什么是无线技术 WiFi、移动数据、蓝牙和NFC的区别在哪里?

时间:2022-05-24 13:51:30 来源: 中国企业新闻观察网


日常生活中,不论你是打开手机上网冲浪,用手机遥控家具电器,用智能手表记录运动,或是拿一张ID卡进小区、上下班打卡……小到一张NFC卡,大到轨道卫星,这些以为常的事物背后,都离不开无线技术的进步。

相信各位读者都对无线技术这个词不陌生,更不用说“WiFi”,“移动数据”,“蓝牙”,“NFC”等词了。

那你可曾想过究竟什么是无线技术,这些名词之间又有什么区别,又是怎么和当下大火的“物联网”联系在一起的?这篇文章就带大家来了解一下不同无线技术之间的区别和联系。

什么是无线技术?

无线技术指的是通过无线电波来进行数据传输的技术。由于无线电波有不同的频率和强度,相应的,这些电波的传输特也有差异。一个简单的知识是,电磁波频率越高,波长越短,穿透力弱,但能携带的数据也越多,耗能也越高。

因此,不同的无线通信技术会根据通信需要,选择不同频率不同能量的无线电波,在此基础上采用不同的调制/发送方式。理论上支持无线电通讯的频率范围为3~300GHz。但因为生活中需要使用无线技术的地方实在是太多了,因此无线电波的频率实际上是非常紧缺的资源,需要尽可能高效率、合理地分配。

如何分配频率和利用频率其实也大有讲究,不过这其中的门道可就大了,暂时不在本文的叙述范围之内。

实际应用中,除了频率,我们主要从三个角度选择无线技术:传播速率快慢(即相同时间内能传多少数据),传输距离的远,消耗能量多少……事不宜迟,接下来就为大家简单介绍一下四种我们生活中最常见的无线技术。

WiFi:

让我们先从生活中大家最熟悉的WiFi说起。

不知道各位还有没有印象, 4G通信起步前,我们使用手机上网时 ,3G往往只是堪堪够用,更多依赖的是WiFi。WiFi的英文全称是WirelessFidelity,直译是“无线保真”。这个词其实是音乐领域的HiFi(High Fidelity)引申过来的。

WiFi是一种无线联网技术,以往通过网线电话线拨号上网,而WiFi则是通过无线电波来连网。最常见的形式就是无线路由器,在无线路由器电波的有效覆盖范围内,各种设备都可以通过WiFi连接无线路由器上网。WiFi的传输速率较高,缺点则是功耗不低且传输距离相对很短。

自1997年初代的WiFi 0协议诞生到2019年的WiFi 6协议,WiFi标准已经走过了七代。不同的标准主要在使用的电波频率和传输速率上有很大区别。早期的WiFi大多只支持2.4GHz且速率较低,新协议则可同时支持2.4GHz/5GHz。

这是因为2.4GHz的无线设备成本较低,普及度好且足够满足以往传输量并不大的无线通信。随着科技进步和传输需求增大(高清音视频传输、通话、视频会议、直播等等),5GHz开始被更多的设备采用了。同时,科学家们也研发了更高效的传输方式(OFDM等)。需要注意,不论2.4GHz还是5GHz指的都不是单一频率,而是这两个频率附的一个范围。

移动数据:

当没有WiFi时出门在外,通话和上网就要靠移动通信技术来解决了,也就是人们常说的5G/4G/3G。顾名思义,移动通信指的是摆脱固定的网线、电话线的束缚,发生在移动物体之间的通信。但是这个G的含义和WiFi的2.4G/5G可不一样,这个G指的是“Generation”,也就是第几代的意思(5G就是第五代移动通信技术)。

虽然随着5G概念的大火,相关话题已经不再陌生,这里作者还是带着大家简单回顾一下各代移动通信的区别。

1G:仅支持有限的语音通话(大哥大)而且限制颇多;

2G:支持大容量语音通话和简单的文本信息,目前在全球范围内仍大量部署使用

3G:支持高速数据传输(300k~800Mbit/秒),能同时传输声音及数据信息

4G:支持超高速数据传输(100M~1Gbit/秒),能快速传输数据、高质量音频、视频和图像等

5G:传输速度进一步提升(1G~20Gbit/秒),同时引入Massive MIMO,D2D,毫米波等一系列技术。

从1G到4G,虽然在技术上有了很多进步,但用于传输的无线电波波长始终处在“微波”的范围内,直到5G,才终于进入了“毫米波”的范围。结合5G手机耗电快的新闻,相信各位也能猜到移动数据传输的特点了:超长距离,速率快,但功耗较高。

蓝牙:

蓝牙的英文是“Bluetooth”,它是一种轻量级点对点通信技术,即部分设备之间互相连接,传输少量数据。例如智能手表、无线耳机、无线鼠标等,都是蓝牙大显身手的地方。但是,相信部分读者在使用无线鼠标或无线键盘转接器时可能遇到过失灵的问题吧?这是因为蓝牙也是工作在2.4GHz频段附的一项技术,因此和WiFi有可能产生冲突,互相干扰。

那频率相的蓝牙和WiFi有什么不同呢?

正如上文所说,WiFi适合大量数据高速传输(上网、看视频等等);而蓝牙是轻量级传输少量数据。此外还有一点很大的不同,WiFi是“一对多”,范围内的主机都可以通过WiFi连接到无线路由器上;而蓝牙是“一对一”,构建个别设备之间的连接,负载小且安全很高。

从不成熟的蓝牙1.0到最新的蓝牙6.0,多代发展的蓝牙技术从最初不到十米的传输距离发展到至今的百米之内,尽管传输距离有所增长,但主打的特点一直是轻量级,低功耗。此外,新版本的蓝牙引入了“mesh组网”技术,这项技术也是许多智能家居主打的功能和卖点。

NFC:

NFC的全称是场通信(NearField Communication),这是一种适用于超短距离(10cm内)的高频无线电技术。其特点是极高的安全,方便,安全,成本相对较低。其实NFC技术早在2003年就已诞生,但随着几年移动设备和可穿戴设备的快速发展,NFC这个词才真正走进大众的视野。

为了更好地理解NFC的特点,编者用生活中的使用场景来举个例。

当你使用NFC卡刷公交或地铁时,只要轻轻用卡片碰一下门禁就可以。这看起来是个理所当然的过程,但换成蓝牙和WiFi,和他人通信时是不是都得先建立连接才能传输数据?

这便是NFC最为快捷的地方——距离碰一碰就能完成数据传输。至于安全,无需多言。不论是NFC卡支付,还是NFC车钥匙,NFC门禁卡等等……NFC能够被应用到如此多涉及财产安全的操作,正是因为其极高的安全

但由于对硬件设备的要求,和各大厂商标准的不统一,NFC并没有成为WiFi、蓝牙这样不可或缺的存在,常常会被实体证件、扫描二维码等普适更好的操作掩盖了光辉。

实际上,目前部署且广泛使用的无线技术远不止以上所说,还有UWB,ZigBee,星链……本文仅选取了生活中最常见的四种技术介绍,仅仅算得上冰山一角。目前而言,没有哪种技术是万能的,往往都是互相学、互相补足。我们所说的物联网时代需要蓝牙连接各种细小的设备,需要WiFi传输大容量数据;自动驾驶和工业生产需要5G高速低时延;星链卫星需要解决的成本、信号覆盖和延迟问题……

结语:

目前,我国虽然在5G方面存在被国外势力“卡脖子”的问题,但社会和民众对无线技术认可和参与度极高,在国际舞台上我国也积极参与国际标准制定和学术会议交流。总体而言,无线技术在未来有非常多的发展方向和前景潜能,对于把握无线技术的必要和意义无需多说。

战略角度上说,切莫固步自封,一定要紧跟时代潮流,有足够的机敏和警觉,才能走在时代前沿;从社会民生来说,每当出现的新技术足够成熟、足够先进、成本可控,我们每一位民众才能享受到发展的福利,才能有更美好更舒适的生活。

关键词: 无线技术概念 无线电波的频率紧缺 从三个角度选择无线技术 WiFi移动数据蓝牙和NFC的不同


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