近距通信技术比较

近距通信技术比较

　　和传统的近距通讯相比，近场通讯(NFC)就有天然的安全性，以及连接建立的快速性，具体对比如下表：　

 

表2.1 通讯参数对比表

	NFC	蓝牙	红外
网络类型	点对点	单点对多点	点对点
使用距离	≤0.1	≤10	≤1
速度	106kbps	212kbps	424kbps
建立时间	＜0.1s	＜6s	＜0.5s
安全性	具备，硬件实现	具备，软件实现	不具备，IRFM时除外
通信模式	主动-主动/被动	主动-主动	主动-主动
成本	低	中	低

　RFID：

  　　RFID （radio frequency identification）是利用无线电波进行通信的一种自动识别技术。基本原理是通过读头和黏附在物体上的标签 之间的电磁耦合或电感耦合进行数据通信，以达到对标签物品的自动识别。自动识别是指应用一定的识别装置，通过被识别物品和识别装置之间的接 近活动，自动获取被识别物品的相关信息，并提供给后台计算机处理系统来完成相关后续处理的一种技术。

 

　　RFID的主要频段有：125kHz，134.2kHz，13.56MHz，860-960 MHz，2.45GHz和5.8GHz。不同工作频率的RFID系统工作距离各有不同，应用领域也有差异。低频段（LF，125kHz，134.2kHz）的RFID系统主要用于动物识别，工厂数据采 集等；高频（HF，13.56MHz）的RFID系统技术已经比较成熟，广泛应用于门禁，智能交通等方面，LF和HF频段应用电感耦合方式工作，一般工作 距离较小；超高频段（UHF，860-960 MHz）的RFID系统电子标签有效工作距离可以达到3-6米，适用于物流，供应链等领域。微波频段 （2.45GHz和5.8GHz）则应用于集装箱管理和公路收费，UHF和微波频段应用电磁耦合方式工作，工作距离较远。

 

　NFC

 　　与RFID一样，NFC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NFC使用一种近场磁场耦合（通常采用磁性薄膜贴合FPC方式）天线，使用13.56Mhz波长，且读写距离很短。首先，其传输范围比RFID小，RFID的传输范围可以达到几米、甚至几十米，但由于NFC采取了独特的信号衰减技术，相对于RFID来说NFC具有距离近、带宽高、能耗低等特点^[12]。

NFC与RFID技术兼容，RFID更多的被应用在生产、物流、跟踪、资产管理上，而NFC则在门禁、公交、手机支付等领域内发挥着巨大的作用^[13]。　

和传统的近距通讯蓝牙、红外相比，近场通讯(NFC)就有天然的安全性，以及连接建立的快速性，具体对比如(表2.1)：

 

 

蓝牙4.0

蓝牙4.0不同于之前必须有收发信机的蓝牙版本，可以选择三种：仅发射机模式，仅接收机模式，收发信机共模式。

       射频方面，发射功率被控制-20 dBm ≤ PAVG ≤ +10 dBm EIRP（天线增益假设为0dBi）范围内，没有之前蓝牙功率级别的概念，也比之前的经典蓝牙的最高发射功率20 dBm的定义减少了10dB，接收机灵敏度≤-70dBm在误码率为0.1%情况下。工作范围可大于10米，只使用GFSK一种调制方式，调制指数在0.45-0.55之间，跳频工作，1 Mbps传输速率。有40个信道带宽为2M的信道，比经典蓝牙1M的带宽增加了一倍，根据香农定律，在一定的传输速率下，可以增加信道带宽从而来降低对信噪比的要求，所以这也是蓝牙4.0低功耗的原因之一。若以BR/EDR的发射功率为单位 1 来对比的话，则15.4+ZigBee的发射功率为0.6，蓝牙4.0的发射功率为0.1。此外使用专门的3个广播信道，快速连接，深度睡眠，增加调制指数等，来降低蓝牙功耗增强抗干扰性，故蓝牙4.0也被叫做低耗蓝牙。

   信道结构方面，使用2种信道，广播信道和数据信道。广播信道使用了射频信道号为0,12,39的信道，频率为2402,2426,2480，作为一种固定的广播信道，用于对未连接设备之间发送广播数据，连接建立，发现远程设备，并且可以在发送广播数据时可以根据周围干扰情况减少广播信道数，在三个广播信道进行跳频，所有的设备共同分享这三个广播信道进行广播数据。数据信道使用37个信道作为动态的跳频信道发送应用数据，用于登记，数据，应答，链路结束等作用。对于蓝牙4.0的设备，在工作的时候使用一样的物理信道，为了达到这个目的，收发信机需要在同样的时间跳到同样的物理信道。

无线433MHZ

 无线433MHZ频段的传输特点是：433MHZ是我们国家的免申请段发射接收频率，可直接使用不需要管理，433频段抗干扰强，并支持各种点对点，一点对多点的无线数据通讯方式，具有收发一体、安全隔离、安装隔离、使用简单、性价比高、稳定可靠等特点，只要发射功率足够大，长距离传输时没有问题的

  315MHZ和433MHZ是我们国家的免申请的发射接收频率，433兆是数据传输领域的老产品，它的致命弱点是系统安全保密性差，很容易被攻击，被破译;通信技术落后，通信不可靠，系统不稳定;频道非常拥挤，环境干扰特别大，对讲机，车载通信设备，业余通信设备等，都集中在这里，因而环境干扰非常大;短期使用可能看不出，长期使用必然显现;另外功耗大，发射机和天线体积庞大，有厂商将其引入智能家居系统，但由于其抗干扰能力弱，组网不便，可靠性一般，在智能家居中的应用效果差强人意。

 

ZigBee

 

ZigBee是一种短距离、架构简单、低消耗功率与低传输速率之无线通讯技术，其传输距离约为数十公尺，使用频段为免费的2.4GHz与900MHz频段，传输速率为20K至250Kbps，网络架构具备Master/Slave属性，并可达到双向通信功用

ZigBee具有下列之特性

(1)省电：ZigBee传输速率低，使其传输资料量亦少，所以讯号的收发时间短，其次在非工作模式时，ZigBee处于睡眠模式，而在工作与睡眠模式之间的转换时间，一般睡眠激活时间只有15ms，而设备搜索时间为30ms。透过上述方式，使得ZigBee十分省电，透过电池则可支持ZigBee长达6个月到2年左右的使用时间。

(2)可靠度高：ZigBee之MAC层采用talk-when-ready之碰撞避免机制，此机制为当有资料传送需求时则立即传送，每个发送的资料封包都由接收方确认收到，并进行确认讯息回复，若没有得到确认讯息的回复就表示发生了碰撞，将再传一次，以此方式大幅提高系统信息传输之可靠度。

(3)高度扩充性：一个ZigBee的网络最多包括有255个ZigBee网络节点，其中一个是Master设备，其余则是Slave设备。若是透过Network Coordinator则整体网络最多可达到6500个ZigBee网络节点，再加上各个Network Coordinator可互相连接，整体ZigBee网络节点数目将十分可观。

IrDA

红外线数据标准协会IrDA(Infrared Data Association)成立于1993年，是非营利性组织，致力于建立无线传播连接的国际标准，目前在全球拥有160个会员，参与的厂商包括计算机及通信硬件、软件及电信公司等。简单地讲，IrDA是一种利用红外线进行点对点通信的技术，其相应的软件和硬件技术都已比较成熟。它在技术上的主要优点有:

◆无需专门申请特定频率的使用执照，这一点，在当前频率资源匮乏，频道使用费用增加的背景下是非常重要的。

◆具有移动通信设备所必需的体积小、功率低的特点。惠普(HP)公司目前已推出结合模块应用的约从2.5×8.0×2.9(mm)到5.3×13.0×3.8(mm)的专用器件，与同类技术相比，耗电量也是最低的。

◆传输速率在适合于家庭和办公室使用的微微网(Piconet)中是最高的，由于采用点到点的连接，数据传输所受到的干扰较少，速率可达16Mb/s。除了在技术上有自己的技术特点外，IrDA的市场优势也是十分明显的。

目前，全世界有5000万台设备采用IrDA技术，并且仍然每年以50%的速度增长。有95%的笔记本电脑安装了IrDA接口。在成本上，红外线LED及接收器等组件远较一般RF组件来得便宜，IrDA端口的成本在5美元以内，如果对速度要求不高，甚至可以低到1.5美元以内，相当于日前蓝牙产品的十分之一。

面对其他技术的挑战，IrDA并没有停滞不前。除了传输速率由原来的FIR(Fast Infrared)的4Mb/s提高到最新VFIR的16Mb/s标准;接收角度也由传统的30度扩展到120度。这样，在台式电脑上采用低功耗、小体积、移动余度较大的含有IrDA接口的键盘、鼠标，就有了基本的技术保障。

同时，由于Internet的迅猛发展和图形文件逐渐增多，IrDA的高速率传输优势在扫描仪和数码相机等图形处理设备中更可大显身手。对于要求传输速率高、使用次数少、移动范围小、价格比较低的设备，如打印机、扫描仪、数码像机等，IrDA技术是首选