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短距離通信:生活被它們悄悄改變

2013-11-04 09:02 文匯報

導讀:  無需WiFi信號,點一盞LED燈就能上網。復旦大學計算機科學技術學院不久前發(fā)布消息稱,已研究出一種利用屋內可見光傳輸網絡信號的短距離通訊技術LiFi(LightFidelity,可見光通信)。研究人員將網絡信號接入一盞1W的LED燈珠,燈光下的4臺電腦即可上網,最高速率可達3.25G,平均上網速率達到150M,堪稱世界最快的“燈光上網”。這個月,10臺樣機將亮相2013年上海工博會。

  無需WiFi信號,點一盞LED燈就能上網。復旦大學計算機科學技術學院不久前發(fā)布消息稱,已研究出一種利用屋內可見光傳輸網絡信號的短距離通訊技術LiFi(LightFidelity,可見光通信)。研究人員將網絡信號接入一盞1W的LED燈珠,燈光下的4臺電腦即可上網,最高速率可達3.25G,平均上網速率達到150M,堪稱世界最快的“燈光上網”。這個月,10臺樣機將亮相2013年上海工博會。

  LiFi何時走出實驗室進入我們的日常生活,這個問題暫時還沒有答案,但從LiFi問世新聞引發(fā)的關注度來看,WiFi也好,LiFi也好,確保我們手上智能終端隨時隨地與網絡保持連接的短距離無線通信技術,已經變得和陽光、空氣與水一般重要,用網上最新的段子來表達,那就是“在最新的馬斯洛人類需求理論中,WiFi已經牢牢占據了金字塔的最底層”。

  短距離無線通信,泛指在數百米的較小范圍內提供無線通信的技術,例如我們最熟悉的WiFi、紅外、藍牙,此外還包括NFC、WiGig、ZigBee等熱門技術。在移動蜂窩網絡正在從3G向4G邁進的今天,短距離通信技術也正在不斷發(fā)展和演進,包括通信協議從802.11n向802.11ac演進、藍牙4.0技術的快速普及,再到WiGig即將大規(guī)模推廣,以及NFC的日漸成熟……可以說,在越來越多互聯應用需求的推動下,短距離無線通信技術正在多點開花,展示出欣欣向榮、蓬勃發(fā)展的態(tài)勢。

  刷手機支付、用手機辦理登機、筆記本電腦和電視同步播放……這些都是時興的互聯生活場景。從表面上看這些應用的實現是得益于智能終端的快速發(fā)展,而實際上背后卻離不開無處不在的無線網絡的支撐,尤其是隨著室內應用場景以及多終端共享需求的增多,包括WiFi、藍牙、WiGig、ZigBee、NFC等在內的短距離無線通信技術正在快速發(fā)展,為新一代的互聯生活提供有力支撐。

  WiFi和WiGig沒有最快只有更快

  當前,全球的WiFi技術正在從已經廣泛應用的802.11n向邁入千兆速率大門的802.11ac發(fā)展。據悉,目前主流的芯片廠商和終端廠商都開始發(fā)力802.11ac,到2014年,配備了802.11ac技術的終端和設備將大規(guī)模投入市場,成為主導。

  “你家WiFi密碼是多少?”這句話于2013年春節(jié)期間在微博上廣為流傳,很多人都在感慨,這句話已經替代了日常問候語,成為親人或者朋友到家拜訪后說的第一句話。同時,我們也發(fā)現在更多的家宴、聚會上,往年的互相交談成了現在的低頭看手機。于是乎有網友調侃,“這個世界上最遠的距離不是生與死,而是我坐在你的面前,你卻在看手機?!笔聦嵣希瑢嶋H情況還遠不止如此,“低頭看手機”的現象和因為這一現象而引發(fā)的無數共鳴和感慨,折射出的實際情況是——人們正越來越習慣和依賴移動互聯網,希望自己隨時隨地被接入網絡的情感和需求從未如此強烈過。

  不過,日常生活中,雖然我們已經離不開WiFi,但很少有人能準確解釋WiFi到底是什么嗎?

  WiFi是Wireless Fidelity的縮寫,直譯為“無線保真”,是一種在辦公室和家庭范圍內使用的短距離無線通信技術。該技術使用2.4GHz附近的頻段進行通信,該頻段目前尚屬沒有許可的無線頻段。換句話來說就是:不要錢,隨便用。

  作為短距離無線通信中的“元老級”技術,WiFi已經經歷了四輪更新,第五代WiFi標準正呼之欲出?!?02.11ac芯片組很快就要成為主導產品”,WiFi聯盟技術總監(jiān)GregEnnis認為,從今年開始,結合第四代802.11n和第五代802.11ac的雙頻標準芯片組將逐漸占據主導地位,未來WiGig技術 也 將 成 為802.11ac的補充。作為新一代WiFi標準,802.11ac正在一步步邁向霸主地位。

  802.11ac被稱作是第五代WiFi,工作在5GHz頻段,理論傳輸速度有望達 到1Gbps,是802.11n300Mbps網速的3倍多,因此,其也被稱為千兆WiFi。相比較目前廣泛應用的802.11n,802.11ac不僅僅在速率上大大提升,在網絡容量上也增加了,這意味著能夠有更多的設備可以消除“碰撞”而連接到網絡中。同時,由于802.11具備雙頻兼容性,使其可以在802.11n和802.1ac兩個標準中切換。專業(yè)機構預測,到2016年或2017年,兼具802.11n和802.11ac的芯片組將成為市場主流。而在芯片的支撐下,越來越多終端和設備廠商將推出802.11ac產品,包括智能手機、平板電腦、筆記本電腦、路由器、適配器、網關等。目前,包括思科和華為在內的企業(yè)都推出了成熟的802.11ac企業(yè)應用方案。未來,隨著移動互聯網和云計算的發(fā)展,802.11ac將在企業(yè)市場實現更大作為。

  如果將WiFi技術看作是短距離通信家族的絕對主力的話,那么WiGig無疑是代表著Wi技術的明天。WiGig技術的運行頻段在60GHz,理論峰值可以達到7Gbps,這意味著其將比目前廣泛應用的WiFi技術快十倍以上,僅僅用幾秒就能在移動智能終端之間實現大容量視頻傳輸,不再是夢想。

  2013年,制定了WiGig規(guī)范的WiGig聯盟與WiFi聯盟宣布合并?!癢iFi聯盟和WiGig聯盟的專業(yè)知識相結合將提供一種出色的用戶體驗,并有助于確保盡快將一個全方位的互操作WiGig解決方案推向市場?!盬iFi聯盟首席執(zhí)行官兼總裁埃德加·菲格羅亞對于兩者的合并給出了如此解釋。而事實上,依托WiFi聯盟在全球的廣泛影響力以及雄厚的技術實力,此次的合并無疑將對WiGig的發(fā)展產生巨大的推動作用。

  “WiGig認證產品將于2014年投放市場”,日前在北京召開的第十四屆中國無線技術與應用大會上,WiFi聯盟技術總監(jiān)GregEnnis傳遞了這一信息。他透露,WiFi聯盟和WiGig聯盟的合并已經完成,首個互操作認證項目將在2014年啟動,認證后的產品將可以實現WiGig和WiFi的自動切換。“WiGigCERTIFIED”將作為未來通過認證項目的產品認證品牌,同時,認證的標志設計也已經完成。

  技術專家指出,相比WiFi,WiGig技術將擁有廣泛的市場前景。數字多媒體內容的廣泛普及與使用,促使業(yè)界對無線連接進行持續(xù)創(chuàng)新,市場對高速率、高容量和低延遲傳輸的需求,推動了可與傳統(tǒng)WiFi功能相補充的WiGig技術的發(fā)展。根據相關數據統(tǒng)計顯示,到2017年,組合了802.11n、802.11ac以及WiGig的三頻芯片組將成為市場主流。

  可以預見,2014年將是WiGig時代開啟的一年。而憑借高速率的傳輸,以及其與WiFi、藍牙等技術自動切換的特性,在WiFi聯盟的大力推動下,WiGig應用將迎來蓬勃發(fā)展。

  RFID和NFC從交換情報到手機支付

  由于近場通信具有天然的安全性,NFC芯片除了具有相互通信和一定的計算功能,還可以引入加密的功能。因此,NFC技術很快便在移動支付方面找到了自己的應用場景,手機支付使其大放異彩,與此同時,這項技術正在向更寬廣的領域滲透。

  一提起NFC(近場通信),許多人的第一反應是“移動支付”。

  的確,NFC與手機結合起來后,可以用作非接觸式智能卡、智能卡的讀寫器終端以及M2M數據傳輸鏈路。這樣,手機便具有了支付功能,最簡單的例子就是刷手機乘地鐵,這在上海已經有好多年的歷史了。據調查,全球移動支付交易規(guī)模預估可由2012年的1715億美元,增長到2016年的6170億美元。其中的幕后功臣,非NFC技術莫屬。

  說到NFC,就不得不提它的“近親”RFID(RadioFrequency Identification,射頻識別)。準確的說,NFC是在RFID的基礎上發(fā)展而來的,NFC從本質上與RFID沒有太大區(qū)別,都是基于地理位置相近的兩個物體之間的信號傳輸。其中的細微區(qū)別在于,NFC技術增加了點對點通信功能,即NFC設備能彼此尋找對方并建立通信連接,而RFID通信的雙方設備是主從關系。

  在技術專家眼中,相比RFID技術,NFC具備距離近、帶寬高、能耗低的優(yōu)點。首先,NFC只是限于13.56MHz的頻段,而RFID的頻段有低頻、高頻和超高頻多個頻段。其次,NFC工作范圍小于10cm,具有很高的安全性——你在刷手機錢包的時候,總歸不希望一旁有其他設備也能收到相關的賬務信息。再次,NFC與現有非接觸智能卡技術兼容,所以很多的廠商和相關團體都支持NFC,而RFID標準較多,統(tǒng)一較為復雜。最后,RFID更多的被應用在生產、物流、跟蹤、資產管理上,而NFC則在門禁、公交、手機支付等領域內發(fā)揮著巨大的作用。更為重要的是,NFC能夠實現相互認證和動態(tài)加密功能,保證了用戶使用的安全性。

  盡管移動支付催生了NFC,但是放眼未來,前者只是其應用之一。由于同時具有私密性和雙向傳輸,產業(yè)界正在將NFC的應用空間不斷擴展。例如,當NFC手機距離非常近的時候,文件和其他內容就可以在手機間傳遞。這項功能對于需要協作的場所非常有用,但有時候它也會充當不希望被人發(fā)現的角色——2010年6月在美國被曝光的俄羅斯間諜案,當時總共有十名俄羅斯人被美方逮捕,罪名是非法竊取情報。根據媒體透露的相關細節(jié),在遞送情報時,俄羅斯間諜通常是將各自的手機悄悄接近一下——你大概已經猜到,是的,它們使用的,就是具備NFC功能的手機。

  傳遞情報當然只是NFC手機的一項“非主流”功能,隨著NFC的應用多元化,NFC出現在越來越多的消費性電子產品上,包括電視機、遙控器、游戲機等。各種NFC技術應用產品也相繼出現,例如索尼就曾推出過一款具備NFC功能的防水智慧手表。芯片廠商博通樂觀地預計,未來5年內,支持NFC的裝置將會突破35億臺。也許在不久的將來,我們在家可以用支持NFC的智能手機和智能電視進行互通,將手機的視頻傳送至電視畫面中播放。

  在技術得到完善的同時,我們的市場是否能獲得發(fā)展呢?在NFC的實際應用中,市場似乎還有很多路要走。這里我們以中國移動的NFC手機支付舉例,中國移動的NFC手機支付即“手機錢包”業(yè)務需要一部具備NFC功能的特定終端和一張NFC-SIM卡。目前僅有三星I9308(galaxy s3)、I9508(galaxy s4),HTC802t(HTCOne),中興U807N,華為T8950N和小米2A共6款終端支持NFC支付功能,用戶的選擇余地老實說實在很小。

  藍牙4.0和ZigBee“雞肋配置”如何“逆襲”

  如果你還記得“具備藍牙功能”曾經是手機廣告的一大賣點,那么說明你真的是已經老了。不過,隨著蘋果和安卓兩大陣營高調宣布支持藍牙4.0標準,曾經的“雞肋配置”已成功“逆襲”。

  隨著WiFi網速的提升和云存儲功能的開發(fā),再加上藍牙技術一直以來難以突破功耗的瓶頸,曾經被寄予厚望的藍牙技術失去了創(chuàng)造更大輝煌的機會,只能成為手機上一個可有可無的“雞肋配置”,直到藍牙4.0的出現。

  由于針對性地對功耗進行了改善,并且得到了蘋果和安卓兩大陣營的全力支持,目前藍牙4.0正在成為主流終端設備的標準配置。尤為值得一提的是,隨著包括智能家居、智能醫(yī)療等物聯網應用的出現,新一代藍牙技術也越來越多地應用其中。

  藍牙4.0設備的增長速度同樣超出人們的預期——從2010年出貨量為零,到預計2013年出貨量將突破10億。這種飛躍令業(yè)界震撼,同時也在傳遞一個信息:藍牙技術的新時代已經全面到來。

  智能終端無疑是推動藍牙4.0應用的主力,無論是智能手機、平板電腦新品,還是智能手表這樣新興的終端,都將藍牙4.0作為標配。其中,蘋果無疑是推動藍牙4.0的最為關鍵的力量,作為移動智能終端產業(yè)的標桿,其將藍牙4.0內置到iPhone4s、iPhone 5系列、iPad 3、Mac、Macbook Pro和Air系列筆記本電腦等多款產品中。而原先對藍牙4.0支持度不高的安卓陣營,也從安卓4.3版本開始改變這一局面,目前包括三星、HTC、華為、中興在內的主流終端廠商也已經開始推出具備藍牙4.0功能的智能終端產品。

  藍牙4.0究竟有何魅力?據悉,藍牙4.0是2012年起大范圍推廣的新型藍牙技術,是3.0的升級版本。其較3.0版本更省電、成本低,具備3毫秒低延遲、超長有效連接距離、AES-128加密等特點。更通俗地說,藍牙4.0版本實際上是一個三位一體的技術,它將傳統(tǒng)藍牙、高速藍牙和低功耗藍牙三種規(guī)格融合在了一起,三種規(guī)格可以相互組合或者單獨使用。

  功耗曾經是藍牙技術推廣的瓶頸。而藍牙4.0著力解決的就是功耗問題。據有關數據統(tǒng)計顯示,藍牙4.0峰值能耗僅為藍牙3.0的一半。同時,其還采用了休眠功能——只在需要傳輸數據的時候才啟動,其他時間則處于休眠狀態(tài),這無疑將極大降低設備功耗。“一粒紐扣電池就可以支撐裝有藍牙4.0模塊的外設工作一年以上”,藍牙聯盟對藍牙4.0的功耗進行了形象的描述。

  技術本身的發(fā)展至關重要,而市場需求的變化也不容忽視。在移動互聯網大規(guī)模普及的今天,越來越多的智能應用開始涌現,如智能家居、智能醫(yī)療等,這些應用的實現無疑需要類似藍牙4.0這樣低成本、低功耗、高速率的短距離通信技術的支撐。同時,包括智能手表在內的可穿戴終端的興起,也為藍牙4.0的應用注入了新的活力。

  顯然,藍牙已經成為構建新一代移動互聯網生活的基礎,無論是支持藍牙4.0的智能手機、平板電腦、智能手表,還是內置了藍牙4.0的藍牙音箱、藍牙洗衣機甚至藍牙花灑,都將給我們生活帶來更加美好的互聯體驗。

  在種類繁多的短距離無線通信技術中,和藍牙有著相似命運的,還有ZigBee——它速率低、功耗低,因此價格也低。在很多需要低成本的無線應用環(huán)境,ZigBee是一種比較理想的技術,舉個例子:一款我國出口到以色列的ZigBee水表出廠時安裝了一粒紐扣電池,自來水公司的員工可以不進門、通過網絡在五年間隨意“查水表”,五年以后水表正好到報廢期。這樣節(jié)能、高效、環(huán)保的技術對于工業(yè)監(jiān)控、傳感器、家庭安防來說,實在是太劃算了。

  利用其便宜、低功耗、高可靠性的優(yōu)勢,ZigBee通過近距離無線組網進行通信,搭建了一個由多種無線數據傳輸模塊組成的網絡平臺。在整個網絡范圍內,每個ZigBee網絡節(jié)點不僅本身可以作為監(jiān)控對象,還可以自動中轉別的網絡節(jié)點傳過來的數據資料。除此之外,每一個ZigBee網絡節(jié)點還可在自己的信號覆蓋范圍內,和多個不承擔網絡信息中轉任務的孤立的子節(jié)點進行無線連接。

  在物聯網領域,如工業(yè)控制、遙測遙控、農業(yè)田間管理、醫(yī)療護理等應用場景,ZigBee技術具有很多天然的優(yōu)勢。將ZigBee模塊應用于傳感器,可以實現傳感器件間的協調通信,形成傳感器網絡……

  總之,一個單獨的ZigBee設備的力量是有限的,如果能將ZigBee設備做出規(guī)模,組成更大的網絡,昔日的“屌絲”才能逆襲成為“高富帥”,為我們的生活和工作,帶來更多改變和驚喜。

  802.11ac被稱作是第五代WiFi,工作在5GHz頻段,理論傳輸速度有望達到1Gbps,是802.11n300Mbps的3倍多,因此,其也被稱為千兆WiFi。相比較目前廣泛應用的802.11n,802.11ac不僅僅在速率上大大提升,在網絡容量上也增加了,這意味著能夠有更多的設備可以消除“碰撞”而連接到網絡中。

  如果將WiFi技術看做是短距離通信家族的絕對主力的話,那么WiGig無疑是代表著Wi技術的明天。WiGig技術的運行頻段在60GHz,理論峰值可以達到7Gbps,這意味著其將比目前廣泛應用的WiFi技術快十倍以上,僅僅用幾秒就能在移動智能終端之間實現大容量視頻傳輸已不再是夢想。

  NFC是一種短距離的高頻無線通信技術,允許電子設備在十厘米內進行非接觸式點對點數據傳輸交換。NFC由RFID演變而來,傳輸范圍比RFID小,但由于采用了獨特的信號衰減技術,相對于RFID來說距離近、帶寬高、能耗低。它與現有非接觸智能卡技術兼容,目前已經獲得產業(yè)界的大力支持并成為標準。

  藍牙4.0是2012年起大范圍推廣的新型藍牙技術,它被認為是3.0的升級版本,優(yōu)點是更省電、成本低,具備3毫秒低延遲、超長有效連接距離、加密等特點。

  Zi gBee是一種廉價、低功耗、高可靠性的近距離無線組網通信技術,它由多種無線數據傳輸模塊組成的網絡平臺。在整個網絡范圍內,每個ZigBee網絡節(jié)點不僅本身可以作為監(jiān)控對象,還可以自動中轉別的網絡節(jié)點傳過來的數據資料。在物聯網領域,如工業(yè)控制、遙測遙控、農業(yè)田間管理、醫(yī)療護理等應用場景,ZigBee技術具有很多天然的優(yōu)勢。