超載

什么是AirTag？簡(jiǎn)單說，AirTag是一款可以掛在隨身物品上的藍(lán)牙追蹤器。大小與硬幣相仿，方便與其他物體掛在一起，只要AirTag離開配對(duì)的iPhone一定范圍，手機(jī)就會(huì)發(fā)出聲響、跳出警訊通知用戶。若第一時(shí)間沒有收到，也可以通過iPhone的“Find My”定位，一步步找回物品。

正如筆者所言，這種防丟失的工具設(shè)備，蘋果并不是第一個(gè)開始制作的，今天筆者就帶大家一起了解一下，我們這個(gè)世界在“防丟失”這件事上有多么努力。

RFID防丟失從我開始

RFID射頻識(shí)別（英語：Radio Frequency IDentification，縮寫：RFID）是一種無線通信技術(shù)，可以通過無線電信號(hào)識(shí)別特定目標(biāo)并讀寫相關(guān)數(shù)據(jù)，而無需識(shí)別系統(tǒng)與特定目標(biāo)之間建立機(jī)械或者光學(xué)接觸。

我們都知道無線電的信號(hào)是通過調(diào)成無線電頻率的電磁場(chǎng)，把數(shù)據(jù)從附著在物品上的標(biāo)簽上傳送出去，以自動(dòng)辨識(shí)與追蹤該物品。某些標(biāo)簽在識(shí)別時(shí)從識(shí)別器發(fā)出的電磁場(chǎng)中就可以得到能量，并不需要電池;也有標(biāo)簽本身擁有電源，并可以主動(dòng)發(fā)出無線電波（調(diào)成無線電頻率的電磁場(chǎng)）。標(biāo)簽包含了電子儲(chǔ)存的信息，數(shù)米之內(nèi)都可以識(shí)別。與條形碼不同的是，射頻標(biāo)簽不需要處在識(shí)別器視線之內(nèi)，也可以嵌入被追蹤物體之內(nèi)。

實(shí)際上很多行業(yè)都運(yùn)用了射頻識(shí)別技術(shù)，例如某些射頻標(biāo)簽附在衣物、個(gè)人財(cái)物上，甚至于植入人體之內(nèi)供識(shí)別。但是這項(xiàng)技術(shù)可能會(huì)在未經(jīng)本人許可的情況下讀取個(gè)人信息，這項(xiàng)技術(shù)也會(huì)有侵犯?jìng)€(gè)人隱私之隱憂，尤其對(duì)比AirTag需要綁定身份而言。

射頻識(shí)別與傳統(tǒng)系統(tǒng)條形碼相比有幾項(xiàng)優(yōu)勢(shì)。即便標(biāo)簽被他物遮蓋或者不可見，射頻標(biāo)簽只要靠近或經(jīng)過一個(gè)讀取器就可以讀取。無論是在手提箱里，紙箱里，盒子里等，射頻標(biāo)簽都可以被讀取。讀取機(jī)可以一次讀取上百個(gè)射頻標(biāo)簽，而條形碼只能一次一讀。

具體到技術(shù)實(shí)現(xiàn)原理上，射頻識(shí)別標(biāo)簽利用電子技術(shù)將信息儲(chǔ)存在一個(gè)永久性的儲(chǔ)存區(qū)上，標(biāo)簽中間有一個(gè)微型無線電波收發(fā)器。閱讀器發(fā)出編碼過的無線電信號(hào)來“詢問”射頻標(biāo)簽，標(biāo)簽收到信號(hào)后發(fā)出自身的識(shí)別訊息來應(yīng)答。識(shí)別訊息既可以是標(biāo)簽自身的串行號(hào)，也可以是其他有關(guān)產(chǎn)品的信息。

射頻識(shí)別標(biāo)簽包括被動(dòng)式標(biāo)簽（無源標(biāo)簽）、主動(dòng)式標(biāo)簽（有源標(biāo)簽）、以及電池輔助式無源標(biāo)簽。主動(dòng)（有源）標(biāo)簽內(nèi)置有電池，周期性發(fā)射識(shí)別信號(hào)。電池輔助式無源（BAP）標(biāo)簽內(nèi)置有小電池，只在射頻閱讀器附近才會(huì)觸發(fā)。被動(dòng)式標(biāo)簽沒有電池，它是用閱讀器傳出的無線電波的能量來供給自身電力，所以更加便宜小巧。然而，為了使被動(dòng)式標(biāo)簽工作，必須將其照射在約莫三倍于信號(hào)傳輸能量級(jí)的環(huán)境中，這導(dǎo)致了干涉和輻射問題。

標(biāo)簽可以是只讀式或讀寫式的：只讀式標(biāo)簽，廠方定出一個(gè)串行號(hào)，作為登錄該物品數(shù)據(jù)庫的密碼;讀寫式標(biāo)簽，系統(tǒng)使用者可以把某物品的特定數(shù)據(jù)寫進(jìn)標(biāo)簽。現(xiàn)場(chǎng)可編程序的標(biāo)簽是單次寫入多次讀?。╓ORM）的，用戶可以把產(chǎn)品的電子碼寫進(jìn)空白標(biāo)簽里。

顯然，RFID具備了一定的防丟失、查找的功能，但是它面臨幾個(gè)問題，一個(gè)是遠(yuǎn)程的定位、查找不能實(shí)現(xiàn);第二是隱私問題，不能形成“私有”的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)查找;第三它的定位實(shí)際上是模糊的，無法自主“應(yīng)答”，屬于被動(dòng)查找。相對(duì)而言，它更適合在超市、商店對(duì)貨物使用，而不是個(gè)人使用。

NFC進(jìn)一步還是又缺憾

RFID固然在一定范圍領(lǐng)域內(nèi)可以實(shí)現(xiàn)部分使用需求，但是存在諸多缺點(diǎn)，而后，NFC便應(yīng)運(yùn)而生了。近場(chǎng)通信（Near Field Communication，簡(jiǎn)稱NFC）由非接觸式的射頻識(shí)別（RFID）演變而來，由飛利浦半導(dǎo)體（現(xiàn)恩智浦半導(dǎo)體）、諾基亞和索尼共同于2004年研制開發(fā)，其基礎(chǔ)是RFID及互連技術(shù)。近場(chǎng)通信是一種短距高頻的無線電技術(shù)，在13.56MHz頻率運(yùn)行于20厘米距離內(nèi)。

每一個(gè)完整的NFC設(shè)備可以用三種模式工作：

卡模擬模式（Card emulation mode）：這個(gè)模式其實(shí)就是相當(dāng)于一張采用RFID技術(shù)的IC卡?？梢蕴娲F(xiàn)在大量的IC卡（包括信用卡）場(chǎng)合商場(chǎng)刷卡、IPASS、門禁管制、車票、門票等等。此種方式下，有一個(gè)極大的優(yōu)點(diǎn)，那就是卡片通過非接觸讀卡器的RF域來供電，即便是如手機(jī)這樣的設(shè)備沒電也可以工作。

讀卡器模式（Reader/Writer mode）：作為非接觸讀卡器使用，比如從帶有NFC標(biāo)簽的書籍或者展覽信息電子標(biāo)簽上讀取相關(guān)信息。

點(diǎn)對(duì)點(diǎn)模式（P2P mode）：這個(gè)模式和紅外線差不多，可用于數(shù)據(jù)交換，只是傳輸距離較短，傳輸創(chuàng)建速度較快，傳輸速度也快些，功耗低（藍(lán)牙也類似）。將兩個(gè)具備NFC功能的設(shè)備鏈接，能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)傳輸，如下載音樂、交換圖片或者同步設(shè)備地址薄。

其實(shí)，NFC看起來和藍(lán)牙技術(shù)有點(diǎn)像，只不過NFC賦予的使命和用途和藍(lán)牙還是有所區(qū)別，而且連接設(shè)置的程序也大為簡(jiǎn)化。NFC略勝藍(lán)牙的地方在于設(shè)置程序較短，但無法達(dá)到低功率藍(lán)牙（Bluetooth Low Energy）的傳輸速率。在兩臺(tái)NFC設(shè)備相互連接的設(shè)備識(shí)別過程中，使用NFC來替代人工設(shè)置會(huì)使創(chuàng)建連接的速度大大加快。NFC的最大資料傳輸量424 kbit/s遠(yuǎn)小于Bluetooth V2.1（2.1Mbit/s）。雖然NFC在傳輸速度與距離比不上藍(lán)牙（小于20cm），但相應(yīng)可以減少不必要的干擾。

對(duì)于移動(dòng)電話或是行動(dòng)消費(fèi)性電子產(chǎn)品來說，NFC的使用比較方便。NFC的短距離通信特性正是其優(yōu)點(diǎn)，由于耗電量低、一次只和一臺(tái)機(jī)器鏈接，擁有較高的保密性與安全性，NFC有利于信用卡交易時(shí)避免被盜用。NFC的目標(biāo)并非是取代藍(lán)牙等其他無線技術(shù)，而是在不同的場(chǎng)合、不同的領(lǐng)域起到相互補(bǔ)充的作用。比如中國(guó)銀聯(lián)的銀聯(lián)閃付、蘋果的Apple Pay等等，都是采用NFC技術(shù)為基礎(chǔ)實(shí)現(xiàn)的。

AirTag我不是單一技術(shù)！

顯然，無論是RFID還是NFC，單一技術(shù)都有自己的局限性，而且問題解決的并不徹底。于是，當(dāng)蘋果拿出自己的AirTag時(shí)，確實(shí)讓人有種眼前一亮的感覺——它并非使用單一技術(shù)來實(shí)現(xiàn)我們這個(gè)“找到東西”的夙愿。當(dāng)然了，蘋果發(fā)布的AirTag并不是全新的概念，畢竟都是為了找到自己隨手容易忘記放在哪里的東西，像三星推出過基于低功耗藍(lán)牙+UWB技術(shù)的SmartTag設(shè)備，OPPO也推出過基于低功耗藍(lán)牙+UWB技術(shù)的防丟失配件，本質(zhì)上在大方向和蘋果的AirTag非常接近。

值得注意的是，它們的共性是都采用了UWB+低功耗藍(lán)牙的設(shè)計(jì)方案，這又是為何？

首先就必須提到核心之一的UWB技術(shù)，超寬帶（英語：Ultra-wideband，簡(jiǎn)稱UWB）是一種具備低耗電與高速傳輸?shù)臒o線個(gè)人區(qū)域網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)，適合需要高質(zhì)量服務(wù)的無線通信應(yīng)用，可以用在無線個(gè)人區(qū)域網(wǎng)絡(luò)（WPAN）、家庭網(wǎng)路連接和短距離雷達(dá)等領(lǐng)域。它不采用連續(xù)的正弦波（sine waves），而是利用脈沖信號(hào)來傳送。

UWB是無載波通信技術(shù)，利用納秒（ns）至皮秒（ps）級(jí)的非正弦波窄脈沖傳輸數(shù)據(jù)，而時(shí)間調(diào)變技術(shù)令其傳送速度可以大大提高，而且耗電量相對(duì)地低，并有較精確的定位能力。與常見的通信使用的連續(xù)載波方式不同，UWB采用極短的脈沖信號(hào)來傳送數(shù)據(jù)。這些脈沖所占用的帶寬甚至達(dá)到幾GHz，因此最大數(shù)據(jù)傳輸速率可以達(dá)到幾百M(fèi)bps。因?yàn)槭褂玫氖菢O短脈沖，在高速通信的同時(shí)，UWB設(shè)備的發(fā)射功率卻很小，這就讓其小型化、微型化成為可能。而且，超寬帶的傳輸距離都是在十米之內(nèi)，但它的傳輸速率高達(dá)480Mbps，是藍(lán)牙的159倍，是Wi-Fi標(biāo)準(zhǔn)的18.5倍，非常適合多媒體信息的大量傳輸。簡(jiǎn)單總結(jié)，UWB是一個(gè)定位精度高、安全性好、傳輸速率高、系統(tǒng)容量大、功耗低、抗干擾能力強(qiáng)的技術(shù)。

那么低功耗藍(lán)牙技術(shù)的作用又是什么呢？以AirTag舉例，通常情況下，AirTag會(huì)通過低功耗藍(lán)牙技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)廣播，大致意思就是用擴(kuò)音器在喊“我在哪兒”，而附近的手機(jī)（并不止是你個(gè)人的，這樣也就意味著脫離藍(lán)牙覆蓋的范圍一樣可以實(shí)現(xiàn)）在收集到這個(gè)“我在哪兒”的信息后，就有了大致的范圍，而通過iOS手機(jī)系統(tǒng)提供的服務(wù)，匿名發(fā)送到蘋果的服務(wù)器。

這時(shí)候，蘋果服務(wù)器會(huì)根據(jù)關(guān)聯(lián)到這個(gè)設(shè)備的賬號(hào)，對(duì)應(yīng)發(fā)送到綁定賬號(hào)的手機(jī)、平板等設(shè)備上，當(dāng)你使用iOS設(shè)備的“查找”功能時(shí)，你已經(jīng)擁有了大致的設(shè)備范圍，但是還不夠精確。

此時(shí)手機(jī)會(huì)啟動(dòng)攝像頭、ARKit、加速計(jì)和陀螺儀的設(shè)備進(jìn)一步引導(dǎo)，并且通過UWB技術(shù)的U1芯片（手機(jī)和AirTag上都有）進(jìn)行通信：“你具體在哪兒？”“我就在你左側(cè)3米的位置”。

顯然，UWB+低功耗藍(lán)牙技術(shù)的組合，再附以賬號(hào)的個(gè)人隱私設(shè)計(jì)，讓設(shè)備查找從模糊到精確。這遠(yuǎn)比以往使用某一項(xiàng)技術(shù)，例如RFID、NFC、單一藍(lán)牙等方式要“精明許多”。只不過AirTag的成本高企，尤其對(duì)于“健忘癥患者”來說這個(gè)“治愈”的成本可不低。