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藍牙與NFC技術的與時俱進
 
撰編:張婉玲、周滋靜 最後更新時間:2月 | 27日 , 2024
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淡江大學資工系 張志勇教授
【教育部】智慧生活跨領域基礎課程與服務學習課程推廣計畫主持人
【國科會】無線感測器網路在人文科技休閒創意空間之應用與研究計畫共同主持人(總計畫:台北藝術大學)
【國科會】先進車用網路和車載資通訊服務~具品質保證服務之車對骨幹網路媒體存取技術計畫主持人(總計畫:清華大學)
【教育部】前瞻晶片系統(SoC)設計人才培育先導型計畫—「99年度前瞻課程發展計畫」共同主持人(總計畫:清華大學)
榮獲教育部100年度網路通訊人才培育先導型計畫補助「嵌入式無線感測課程模組」特優獎
【經濟部】科技專案:數位生活感知與辨識--環境感測資訊傳輸最佳化時序技術之研究,共同主持人(總計畫:清華大學)
【國科會】無線感測網路整合型計畫子計畫主持人(總計畫:中央大學)
【國科會】數位學習HyperExam計畫主持人
【國科會】數位學習國家型計畫總計畫與子計畫共同主持人(總計畫:淡江大學)
【國科會】後卓越計畫子計畫共同主持人(總計畫:清華大學)
【教育部】私校能量計畫子計畫共同主持人(總計畫:淡江大學)
【教育部】資通訊人才培育先導計畫:車載隨意行動網路主持人
【國科會】97年度大專學生專題研究計畫指導教授(獲國科會研究創作獎)
【國科會】96年度大專學生專題研究計畫指導教授(獲國科會研究創作獎)
【國科會】94年度大專學生專題研究計畫指導教授(獲國科會研究創作獎)
數位學習服務品質認證審核委
國立故宮博物院無線導覽顧問
啟碁科技行動學習顧問
財金資訊股份有限公司顧問
【國科會】電信國家型計畫子計畫主持人(總計畫:交通大學)
【教育部】學習科技卓越計畫主持人(總計畫:中央大學)
【教育部】通訊科技教育改進計畫種子教師
cychang@mail.tku.edu.tw
無線傳輸技術發展至今,每項技術各有特長,其中藍牙與NFC所具備的特點有哪些?未來又怎麼應用在建築上?就由此篇文章來帶領各位探究現今無線傳輸技術特點及未來發展。
 
藍牙技術發展,跟上智慧時代的腳步
張志勇教授表示,隨著手機的普及,許多手機硬體與通訊廠商開始有新想法,希望開發一個成本低、效益高、可以在短距離範圍內隨意連線的無線傳輸技術。因此,手機硬體與通訊廠商開始研發藍牙技術,希望其具有穿透的特性,應用於不用再從背包拿出來電話使用,兩隻手可不用限制於拿著手機做事的概念,許多電腦大廠也紛紛跟進。基於這樣的概念,發想出如無線滑鼠、無線鍵盤、無線喇叭等……硬體裝置。藍牙技術於1999年正式公布1.0版,確定使用2.4GHz頻譜,最高資料傳輸速度1Mbps。

藍牙和WiFi的功能其實很類似,都是短距離傳輸技術,張志勇教授表示,WiFi的技術標準主要是發源於美國,其發展的較藍牙更早,在應用面而言,強調較高的頻寬及使永免費的頻帶,而藍牙技術主要發源自歐洲,相較於WiFi而言,其體積較WiFi小、也因通訊距離較短而較WiFi更省電,就市場應用而言,WiFi 提供較大的頻寬與完整的網路佈建,較適合提供行動設備上網,而藍牙的短距離無線通訊,則強調建構個人網路,使手機、滑鼠、鍵盤、印表機、投影機等位置靠近的設備彼此透過藍牙連線,如此便可避免過線的束縛。

目前藍牙4.0有3種版本:低功耗、標準模式以及高速模式。其中低功耗將是未來藍牙最大的優勢所在,在保證低耗電的情況下增加藍牙設備的續航時間無疑提升了用戶體驗。同時,藍牙技術智慧化標準的引入也讓藍牙不再只是傳輸文件那麽簡單,除了手機對手機的連線傳輸外,亦可以大量應用在穿戴式裝置。

藍牙技術的廣泛應用
藍牙技術,在現今已是相當純熟的技術並被市場廣泛應用,例如手機可以開啟藍牙與電視盒或電視連線變為遙控器,可轉台、調聲音等……;在穿戴式裝置部分,如:智慧眼鏡,將眼睛看到的類比世界轉換為數位資訊,而數位資訊直接投影在智慧眼鏡上觀看,在未來,維修工人未來如果帶著智慧眼鏡進行維修工作,眼鏡會直接投影出維修步驟或是相關資訊,就不需要再另外操作電腦或是翻閱手冊,如應用在家居市場,則變成主婦們的好幫手,主婦們煮菜時戴著智慧眼鏡,需要準備什麼材料?接下來的步驟該怎麼進行?都會在眼鏡上一覽無疑,不需要再停下手邊的動作去翻閱食譜,這些都將是未來可能發展的穿戴式裝置應用。穿戴式裝置主要訴求為輕薄短小、攜帶方便且不耗電,因此主要是利用藍牙技術和手機連結,如智慧手錶、智慧手環、智慧球鞋等……,這些物品是消費者原本就會穿戴的,因此在不增加負擔、不用雙手操控便能和手機互通有無,也因此,穿戴式裝置便可透過手機連結網際網路,將使用者的運動或是生理資訊,傳輸至雲端作進一步的個人健康管理。

穿戴式裝置在目前市場上非常熱門,也因此其相關技術的應用發展也越來越多,例如工研院近期研發出將衣服纖維及電路融合,可洗可曬,兼具吸溼排汗、發熱,測量心跳的智慧衣;另外,APPLE近期推出的iBeacon,也是利用低功耗的藍牙技術來實現;商家只需購買iBeacon貼在店內,當消費者走進店舖時,手機內建的藍牙裝置將會接收到iBeacon發送出來的訊號,像是店內的優惠訊息、廣告、介紹等……,店家也可透過此功能,知道消費者的位置,藍牙雖不能定位,但可隨時將消費者的位置傳至GPS,靠GPS定位後再利用藍牙傳送訊息出去,便可追蹤消費者於購物中心的位置。另一方面業者也可透過此裝置,得知消費者是否曾在店內購買產品、消費習慣,並進行推銷產品提高銷售業績。

當然以上提到iBeacon的應用方式會讓部分消費者有隱私曝光的疑慮,科技帶來的便利生活是好是壞猶未可知,對於民眾來說,多了解這些科技應用,隨自身意願彈性使用,方才能成為人性帶領科技,而不是科技凌駕於人性的境況。

順應時代的脈絡,NFC技術的發展
NFC功能和RFID類似,是作為無線射頻辨識功能,須配合帶電讀寫器才能發揮效果。其原理是當RFID標籤接近讀寫器時,讀寫器發射出訊號,標籤就會發出適當的回應的訊號,當讀寫器接收到標籤回覆的正確指令後,就會啟動後方的應用軟體進行下一步功能,例如零售業常用的RFID標籤貼紙,將標籤貼紙貼在商品上,系統在結合倉儲物流管理系統,就能協助零售業者控管商品數量及進出入紀錄。諸如此類的應用範圍非常廣大,如物流車上RFID結合GPS定位系統、裝置溫度感測器、重力感測器、氣味感測器等,可隨時讓寄送貨品的使用者對其貨品運送到了那個地方、怕撞物品是否受到撞擊、生鮮貨品是否腐壞等貨品的運送情況,更能即時掌握。

NFC與RFID的原理很類似,但其應用領域並不相同,現今的NFC技術大量使用在手機的應用,手機中的NFC設備,NFC既是讀寫器也是標籤,因為晶片是放在手機中,也因此應用方式大多和手機相關,例如最常被拿來應用的是取代門禁卡,經由手機及門禁系統設定個人身分辨識資料後,通行時只要拿出手機於門禁感測器「逼」一下就行了;而因為網購及虛擬交易的市場不斷擴大,手機NFC也結合金融交易,目前最常見的便是在便利商店小額付款時,拿出手機、開啟相關APP後與感測器感應,這時NFC的功能便是先做身份辨認,認證通過後就到後端金融交易軟體進行付款。政府也感受到虛擬購物的龐大市場及交易量,開始正視第三方支付方式,待第三方支付法規全面上路後,未來行動支付商機無限。

結合NFC及藍牙技術為智慧社區開啟另一扇門
NFC透過藍牙通訊可直接遙控設備,並結合物聯網感測技術來做相關應用。以社區為例,透過物聯網的概念,將社區所有“物”串連起來,這裡所稱的“物”有:水塔、機電設備、停車場、攝影機及家中的各種電器設備等。建築之於物聯科技,就像是身體骨骼加上可以感受溫度的皮膚和傳遞訊息的神經般,辨識→傳輸→接收,是NFC及藍牙互助互通的過程;傳統門禁卡,必需近距離感應才能辨識是否具權限做下一個動作,如果換成結合NFC的辨識技術及藍牙的傳輸功能的門禁標籤(標籤形式可以有多種變化,可能放在手機、可能是貼紙直接貼在隨身物品上),當人帶著具有標籤的物品經過感測器時,系統偵測到後便自動辨識身份,再透過藍牙傳輸及物聯網的應用,系統設定好電梯開門、到達哪個樓層,將一切的訊息數位化,再進階的話甚至可以將包裹數位化、管理室數位化。NFC與藍牙的結合,應用層面的廣大及多樣化,是可以有無限想像的。

「台灣學生的腦袋非常靈活、有創意。」張志勇教授堆滿笑容的臉,寫滿了對台灣學生的讚許,例如有學生利用NFC讀寫器結合手機APP程式,設計了「解決排隊美食的等候時間」,只要利用手機NFC讀寫器和店家APP程式互相連通,可以運用手機上網訂購、付款、抽號碼牌以省去排隊的時間,系統也可以透過Google雲端的技術,以短訊透過手機來通知客人取餐時間,讓排隊吃美食這件事情可以簡單又有效率。另外藍牙技術也可以結合重力感測器,手機先設定搖一下就自動撥號給女朋友、搖兩下就撥號給警察局,萬一遇到緊急事故時就這個功能就會非常實用。

台灣科技發展的技術,遠超出我們所想像的,光是本期介紹的NFC及藍牙技術的應用發展就五花八門,幾乎生活周遭都已經充斥著這些應用,對於科技的高速發展,只要我們做好準備,善加利用科技帶來的便利,那麼智慧科技會變成你我生活中的最好幫手。
 
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