移动开发之三种近场通信

一、移动开发网络编程中的近距离通信

在安卓开发中，用于近距离通信的技术基本上有三种，分别是：WiFi，Bluetooth，NFC，下文中我们分别详细的介绍这三种技术。

二、WiFi

1、发展

WIFI（Wireless Fidelity）是一种可以将个人电脑、手持设备（如 PDA、手机）等终端以无线方式互相连接的技术。WIFI 是由一个名为“无线以太网相容联盟”（Wireless Ethernet Compatibility Alliance，WECA）的组织所发布的业界术语，中文译为“无线相容认证”。
随着通信技术的发展，以及 IEEE 802.11a、IEEE 802.11g 等标准的出现，现在 IEEE 802.11 标准已被统称作 WIFI。 1997 年，IEEE 802.11 第一个版本发表，其中定义了介质访问接入控制层（MAC 层）和物理层。物理层定义了工作在 2.4GHz 的 ISM 频段上的两种无线调频方式和一种红外传输方式，总数据传输速率设计为 2Mbit/s。
两个设备之间的通信可以自由直接（ad hoc）的方式进行，也可以在基站（Base Station，BS）或者访问点（Access Point，AP）的协调下进行。1999 年加上了两个补充版本：802.11a 定义了一个在 5GHz 的 ISM 频段上的数据传输速率可达 54Mbit/s 的物理层，802.11b 定义了一个在 2.4GHz 的 ISM 频段上的数据传输速率高达 11Mbit/s 的物理层。
WIFI 的正式名称是“IEEE802.11b”。WIFI 是一种帮助用户访问电子邮件、Web 和流式媒体的互联网技术，它为用户提供了无线的宽带互联网访问。同时，它也是在家里、办公室或在旅途中比较快速、便捷的上网途径。

2、概念：

Wifi全称Wireless Fidelity（无线保真）,实质上是一种商业认证，具有Wi-Fi认证的产品符合IEEE 802.11无线网络规范,它是当前应用最为广泛的WLAN标准，采用2.4G和5G两个频谱下。WiFi是WLAN中的一种技术, 但很多时候都把Wi-Fi等同于WLAN理解。Wi-Fi (Wireless Fidelity)，无线保真技术与蓝牙技术一样，同属于在办公室和家庭中使用的短距离无线技术。该技术使用的是2.4GHz附近的频段，该频段目前尚属没用许可的无线频段。其目前可使用的标准有两个，分别是IEEE802.11a和IEEE802.11b。
3、特点：

最大数据传输速率为11Mbps，也可根据信号强弱把传输率调整为5.5Mbps、2Mbps和1Mbps带宽。室外无障碍物的传输范围为可达300米，室内有障碍的情况下最大100米，是现在使用最多的传输协议。

三、Bluetooth

蓝牙（Bluetooth）技术是一种支持设备短距离通信的无线电技术，作用范围在 10 米左右。

通过蓝牙技术还可以在移动电话、PDA、无线耳机、笔记本电脑等众多设备之间进行无线信息的交换。例如我们常用的蓝牙耳机、蓝牙音响等就是通过蓝牙技术播放音乐的。

1998 年 5 月，爱立信、诺基亚、东芝、IBM 和英特尔公司 5 家著名厂商在联合开展短程无线通信技术的标准化活动时提出了蓝牙技术并联合成立了蓝牙共同利益集团(Bluetooth SIG)。目的是加速其开发、推广和应用。

此项无线通信技术公布后，便迅速得到了包括摩托罗拉、3Com、朗讯、康柏、西门子等一大批公司的一致拥护，至今加盟蓝牙 SIG 的公司已达到 2000 多个，其中包括许多世界最著名的计算机、通信以及消费电子产品领域的企业，甚至还有汽车与照相机的制造商和生产厂家。

一项公开的技术规范能够得到工业界如此广泛的关注和支持，这说明基于此项蓝牙技术的产品将具有广阔的应用前景和巨大的潜在市场。蓝牙共同利益集团现已改称蓝牙推广集团。

蓝牙这个名字来源于十世纪的一位丹麦国王 Harald Blatand，其宗旨是提供一种短距离、低成本的无线传输应用技术。

利用“蓝牙”技术能够有效地简化移动通信终端设备之间的通信，也能够成功地简化设备与 Internet 之间的通信，从而使数据传输变得更加迅速高效，为无线通信拓宽道路。

蓝牙技术基于无线技术，采用分散式网络结构以及快跳频和短包技术，支持点对点通信，使用 ISM（Industrial Scientific Medical，工业、科学、医学）频率的波段（2.45GHz），在无线设备的电气特性支持下，通过特定的通信协议栈进行通信。

Android SDK 对于蓝牙技术从 2.0 版本的开始支持。

Android 包含对蓝牙网络协议栈的支持，这使得蓝牙设备能够无线连接其他蓝牙设备交换数据。

Android 的应用程序框架提供了访问蓝牙功能的 API，这些 API 使得应用程序能够无线连接其他蓝牙设备，实现点对点及点对多点的无线交互功能。

从目前来看，手机是蓝牙技术的最大应用领域，也是已经有实际应用的领域。几乎所有的 Android 系统手机都支持蓝牙技术。

通过在手机中植入蓝牙技术，可以实现无线耳机、车载电话等功能，还能实现手机与计算机或与其他手持设备的无电缆连接。

四、NFC

NFC（Near Field Communication）也叫近场通信技术，是基于 Android 系统设备最有特色的技术之一。NFC 是一种近距离的无线通信技术，通常的通信距离是 4 厘米或更短。NFC 的工作频率是 13.56MHz，传输速率是 106kbit/s～848kbit/s。通过 NFC 技术，可以使 Android 设备与 NFC Tag 之间或者其他 Android 设备之间传输小数据量的数据。
NFC Tag 分很多种，其中简单的只提供读写段，有的只能读、不能写；复杂的 Tag 可以支持一些数学运算，通过加密硬件来控制对 Tag 中特定数据段的读写；甚至一些 Tag 上有简单的操作系统，允许与 Tag 上执行的代码进行一些相对复杂的交互。
NFC 总是在一个发起者和一个被动目标之间发生。发起者发出近场无线电波，这个近场可以给被动目标供电。发起者一般为 Android 设备，被动的目标包括不需要电源的标签、卡等，也可以是有电源的设备，如 Android 手机。
NFC 技术为手机支付提供了技术基础。与蓝牙和 WIFI 技术相比，NFC 的通信带宽和距离都要小得多，但是它成本低，不需要电源支持，这些都是得天独厚的应用推广条件。
为了推动 NFC 的发展和普及，业界创建了一个非营利性的标准组织—— NFC Forum，力求促进 NFC 技术的实施和标准化，确保设备和服务之间协同合作。
目前，NFC Forum 在全球拥有数百个成员，包括 SONY、Phlips、LG、Motorola、NXP、NEC、三星、atoam、Intel 等。
2011 年 4 月，Google 加入 NFC 论坛组织，推动了 NFC 技术的推广。

五、对未来近场通信技术的应用场景进行分析与预测

WiFi：

相比WiFi 4、WiFi 5等历代WiFi技术标准，WiFi 6在带宽、网络速率、网络时延、功耗等方面实现提升，从而进一步拓展WiFi技术应用场景。从WiFi技术的应用发展情况分析，第一阶段以手机、平板电脑、笔记本电脑等消费级电子终端为驱动，第二阶段以智能家居、智慧城市等物联网应用为驱动，第三阶段以虚拟现实、超高清视频应用等新一代高速率应用为驱动，而在WiFi 6技术标准发展推动下，WiFi技术向第三阶段迈进的步伐日益加快。

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Bluetooth：

1、智慧医疗

当前的健康医疗设备通常是可穿戴产品或其他小物件。通过蓝牙模块，由健康医疗设备的传感器实时收集的健康数据将传输到蓝牙模块的计算机。MCU会校正收集到的数据的值。正确的值可以通过相应的接口传输到文件，病人的健康数据可以通过蓝牙模块传输到屏幕上。还可以通过APP负责接收和分析接收到的健康数据，起到对数据实时监控的作用。

2、智能照明

蓝牙Mesh模块构建网络并使用单个控制设备与云进行同步，从而简化并有效地控制智能家居系统中的所有功能。在蓝牙Mesh智能照明方案中，用户通过手机连接Mesh网络中的任何一个LED灯，就可以控制Mesh网络中任意一个或一组灯，并对Mesh网络LED灯管进行分组，调光，颜色调整，场景设置，蓝牙Mesh的体系结构可以扩展以满足办公室，工厂，工业环境甚至城市的需求，并且可以连接数百万个节点而不会出现故障。

3、智能穿戴

由于低功耗蓝牙（BLE）的低功耗已广泛应用于智能可穿戴终端，很多智能设备都依靠蓝牙技术和进行无线连接和数据交换，最常见例如：智能手环、智能项链等，由于蓝牙低功耗技术可以实现短距离通信的最低功耗，从而大大延长了可穿戴设备的运行时间。

4、蓝牙MAC地址扫描打印

BLE蓝牙模块在蓝牙MAC地址扫描打印解决方案中充当主机角色，
扫描周边设备
根据广播名称过滤
筛选出周边信号最强的设备
获取MAC地址
获取MAC地址后，通过串口将数据发送给标签打印机
标签打印机打印出符合要求的二维码

以二维码的形式将蓝牙MAC地址打印出来，方便蓝牙产品对蓝牙MAC地址进行读取，能够有效提高工作效率。

5、智能门锁：在智能门锁的应用场景中，利用蓝牙技术可以满足不同用户和权限的需求，同时确保机密性。将门锁内安装蓝牙模块，人们可以通过APP实时读取智能锁的蓝牙信息，然后进行配对，向服务器发送解锁请求，服务器将解锁命令发送给手机，手机接收到解锁信息后，通过门锁里面的蓝牙模块把指令发送给智能锁门，然后开锁。非常方便、快捷、安全

NFC：

应用中心：NFC设备可以用做非接触式智能卡、智能卡的读写器终端以及设备对设备的数据传输链路，其应用主要分为以下5个基本类型:1,NFC用于付款和购票等。2,NFC用于电子票证。3,NFC用于连接和作为无线启动设备。4,NFC用于智能媒体。5,NFC用作智能标签。

NFC的发展前景：NFC具有成本低廉、方便易用和更富直观性等特点，这让它在某些领域显得更具潜力。NFC通过一个芯片、一根天线和一-些软件的组合，能够实现各种设备在几厘米范围内的通信，如果成本进一步降低，NFC 技术将会得到极大普及，从而在很大程度上改变人们使用许多电子设备的方式，改善蓝牙技术协同工作能力差的弊病。它的目标并非是完全取代蓝牙、Wi-Fi等其他无线技术，而是在不同的场合、不同的领域起到相互补充的作用。因为NFC的数据传输速率较低，仅为数百kbps，不适合诸如音/视频流等需要较高带宽的应用。
NFC技术还只停留在小范围的使用中。若要实现最大范围内的推广普及，涉及硬件厂商、电信、金融、零售等多个行业的整合，其中的利益分配和业务重组是-个复杂且困难的问题。同样，用户的接受程度也至关重要。只有在用户对使用NFC的便捷性、安全性和隐私保护等方面感到满意时，才会乐于使用。