NFC與其他近距離通信技術(shù)的比較

摘要：目前使用較廣泛的近距無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)是藍(lán)牙(Bluetooth)，無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)802.11(Wi-Fi)和紅外數(shù)據(jù)傳輸(IrDA)。同時(shí)還有一些具有發(fā)展?jié)摿Φ慕酂o(wú)線(xiàn)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，它們分別是：ZigBee、超寬頻(UltraWideBand)、短距通信(NFC)、WiMedia、GPS、DECT、無(wú)線(xiàn)1394和專(zhuān)用無(wú)線(xiàn)系統(tǒng)等。它們都有其立足的特點(diǎn)，或基于傳輸速度、距離、耗電量的特殊要求;或著眼于功能的擴(kuò)充性;或符合某些單一應(yīng)用的特別要求;或建立競(jìng)爭(zhēng)技術(shù)的差異化等。但是沒(méi)有一種技術(shù)可以完美到足以滿(mǎn)足所有的需求。

關(guān)鍵詞：NFC;近距離通信

近距離無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)

目前使用較廣泛的近距無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)是藍(lán)牙(Bluetooth)，無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)802.11(Wi-Fi)和紅外數(shù)據(jù)傳輸(IrDA)。同時(shí)還有一些具有發(fā)展?jié)摿Φ慕酂o(wú)線(xiàn)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，它們分別是：ZigBee、超寬頻(UltraWideBand)、短距通信(NFC)、WiMedia、GPS、DECT、無(wú)線(xiàn)1394和專(zhuān)用無(wú)線(xiàn)系統(tǒng)等。它們都有其立足的特點(diǎn)，或基于傳輸速度、距離、耗電量的特殊要求;或著眼于功能的擴(kuò)充性;或符合某些單一應(yīng)用的特別要求;或建立競(jìng)爭(zhēng)技術(shù)的差異化等。但是沒(méi)有一種技術(shù)可以完美到足以滿(mǎn)足所有的需求。

藍(lán)牙技術(shù)

bluetooth)技術(shù)是近幾年出現(xiàn)的，廣受業(yè)界關(guān)注的近距無(wú)線(xiàn)連接技術(shù)。它是一種無(wú)線(xiàn)數(shù)據(jù)與語(yǔ)音通信的開(kāi)放性全球規(guī)范，它以低成本的短距離無(wú)線(xiàn)連接為基礎(chǔ)，可為固定的或移動(dòng)的終端設(shè)備提供廉價(jià)的接入服務(wù)。

藍(lán)牙技術(shù)是一種無(wú)線(xiàn)數(shù)據(jù)與語(yǔ)音通信的開(kāi)放性全球規(guī)范，其實(shí)質(zhì)內(nèi)容是為固定設(shè)備或移動(dòng)設(shè)備之間的通信環(huán)境建立通用的近距無(wú)線(xiàn)接口，將通信技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)進(jìn)一步結(jié)合起來(lái)，使各種設(shè)備在沒(méi)有電線(xiàn)或電纜相互連接的情況下，能在近距離范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)相互通信或操作。其傳輸頻段為全球公眾通用的2.4GHz ISM頻段，提供1Mbps的傳輸速率和10m的傳輸距離。

藍(lán)牙技術(shù)誕生于1994年，Ericsson當(dāng)時(shí)決定開(kāi)發(fā)一種低功耗、低成本的無(wú)線(xiàn)接口，以建立手機(jī)及其附件間的通信。該技術(shù)還陸續(xù)獲得PC行業(yè)業(yè)界巨頭的支持。1998年，藍(lán)牙技術(shù)協(xié)議由Ericsson、IBM、Intel、NOKIA、Toshiba等5家公司達(dá)成一致。

藍(lán)牙協(xié)議的標(biāo)準(zhǔn)版本為802.15.1，由藍(lán)牙小組(SIG)負(fù)責(zé)開(kāi)發(fā)。802.15.1的最初標(biāo)準(zhǔn)基于藍(lán)牙1.1實(shí)現(xiàn)，后者已構(gòu)建到現(xiàn)行很多藍(lán)牙設(shè)備中。新版802.15.1a基本等同于藍(lán)牙1.2標(biāo)準(zhǔn)，具備一定的QoS特性，并完整保持后向兼容性。

但藍(lán)牙技術(shù)遭遇了最大的障礙是過(guò)于昂貴。突出表現(xiàn)在芯片大小和價(jià)格難以下調(diào)、抗干擾能力不強(qiáng)、傳輸距離太短、信息安全問(wèn)題等等。這就使得許多用戶(hù)不愿意花大價(jià)錢(qián)來(lái)購(gòu)買(mǎi)這種無(wú)線(xiàn)設(shè)備。因此，業(yè)內(nèi)專(zhuān)家認(rèn)為，藍(lán)牙的市場(chǎng)前景取決于藍(lán)牙價(jià)格和基于藍(lán)牙的應(yīng)用是否能達(dá)到一定的規(guī)模。

Wi-Fi技術(shù)

Wi-Fi(WirelessFidelity,無(wú)線(xiàn)高保真)也是一種無(wú)線(xiàn)通信協(xié)議，正式名稱(chēng)是IEEE802.11b，與藍(lán)牙一樣，同屬于短距離無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)。Wi-Fi速率最高可達(dá)11Mb/s。雖然在數(shù)據(jù)安全性方面比藍(lán)牙技術(shù)要差一些，但在電波的覆蓋范圍方面卻略勝一籌，可達(dá)100 m左右。

Wi-Fi是以太網(wǎng)的一種無(wú)線(xiàn)擴(kuò)展，理論上只要用戶(hù)位于一個(gè)接入點(diǎn)四周的一定區(qū)域內(nèi)，就能以最高約11Mb/s的速度接入Web。但實(shí)際上，如果有多個(gè)用戶(hù)同時(shí)通過(guò)一個(gè)點(diǎn)接入，帶寬被多個(gè)用戶(hù)分享，Wi-Fi的連接速度一般將只有幾百kb/s的信號(hào)不受墻壁阻隔，但在建筑物內(nèi)的有效傳輸距離小于戶(hù)外。

WLAN未來(lái)最具潛力的應(yīng)用將主要在SOHO、家庭無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)以及不便安裝電纜的建筑物或場(chǎng)所。目前這一技術(shù)的用戶(hù)主要來(lái)自機(jī)場(chǎng)、酒店、商場(chǎng)等公共熱點(diǎn)場(chǎng)所。Wi-Fi技術(shù)可將Wi-Fi與基于XML或Java的Web服務(wù)融合起來(lái)，可以大幅度減少企業(yè)的成本。例如企業(yè)選擇在每一層樓或每一個(gè)部門(mén)配備802.11b的接入點(diǎn)，而不是采用電纜線(xiàn)把整幢建筑物連接起來(lái)。這樣一來(lái)，可以節(jié)省大量鋪設(shè)電纜所需花費(fèi)的資金。

最初的IEEE802.11規(guī)范是在1997年提出的，稱(chēng)為802.11b，主要目的是提供WLAN接入，也是目前WLAN的主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，它的工作頻率也是2.4GHz，與無(wú)繩電話(huà)、藍(lán)牙等許多不需頻率使用許可證的無(wú)線(xiàn)設(shè)備共享同一頻段。隨著Wi-Fi協(xié)議新版本如802.11a和802.11g的先后推出，Wi-Fi的應(yīng)用將越來(lái)越廣泛。速度更快的802.11g使用與802.11b相同的正交頻分多路復(fù)用調(diào)制技術(shù)。它工作在2.4GHz頻段，速率達(dá)54Mb/s。根據(jù)最近國(guó)際消費(fèi)電子產(chǎn)品的發(fā)展趨勢(shì)判斷，802.11g將有可能被大多數(shù)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品制造商選擇作為產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)。

微軟推出的桌面操作系統(tǒng)WindowsXP和嵌入式操作系統(tǒng)WindowsCE，都包含了對(duì)Wi-Fi的支持。其中，WindowsCE同時(shí)還包含對(duì)Wi-Fi的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手藍(lán)牙等其它無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)的支持。由于投資802.11b的費(fèi)用降低，許多廠(chǎng)商介入這一領(lǐng)域。Intel推出了集成WLAN技術(shù)的筆記本電腦芯片組，不用外接無(wú)線(xiàn)網(wǎng)卡，就可實(shí)現(xiàn)無(wú)線(xiàn)上網(wǎng)。

IrDA技術(shù)

紅外線(xiàn)數(shù)據(jù)協(xié)會(huì)IrDA(Infrared Data Association)成立于1993年。起初，采用IrDA標(biāo)準(zhǔn)的無(wú)線(xiàn)設(shè)備僅能在1m范圍內(nèi)以115.2 kb/s速率傳輸數(shù)據(jù)，很快發(fā)展到4Mb/s以及16Mb/s的速率。

IrDA是一種利用紅外線(xiàn)進(jìn)行點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信的技術(shù)，是第一個(gè)實(shí)現(xiàn)無(wú)線(xiàn)個(gè)人局域網(wǎng)(PAN)的技術(shù)。目前它的軟硬件技術(shù)都很成熟，在小型移動(dòng)設(shè)備，如PDA、手機(jī)上廣泛使用。事實(shí)上，當(dāng)今每一個(gè)出廠(chǎng)的PDA及許多手機(jī)、筆記本電腦、打印機(jī)等產(chǎn)品都支持IrDA。

IrDA的主要優(yōu)點(diǎn)是無(wú)需申請(qǐng)頻率的使用權(quán)，因而紅外通信成本低廉。并且還具有移動(dòng)通信所需的體積小、功耗低、連接方便、簡(jiǎn)單易用的特點(diǎn)。此外，紅外線(xiàn)發(fā)射角度較小，傳輸上安全性高。

IrDA的不足在于它是一種視距傳輸，兩個(gè)相互通信的設(shè)備之間必須對(duì)準(zhǔn)，中間不能被其它物體阻隔，因而該技術(shù)只能用于2臺(tái)(非多臺(tái))設(shè)備之間的連接。而藍(lán)牙就沒(méi)有此限制，且不受墻壁的阻隔。IrDA目前的研究方向是如何解決視距傳輸問(wèn)題及提高數(shù)據(jù)傳輸率。

NFC技術(shù)

NFC(Near Field Communication，近距離無(wú)線(xiàn)傳輸)是由Philips、NOKIA和Sony主推的一種類(lèi)似于RFID(非接觸式射頻識(shí)別)的短距離無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。和RFID不同，NFC采用了雙向的識(shí)別和連接。在20cm距離內(nèi)工作于13.56MHz頻率范圍。

NFC最初僅僅是遙控識(shí)別和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的合并，但現(xiàn)在已發(fā)展成無(wú)線(xiàn)連接技術(shù)。它能快速自動(dòng)地建立無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)，為蜂窩設(shè)備、藍(lán)牙設(shè)備、Wi-Fi設(shè)備提供一個(gè)“虛擬連接”，使電子設(shè)備可以在短距離范圍進(jìn)行通訊。NFC的短距離交互大大簡(jiǎn)化了整個(gè)認(rèn)證識(shí)別過(guò)程，使電子設(shè)備間互相訪(fǎng)問(wèn)更直接、更安全和更清楚，不用再聽(tīng)到各種電子雜音。

NFC通過(guò)在單一設(shè)備上組合所有的身份識(shí)別應(yīng)用和服務(wù)，幫助解決記憶多個(gè)密碼的麻煩，同時(shí)也保證了數(shù)據(jù)的安全保護(hù)。有了NFC，多個(gè)設(shè)備如數(shù)碼相機(jī)、PDA、機(jī)頂盒、電腦、手機(jī)等之間的無(wú)線(xiàn)互連，彼此交換數(shù)據(jù)或服務(wù)都將有可能實(shí)現(xiàn)。

此外NFC還可以將其它類(lèi)型無(wú)線(xiàn)通訊(如Wi-Fi和藍(lán)牙)“加速”，實(shí)現(xiàn)更快和更遠(yuǎn)距離的數(shù)據(jù)傳輸。每個(gè)電子設(shè)備都有自己的專(zhuān)用應(yīng)用菜單，而NFC可以創(chuàng)建快速安全的連接，而無(wú)需在眾多接口的菜單中進(jìn)行選擇。與知名的藍(lán)牙等短距離無(wú)線(xiàn)通訊標(biāo)準(zhǔn)不同的是，NFC的作用距離進(jìn)一步縮短且不像藍(lán)牙那樣需要有對(duì)應(yīng)的加密設(shè)備。

同樣，構(gòu)建Wi-Fi家族無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)需要多臺(tái)具有無(wú)線(xiàn)網(wǎng)卡的電腦、打印機(jī)和其它設(shè)備。除此之外，還得有一定技術(shù)的專(zhuān)業(yè)人員才能勝任這一工作。而NFC被置入接入點(diǎn)之后，只要將其中兩個(gè)靠近就可以實(shí)現(xiàn)交流，比配置Wi-Fi連結(jié)容易得多。

NFC有三種應(yīng)用類(lèi)型：

◆ 設(shè)備連接。除了無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)，NFC也可以簡(jiǎn)化藍(lán)牙連接。比如，手提電腦用戶(hù)如果想在機(jī)場(chǎng)上網(wǎng)，他只需要走近一個(gè)Wi-Fi熱點(diǎn)即可實(shí)現(xiàn)。

◆ 實(shí)時(shí)預(yù)定。比如，海報(bào)或展覽信息背后貼有特定芯片，利用含NFC協(xié)議的手機(jī)或PDA，便能取得詳細(xì)信息，或是立即聯(lián)機(jī)使用信用卡進(jìn)行票卷購(gòu)買(mǎi)。而且，這些芯片無(wú)需獨(dú)立的能源。

◆ 移動(dòng)商務(wù)。飛利浦Mifare技術(shù)支持了世界上幾個(gè)大型交通系統(tǒng)及在銀行業(yè)為客戶(hù)提供Visa卡等各種服務(wù)。索尼的FeliCa非接觸智能卡技術(shù)產(chǎn)品在中國(guó)香港及深圳、新加坡、日本的市場(chǎng)占有率非常高，主要應(yīng)用在交通及金融機(jī)構(gòu)。

總而言之，這項(xiàng)新技術(shù)正在改寫(xiě)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)連接的游戲規(guī)則，但NFC的目標(biāo)并非是完全取代藍(lán)牙、Wi-Fi等其他無(wú)線(xiàn)技術(shù)，而是在不同的場(chǎng)合、不同的領(lǐng)域起到相互補(bǔ)充的作用。所以如今后來(lái)居上的NFC發(fā)展態(tài)勢(shì)相當(dāng)迅速!

ZigBee技術(shù)

ZigBee主要應(yīng)用在短距離范圍之內(nèi)并且數(shù)據(jù)傳輸速率不高的各種電子設(shè)備之間。ZigBee名字來(lái)源于蜂群使用的賴(lài)以生存和發(fā)展的通信方式，蜜蜂通過(guò)跳ZigZag形狀的舞蹈來(lái)分享新發(fā)現(xiàn)的食物源的位置、距離和方向等信息。

ZigBee聯(lián)盟成立于2001年8月。2002年下半年，Invensys、Mitsubishi、Motorola以及Philips半導(dǎo)體公司四大巨頭共同宣布加盟ZigBee聯(lián)盟，以研發(fā)名為ZigBee的下一代無(wú)線(xiàn)通信標(biāo)準(zhǔn)。到目前為止，該聯(lián)盟大約已有27家成員企業(yè)。所有這些公司都參加了負(fù)責(zé)開(kāi)發(fā)ZigBee物理和媒體控制層技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的IEEE 802.15.4工作組。

ZigBee聯(lián)盟負(fù)責(zé)制定網(wǎng)絡(luò)層以上協(xié)議。目前，標(biāo)準(zhǔn)制訂工作已完成。ZigBee協(xié)議比藍(lán)牙、高速率個(gè)人區(qū)域網(wǎng)或802.11x無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)更簡(jiǎn)單實(shí)用。

ZigBee可以說(shuō)是藍(lán)牙的同族兄弟，它使用2.4 GHz波段，采用跳頻技術(shù)。與藍(lán)牙相比，ZigBee更簡(jiǎn)單、速率更慢、功率及費(fèi)用也更低。它的基本速率是250kb/s，當(dāng)降低到28kb/s時(shí)，傳輸范圍可擴(kuò)大到134m，并獲得更高的可靠性。另外，它可與254個(gè)節(jié)點(diǎn)聯(lián)網(wǎng)?？梢员人{(lán)牙更好地支持游戲、消費(fèi)電子、儀器和家庭自動(dòng)化應(yīng)用。人們期望能在工業(yè)監(jiān)控、傳感器網(wǎng)絡(luò)、家庭監(jiān)控、安全系統(tǒng)和玩具等領(lǐng)域拓展ZigBee的應(yīng)用。

ZigBee技術(shù)特點(diǎn)主要包括以下幾個(gè)部分：

◆ 數(shù)據(jù)傳輸速率低。只有10kb/s～250kb/s，專(zhuān)注于低傳輸應(yīng)用。

◆ 功耗低。在低耗電待機(jī)模式下，兩節(jié)普通5號(hào)干電池可使用6個(gè)月以上。這也是ZigBee的支持者所一直引以為豪的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。

◆ 成本低。因?yàn)閆igBee數(shù)據(jù)傳輸速率低，協(xié)議簡(jiǎn)單，所以大大降低了成本; 積極投入ZigBee開(kāi)發(fā)的Motorola以及Philips，均已在2003年正式推出芯片，飛利浦預(yù)估，應(yīng)用于主機(jī)端的芯片成本和其它終端產(chǎn)品的成本比藍(lán)牙更具價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)力。

◆ 網(wǎng)絡(luò)容量大。每個(gè)ZigBee網(wǎng)絡(luò)最多可支持255個(gè)設(shè)備，也就是說(shuō)每個(gè)ZigBee設(shè)備可以與另外254臺(tái)設(shè)備相連接。

◆ 有效范圍小。有效覆蓋范圍10～75m之間，具體依據(jù)實(shí)際發(fā)射功率的大小和各種不同的應(yīng)用模式而定，基本上能夠覆蓋普通的家庭或辦公室環(huán)境。

◆ 工作頻段靈活。使用的頻段分別為2.4GHz、868MHz(歐洲)及915MHz(美國(guó))，均為免執(zhí)照頻段。

根據(jù)ZigBee聯(lián)盟目前的設(shè)想，ZigBee的目標(biāo)市場(chǎng)主要有PC外設(shè)(鼠標(biāo)、鍵盤(pán)、游戲操控桿)、消費(fèi)類(lèi)電子設(shè)備(TV、VCR、CD、VCD、DVD等設(shè)備上的遙控裝置)、家庭內(nèi)智能控制(照明、煤氣計(jì)量控制及報(bào)警等)、玩具(電子寵物)、醫(yī)護(hù)(監(jiān)視器和傳感器)、工控(監(jiān)視器、傳感器和自動(dòng)控制設(shè)備)等非常廣闊的領(lǐng)域。

UWB技術(shù)

超寬帶技術(shù)UWB(Ultra Wideband)是一種無(wú)線(xiàn)載波通信技術(shù)，它不采用正弦載波，而是利用納秒級(jí)的非正弦波窄脈沖傳輸數(shù)據(jù)，因此其所占的頻譜范圍很寬。

UWB可在非常寬的帶寬上傳輸信號(hào)，美國(guó)FCC對(duì)UWB的規(guī)定為：在3.1～10.6GHz頻段中占用500MHz以上的帶寬。由于UWB可以利用低功耗、低復(fù)雜度發(fā)射/接收機(jī)實(shí)現(xiàn)高速數(shù)據(jù)傳輸，在近年來(lái)得到了迅速發(fā)展。它在非常寬的頻譜范圍內(nèi)采用低功率脈沖傳送數(shù)據(jù)而不會(huì)對(duì)常規(guī)窄帶無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)造成大的干擾，并可充分利用頻譜資源。基于UWB技術(shù)而構(gòu)建的高速率數(shù)據(jù)收發(fā)機(jī)有著廣泛的用途。

UWB技術(shù)具有系統(tǒng)復(fù)雜度低，發(fā)射信號(hào)功率譜密度低，對(duì)信道衰落不敏感，低截獲能力，定位精度高等優(yōu)點(diǎn)，尤其適用于室內(nèi)等密集多徑場(chǎng)所的高速無(wú)線(xiàn)接入，非常適于建立一個(gè)高效的無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)或無(wú)線(xiàn)個(gè)域網(wǎng)(WPAN)。

UWB主要應(yīng)用在小范圍、高分辨率、能夠穿透墻壁、地面和身體的雷達(dá)和圖像系統(tǒng)中。除此之外，這種新技術(shù)適用于對(duì)速率要求非常高(大于100 Mb/s)的LANs或PANs。

UWB最具特色的應(yīng)用將是視頻消費(fèi)娛樂(lè)方面的無(wú)線(xiàn)個(gè)人局域網(wǎng)(PANs)?，F(xiàn)有的無(wú)線(xiàn)通信方式，802.11b和藍(lán)牙的速率太慢，不適合傳輸視頻數(shù)據(jù);54 Mb/s速率的802.11a標(biāo)準(zhǔn)可以處理視頻數(shù)據(jù)，但費(fèi)用昂貴。而UWB有可能在10 m范圍內(nèi)，支持高達(dá)110 Mb/s的數(shù)據(jù)傳輸率，不需要壓縮數(shù)據(jù)，可以快速、簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)地完成視頻數(shù)據(jù)處理。

具有一定相容性和高速、低成本、低功耗的優(yōu)點(diǎn)使得UWB較適合家庭無(wú)線(xiàn)消費(fèi)市場(chǎng)的需求：UWB尤其適合近距離內(nèi)高速傳送大量多媒體數(shù)據(jù)以及可以穿透障礙物的突出優(yōu)點(diǎn)，讓很多商業(yè)公司將其看作是一種很有前途的無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)，應(yīng)用于諸如將視頻信號(hào)從機(jī)頂盒無(wú)線(xiàn)傳送到數(shù)字電視等家庭場(chǎng)合。當(dāng)然，UWB未來(lái)的前途還要取決于各種無(wú)線(xiàn)方案的技術(shù)發(fā)展、成本、用戶(hù)使用習(xí)慣和市場(chǎng)成熟度等多方面的因素。