签是批量生产的小电子标签,可用于验证真伪并确认安全处理,能够帮助保护疫苗的运送。NFC安全标签还有另一个作用——签发可验证的疫苗接种证明。

附加题

WEEK14-蓝牙通信