行動裝置周邊連結應用夯　近距離無線技術百家爭鳴

近距離無線技術多樣

周邊裝置的通訊通常屬於點對點的架構，不需要額外的伺服器介入，適合傳輸資料量小或者需要即時性的應用，而缺點則是通訊標準種類繁多，所以相容性容易受到限制，以下將就各種近距離無線傳輸技術簡介。

QR Code

快速響應碼(Quick Response Code, QR Code)(圖1)是一種短距離通訊協定，外觀上是以黑色和白色構成的正方形二維條碼(Two-dimensional BarCode)，圖形中還包括多個定位圖案(Square Dots)，可以輔助從多個不同角度依然可以完成正確掃描。

圖1　QR Code

通常QR Code會附著在特定物件上並且儲存物件資訊，使用者透過掃描軟體(Scanner App)進行讀取。相較於傳統的一維條碼，二維條碼可以儲存更多資料量，儲存的資訊內容，可以是單純的文字敘述、認證資料、統一資源定位格式(URL)網址。

QR Code可以做為產品的生產履歷，透過第三方機構的認證所產生的產品履歷，讓消費者透過QR Code了解產品的生產流程、生產地、生產者、連絡方式相關資訊，以增加消費者對產品的信心；QR Code也可以做為購買證明，消費者在訂購完成後，手持裝置會收到QR Code做為購買證明，如此可以增加交易的便利性，例如高鐵票、電影票等都可以使用QR Code。

若要取得進階物件資訊，則可以透過QR Code傳送URL網頁位址，再透過手持裝置的瀏覽器下載網頁的方式，取得進一步的資訊。QR Code會出現的場合還包括雜誌、電視節目、廣告等等。

QR Code的設計上使用Reed-Solomon錯誤更正碼實現容錯機制，並且將錯誤更正分為四個層級(Level)，分別為Level L(Low)、Level M(Medium)、Level Q(Quartile)、Level H(High)，愈高層級則錯誤更正率愈高，但是可用於儲存資料空間則相對減少。

近距離無線通訊

圖2　近距離無線通訊

NFC工作模式可以分為讀卡器模式(Reader Writer Mode)、卡模式(Card Emulation)、點對點模式三種。

讀卡器模式是由手持裝置做為NFC Device，並且讀取NFC Tag的資料或是將資料寫入NFC Tag之中，使用者可藉此讀取海報上的展覽標籤資訊。

另一方面，卡模式則是將手持裝置的NFC Tag視為傳統的卡片，透過外部NFC Device進行掃描讀取，應用於交通票證、識別證、鑰匙、電子錢包的使用；點對點模式則是NFC Device間進行點對點資料傳輸，應用於各種行動裝置的通訊，如數位相機、手機、電腦等。

NFC運作於13.56MHz頻率，傳輸距離約為10公分(cm)，支援傳輸速度106kbit/s、212kbit/s、424kbit/s。NFC雖然在連線設定上較為簡單，但是傳輸距離較短而且傳輸速度較慢，適用於少量資料的短距離傳輸。此外，NFC最為人詬病的是標準內並未實際規範安全機制，所以必須在外部更高階的應用層加以實現安全機制，例如安全通訊端層(SSL)。

音/視訊傳輸應用

由於傳統行動裝置都有螢幕過小的困擾，所以若使用者以行動裝置下載一部電影，回到家中則可改用高解析度大螢幕輸出，以得到更好的影音效果；同理，在會議場合，也可以將行動裝置的數位內容傳輸至大型投影機進行輸出，以協助會議進行；當使用者透過行動裝置購買線上音樂，想要使用多聲道喇叭輸出，這時候就必須透過近距離通訊技術傳輸資料。

以手持裝置為中心的角度來看，可延伸連結的裝置包括手機、筆電、平板、相機、投影機，甚至進階延伸連結汽車上的周邊設備或居家安全裝置，藉此讓每一個周邊裝置都能夠發揮其特有的效能，以產生更多生活上便利的應用(圖3)。

圖3　手持裝置延伸連結周邊裝置

Miracast

Miracast是在Android 4.2內部支援的短距離無線通訊方式，是一種不需要無線存取節點(Access Point)的點對點傳輸架構。

Miracast基於相當普遍的無線區域網路(Wi-Fi)技術，進行行動裝置螢幕畫面的串流輸出，傳輸資料類型包括靜態Screenshot及動態Screencast，藉此可以讓手持裝置的功能與周邊裝置搭配使用，實現行動裝置電玩遊戲畫面傳輸至高解析度的大螢幕顯示的使用情境。

要透過Miracast進行傳輸，則傳送端(Source)與接收端(Sink)都必須經過認證，確定支援Miracast傳輸協定。由於Miracast是基於Wi-Fi技術所開發，所以支援Wi-Fi Display協定。

值得一提的是，英特爾(Intel)推動的WiDi(Intel Wireless Display)協定也宣布支援Miracast，所以Miracast在相容性上占有相當優勢。

Miracast傳輸架構如圖4，以行動裝置為傳送端，將資料編碼為符合Miracast標準的MPEG2 TS格式之後，再透過底層的Wi-Fi技術進行無線傳輸，接收端收到資料後，進行解碼取得傳輸資料。

圖4　Miracast技術架構

AirPlay

AirPlay是由蘋果(Apple)所主導的通訊協定標準，也是一種短距離的無線通訊協定，原始構想是要讓蘋果相關的裝置(iDevice)彼此間能夠進行相互通訊，在最初的設計上只限制音訊內容，後來也增加視訊內容傳輸。

除蘋果相關裝置外，AirPlay也透過授權機制和第三方廠商合作，開發多種支援AirPlay傳輸的周邊裝置，可以讓行動裝置多媒體效果更加延伸。

智慧電視與機上盒應用

生活中的數位內容可以區分為電視節目內容以及網際網路的數位內容，電視節目歷經無線電台、有線電台、衛星訊號，乃至數位電視訊號的演進，而網際網路的發展，也從早期的撥接上網、ADSL、光纖、直到現在的行動上網。

兩種數位內容因為消費者使用習慣、使用族群、訊號格式、軟硬體平台等許多因素，始終難以整合。

不過，現在具有行動上網功能的手持裝置大量普及後，將可能產生更多應用的可能性，例如雲端硬碟、網路相簿、網路音樂庫、網路多媒體檔案庫，讓數位內容在多個裝置間互相流通使用，增加檔案的流動性。

類似類比電視轉換為數位電視(Digital TV)的概念，在電視尚未全面轉換為智慧電視前，業者相繼推出機上盒架構做為過渡時期產品(圖5)。機上盒可接收的資料包括網路上的資源，例如YouTube、Netflix、BBC、CNN都提供消費者透過訂閱方式，以網路串流傳送數位內容至消費者端，此外，機上盒還可以和手持裝置以短距離通訊進行溝通，通訊的方式包括Miracast、AirPlay、WiDi等等，接收使用者的控制命令或數位內容。

圖5　機上盒是智慧電視過渡時期產品

Google TV

由Google主導的智慧電視，打著「Web meets TV, TV meets Web」的口號，使用Android作業系統做為軟體平台，並且內建Chrome瀏覽器，使用者可以存取Google Play平台下載或購買音樂、雜誌、書籍、電影、電視節目，或存取網站資源，包括Netflix、HBO、CNBC、CNN、YouTube等數位內容。

在重要的人機介面上，除隨附的QWERTY鍵盤外，還支援Android Remote Control App讓使用者透過手持裝置來控制，延伸出語音、手勢、體感的方式進行操作。在硬體架構上，第一代產品是基於英特爾Atom CE4100架構，而第二代產品則改採用基於安謀國際(ARM)系統單晶片(SoC)架構設計。

Apple TV

Apple也發展多媒體機上盒，產品內建AirPlay接收器，可以透過AirPlay近端通訊協定連接iDevice相關產品，包括iPhone、iPod、iTunes、Mac OS X電腦，以及連結外部一般網路，包括Netflix、YouTube、MLB.tv等。

Apple TV機上盒軟體服務上採用播客(Podcast)方式傳送資料，運用RSS2.0的格式，發布者將欲傳送音訊、視訊的存放位置製作成列表檔案(Web Feed)，檔案中可以增加作者、簡介、靜態圖片等相關資訊。至於Apple TV機上盒用戶端則使用Podcast播放軟體訂閱Web Feed，當使用者要播放多媒體檔案時，播放軟體將自動檢查數位內容的更新並且下載最新的內容。

Apple TV機上盒除第一代採用英特爾中央處理器(CPU)之外，第二代與第三代皆使用ARM Cortex系列處理器，輸出介面與螢幕之間使用高解析度行動介面(HDMI)連接，支援1,080p全高畫質(FHD)影音的播放。

在手持裝置逐漸普及的趨勢下，應用場景的改變使得網路通訊架構將有所變革，從以前著重於用戶端與伺服器端的通訊架構，演變成著重在用戶端裝置間的點對點通訊，讓網路通訊更加貼近使用者。可想而知，傳輸協定爭奪大戰更是即將開打。未來，傳輸協定結合智慧電視的多媒體應用，可望為數位生活展開新的一頁。

(本文作者任職於資策會智慧網通系統研究所)