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線通信技術(shù)是藍牙(Bluetooth)，無線局域網(wǎng)802.11(Wi-Fi)和紅外數(shù)據(jù)傳輸(IrDA)。同時還有一些具有發(fā)展?jié)摿Φ慕酂o線技術(shù)標準，它們分別是：ZigBee、超寬頻(UltraWideBand)、短距通信(NFC)、WiMedia、GPS、DECT、無線1394和專用無線系統(tǒng)等。它們都有其立足的特點，或基于傳輸速度、距離、耗電量的特殊要求;或著眼于功能的擴充性;或符合某些單一應(yīng)用的特別要求;或建立競爭技術(shù)的差異化等。但是沒有一種技術(shù)可以完美到足以滿足所有的需求。

關(guān)鍵詞：NFC;近距離通信

近距離無線通信技術(shù)

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

藍牙技術(shù)

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

藍牙技術(shù)是一種無線數(shù)據(jù)與語音通信的開放性全球規(guī)范，其實質(zhì)內(nèi)容是為固定設(shè)備或移動設(shè)備之間的通信環(huán)境建立通用的近距無線接口，將通信技術(shù)與計算機技術(shù)進一步結(jié)合起來，使各種設(shè)備在沒有電線或電纜相互連接的情況下，能在近距離范圍內(nèi)實現(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。

藍牙技術(shù)誕生于1994年，Ericsson當時決定開發(fā)一種低功耗、低成本的無線接口，以建立手機及其附件間的通信。該技術(shù)還陸續(xù)獲得PC行業(yè)業(yè)界巨頭的支持。1998年，藍牙技術(shù)協(xié)議由Ericsson、IBM、Intel、NOKIA、Toshiba等5家公司達成一致。

藍牙協(xié)議的標準版本為802.15.1，由藍牙小組(SIG)負責開發(fā)。802.15.1的最初標準基于藍牙1.1實現(xiàn)，后者已構(gòu)建到現(xiàn)行很多藍牙設(shè)備中。新版802.15.1a基本等同于藍牙1.2標準，具備一定的QoS特性，并完整保持后向兼容性。

但藍牙技術(shù)遭遇了最大的障礙是過于昂貴。突出表現(xiàn)在芯片大小和價格難以下調(diào)、抗干擾能力不強、傳輸距離太短、信息安全問題等等。這就使得許多用戶不愿意花大價錢來購買這種無線設(shè)備。因此，業(yè)內(nèi)專家認為，藍牙的市場前景取決于藍牙價格和基于藍牙的應(yīng)用是否能達到一定的規(guī)模。

Wi-Fi技術(shù)

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

Wi-Fi是以太網(wǎng)的一種無線擴展，理論上只要用戶位于一個接入點四周的一定區(qū)域內(nèi)，就能以最高約11Mb/s的速度接入Web。但實際上，如果有多個用戶同時通過一個點接入，帶寬被多個用戶分享，Wi-Fi的連接速度一般將只有幾百kb/s的信號不受墻壁阻隔，但在建筑物內(nèi)的有效傳輸距離小于戶外。

WLAN未來最具潛力的應(yīng)用將主要在SOHO、家庭無線網(wǎng)絡(luò)以及不便安裝電纜的建筑物或場所。目前這一技術(shù)的用戶主要來自機場、酒店、商場等公共熱點場所。Wi-Fi技術(shù)可將Wi-Fi與基于XML或Java的Web服務(wù)融合起來，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部門配備802.11b的接入點，而不是采用電纜線把整幢建筑物連接起來。這樣一來，可以節(jié)省大量鋪設(shè)電纜所需花費的資金。

最初的IEEE802.11規(guī)范是在1997年提出的，稱為802.11b，主要目的是提供WLAN接入，也是目前WLAN的主要技術(shù)標準，它的工作頻率也是2.4GHz，與無繩電話、藍牙等許多不需頻率使用許可證的無線設(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54Mb/s。根據(jù)最近國際消費電子產(chǎn)品的發(fā)展趨勢判斷，802.11g將有可能被大多數(shù)無線網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品制造商選擇作為產(chǎn)品標準。

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Wi-Fi的支持。其中，WindowsCE同時還包含對Wi-Fi的競爭對手藍牙等其它無線通信技術(shù)的支持。由于投資802.11b的費用降低，許多廠商介入這一領(lǐng)域。Intel推出了集成WLAN技術(shù)的筆記本電腦芯片組，不用外接無線網(wǎng)卡，就可實現(xiàn)無線上網(wǎng)。

IrDA技術(shù)

紅外線數(shù)據(jù)協(xié)會IrDA(Infrared Data Association)成立于1993年。起初，采用IrDA標準的無線設(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是一種利用紅外線進行點對點通信的技術(shù)，是第一個實現(xiàn)無線個人局域網(wǎng)(PAN)的技術(shù)。目前它的軟硬件技術(shù)都很成熟，在小型移動設(shè)備，如PDA、手機上廣泛使用。事實上，當今每一個出廠的PDA及許多手機、筆記本電腦、打印機等產(chǎn)品都支持IrDA。

IrDA的主要優(yōu)點是無需申請頻率的使用權(quán)，因而紅外通信成本低廉。并且還具有移動通信所需的體積小、功耗低、連接方便、簡單易用的特點。此外，紅外線發(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，兩個相互通信的設(shè)備之間必須對準，中間不能被其它物體阻隔，因而該技術(shù)只能用于2臺(非多臺)設(shè)備之間的連接。而藍牙就沒有此限制，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題及提高數(shù)據(jù)傳輸率。

NFC技術(shù)

NFC(Near Field Communication，近距離無線傳輸)是由Philips、NOKIA和Sony主推的一種類似于RFID(非接觸式射頻識別)的短距離無線通信技術(shù)標準。和RFID不同，NFC采用了雙向的識別和連接。在20cm距離內(nèi)工作于13.56MHz頻率范圍。

NFC最初僅僅是遙控識別和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的合并，但現(xiàn)在已發(fā)展成無線連接技術(shù)。它能快速自動地建立無線網(wǎng)絡(luò)，為蜂窩設(shè)備、藍牙設(shè)備、Wi-Fi設(shè)備提供一個“虛擬連接”，使電子設(shè)備可以在短距離范圍進行通訊。NFC的短距離交互大大簡化了整個認證識別過程，使電子設(shè)備間互相訪問更直接、更安全和更清楚，不用再聽到各種電子雜音。

NFC通過在單一設(shè)備上組合所有的身份識別應(yīng)用和服務(wù)，幫助解決記憶多個密碼的麻煩，同時也保證了數(shù)據(jù)的安全保護。有了NFC，多個設(shè)備如數(shù)碼相機、PDA、機頂盒、電腦、手機等之間的無線互連，彼此交換數(shù)據(jù)或服務(wù)都將有可能實現(xiàn)。

此外NFC還可以將其它類型無線通訊(如Wi-Fi和藍牙)“加速”，實現(xiàn)更快和更遠距離的數(shù)據(jù)傳輸。每個電子設(shè)備都有自己的專用應(yīng)用菜單，而NFC可以創(chuàng)建快速安全的連接，而無需在眾多接口的菜單中進行選擇。與知名的藍牙等短距離無線通訊標準不同的是，NFC的作用距離進一步縮短且不像藍牙那樣需要有對應(yīng)的加密設(shè)備。

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

NFC有三種應(yīng)用類型：

◆ 設(shè)備連接。除了無線局域網(wǎng)，NFC也可以簡化藍牙連接。比如，手提電腦用戶如果想在機場上網(wǎng)，他只需要走近一個Wi-Fi熱點即可實現(xiàn)。

◆ 實時預(yù)定。比如，海報或展覽信息背后貼有特定芯片，利用含NFC協(xié)議的手機或PDA，便能取得詳細信息，或是立即聯(lián)機使用信用卡進行票卷購買。而且，這些芯片無需獨立的能源。

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

總而言之，這項新技術(shù)正在改寫無線網(wǎng)絡(luò)連接的游戲規(guī)則，但NFC的目標并非是完全取代藍牙、Wi-Fi等其他無線技術(shù)，而是在不同的場合、不同的領(lǐng)域起到相互補充的作用。所以如今后來居上的NFC發(fā)展態(tài)勢相當迅速!

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名字來源于蜂群使用的賴以生存和發(fā)展的通信方式，蜜蜂通過跳ZigZag形狀的舞蹈來分享新發(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的下一代無線通信標準。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責開發(fā)ZigBee物理和媒體控制層技術(shù)標準的IEEE 802.15.4工作組。

ZigBee聯(lián)盟負責制定網(wǎng)絡(luò)層以上協(xié)議。目前，標準制訂工作已完成。ZigBee協(xié)議比藍牙、高速率個人區(qū)域網(wǎng)或802.11x無線局域網(wǎng)更簡單實用。

ZigBee可以說是藍牙的同族兄弟，它使用2.4 GHz波段，采用跳頻技術(shù)。與藍牙相比，ZigBee更簡單、速率更慢、功率及費用也更低。它的基本速率是250kb/s，當降低到28kb/s時，傳輸范圍可擴大到134m，并獲得更高的可靠性。另外，它可與254個節(jié)點聯(lián)網(wǎng)。可以比藍牙更好地支持游戲、消費電子、儀器和家庭自動化應(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)特點主要包括以下幾個部分：

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

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

◆ 成本低。因為ZigBee數(shù)據(jù)傳輸速率低，協(xié)議簡單，所以大大降低了成本; 積極投入ZigBee開發(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)用于主機端的芯片成本和其它終端產(chǎn)品的成本比藍牙更具價格競爭力。

◆ 網(wǎng)絡(luò)容量大。每個ZigBee網(wǎng)絡(luò)最多可支持255個設(shè)備，也就是說每個ZigBee設(shè)備可以與另外254臺設(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)，均為免執(zhí)照頻段。

根據(jù)ZigBee聯(lián)盟目前的設(shè)想，ZigBee的目標市場主要有PC外設(shè)(鼠標、鍵盤、游戲操控桿)、消費類電子設(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、煤氣計量控制及報警等)、玩具(電子寵物)、醫(yī)護(監(jiān)視器和傳感器)、工控(監(jiān)視器、傳感器和自動控制設(shè)備)等非常廣闊的領(lǐng)域。

UWB技術(shù)

超寬帶技術(shù)UWB(Ultra Wideband)是一種無線載波通信技術(shù)，它不采用正弦載波，而是利用納秒級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，美國FCC對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/接收機實現(xiàn)高速數(shù)據(jù)傳輸，在近年來得到了迅速發(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)而不會對常規(guī)窄帶無線通信系統(tǒng)造成大的干擾，并可充分利用頻譜資源?；赨WB技術(shù)而構(gòu)建的高速率數(shù)據(jù)收發(fā)機有著廣泛的用途。

UWB技術(shù)具有系統(tǒng)復(fù)雜度低，發(fā)射信號功率譜密度低，對信道衰落不敏感，低截獲能力，定位精度高等優(yōu)點，尤其適用于室內(nèi)等密集多徑場所的高速無線接入，非常適于建立一個高效的無線局域網(wǎng)或無線個域網(wǎng)(WPAN)。

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

UWB最具特色的應(yīng)用將是視頻消費娛樂方面的無線個人局域網(wǎng)(PANs)?，F(xiàn)有的無線通信方式，802.11b和藍牙的速率太慢，不適合傳輸視頻數(shù)據(jù);54 Mb/s速率的802.11a標準可以處理視頻數(shù)據(jù)，但費用昂貴。而UWB有可能在10 m范圍內(nèi)，支持高達110 Mb/s的數(shù)據(jù)傳輸率，不需要壓縮數(shù)據(jù)，可以快速、簡單、經(jīng)濟地完成視頻數(shù)據(jù)處理。

具有一定相容性和高速、低成本、低功耗的優(yōu)點使得UWB較適合家庭無線消費市場的需求：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，讓很多商業(yè)公司將其看作是一種很有前途的無線通信技術(shù)，應(yīng)用于諸如將視頻信號從機頂盒無線傳送到數(shù)字電視等家庭場合。當然，UWB未來的前途還要取決于各種無線方案的技術(shù)發(fā)展、成本、用戶使用習慣和市場成熟度等多方面的因素。