NFC 與藍牙技術在存儲設備中的應用研究

馬琦浩 浙江財經大學東方學院 文化傳播與設計分院

一、引言

在科技飛騰發展的現代社會，我們對于信息的獲取變得日益便捷，在日常處理大量信息的過程中，免不了需要存儲大量的重要信息和個人文件，存儲設備也在不斷地跟新換代。移動硬盤——一種外置大容量存儲設備，隨著計算機的普及，它逐漸成為人們存儲重要文件和資料的不二選擇，從使用方式來看USB為其發揮功能搭建了一座橋梁。本次創新的目的，是將NFC 技術和藍牙技術運用于硬盤，使其突破需要數據線的傳輸模式，并且能夠使用移動設備隨時地查看和編輯信息。

二、研究背景

人類自智化以來，記錄信息的方式演變萬千。隨著人類文明的發展，記錄信息的載體被不斷革新。硬盤，作為信息時代存儲數據的載物，已經發展了60 余年，從磁帶，到軟盤、光碟、機械硬盤（以下稱HDD），到如今流行的固態硬盤（以下稱SSD），信息化時代的數據載體發展指數增長。

（一）產品現狀

傳統移動硬盤功能的實現是依托于存儲介質和主控芯片的配合，在使用和數據傳輸上離不開數據線的支持，用戶必須在攜帶移動硬盤的同時攜帶數據線，對于單碟以上的機械硬盤，還必須外接驅動電源，移動場合的使用顯得笨重，而數據線也存在由于插拔次數過多導致接口接觸不良引發硬盤損壞的問題。

近兩年在市場中產生了一些新型的移動硬盤。通過對市場大量的調研研究與文獻、專利等參考，總體上現有的便攜存儲方案分為以下兩大類：

(1）自帶數據線、裝配了電池的移動硬盤，可實現通過手機OTG功能直接連接到硬盤設備中，來達到移動端存取數據的功能。

(2）無線連接方式的硬盤：便攜式WiFi 硬盤、集合了云存儲概念的無線硬盤。

兩種方案或產品在使用上均存在有一定的局限性。第一種配備電池和支持OTG 功能的移動硬盤沒有從根本上改變連接方式；第二種無線存儲的概念較為新穎，是將一種無線WiFi 功能與移動硬盤相結合的方案，進一步細化的兩種產品形式是：單純的帶有WiFi 功能的硬盤，連接了手機與存儲設備；另一種是通過“云存儲+Wifi”的配合，可方便用戶在異端對移動硬盤的數據進行備份及提取，但由于其更偏向于臺式硬盤柜，因此并不適合移動使用。從連接方式的本質上來說，兩者都需要依托WiFi 的連接，兩者均無法滿足部分用戶群體對于數據編輯的便捷性、數據可靠性、高度保密性等的需求。此外，此類移動硬盤必須依托連接WiFi 才可以正常使用，導致該類移動硬盤的用戶體驗不佳。

（二）發展趨勢

移動硬盤在PC 用戶消費群體的占比極高。對于數據存儲要求較高的人們來說，硬盤必須是安全且便捷的，對于有一定數據量的人群來說，甚至擁有不止一塊移動硬盤用于重要資料的保存與備份；而企事業單位的人往往更需要能夠隨時讀取所需要的文件。

如今，固態硬盤的單GB 價格逐漸走低，市場上于是逐漸誕生了一種固態移動硬盤（SSD+主控），特點是帶寬大，延時低，但是價格相對較高，使用方式卻依舊是通過USB 連接電腦，實際使用起來依然存在不少限制性。

市場上移動硬盤整體走向偏傳統，兩年出現的新型移動硬盤也體現了部分用戶的需求與設計師的思考。

調研顯示：

(1）63.2%的人們經常關注自己持有電子產品的存儲空間，60.3%的人群經常遇到剩余空間不足的情況，且較為煩惱；

(2）近半數人們希望自己能夠在沒有電腦的時候也能查看自己存儲在設備中的文件；

(2）超過半數的人們有經常備份文件的習慣，對于這樣一種習慣來說，存儲設備的便捷性和穩定性成了一大剛需；

(3）9 成以上的人們或多或少在意過儲設備的安全性，35.3%的人們對于自己數據的安全性極為在意。

三、技術實現調研

（一）存儲介質的考慮與運用

NFC 技術和藍牙技術是目前十分成熟的兩種通訊技術，本次研究預嘗試將NFC 技術作為感應設備、獲取設備訪問請求的媒介，將藍牙技術作為連接設備和傳輸數據的媒介。在了解兩種技術的基礎上為產品的革新提供技術理論支持。

1.無線通訊技術

(1）NFC 技術

NFC 是近場通信（near field communication）的英文簡稱，在無線支付領域有一定的應用。隨著智能手機的普及，這種技術逐漸得到了廣泛應用，例如，手機可以通過打開NFC 功能查看銀行卡的數據，或是給市民卡充值；通過與移動支付平臺的配合可以進行刷卡消費，刷公交、地鐵等。

NFC 使用短距高頻無線電進行數據交換，但由于其協議的局限性導致它的傳輸帶寬僅為424Kbps，在此僅將其作為一把允許設備連接到藍牙移動硬盤的“鑰匙”。

(2）藍牙技術

藍牙技術是一種固定設備點對點較短距離內進行數據交換的無線通訊標準，廣泛應用在耳機、音響、鼠標等短距離且有一定數據帶寬需求的設備。

今年的1 月29 日，藍牙技術管理機構提出了新一代藍牙5.1 技術規范（暫未商用），其屬于第五代藍牙協議（也稱藍牙5），藍牙5 是藍牙技術聯盟于2016 年6 月16 日發布的藍牙標準。相比于上一代藍牙標準，提高了帶寬，更低的延遲，提升了傳輸距離，功耗比更低。

就藍牙5.0 來說，其擁有24Mbps 的最大數據帶寬，相較上一版本翻了一倍，能夠滿足日?；緮祿榭春途庉嫷男枨蟆Ｓ捎谒{牙連接的定向性，安全性較高。

2.存儲介質

本方案預采用M.2 協議SSD 作為存儲介質，不考慮機械硬盤的原因是機械硬盤內部的磁盤、機械臂等機械結構，導致尋道時間較長，易受外界振動影響而損壞。使用電子存儲芯片的SSD，就現如今對于系統的運行流暢性和傳輸速率上表現出得天獨厚的優勢。

3.運用

本方案意在結合當下成熟的藍牙與NFC 兩種無線通訊技術為硬盤的數據讀寫帶來一種新的更加便捷、安全的使用方式，提供一種移動硬盤產品領域的創新。在主控芯片、SSD 的基礎上加入NFC 與藍牙模塊。定義了一種全新的移動硬盤使用方式：設備待機狀態下將手機等具備NFC 功能的移動設備接近NFC 感應區域，自動連接藍牙后即可自由存取數據（輔以APP 的操作），隨時停止使用，僅需再次靠近或是手動關閉即可關機。

需要的功能：

(1）按鍵

激活與電源等功能按鍵

(1）功能指示燈

需要兩種指示燈：藍牙狀態指示燈、硬盤狀態指示燈。

(2）防磁與散熱

高頻率操作時SSD 存在發熱情況，因此在外觀設計上可使用金屬輔以柵形線條，內部使用硅脂連接閃存顆粒與外殼，以便兼顧散熱與外觀。

(3）防誤操作

對于防止近距離非意愿情況下啟動本產品造成數據的異常編輯，可通過程序設計解決。

(4）I/O 接口

便于連接具備USB 的設備。

（二）技術可行性分析

1.無線存儲與有線存儲的差異

將本設計產品與市場中機械移動硬盤和USB2.0 U 盤作為為對比：

表1 本概念設計與市場產品基本信息對比表

2.本方案無線存儲的優勢

(1）無需讀取設備的媒介（如：電腦），能夠通過手機或平板電腦隨時存取信息，解決了USB 連接方式的局限性；

(2）設置通過識別設備唯一識別碼進行連接，數據安全得到保障；

(3）減少數據接口的使用率，降低了損壞率。

3.可行性與拓展性

功能上與現代成熟的技術相結合：技術上采用了現階段成熟的NFC 和藍牙技術，硬件能夠相互兼容并且穩定運行，且功耗符合移動端的續航標準。

此創新也能夠符合不同使用人群的的需求做出拓展設計：在考慮了技術可行性的前提下，適當地對產品做出了一些拓展，以滿足不同用戶的需求，例如可在大尺寸的款式中添加USB 接口或是TF 卡插槽以便能夠讀取U 盤/TF 卡中的數據。

(三）交互設計優化及未來新技術所帶來影響的思考與展望

1.交互內容

為了能夠更好地管理和操作這種設備，可提供一種移動端APP輔助使用，此種APP 在文件管理器基礎上增加管理無線連接的功能，以符合人們的日常使用習慣。

2.延伸聯想

(1）通過程序解決在無線讀取硬盤設備的情況中普遍存在數據更新不及時的問題（通過無線方式寫入的文件設備時常無法及時更新）。

(2）尋找我的硬盤：厘米級的藍牙5.1 規范或可帶來精準的定位，更大的連接范圍，新的時代伴隨著技術的不斷提升，此類產品的創新將及時作出更新。

四、結語

移動硬盤的創新近幾年較為活躍，近年來人們對于此類設備的關注程度逐漸提升，對于其創新設計的要點便是從日常使用出發，抓住使用過程中的細節，遇到的問題在當下具備相應成熟技術的基礎上便能夠達成創新目的。本方案所提出的無線存儲方案在一定程度上解決了部分人群在日常使用硬盤過程中遇到的困惑與期待，它不局限于產品，在將來的技術更迭中能夠得到靈活的運用。