第5次課-通信技術

第4章物聯(lián)網(wǎng)支撐技術

——通信技術

4.1無線低速網(wǎng)絡物聯(lián)網(wǎng)背景下連接的物體，既有智能的也有非智能的。為了適應物聯(lián)網(wǎng)中那些能力較低的節(jié)點低速率、低通信半徑、低計算能力，和低能量的要求，需要對物聯(lián)網(wǎng)中各種各樣的物體進行操作的前提就是先將他們連接起來，低速網(wǎng)絡協(xié)議是實現(xiàn)全面互聯(lián)互通的前提。4.1無線低速網(wǎng)絡典型的無線低速網(wǎng)絡協(xié)議有藍牙（802.15.1協(xié)議）、紫蜂ZigBee（802.15.4協(xié)議）、紅外及近距離無線通信NFC等無線低速網(wǎng)絡技術。無線傳輸頻段比較

4.1.1藍牙技術（Bluetooth）藍牙技術是一種支持設備短距離通信（一般10m內）的無線電技術。能在包括移動電話、PDA、無線耳機、筆記本電腦、相關外設等眾多設備之間進行無線信息交換。利用“藍牙”技術，能夠有效地簡化移動通信終端設備之間的通信，也能夠成功地簡化設備與因特網(wǎng)Internet之間的通信，從而數(shù)據(jù)傳輸變得更加迅速高效，為無線通信拓寬道路。4.1.1藍牙技術（Bluetooth）藍牙技術使用高速跳頻和時分多址等先進技術，在近距離內最廉價地將幾臺數(shù)字化設備呈網(wǎng)狀鏈接起來。藍牙技術采用分散式網(wǎng)絡結構，支持點對點及點對多點通信，工作在全球通用的2.4GHzISM（即工業(yè)、科學、醫(yī)學）頻段。其數(shù)據(jù)速率為1Mbps。采用時分雙工傳輸方案實現(xiàn)全雙工傳輸。4.1.1藍牙技術（Bluetooth）1.藍牙技術的起源1998年5月，愛立信、諾基亞、東芝、IBM和英特爾公司等五家著名廠商，在聯(lián)合開展短程無線通信技術的標準化活動時提出了藍牙技術，其宗旨是提供一種短距離、低成本的無線傳輸應用技術。藍牙的名字來源于10世紀丹麥國王HaraldBlatand-英譯為HaroldBluetooth(因為他十分喜歡吃藍梅,所以牙齒每天都帶著藍色)。他將當時的瑞典、芬蘭與丹麥統(tǒng)一起來。用他的名字來命名這種新的技術標準，含有將四分五裂的局面統(tǒng)一起來的意思。4.1.1藍牙技術（Bluetooth）2.藍牙技術的應用藍牙技術可以應用于日常生活的各個方面，例如，引入藍牙技術，就可以去掉移動電話與膝上型電腦之間的令人討厭的連接電纜而而通過無線使其建立通信。打印機、PDA、桌上型電腦、傳真機、鍵盤、游戲操縱桿以及所有其它的數(shù)字設備都可以成為藍牙系統(tǒng)的一部分。4.1.1藍牙技術（Bluetooth）3.藍牙技術的規(guī)范及特點藍牙技術是一種無線數(shù)據(jù)與語音通信的開放性全球規(guī)范，它以低成本的近距離無線連接為基礎，為固定與移動設備通信環(huán)境建立一個特別連接。其程序寫在一個9x9mm的微芯片中。藍牙工作在全球通用的2.4GHzISM(即工業(yè)、科學、醫(yī)學）頻段。4.1.1藍牙技術（Bluetooth）藍牙的標準是IEEE802.15，工作在2.4GHz頻帶，帶寬為1Mb/s。以時分方式進行全雙工通信，其基帶協(xié)議是電路交換和分組交換的組合。一個跳頻頻率發(fā)送一個同步分組，每個分組占用一個時隙，使用擴頻技術也可擴展到5個時隙。

4.1.1藍牙技術（Bluetooth）同時，藍牙技術支持1個異步數(shù)據(jù)通道或3個并發(fā)的同步話音通道，或1個同時傳送異步數(shù)據(jù)和同步話音的通道。每一個話音通道支持64kb/s的同步話音；異步通道支持最大速率為721kb/s，反向應答速率為57.6kb/s的非對稱連接，或者是432.6kb/s的對稱連接。4.1.1藍牙技術（Bluetooth）依據(jù)發(fā)射輸出電平功率不同，藍牙傳輸有3種距離等級：Class1為100m左右；Class2約為10m；Class3約為2-3m。一般情況下，其正常的工作范圍是10m半徑之內。在此范圍內，可進行多臺設備間的互聯(lián)。4.1.1藍牙技術（Bluetooth）4.藍牙匹配規(guī)則兩個藍牙設備在進行通訊前，必須將其匹配在一起，以保證其中一個設備發(fā)出的數(shù)據(jù)信息只會被經(jīng)過允許的另一個設備所接受。藍牙技術將設備分為兩種：主設備和從設備。4.1.1藍牙技術（Bluetooth）①藍牙主設備：主設備一般具有輸入端。在進行藍牙匹配操作時，用戶通過輸入端可輸入隨機的匹配密碼來將兩個設備匹配。藍牙手機、安裝有藍牙模塊的PC等都是主設備。（例如：藍牙手機和藍牙PC進行匹配時，用戶可在藍牙手機上任意輸入一組數(shù)字，然后在藍牙PC上輸入相同的一組數(shù)字，來完成這兩個設備之間的匹配。）4.1.1藍牙技術（Bluetooth）②藍牙從設備：從設備一般不具備輸入端。因此從設備在出廠時，在其藍牙芯片中，固化有一個4位或6位數(shù)字的匹配密碼。藍牙耳機、UD數(shù)碼筆等都是從設備。（例如：藍牙PC與UD數(shù)碼筆匹配時，用戶將UD筆上的藍牙匹配密碼正確的輸入到藍牙PC上，完成UD筆與藍牙PC之間的匹配。）4.1.1藍牙技術（Bluetooth）③主設備與主設備之間、主設備與從設備之間，是可以互相匹配在一起的；而從設備與從設備是無法匹配的。例如：藍牙PC與藍牙手機可以匹配在一起；藍牙PC也可以與UD筆匹配在一起；而UD筆與UD筆之間是不能匹配的。一個主設備，可匹配一個或多個其他設備。例如：一部藍牙手機，一般只能匹配7個藍牙設備。而一臺藍牙PC，可匹配十多個或數(shù)十個藍牙設備。在同一時間，藍牙設備之間僅支持點對點通訊。4.1.2紫蜂技術（ZigBee）ZigBee技術是一種近距離、低復雜度、低功耗、低速率、低成本的雙向無線通訊技術。主要用于距離短、功耗低且傳輸速率不高的各種電子設備之間進行數(shù)據(jù)傳輸以及典型的有周期性數(shù)據(jù)、間歇性數(shù)據(jù)和低反應時間數(shù)據(jù)傳輸?shù)膽谩?.1.2紫蜂技術（ZigBee）ZigBee采用DSSS技術調制發(fā)射，用于多個無線傳感器組成網(wǎng)狀網(wǎng)絡，是一種短距離、低速率低功耗的無線網(wǎng)絡傳輸技術，采用DSSS技術調制發(fā)射，用于多個無線傳感器組成網(wǎng)狀網(wǎng)絡，新一代的無線傳感器網(wǎng)絡將采用802.15.4(ZigBee)協(xié)議。4.1.2紫蜂技術（ZigBee）1.紫蜂技術（ZigBee）簡介ZigBee這個名字來源于蜂群的通信方式：蜜蜂之間通過跳Zigzag形狀的舞蹈來交互消息，以便共享食物源的方向、位置和距離等信息。借此意義Zigbee作為新一代無線通訊技術的命名。

紫蜂網(wǎng)絡節(jié)點模塊

4.1.2紫蜂技術（ZigBee）紫蜂是一種高可靠的無線數(shù)傳網(wǎng)絡，類似于CDMA和GSM網(wǎng)絡。ZigBee數(shù)傳模塊類似于移動網(wǎng)絡基站。通訊距離從標準的75m到幾百米、幾公里，并且支持無限擴展。

ZigBee是一個由可多到65000個無線數(shù)傳模塊組成的一個無線網(wǎng)絡平臺，在整個網(wǎng)絡范圍內，每一個網(wǎng)絡模塊之間可以相互通信，每個網(wǎng)絡節(jié)點間的距離可以從標準的75m無限擴展。

4.1.2紫蜂技術（ZigBee）與移動通信的CDMA網(wǎng)或GSM網(wǎng)不同的是，紫蜂網(wǎng)絡主要是為工業(yè)現(xiàn)場自動化控制數(shù)據(jù)傳輸而建立，因而，它必須具有簡單，使用方便，工作可靠，價格低的特點。而移動通信網(wǎng)主要是為語音通信而建立，每個基站價值一般都在百萬元人民幣以上，而每個紫蜂網(wǎng)絡“基站”卻不到1000元人民幣。4.1.2紫蜂技術（ZigBee）2.技術特點紫蜂是一種無線連接,可工作在2.4GHz(全球流行)、868MHz(歐洲流行)和915MHz(美國流行)3個頻段上,分別具有最高250kbit/s、20kbit/s和40kbit/s的傳輸速率,它的傳輸距離在10-75m的范圍內,但可以繼續(xù)增加。4.1.2紫蜂技術（ZigBee）作為一種無線通信技術,紫蜂具有如下特點:

(1)低功耗

(2)成本低(3)時延短(4)網(wǎng)絡容量大(5)可靠(6)安全4.1.2紫蜂技術（ZigBee）3.應用領域①家庭和建筑物的自動化控制：照明、空調、窗簾等家具設備的遠程控制；

②消費性電子設備：電視、DVD、CD機等電器的遠程遙控。

③PC外設：無線鍵盤、鼠標、游戲操縱桿等；

④工業(yè)控制：使數(shù)據(jù)的自動采集、分析和處理變得更加容易；

⑤醫(yī)療設備控制：醫(yī)療傳感器、病人的緊急呼叫按鈕等；

⑥交互式玩具。

4.1.2紫蜂技術（ZigBee）4.紫蜂（ZigBee）聯(lián)盟ZigBee聯(lián)盟成立于2002年8月，由英國Invensys公司、日本三菱電氣公司、美國摩托羅拉公司以及荷蘭飛利浦半導體公司組成，如今已經(jīng)吸引了上百家芯片公司、無線設備公司和開發(fā)商的加入。聯(lián)盟是一個高速成長的非盈利業(yè)界組織。聯(lián)盟制定了基于IEEE802.15.4，具有高可靠、高性價比、低功耗的網(wǎng)絡應用規(guī)格。

4.1.2紫蜂技術（ZigBee）5.

ZigBee協(xié)議棧

ZigBee協(xié)議棧結構是基于標準OSI七層模型的，包括高層應用規(guī)范、應用匯聚層、網(wǎng)絡層、媒體接入層和物理層。

ZigBee協(xié)議棧

4.1.2紫蜂技術（ZigBee）IEEE802.15.4定義了兩個物理層標準，分別是2.4GHz物理層和868/915MHz物理層。兩者均基于直接序列擴頻（DSSS）技術。868MHz只有一個信道，傳輸速率為20kb/s；902MHz～928MHZ頻段有10個信道，信道間隔為2MHz，傳輸速率為40kb/s。以上這兩個頻段都采用BPSK調制。2.4GHz～2.4835GHz頻段有16個信道，信道間隔為5MHz，能夠提供250kb/s的傳輸速率，采用O-QPSK調制。4.1.2紫蜂技術（ZigBee）為了提高傳輸數(shù)據(jù)的可靠性，IEEE802.15.4定義的媒體接入控制（MAC）層采用了CSMA-CA和時隙CSMA-CA信道接入方式和完全握手協(xié)議。應用匯聚層主要負責把不同的應用映射到ZigBee網(wǎng)絡上，主要包括安全與鑒權、多個業(yè)務數(shù)據(jù)流的會聚、設備發(fā)現(xiàn)和業(yè)務發(fā)現(xiàn)。4.1.2紫蜂技術（ZigBee）6.ZigBee網(wǎng)絡配置

低數(shù)據(jù)速率的WPAN中包括兩種無線設備：全功能設備（FFD）和精簡功能設備（RFD）。其中，F(xiàn)FD可以和FFD、RFD通信，而RFD只能和FFD通信，RFD之間是無法通信的。RFD的應用相對簡單，例如在傳感器網(wǎng)絡中，它們只負責將采集的數(shù)據(jù)信息發(fā)送給它的協(xié)調點，并不具備數(shù)據(jù)轉發(fā)、路由發(fā)現(xiàn)和路由維護等功能。RFD占用資源少，需要的存儲容量也小，成本比較低。

4.1.2紫蜂技術（ZigBee）在一個ZigBee網(wǎng)絡中，至少存在一個FFD充當整個網(wǎng)絡的協(xié)調點，即PAN協(xié)調點。通常，PAN協(xié)調點是一個特殊的FFD，它具有較強大的功能，是整個網(wǎng)絡的主要控制者，它負責建立新的網(wǎng)絡、發(fā)送網(wǎng)絡信標、管理網(wǎng)絡中的節(jié)點以及存儲網(wǎng)絡信息等。FFD和RFD都可以作為終端節(jié)點加入ZigBee網(wǎng)絡。

4.1.2紫蜂技術（ZigBee）此外，普通FFD也可以在它的個人操作空間（POS）中充當協(xié)調點，但它仍然受PAN協(xié)調點的控制。ZigBee中每個協(xié)調點最多可連接255個節(jié)點，一個ZigBee網(wǎng)絡最多可容納65535個節(jié)點。

4.1.2紫蜂技術（ZigBee）

7.ZigBee網(wǎng)絡的拓撲結構

ZigBee網(wǎng)絡的拓撲結構主要有三種，星型網(wǎng)、網(wǎng)狀（mesh）網(wǎng)和混合網(wǎng)。星型網(wǎng)是由一個PAN協(xié)調點和一個或多個終端節(jié)點組成的。PAN協(xié)調點必須是FFD，它負責發(fā)起建立和管理整個網(wǎng)絡，其它的節(jié)點（終端節(jié)點）一般為RFD，分布在PAN協(xié)調點的覆蓋范圍內，直接與PAN協(xié)調點進行通信。星型網(wǎng)通常用于節(jié)點數(shù)量較少的場合。

4.1.2紫蜂技術（ZigBee）

網(wǎng)狀（Mesh）網(wǎng)一般是由若干個FFD連接在一起形成，它們之間是完全的對等通信，每個節(jié)點都可以與它的無線通信范圍內的其它節(jié)點通信。Mesh網(wǎng)中，一般將發(fā)起建立網(wǎng)絡的FFD節(jié)點作為PAN協(xié)調點。Mesh網(wǎng)是一種高可靠性網(wǎng)絡，具有“自恢復”能力，它可為傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包提供多條路徑，一旦一條路徑出現(xiàn)故障，則存在另一條或多條路徑可供選擇。

4.1.2紫蜂技術（ZigBee）ZigBee網(wǎng)絡的拓撲結構

4.1.2紫蜂技術（ZigBee）

Mesh網(wǎng)可以通過FFD擴展網(wǎng)絡，組成Mesh網(wǎng)與星型網(wǎng)構成的混合網(wǎng)?；旌暇W(wǎng)中，終端節(jié)點采集的信息首先傳到同一子網(wǎng)內的協(xié)調點，再通過網(wǎng)關節(jié)點上傳到上一層網(wǎng)絡的PAN協(xié)調點?；旌暇W(wǎng)都適用于覆蓋范圍較大的網(wǎng)絡。

4.1.2紫蜂技術（ZigBee）

9.ZigBee組網(wǎng)技術

當ZigBeePAN協(xié)調點希望建立一個新網(wǎng)絡時，首先掃描信道，尋找網(wǎng)絡中的一個空閑信道來建立新的網(wǎng)絡。如果找到了合適的信道，ZigBee協(xié)調點會為新網(wǎng)絡選擇一個PAN標識符（PAN標識符必須在信道中是唯一的）。一旦選定了PAN標識符，就說明已經(jīng)建立了網(wǎng)絡。

4.1.2紫蜂技術（ZigBee）另外，這個ZigBee協(xié)調點還會為自己選擇一個16bit網(wǎng)絡地址。ZigBee網(wǎng)絡中的所有節(jié)點都有一個64bitIEEE擴展地址和一個16bit網(wǎng)絡地址，其中，16bit的網(wǎng)絡地址在整個網(wǎng)絡中是唯一的，也就是802.15.4中的MAC短地址。

4.1.2紫蜂技術（ZigBee）ZigBee協(xié)調點選定了網(wǎng)絡地址后，就開始接受新的節(jié)點加入其網(wǎng)絡。當一個節(jié)點希望加入該網(wǎng)絡時，它首先會通過信道掃描來搜索它周圍存在的網(wǎng)絡，如果找到了一個網(wǎng)絡，它就會進行關聯(lián)過程加入網(wǎng)絡，只有具備路由功能的節(jié)點可以允許別的節(jié)點通過它關聯(lián)網(wǎng)絡。4.1.2紫蜂技術（ZigBee）ZigBee協(xié)調點選定了網(wǎng)絡地址后，就開始接受新的節(jié)點加入其網(wǎng)絡。當一個節(jié)點希望加入該網(wǎng)絡時，它首先會通過信道掃描來搜索它周圍存在的網(wǎng)絡，如果找到了一個網(wǎng)絡，它就會進行關聯(lián)過程加入網(wǎng)絡，只有具備路由功能的節(jié)點可以允許別的節(jié)點通過它關聯(lián)網(wǎng)絡。4.1.2紫蜂技術（ZigBee）ZigBee網(wǎng)絡中傳輸?shù)臄?shù)據(jù)可分為三類：①周期性數(shù)據(jù)，例如傳感器網(wǎng)中傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，這一類數(shù)據(jù)的傳輸速率根據(jù)不同的應用而確定；②間歇性數(shù)據(jù)，例如電燈開關傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，這一類數(shù)據(jù)的傳輸速率根據(jù)應用或者外部激勵而確定；③反復性的、反應時間低的數(shù)據(jù)，例如無線鼠標傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，這一類數(shù)據(jù)的傳輸速率是根據(jù)時隙分配而確定的。4.1.2紫蜂技術（ZigBee）為了降低ZigBee節(jié)點的平均功耗，ZigBee節(jié)點有激活和睡眠兩種狀態(tài)，只有當兩個節(jié)點都處于激活狀態(tài)才能完成數(shù)據(jù)的傳輸。在有信標的網(wǎng)絡中，ZigBee協(xié)調點通過定期地廣播信標為網(wǎng)絡中的節(jié)點提供同步；在無信標的網(wǎng)絡中，終端節(jié)點定期睡眠，定期醒來，除終端節(jié)點以外的節(jié)點要保證始終處于激活狀態(tài)，終端節(jié)點醒來后會主動詢問它的協(xié)調點是否有數(shù)據(jù)要發(fā)送給它。4.1.3紅外通信技術1.紅外通訊技術簡介紅外通訊技術使用一種點對點的數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議，是傳統(tǒng)的設備之間連接線纜的替代。它的通訊距離一般在0到1米之間，傳輸速率最快可達16Mbps，通訊介質為波長為900納米左右的近紅外線。4.1.3紅外通信技術

它是目前在世界范圍內被廣泛使用的一種無線連接技術，通過數(shù)據(jù)電脈沖和紅外光脈沖之間的相互轉換實現(xiàn)無線的數(shù)據(jù)收發(fā)。小角度（30度錐角以內），短距離，點對點直線數(shù)據(jù)傳輸，保密性強；傳輸速率較高，目前4M速率的FIR技術已被廣泛使用，16M速率的VFIR技術已經(jīng)發(fā)布。

4.1.3紅外通信技術2.IrDA紅外通訊標準IrDA是紅外數(shù)據(jù)組織（InfraredDataAssociation）的簡稱，IrDA紅外連接技術就是由該組織提出的。在紅外通訊技術發(fā)展早期，存在好幾個紅外通訊標準，不同標準之間的紅外設備不能進行紅外通訊。為了使各種紅外設備能夠互聯(lián)互通，1993年，由二十多個大廠商發(fā)起成立了紅外數(shù)據(jù)協(xié)會(IrDA)，統(tǒng)一了紅外通訊的標準，這就是目前被廣泛使用的IrDA紅外數(shù)據(jù)通訊協(xié)議及規(guī)范。4.1.3紅外通信技術IrDA的主要優(yōu)點是無需申請頻率的使用權，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，兩個相互通信的設備之間必須對準，中間不能被其它物體阻隔，因而該技術只能用于2臺(非多臺)設備之間的連接。而藍牙就沒有此限制，且不受墻壁的阻隔。

4.1.4近距離通信（NFC）技術近距離無線通信NFC是NearFieldCommunication縮寫，即近距離無線通訊技術。由飛利浦公司和索尼公司共同開發(fā)的NFC是一種非接觸式識別和互聯(lián)技術，可以在移動設備、消費類電子產(chǎn)品、PC和智能控件工具間進行近距離無線通信。NFC提供了一種簡單、觸控式的解決方案，可以讓消費者簡單直觀地交換信息、訪問內容與服務。4.1.4近距離通信（NFC）技術1.概述近場通信（NFC），又稱近距離無線通信，是一種短距離的高頻無線通信技術，允許電子設備之間進行非接觸式點對點數(shù)據(jù)傳輸（在10厘米內）交換數(shù)據(jù)。這個技術由免接觸式射頻識別（RFID）演變而來，并向下兼容RFID，最早由Philips、Nokia和Sony主推，主要可能用于手機等手持設備中。由于近場通訊具有天然的安全性，因此，NFC技術被認為在手機支付等領域具有很大的應用前景。

4.1.4近距離通信（NFC）技術NFC將非接觸讀卡器、非接觸卡和點對點（Peer-to-Peer）功能整合進一塊單芯片，為消費者的生活方式開創(chuàng)了不計其數(shù)的全新機遇。這是一個開放接口平臺，可以對無線網(wǎng)絡進行快速、主動設置，也是虛擬連接器，服務于現(xiàn)有蜂窩狀網(wǎng)絡、藍牙和無線802.11設備。4.1.4近距離通信（NFC）技術和RFID不同，NFC采用了雙向的識別和連接。在20cm距離內工作于13.56MHz頻率范圍。NFC最初僅僅是遙控識別和網(wǎng)絡技術的合并，但現(xiàn)在已發(fā)展成無線連接技術。它能快速自動地建立無線網(wǎng)絡，為蜂窩設備、藍牙設備、Wi-Fi設備提供一個“虛擬連接”，使電子設備可以在短距離范圍進行通訊。

4.1.4近距離通信（NFC）技術2.NFC全球最早的商用應用

目前，Nokia3220手機已集成了NFC技術，可以用作電子車票，還可在當?shù)亓闶鄣旰吐糜尉包c作為折扣忠誠卡使用。哈瑙市的大約95.000位居民現(xiàn)在只需輕松地刷一下兼容手機，就能享受NFC式公交移動售票帶來的便利。

4.1.4近距離通信（NFC）技術3.NFC技術原理NFC的設備可以在主動或被動模式下交換數(shù)據(jù)。在被動模式下，啟動NFC通信的設備，也稱為NFC發(fā)起設備(主設備)，在整個通信過程中提供射頻場。它可以選擇106kbps、212kbps或424kbps其中一種傳輸速度，將數(shù)據(jù)發(fā)送到另一臺設備。另一臺設備稱為NFC目標設備(從設備)，不必產(chǎn)生射頻場，而使用負載調制(loadmodulation)技術，即可以相同的速度將數(shù)據(jù)傳回發(fā)起設備。

4.1.4近距離通信（NFC）技術移動設備主要以被動模式操作，可以大幅降低功耗，并延長電池壽命。電池電量較低的設備可以要求以被動模式充當目標設備，而不是發(fā)起設備。

NFC被動通信模式

4.1.4近距離通信（NFC）技術在主動模式下，每臺設備要向另一臺設備發(fā)送數(shù)據(jù)時，都必須產(chǎn)生自己的射頻場。這是對等網(wǎng)絡通信的標準模式，可以獲得非?？焖俚倪B接設置。NFC主動通信模式

4.1.4近距離通信（NFC）技術4.技術優(yōu)勢NFC具有距離近、帶寬高、能耗低等特點。NFC與現(xiàn)有非接觸智能卡技術兼容。NFC是一種近距離連接協(xié)議。NFC是一種近距離的私密通信方式。NFC在門禁、公交、手機支付等領域內發(fā)揮著巨大的作用。NFC還優(yōu)于紅外和藍牙傳輸方式。

4.1.4近距離通信（NFC）技術NFC技術支持多種應用，包括移動支付與交易、對等式通信及移動中信息訪問等。NFC設備可以用作非接觸式智能卡、智能卡的讀寫器終端以及設備對設備的數(shù)據(jù)傳輸鏈路，其應用主要可分為以下四個基本類型：用于付款和購票、用于電子票證、用于智能媒體以及用于交換、傳輸數(shù)據(jù)。4.2移動通信網(wǎng)絡移動通信(Mobilecommunication)，是指通信雙方或至少有一方處于運動中進行信息傳輸和交換的通信方式。移動通信系統(tǒng)包括無繩電話、無線尋呼、陸地蜂窩移動通信、衛(wèi)星移動通信等。移動體之間通信聯(lián)系的傳輸手段只能依靠無線電通信，因此，無線通信是移動通信的基礎。4.2.1移動通信系統(tǒng)簡介1.移動通信系統(tǒng)的組成

移動通信是移動體之間的通信，或移動體與固定體之間的通信。移動體可以是人，也可以是汽車、火車、輪船、收音機等在移動狀態(tài)中的物體。移動通信包括無線傳輸、有線傳輸，信息的收集、處理和存儲等，使用的主要設備有無線收發(fā)信機、移動交換控制設備和移動終端設備。4.2.1移動通信系統(tǒng)簡介移動通信無線服務區(qū)由許多正六邊形小區(qū)覆蓋而成，呈蜂窩狀，通過接口與公眾通信網(wǎng)（PSTN、ISDN、PDN）互聯(lián)。移動通信系統(tǒng)包括移動交換子系統(tǒng)（SS）、操作維護管理子系統(tǒng)（OMS）、基站子系統(tǒng)（BSS）和移動臺（MS），是一個完整的信息傳輸實體。4.2.1移動通信系統(tǒng)簡介移動通信系統(tǒng)的組成

4.2.1移動通信系統(tǒng)簡介移動通信中建立一個呼叫是由BSS和SS共同完成的；BSS提供并管理MS和SS之間的無線傳輸通道，SS負責呼叫控制功能，所有的呼叫都是經(jīng)由SS建立連接的；OMS負責管理控制整個移動網(wǎng)。MS也是一個子系統(tǒng)。它實際上是由移動終端設備和用戶數(shù)據(jù)兩部分組成的，移動終端設備稱為移動設備；用戶數(shù)據(jù)存放在一個與移動設備可分離的數(shù)據(jù)模塊中，此數(shù)據(jù)模塊稱為用戶識別卡（SIM）。4.2.1移動通信系統(tǒng)簡介2.移動通信的工作頻段

早期的移動通信主要使用VHF和UHF頻段。目前，大容量移動通信系統(tǒng)均使用800MHz頻段（CDMA），900MHz頻段（GSM），并開始使用1800MHz頻段(GSM1800），該頻段用于微蜂窩（Microcell）系統(tǒng)。第三代移動通信使用2.4GHz頻段。4.2.1移動通信系統(tǒng)簡介3.移動通信的工作方式從傳輸方式的角度來看，無線通信分為單向傳輸（廣播式）和雙向傳輸（應答式）。單向傳輸只用于無線電尋呼系統(tǒng)。雙向傳輸有單工、雙工和半雙工三種工作方式。4.2.1移動通信系統(tǒng)簡介4.移動通信的組網(wǎng)移動通信采用無線蜂窩式小區(qū)覆蓋和小功率發(fā)射的模式。蜂窩式組網(wǎng)放棄了點對點傳輸和廣播覆蓋模式，把整個服務區(qū)域劃分成若干個較小的區(qū)域（cell，在蜂窩系統(tǒng)中稱為小區(qū)），各小區(qū)均用小功率的發(fā)射機（即基站發(fā)射機）進行覆蓋，許多小區(qū)像蜂窩一樣能布滿（即覆蓋）任意形狀的服務地區(qū)。4.2.1移動通信系統(tǒng)簡介蜂窩移動通信小區(qū)覆蓋

4.2.2第一代移動通信：模擬語音1982年，為了解決大區(qū)制容量飽和的問題，美國貝爾實驗室發(fā)明了高級移動電話系統(tǒng)AMPS。AMPS提出了“小區(qū)制”，“蜂窩單元”的概念，同時采用頻率復用（FrequencyDivisionMultiplexing,FDM）技術，解決了公用移動通信系統(tǒng)所需要的大容量要求和頻譜資源限制的矛盾。在100千米范圍之內，IMTS每個頻率上只允許一個電話呼叫；AMPS以允許100個10千米的蜂窩單元，從而可以保證每個頻率上有10～15個電話呼叫。4.2.3第二代移動通信：數(shù)字語音第二代移動通信技術使用數(shù)字制式，支持傳統(tǒng)語音通信、文字和多媒體短信，并支持一些無線應用協(xié)議。主要有如下二種工作模式：1.GSM移動通信（900/1800MHz）工作在900/1800MHz頻段，無線接口采用TDMA技術，核心網(wǎng)移動性管理協(xié)議采用MAP協(xié)議。4.2.3第二代移動通信：數(shù)字語音2.CDMA移動通信（800MHz）工作在800MHz頻段，核心網(wǎng)移動性管理協(xié)議采用IS-41協(xié)議，無線接口采用窄帶碼分多址（CDMA）技術。CDMA在蜂窩移動通信網(wǎng)絡中的應用容量在理論上可以達到AMPS容量的20倍。CDMA可以同時區(qū)分并分離多個同時傳輸?shù)男盘枴DMA有以下特點：抗干擾性好、抗多徑衰落、保密安全性高、容量質量之間可以權衡取舍、同頻率可在多個小區(qū)內重復使用。4.2.4第三代移動通信：數(shù)字語音與數(shù)據(jù)

第三代移動通信技術（3rd-generation，3G），是指支持高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆涓C移動通訊技術。3G服務能夠同時傳送聲音及數(shù)據(jù)信息，速率一般在幾百kbps以上。第三代移動通信（3G）可以提供所有2G的信息業(yè)務，同時保證更快的速度，以及更全面的業(yè)務內容，如移動辦公，視頻流服務等。4.2.4第三代移動通信：數(shù)字語音與數(shù)據(jù)3G的主要特征是可提供移動寬帶多媒體業(yè)務，包括高速移動環(huán)境下支持144Kbps速率，步行和慢速移動環(huán)境下支持384Kbps速率，室內環(huán)境則應達到2Mbps的數(shù)據(jù)傳輸速率，同時保證高可靠服務質量。人們發(fā)現(xiàn)從2G直接跳躍到3G存在較大的難度，于是出現(xiàn)了一個2.5G（也有人稱后期2.5G為2.75G）的過渡階段。4.2.4第三代移動通信：數(shù)字語音與數(shù)據(jù)3G的發(fā)展歷程4.2.4第三代移動通信：數(shù)字語音與數(shù)據(jù)1.CDMA碼分多址技術CDMA是碼分多址(Code-DivisionMultipleAccess)技術的縮寫，是近年來在數(shù)字移動通信進程中出現(xiàn)的一種先進的無線擴頻通信技術，具有頻譜利用率高、話音質量好、保密性強、掉話率低、電磁輻射小、容量大、覆覆蓋廣等特點，可以大量減少投資和降低運營成本。4.2.4第三代移動通信：數(shù)字語音與數(shù)據(jù)CDMA最早由美國高通公司推出，CDMA也有2代、2.5代和3代技術。中國聯(lián)通推出的CDMA屬于2.5代技術。CDMA被認為是第3代移動通信技術的首選。CDMA利用展頻的通訊技術，因而可以減少手機之間的干擾，并且可以增加用戶的容量，而且手機的功率還可以做的比較低，不但可以使使用時間更長，更重要的是可以降低電磁波輻射對人的傷害。

4.2.4第三代移動通信：數(shù)字語音與數(shù)據(jù)

我國采用的三種3G標準分別是TD-SCDMA，W-CDMA和CDMA2000。(1)CDMA2000CDMA2000（CodeDivisionMultipleAccess2000）是一個3G移動通訊CDMA框架標準。是國際電信聯(lián)盟ITU的IMT-2000標準認可的無線電接口。CDMA2000由美國高通北美公司為主導提出。目前使用CDMA的地區(qū)只有日、韓和北美。CDMA2000與另兩個主要的3G標準WCDMA以及TD-SCDMA不兼容。4.2.4第三代移動通信：數(shù)字語音與數(shù)據(jù)(2)W-CDMAWCDMA（WidebandCodeDivisionMultipleAccess寬帶碼分多址）是一種3G蜂窩網(wǎng)絡。WCDMA使用的部分協(xié)議與2GGSM標準一致。具體一點來說，WCDMA是一種利用碼分多址復用方法的寬帶擴頻3G移動通信空中接口。是由愛立信公司提出，是3GPP具體制定的基于GSMMAP核心網(wǎng)，UTRAN為無線接口的3G系統(tǒng)。4.2.4第三代移動通信：數(shù)字語音與數(shù)據(jù)WCDMA源于歐洲和日本幾種技術的融合，采用直擴（MC）模式，載波帶寬為5mhz，數(shù)據(jù)傳送