智能手機的無線通信方式探析
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【摘要】智能手機已經(jīng)與生活方方面面息息相關，其每個功能的開發(fā)都會給生活帶來巨大的變化。本文主要結合對智能手機的認識，針對智能手機的無線通信方式進行深入闡述，從節(jié)約成本與降低功耗等角度思考并提出無線通信模塊的“多合一”設計思想，以此為智能手機的集成化發(fā)展與升級提供思路。
【關鍵詞】智能手機無線通訊無線數(shù)據(jù)傳輸
一、引言
隨著信息技術的發(fā)展，網(wǎng)絡已經(jīng)成為人們生活必不可少的工具之一，從網(wǎng)絡的通信方式來看，可分為有線網(wǎng)絡和無線網(wǎng)絡。從目前各種網(wǎng)絡終端技術來看，無線網(wǎng)絡傳輸已經(jīng)占據(jù)重要的地位，作為網(wǎng)絡終端的典型，智能手機近些年得到了廣泛的應用，智能手機的通信方式與通信速率一直是用戶的熱點關注問題之一。一般智能手機的通信方式主要以常規(guī)傳輸、網(wǎng)絡、藍牙、紅外線、NFC等典型無線數(shù)據(jù)傳輸技術，當前這些無線通信技術在不同應用場景均有特定的用途。本文主要結合對智能手機功能的理解，從其主要通信方式角度進行闡述，分析各種通信方式的特點與用途，并提出今后智能手機無線通信方式的技術合成可能性，以此拓展對計算機與電子信息相關專業(yè)的認知。
二、智能手機功能
眾所周知，智能手機在日常生活中已經(jīng)扮演重要角色，除了常規(guī)的電話聯(lián)絡與短消息交流之外，另外可以通過智能手機實現(xiàn)上網(wǎng)娛樂、支付打車、定位導航、數(shù)據(jù)傳輸、家電控制等其他的互聯(lián)互通功能，主要體現(xiàn)在以下幾方面。1、通話與短信功能。作為手機的基本功能，其主要用于實現(xiàn)與其他手機的遠距離通信交流。2、交際與娛樂功能。主要是通過網(wǎng)絡傳輸可以與其他用戶進行通信交流，同時也可以進行網(wǎng)絡辦公、電子商務、新聞瀏覽及游戲等。3、定位與導航功能。通過手機的GPS傳輸系統(tǒng)使用戶可以精準定位并對目的地進行導航。4、近距離數(shù)據(jù)傳輸。通過手機的藍牙功能，與其他設備配對連接，實現(xiàn)近距離的數(shù)據(jù)傳輸與共享。5、智能家電的控制。通過手機的紅外遙感功能控制家用電器如電視、空調(diào)、吊燈等。6、短距離互聯(lián)互通。通過NFC功能近距離交易，可用于財務信息、私人信息等重要信息安全保密的互聯(lián)互通。
三、智能手機的通信方式
從第2部分可知，從目前智能手機結構上來看，手機上具有如常規(guī)傳輸、網(wǎng)絡傳輸、藍牙、紅外線、NFC等典型的無線傳輸技術。1、智能手機中的常規(guī)傳輸。截止目前移動通信網(wǎng)絡已經(jīng)從1G逐步升級到現(xiàn)在主流的4G,5G也即將開始投入市場使用。其中4G是集3G與WLAN于一體并能夠傳輸高質(zhì)量視頻且傳輸質(zhì)量與高清電視不相上下的技術標準，能實現(xiàn)100Mbps的下載速度，上傳速度也能達到20Mbps。而5G主要具有低時延、高可靠、低功耗的優(yōu)點，它是將多種技術結合，包括2G、3G、LTE、Wi-Fi、M2M等等，標準設計初衷是支持多種不同的應用，比如物聯(lián)網(wǎng)、聯(lián)網(wǎng)可穿戴設備等。手機的常規(guī)通話、短信以及通過GPRS進行數(shù)據(jù)傳輸時都是通過這種移動通信網(wǎng)絡實現(xiàn)的，可見，這種常規(guī)的數(shù)據(jù)傳輸是手機最基本的通信方式。2、智能手機中的網(wǎng)絡傳輸。除了3.1所提的傳統(tǒng)GPRS通信方式能實現(xiàn)網(wǎng)絡傳輸，智能手機主要通過連接Wi-Fi來實現(xiàn)高速度的數(shù)據(jù)傳輸，這種網(wǎng)絡傳輸不受時間地點的限制，只要有Wi-Fi即可實現(xiàn)實時數(shù)據(jù)傳輸，符合個人和社會信息化的需求，給人們的日常生活帶來極大的便利，通過連有Wi-Fi的手機可以免費實現(xiàn)網(wǎng)絡服務，比如可以通過手機看視頻。3、智能手機中的藍牙傳輸。藍牙是一種短距離的無線數(shù)據(jù)傳輸技術，藍牙與Wi-Fi技術本質(zhì)都是無線電波，但藍牙的傳輸距離和傳輸量無法與Wi-Fi相比，但藍牙傳輸只需要兩個設備即可實現(xiàn)傳輸，而Wi-Fi需要設備之間有無線路由器。手機中的藍牙除了用于手機與手機之間的短距離數(shù)據(jù)通信，還可以用于手機與其他功能性設備間的數(shù)據(jù)傳輸，比如典型的有與藍牙耳機與藍牙音響的連接，與筆記本電腦的藍牙連接，還有手機與汽車實現(xiàn)藍牙連接便于駕駛時實現(xiàn)電話接聽，來提高行駛安全，可見藍牙在手機中的應用功能是非常豐富且必須的。4、智能手機中的紅外線傳輸。紅外線傳輸跟藍牙傳輸都屬于手機通信無線傳輸方式，但主要區(qū)別在于無線調(diào)制的頻帶不同，紅外線通信主要利用光的特性實現(xiàn)近距離且不可穿透的數(shù)據(jù)傳輸，雖然現(xiàn)在使用紅外線傳輸數(shù)據(jù)越來越少，但是在一些智能手機中仍有使用。智能手機中使用紅外線傳輸主要是低速紅外線，比如手機可實現(xiàn)對特定電視與空調(diào)的遙控功能，給日常家居生活帶來一定便利。5、智能手機中的NFC傳輸。NFC和藍牙都是短程無線通信技術，且都被集成到手機中。但NFC不需要復雜的設置程序，可以簡化傳統(tǒng)的藍牙連接。它由非接觸式無線射頻識別互聯(lián)互通技術在獨立芯片中應用，并與感應式讀卡器相結合，進行短距離的數(shù)據(jù)交換及設備識別。其傳輸?shù)膬?yōu)點在于連接建立時間短，缺點在于通常需要設備背靠背才能實現(xiàn)傳輸。NFC無線傳輸技術在智能手機中的應用主要有接觸支付，也就是實現(xiàn)非接觸式的移動支付，如將手機靠近帶有NFC模塊的POS機即可完成支付；還有類似接觸連接、接觸通過、接觸瀏覽與接觸下載等功能，目前主要在蘋果手機上具有廣泛的使用。
四、智能手機無線通信方式問題分析
4.1智能手機當前無線通信方式存在的問題
從3可知，目前智能手機集成了多種無線通信方式，隨著物聯(lián)網(wǎng)技術與移動互聯(lián)的發(fā)展需要，可能會導致系統(tǒng)的復雜度進一步提高，與此同時，又由于當前智能手機所集成的如藍牙傳輸技術與紅外線傳輸技術應用越來越少，導致其占用大量的有限空間資源和硬件資源，限制了智能手機的進一步發(fā)展。其關鍵問題是當前的多種無線通信方式在軟件與硬件上都是相互獨立配置，這不僅增加了系統(tǒng)復雜度，對系統(tǒng)可靠性也存在一定的風險。除此之外，制造成本相對較高，系統(tǒng)功耗較多，不利于智能手機的電池續(xù)航。
4.2智能手機“多合一”無線通信優(yōu)勢
綜合上述存在的問題，結合現(xiàn)有信息集成技術基礎，可以設想開發(fā)一種“多合一”的綜合無線手機通信芯片，如將Wi-Fi、藍牙、紅外、NFC這些附加的無線通信方式于一體，實現(xiàn)硬件融合，通過軟件算法來實現(xiàn)不同無線通信技術，就如同目前5G兼容4G，北斗兼容GPS一樣，實現(xiàn)“多合一”的無線通信功能。一旦這些功能集成于一塊芯片上，實現(xiàn)了所設想的“多合一”無線通信功能，最直接的就是使得硬件成本降低，內(nèi)部空間可以進一步壓縮，且在一定程度上可以降低功耗，提升手機電池的續(xù)航能力，為智能手機的升級提供技術基礎。
結論：
智能手機作為典型的移動終端產(chǎn)品，已經(jīng)得到了最為廣泛的應用，其技術的發(fā)展往往會推動其他相關產(chǎn)業(yè)技術的升級換代。無線通信方式作為其關鍵技術問題已經(jīng)得到了長足的發(fā)展應用，如本文所講的常規(guī)蜂窩無線通信技術提供的語音與短信業(yè)務、Wi-Fi連接提供的高速網(wǎng)絡傳輸，以及藍牙、紅外與NFC提供的一些特定無線傳輸功能，多種通信功能獨立配置所帶來的問題也越發(fā)凸顯。本文通過設想實現(xiàn)“多合一”智能手機無線通信功能，來節(jié)約硬件資源，降低制造成本，提高系統(tǒng)穩(wěn)定性。相信隨著信息技術的發(fā)展，本文所提的“多合一”無線通信技術一定可以得到實現(xiàn)與應用，這不僅能促進智能手機的發(fā)展與升級，而且也會帶動其他相關產(chǎn)業(yè)技術的革命性變化，為今后人類步入智能移動時代提供新動力。
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作者：范嬴姜 單位：陜西省西安市西北工業(yè)大學附屬中學