《信息科學(xué)技術(shù)導(dǎo)論》課件第8章 信息科學(xué)技術(shù)應(yīng)用舉例

第8章

信息科學(xué)技術(shù)應(yīng)用舉例

信息技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用給現(xiàn)代社會信息的傳播和使用帶來了極大的便利。本章概述了電子支付、射頻識別技術(shù)、短距離無線通信技術(shù)和智能控制技術(shù)，介紹了以智能手機為平臺的手機支付和手機控制技術(shù)。

要求學(xué)生了解電子支付的流程、常見的短距離無線通信技術(shù)、手機支付的特點和問題以及手機控制技術(shù)的應(yīng)用，重點掌握射頻識別的系統(tǒng)組成和智能控制技術(shù)的基礎(chǔ)理論。本章目錄8.1電子支付

8.2射頻識別技術(shù)

8.3短距離無線通信技術(shù)

8.4低功耗廣域網(wǎng)

8.5手機支付

8.6智能控制技術(shù)

8.7手機控制技術(shù)8.1電子支付

電子支付系統(tǒng)是指以電子方式代替現(xiàn)金進(jìn)行交易的付費及收費系統(tǒng)。

狹義的通常指只能用于實體場所的卡片或感應(yīng)元件，

廣義的電子錢包還指網(wǎng)絡(luò)消費用的虛擬錢包。

8.1.1電子支付的概念

電子支付，是指從事電子商務(wù)交易的當(dāng)事人，包括消費者、廠商和金融機構(gòu)，通過信息網(wǎng)絡(luò)，使用安全的信息傳輸手段，采用數(shù)字化方式進(jìn)行的貨幣支付或資金流轉(zhuǎn)操作。

電子支付與傳統(tǒng)支付的區(qū)別：

1.數(shù)字化的支付方式

電子支付是采用先進(jìn)的技術(shù)，通過數(shù)字流轉(zhuǎn)來完成信息傳輸?shù)?，其各種支付方式都是采用數(shù)字化的方式進(jìn)行款項支付的。

傳統(tǒng)的支付方式是通過現(xiàn)金的流轉(zhuǎn)、票據(jù)的轉(zhuǎn)讓及銀行的匯兌等物理實體的流轉(zhuǎn)來完成款項支付的的。

2.開放的系統(tǒng)平臺

電子支付的工作環(huán)境是一個開放的系統(tǒng)平臺(即因特網(wǎng))。傳統(tǒng)支付則是在較為封閉的系統(tǒng)中運作。

3.先進(jìn)的通信手段

電子支付使用的是最先進(jìn)的通信手段，例如因特網(wǎng)、Extranet等，其對軟、硬件設(shè)施的要求很高，一般要求有聯(lián)網(wǎng)的計算機、相關(guān)的軟件及其他一些配套設(shè)施。

傳統(tǒng)支付使用的是傳統(tǒng)的通信媒介，對設(shè)施沒有這么高的要求。

4.明顯的支付優(yōu)勢

電子支付具有方便、快捷、高效、經(jīng)濟的優(yōu)勢。用戶只要擁有一臺上網(wǎng)的計算機，便可足不出戶，在很短的時間內(nèi)完成整個支付過程。支付費用僅相當(dāng)于傳統(tǒng)支付的幾十分之一，甚至幾百分之一。8.1.2電子支付協(xié)議

電子支付需要在互聯(lián)網(wǎng)支付平臺按照電子支付協(xié)議來進(jìn)行。常用的電子支付協(xié)議包括兩部分：SSL(SecureSocketsLayer，安全套接層協(xié)議)和SET(SecureElectronicTransaction，安全電子交易協(xié)議)。

(1)

SSL協(xié)議是由Netscape研發(fā)的，用以保障在Internet上數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩?。SSL協(xié)議位于TCP/IP協(xié)議與各種應(yīng)用層協(xié)議之間，為數(shù)據(jù)通信提供安全支持，它已被廣泛地用于Web瀏覽器與服務(wù)器之間的身份認(rèn)證和加密數(shù)據(jù)傳輸。

SSL協(xié)議層包括兩個協(xié)議子層：SSL記錄協(xié)議；SSL握手協(xié)議。

SSL記錄協(xié)議(SSLRecordProtocol)建立在可靠的傳輸協(xié)議(如TCP)之上，為高層協(xié)議提供數(shù)據(jù)封裝、壓縮、加密等基本功能的支持。

SSL握手協(xié)議(SSLHandshakeProtocol)建立在SSL記錄協(xié)議之上，用于在實際的數(shù)據(jù)傳輸開始前，通信雙方進(jìn)行身份認(rèn)證、協(xié)商加密算法、交換加密密鑰等。

8.1.2電子支付協(xié)議

(2)SET協(xié)議(SecureElectronicTransaction)被稱為安全電子交易協(xié)議，是由MasterCard和Visa聯(lián)合Netscape、Microsoft等公司于1997年6月1日推出的一種新的電子支付模型。SET協(xié)議是B2C上基于信用卡支付模式而設(shè)計的，它保證了開放網(wǎng)絡(luò)上使用信用卡進(jìn)行在線購物的安全。SET主要是為了解決用戶、商家、銀行之間通過信用卡的交易而設(shè)計的，它具有保證交易數(shù)據(jù)的完整性、交易的不可抵賴性等優(yōu)點，因此它成為目前公認(rèn)的信用卡網(wǎng)上交易的國際標(biāo)準(zhǔn)。

SET協(xié)議所涉及的對象有消費者、在線商店、收單銀行、電子貨幣發(fā)行機構(gòu)以及認(rèn)證中心(CA)等，它的運行目標(biāo)如下：

(1)保證信息在互聯(lián)網(wǎng)上安全傳輸。

(2)保證電子商務(wù)參與者信息的相互隔離。

(3)解決網(wǎng)上認(rèn)證問題。

(4)保證網(wǎng)上交易的實時性，規(guī)范協(xié)議和消息格式。

8.1.3電子支付的發(fā)展

電子支付的發(fā)展經(jīng)歷了以下幾個階段：

(1)第一階段是銀行利用計算機處理銀行之間的業(yè)務(wù)，如辦理結(jié)算。

(2)第二階段是銀行計算機與其他機構(gòu)計算機之間資金的結(jié)算，如代發(fā)工資等業(yè)務(wù)。

(3)第三階段是利用網(wǎng)絡(luò)終端向客戶提供各項銀行服務(wù)，如自助銀行。

(4)第四階段是利用銀行銷售終端向客戶提供自動的扣款服務(wù)。

(5)第五階段是最新階段，也就是基于Internet的電子支付，它將第四階段的電子支付系統(tǒng)與Internet整合，實現(xiàn)隨時隨地通過Internet進(jìn)行直接轉(zhuǎn)賬結(jié)算，形成電子商務(wù)交易支付平臺。

2005年，是中國的電子支付元年。這一年中國電子支付市場高速增長，并且很多電子支付法規(guī)也得到了完善，經(jīng)過15年來的發(fā)展，中國的電子支付實現(xiàn)了飛速增長。

8.1.4電子支付的業(yè)務(wù)類型

按電子支付指令發(fā)起方式的不同，電子支付的業(yè)務(wù)類型可作如下劃分：

(1)網(wǎng)上支付

(2)電話支付

(3)移動支付

(4)銷售點終端交易

(5)自動柜員機交易

(6)其他電子支付。

網(wǎng)上支付是電子支付的一種形式。廣義地講，網(wǎng)上支付是以互聯(lián)網(wǎng)為基礎(chǔ)，利用銀行所支持的某種數(shù)字金融工具，發(fā)生在購買者和銷售者之間的金融交換過程。網(wǎng)上支付可實現(xiàn)從買者到金融機構(gòu)、商家之間的在線貨幣支付、現(xiàn)金流轉(zhuǎn)、資金清算、查詢統(tǒng)計等，由此為電子商務(wù)服務(wù)和其他服務(wù)提供金融支持。

電話支付是電子支付的一種線下實現(xiàn)形式，是指消費者使用電話(固定電話、手機、小靈通)或其他類似電話的終端設(shè)備，通過銀行系統(tǒng)就能從個人銀行賬戶里直接完成付款的方式。

移動支付是使用移動設(shè)備通過無線方式完成支付行為的一種新型的支付方式。移動支付所使用的移動終端可以是手機、PDA、移動PC等。8.1.5電子支付工具

隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，電子支付的工具越來越多。這些支付工具可以分為以下三大類：

(1)電子貨幣類，如電子現(xiàn)金、電子錢包等。

(2)電子信用卡類，如智能卡、借記卡、電話卡等。

(3)電子支票類，如電子支票、電子匯款(EFT)、電子劃款等。

這些支付方式各有自己的特點和運作模式，適用于不同的交易過程。以下介紹電子現(xiàn)金、電子錢包、電子支票和智能卡等常用的電子支付工具。

1.電子現(xiàn)金

電子現(xiàn)金(E-Cash)是一種以數(shù)據(jù)形式流通的貨幣，又稱為數(shù)字貨幣(DigitalCash)，是一種非常重要的電子支付工具。它把現(xiàn)金數(shù)值轉(zhuǎn)換成為一系列的加密序列數(shù)，通過這些序列數(shù)來表示現(xiàn)實中各種金額的市值，用戶在開展電子現(xiàn)金業(yè)務(wù)的銀行開設(shè)賬戶并在賬戶內(nèi)存錢后，就可以在接受電子現(xiàn)金的商店購物了。

近年來，伴隨區(qū)塊鏈技術(shù)逐漸成熟，出現(xiàn)了比特幣、瑞波幣、以太坊等數(shù)字貨幣，但受幣值波動大、監(jiān)管困難等影響，目前只在小范圍進(jìn)行流通，它們更趨向于投資工具，而非支付手段。2020年中國的法定數(shù)字貨幣，又稱為數(shù)字人民幣，已經(jīng)在小范圍開始試點，這是全球第一個投入試點的法定數(shù)字貨幣。

8.1.5電子支付工具

2.電子錢包

電子錢包是電子商務(wù)活動中網(wǎng)上購物顧客常用的一種支付工具，是在小額購物或購買小商品時常用的新式錢包。

電子錢包一直是世界各國開展電子商務(wù)活動中的熱門話題，也是實現(xiàn)全球電子化交易和因特網(wǎng)交易的一種重要工具，全世界已有很多國家正在建立電子錢包系統(tǒng)以便取代現(xiàn)金交易的模式。

我國也正在開發(fā)和研制電子錢包服務(wù)系統(tǒng)。使用電子錢包購物，通常需要在電子錢包服務(wù)系統(tǒng)中進(jìn)行。電子商務(wù)活動中的電子錢包的軟件通常都是免費提供的，可以直接使用與自己銀行賬號相連接的電子商務(wù)系統(tǒng)服務(wù)器上的電子錢包軟件，也可以從因特網(wǎng)上直接調(diào)出來使用，但需采用各種保密方式利用因特網(wǎng)上的電子錢包軟件。

世界上的兩大電子錢包服務(wù)系統(tǒng)是VISAcash和Mondex。

其他電子錢包服務(wù)系統(tǒng)還有HP公司的電子支付應(yīng)用軟件(VWALLET)，微軟公司的電子錢包MSWallet，IBM公司的CommercePOINTWallet軟件，MasterCardCash，EuroPay的Clip和比利時的Proton，等。8.1.5電子支付工具

3.電子支票

電子支票(ElectronicCheck，E-Check或E-Cheque)是一種借鑒紙張支票轉(zhuǎn)移支付的優(yōu)點，利用數(shù)字傳遞，將錢款從一個賬戶轉(zhuǎn)移到另一個賬戶的電子付款形式。

這種電子支票的支付是在與商戶及銀行相連的網(wǎng)絡(luò)上以密碼方式傳遞的，多數(shù)使用公用關(guān)鍵字加密簽名或個人身份證號碼(PIN)代替手寫簽名。

用電子支票支付，事務(wù)處理費用較低，而且銀行也能為參與電子商務(wù)的商戶提供標(biāo)準(zhǔn)化的資金信息，故而可能是最有效率的支付手段。

4.智能卡

智能卡是安裝有嵌入式存儲芯片的存儲卡。

20世紀(jì)70年代中期，法國RolandMoreno公司采取在一張信用卡大小的塑料卡片上安裝嵌入式存儲器芯片的方法，率先成功開發(fā)出IC存儲卡。

經(jīng)過20多年的發(fā)展，1997年，真正意義上的智能卡，即在塑料卡上安裝嵌入式微型控制器芯片的IC卡，由摩托羅拉和BullHN公司研制成功。

8.1.5電子支付工具

5.ATM卡

自動柜員機(ATM)卡是由銀行、信用社或其他金融機構(gòu)發(fā)行的用于進(jìn)行貨幣交易的卡。ATM卡在世界上許多國家使用都很普遍。智能卡與ATM卡的區(qū)別在于兩者分別是通過嵌入式芯片和磁條來儲存信息的。由于智能卡存儲的信息量較大，存儲信息的范圍較廣，安全性也較好，因而逐漸引起人們的重視。

6.金卡工程

中國國家金卡工程取得了令人矚目的成績。目前，IC卡已在金融、電信、社會保障、稅務(wù)、公安、交通、建設(shè)、公用事業(yè)、石油石化、組織機構(gòu)代碼管理等許多領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。

第二代居民身份證(卡)、社會保障IC卡、城市交通IC卡、電話IC卡、三表(水、電、氣)IC卡、消費IC卡等行業(yè)IC卡應(yīng)用已經(jīng)滲透到百姓生活的方方面面，并取得了較好的社會效益和經(jīng)濟效益。這對提高各行業(yè)及地方政府的現(xiàn)代化管理水平，改變?nèi)嗣竦纳钅Ｊ胶吞岣呱钯|(zhì)量，推動國民經(jīng)濟和社會信息化進(jìn)程發(fā)揮了重要作用。

8.1.6電子支付流程

電子支付的流程如下：

(1)支付的發(fā)起。

(2)支付指令的交換與清算。

(3)支付的結(jié)算等環(huán)節(jié)。

清算(Clearing)，指結(jié)算之前對支付指令進(jìn)行發(fā)送、對賬、確認(rèn)的處理，還可能包括指令的軋差。

軋差(Netting)，指交易伙伴或參與方之間各種余額或債務(wù)的對沖，以產(chǎn)生結(jié)算的最終余額。

結(jié)算(Settlement)，指交易雙方或多方對支付交易相關(guān)債務(wù)的清償。

從嚴(yán)格意義上講，清算與結(jié)算是不同的過程，清算的目的是結(jié)算。但在一些金融系統(tǒng)中清算與結(jié)算并不嚴(yán)格區(qū)分，或者清算與結(jié)算同時發(fā)生。

8.1.7電子支付優(yōu)勢

電子支付的優(yōu)勢

支付的電子化與創(chuàng)新，經(jīng)歷了后端到前端的發(fā)展過程。銀行后端IT系統(tǒng)與電信網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用，使貨幣債權(quán)能夠被電子化地記錄與保存起來，實現(xiàn)銀行間支付清算與結(jié)算的電子化處理，這個階段的變革幾乎不被公眾所注意。

銀行前端支付工具與渠道的創(chuàng)新，為消費者帶來真實的便利，ATM/POS、支付卡、互聯(lián)網(wǎng)、手機、機頂盒等逐步成熟與流行，極大地改變了銀行與客戶、消費者與商家之間的交互方式，節(jié)省成本、提高效率是創(chuàng)新的主要動力。

支付交易流程各個環(huán)節(jié)的電子化程度越來越高。從理論上講，信息與電信技術(shù)使整個支付流程能夠以電子化的方式進(jìn)行全程自動化處理。

8.2射頻識別技術(shù)射頻識別(RadioFrequencyIdentification，RFID)技術(shù)是物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)之一。

射頻識別技術(shù)作為本世紀(jì)最有發(fā)展前途的信息技術(shù)之一，已得到全球業(yè)界的高度重視。8.2.1射頻識別系統(tǒng)

射頻識別技術(shù)是20世紀(jì)90年代興起并逐漸走向成熟的一種自動識別技術(shù)，是一項利用射頻信號的空間耦合(交變磁場或電磁場)來實現(xiàn)無接觸信息傳遞，并通過所傳遞的信息達(dá)到識別目的的技術(shù)。

1．射頻識別系統(tǒng)的組成

(1)電子標(biāo)簽。

(2)天線。

(3)讀寫器。

(4)計算機系統(tǒng)。8.2.1射頻識別系統(tǒng)

2．射頻識別系統(tǒng)的基本工作原理

(1)RFID卡進(jìn)入讀寫器的射頻電波場后，由其天線獲得感應(yīng)電流，經(jīng)升壓電路作為芯片的電源。

(2)將帶信息的感應(yīng)電流，通過射頻前端電路檢測得到數(shù)字信號，并將數(shù)字信號送入邏輯控制電路進(jìn)行信息處理。

(3)所需回復(fù)的信息從存儲器中獲取，然后經(jīng)邏輯控制電路送回射頻前端電路。

(4)最后通過天線發(fā)回給讀寫器。

8.2.1射頻識別系統(tǒng)

2．射頻識別系統(tǒng)的基本工作原理

中央信息系統(tǒng)是對識別到的信息進(jìn)行管理、分析及傳輸?shù)挠嬎銠C平臺。它一般包含一個數(shù)據(jù)庫，存儲著所有RFID電子標(biāo)簽的數(shù)據(jù)信息，用戶可以通過中央信息系統(tǒng)查詢相關(guān)的RFID電子標(biāo)簽信息。

中央信息系統(tǒng)與RFID讀寫器相連，通過讀寫器對電子標(biāo)簽中數(shù)據(jù)信息進(jìn)行讀取或改寫，對數(shù)據(jù)庫內(nèi)的數(shù)據(jù)信息也進(jìn)行實時的更新。

中央信息系統(tǒng)一般和互聯(lián)網(wǎng)或?qū)＞W(wǎng)相連接，RFID電子標(biāo)簽中的數(shù)據(jù)信息可以得到大范圍的共享，用戶也可以實現(xiàn)遠(yuǎn)程操作功能。

8.2.1射頻識別系統(tǒng)

3．RFID系統(tǒng)的工作流程

(1)RFID讀寫器通過射頻模塊中的天線將無線電載波信號發(fā)射出去，形成讀寫器的一個有效識別范圍。

(2)當(dāng)RFID電子標(biāo)簽(無源標(biāo)簽)進(jìn)入到這個識別范圍時，電子標(biāo)簽被激活，通過RFID讀寫器天線發(fā)出的電磁場提取工作能量，并通過電子標(biāo)簽內(nèi)的射頻模塊的天線，將標(biāo)簽中存儲的數(shù)據(jù)信息發(fā)射出去。

(3)RFID讀寫器的天線接收到射頻信號，射頻模塊對信號進(jìn)行解調(diào)解碼，通過中央信息系統(tǒng)或讀寫器自身判斷其合法性后，針對不同的設(shè)定發(fā)出不同的指令，例如，讀取信息或者改寫信息。

(4)RFID讀寫器將經(jīng)過讀寫模塊處理后的數(shù)據(jù)信息傳輸至中央信息系統(tǒng)，中央信息系統(tǒng)對這些信息進(jìn)行實時更新，然后將這些信息共享給用戶。

在RFID系統(tǒng)中，始終以能量作為基礎(chǔ)，通過一定的時序方式來實現(xiàn)數(shù)據(jù)交換。

8.2.1射頻識別系統(tǒng)

4．RFID系統(tǒng)信道中存在的事件模型

在RFID系統(tǒng)工作的信道中存在以下三種事件模型：

(1)以能量提供為基礎(chǔ)的事件模型。

(2)以時序方式實現(xiàn)數(shù)據(jù)交換的事件模型。

(3)以數(shù)據(jù)交換為目的的事件模型。

8.2.2RFID電子標(biāo)簽

RFID電子標(biāo)簽是RFID系統(tǒng)中必備的一部分，

標(biāo)簽中存儲著被識別物體的相關(guān)信息，通常被安置

在被識別的物體表面上。

圖8-3為RFID電子標(biāo)簽組成圖。

RFID電子標(biāo)簽一般包括天線、射頻模塊、控制

模塊、存儲器、電池(可選)幾個部分。

當(dāng)RFID電子標(biāo)簽被RFID讀寫器識別或者電子標(biāo)簽主動向讀寫器發(fā)送消息時，標(biāo)簽內(nèi)的物體信息將被讀取或改寫。

按標(biāo)簽中是否有電池，可將RFID電子標(biāo)簽分為兩類：有源標(biāo)簽和無源標(biāo)簽。

RFID電子標(biāo)簽包括以下兩大模塊：

(1)射頻模塊。該模塊通過內(nèi)置的天線來完成與RFID讀寫器之間的射頻通信。

(2)控制模塊。該模塊內(nèi)有一個存儲器，它存儲著標(biāo)簽內(nèi)的所有信息?？梢酝ㄟ^與RFID讀寫器間的數(shù)據(jù)交換實時修改信息。8.2.3RFID讀寫器

RFID讀寫器是RFID系統(tǒng)的中間部分，它可以利

用射頻技術(shù)讀取或者改寫RFID電子標(biāo)簽中的數(shù)據(jù)信息，

并且可以把這些讀出的數(shù)據(jù)信息通過有線或者無線方

式傳輸?shù)街醒胄畔⑾到y(tǒng)進(jìn)行管理和分析。

圖為RFID讀寫器組成圖。

RFID讀寫器的基本組成包括：射頻模塊、天線、

讀寫模塊及其他一些基本功能單元。

RFID讀寫器還有其他的硬件設(shè)備，包括電源和時鐘等。電源用來給RFID讀寫器供電，并且通過電磁感應(yīng)可以給無源RFID電子標(biāo)簽供電；時鐘在進(jìn)行射頻通信時用于確定同步信息。

RFID讀寫器的主要功能是讀寫RFID電子標(biāo)簽中的物體信息，RFID讀寫器通過射頻模塊發(fā)送射頻信號，讀寫模塊連接射頻模塊，把由射頻模塊中得到的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行讀取或改寫。

8.2.4EPC系統(tǒng)

EPCglobal是由美國統(tǒng)一代碼協(xié)會(UCC)和國際物品編碼協(xié)會(EAN)于2003年9月共同成立的非營利性組織。

EPCglobal以推廣RFID電子標(biāo)簽的網(wǎng)絡(luò)化應(yīng)用為宗旨，繼承了Auto-ID中心的行業(yè)內(nèi)企業(yè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的制定工作，統(tǒng)一研究標(biāo)準(zhǔn)并推動商業(yè)應(yīng)用，此外，還負(fù)責(zé)EPCglobal號碼的注冊管理。

EPC概念的提出，源于射頻識別技術(shù)的發(fā)展和計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展。EPC的標(biāo)準(zhǔn)是由EPCglobal建立和推動的，主要面向物流供應(yīng)鏈領(lǐng)域。EPC系統(tǒng)的最終目標(biāo)是為每一件商品建立全球的、開放的標(biāo)識標(biāo)準(zhǔn)。

EPC系統(tǒng)構(gòu)成如下：

(1)EPC編碼體系。EPC編碼是存儲在射頻標(biāo)簽中的唯一信息。

(2)射頻識別系統(tǒng)。射頻識別(RFID)系統(tǒng)由EPC標(biāo)簽和EPC標(biāo)簽讀寫器組成。

(3)信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。EPC系統(tǒng)的信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)是在全球互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)上，通過EPC中間件、對象名稱解析服務(wù)和EPC信息服務(wù)，來實現(xiàn)全球“實物互聯(lián)”的。

8.2.4EPC系統(tǒng)

EPC系統(tǒng)的工作流程圖

8.2.5射頻識別技術(shù)應(yīng)用舉例

隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和智慧中國的快速發(fā)展，作為物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)之一的射頻識別技術(shù)得到了廣泛的應(yīng)用。例如，電子不停車收費系統(tǒng)(ElectronicTollCollection，ETC)。

電子不停車收費系統(tǒng)是目前世界上較為先進(jìn)的收費系統(tǒng)，是RFID技術(shù)在智能交通領(lǐng)域的應(yīng)用之一。圖為電子不停車收費系統(tǒng)示意圖。

在電子不停車收費系統(tǒng)中，高速

運行的車輛上裝有射頻識別電子標(biāo)簽，

高速收費站配備有射頻識別讀寫器、射

頻天線和計算機信息處理系統(tǒng)。8.3短距離無線通信技術(shù)8.3.1短距離無線通信的概念

短距離無線通信一般指通信收發(fā)雙方通過無線電波傳輸信息，并且傳輸距離限制在幾十米以內(nèi)的范圍。目前常用的短距離無線通信技術(shù)包括：近場通信(NFC)、藍(lán)牙技術(shù)(Bluetooth)、Wi-Fi技術(shù)、紅外通信技術(shù)(IrDA)、Zigbee技術(shù)、超寬帶技術(shù)(UWB)等。由于短距離無線通信技術(shù)具有近距離、低成本、低功耗、對等通信等特點，被廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)、生活、安全等各領(lǐng)域。8.3.2常用短距離無線通信方式

1.NFC手機

近場通信(NearFieldCommunication，NFC)，是一種短距離的高頻無線通信技術(shù)，允許電子設(shè)備之間進(jìn)行非接觸式、點對點數(shù)據(jù)傳輸(在10cm內(nèi))交換數(shù)據(jù)。近場通信技術(shù)是由免接觸式射頻識別技術(shù)演變而來，并向下兼容RFID。近場通信最早由SONY和PHILIPS各自開發(fā)成功，主要用于為手機等手持設(shè)備提供M2M(MachinetoMachine)的通信。

NFC芯片不僅具有相互通信功能，還具有計算能力，在Felica標(biāo)準(zhǔn)中還含有加密邏輯電路，MIFARE的后期標(biāo)準(zhǔn)也追加了加密/解密模塊(SAM)。為了推動NFC的發(fā)展和普及，業(yè)界創(chuàng)建了一個非營利性的標(biāo)準(zhǔn)組織——NFCForum，以促進(jìn)NFC技術(shù)的實施和標(biāo)準(zhǔn)化，確保設(shè)備和服務(wù)之間協(xié)同合作。目前，NFCForum在全球擁有數(shù)百個成員，包括SONY、PHLIPS、LG、摩托羅拉、三星、Intel等，其中的中國成員有中國移動、華為、中興、上海同耀和臺灣正隆等公司。8.3.2常用短距離無線通信方式

1.NFC手機

NFC手機內(nèi)置NFC芯片，比原先僅作為標(biāo)簽使用的RFID增加了數(shù)據(jù)雙向傳輸?shù)墓δ埽@個進(jìn)步使得其更加適用于電子貨幣支付；特別是RFID所不能實現(xiàn)的相互認(rèn)證和動態(tài)加密以及一次性鑰匙(OTP)都能夠在NFC上實現(xiàn)。NFC技術(shù)支持多種應(yīng)用，包括移動支付與交易、對等式通信及移動中的信息訪問等。

通過NFC手機，人們可以在任何地點、任何時間，通過任何設(shè)備與他們希望得到的娛樂服務(wù)與交易聯(lián)系在一起，從而完成付款、獲取海報信息等。(4)讀卡器模式(Reader/WriterMode)。該模式可作為非接觸式讀卡器使用。例如，從海報或者展覽信息電子標(biāo)簽上讀取相關(guān)信息。

8.3.2常用短距離無線通信方式

1.NFC手機

NFC設(shè)備可以用作非接觸式智能卡、智能卡的讀寫器終端以及設(shè)備對設(shè)備的數(shù)據(jù)傳輸鏈路，其應(yīng)用主要可分為以下四個基本類型。

(1)用于付款和購票、電子票證、智能媒體以及交換、傳輸數(shù)據(jù)。

(2)卡模式(CardEmulation)。這個模式其實就是相當(dāng)于一張采用RFID技術(shù)的IC卡，可以替代現(xiàn)在大量使用IC卡(包括信用卡)的場合，如商場刷卡、公交刷卡系統(tǒng)，門禁管制系統(tǒng)，車票、門票驗票機等。此種方式下有一個極大的優(yōu)點，那就是卡片通過非接觸讀卡器的RF域來供電，即便是寄主設(shè)備(如手機)沒電也可以工作。

(3)點對點模式(P2PMode)。這個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，傳輸速度也較快，且功耗低(藍(lán)牙也類似)。將兩個具備NFC功能的設(shè)備連接起來，能實現(xiàn)數(shù)據(jù)的點對點傳輸，如下載音樂、交換圖片或者同步設(shè)備地址簿。因此通過NFC，多個設(shè)備如數(shù)碼相機、PDA、計算機和手機之間都可以交換資料或者進(jìn)行服務(wù)。

(4)讀卡器模式(Reader/WriterMode)。該模式可作為非接觸式讀卡器使用。例如，從海報或者展覽信息電子標(biāo)簽上讀取相關(guān)信息。

8.3.2常用短距離無線通信方式

1.藍(lán)牙技術(shù)

藍(lán)牙技術(shù)(Bluetooth)是廣受業(yè)界關(guān)注的短距離無線連接技術(shù)。它是一種無線數(shù)據(jù)與語音通信的開放性全球規(guī)范，它以低成本的短距離無線連接為基礎(chǔ)，可為固定的或移動的終端設(shè)備提供廉價的接入服務(wù)。

藍(lán)牙技術(shù)的實質(zhì)內(nèi)容是為固定設(shè)備或移動設(shè)備之間的通信環(huán)境建立通用的近距離無線接口，將通信技術(shù)與計算機技術(shù)進(jìn)一步結(jié)合起來，使各種設(shè)備在沒有電線或電纜相互連接的情況下，能在近距離范圍內(nèi)實現(xiàn)相互通信或操作。其傳輸頻段為全球公眾通用的2.4GHzISM頻段，提供1Mb/s的傳輸速率和10m的傳輸距離。

藍(lán)牙技術(shù)的缺點是過于昂貴，突出表現(xiàn)在芯片大小和價格難以下調(diào)、抗干擾能力不強、傳輸距離太短、信息安全問題等方面，這就使得許多用戶不愿意花大價錢來購買這種無線設(shè)備。因此，業(yè)內(nèi)專家認(rèn)為，藍(lán)牙的市場前景取決于藍(lán)牙價格和基于藍(lán)牙的應(yīng)用是否能達(dá)到一定的規(guī)模。

8.3.2常用短距離無線通信方式

3.Wi-Fi技術(shù)

Wi-Fi(WirelessFidelity，無線高保真)是一種無線通信協(xié)議，正式名稱是IEEE802.11系列標(biāo)準(zhǔn)，與藍(lán)牙一樣，同屬于短距離無線通信技術(shù)。Wi-Fi雖然在數(shù)據(jù)安全性方面比藍(lán)牙技術(shù)要差一些，但在電波的覆蓋范圍方面卻略勝一籌，可達(dá)100m左右。

Wi-Fi是以太網(wǎng)的一種無線擴展，理論上只要用戶位于一個接入點四周的一定區(qū)域內(nèi)，就能以幾百Mb/s的速度接入Web。但實際上，如果有多個用戶同時通過一個點接入，那么帶寬被多個用戶分享，Wi-Fi信號不受墻壁阻隔，但在建筑物內(nèi)的有效傳輸距離小于戶外。

8.3.2常用短距離無線通信方式

3.Wi-Fi技術(shù)

WLAN未來最具潛力的應(yīng)用將主要在SOHO、家庭無線網(wǎng)絡(luò)以及不便安裝電纜的建筑物或某些場所。目前這一技術(shù)的用戶主要來自機場、酒店、商場等公共熱點場所。Wi-Fi技術(shù)可將Wi-Fi與基于XML或Java的Web服務(wù)融合起來，可以大幅度減少企業(yè)的成本。例如，企業(yè)選擇在每一層樓或每一個部門配備Wi-Fi的接入點，而不是采用電纜線把整幢建筑物連接起來。這樣一來，可以節(jié)省大量鋪設(shè)電纜所需花費的資金。

微軟推出的桌面操作系統(tǒng)WindowsXP和嵌入式操作系統(tǒng)WindowsCE都包含了對Wi-Fi的支持。其中，WindowsCE同時還包含對Wi-Fi的競爭對手藍(lán)牙等其他無線通信技術(shù)的支持。由于投資Wi-Fi的費用降低，許多廠商介入這一領(lǐng)域。Intel推出了集成WLAN技術(shù)的筆記本電腦芯片組，不用外接無線網(wǎng)卡就可實現(xiàn)無線上網(wǎng)。

8.3.2常用短距離無線通信方式

4.IrDA技術(shù)

IrDA是一種利用紅外線進(jìn)行點對點通信的技術(shù)，也是第一個實現(xiàn)無線個人局域網(wǎng)(PAN)的技術(shù)。目前它的軟硬件技術(shù)都很成熟，在小型移動設(shè)備如PDA、手機上廣泛使用。事實上，當(dāng)今每一個出廠的PDA及許多手機、筆記本電腦、打印機等產(chǎn)品都支持IrDA。

IrDA的主要優(yōu)點是無需申請頻率的使用權(quán)，因而紅外通信成本低廉，并且還具有移動通信所需的體積小、功耗低、連接方便、簡單易用的特點。此外，紅外線發(fā)射角度較小，傳輸上安全性較高。

IrDA的不足之處在于它是一種視距傳輸，兩個相互通信的設(shè)備之間必須對準(zhǔn)，中間不能被其他物體阻隔，因而該技術(shù)只能用于2臺(非多臺)設(shè)備之間的連接。而藍(lán)牙就沒有此限制，且不受墻壁的阻隔。IrDA目前的研究方向是如何解決視距傳輸問題及提高數(shù)據(jù)傳輸率。

8.3.2常用短距離無線通信方式

5.ZigBee技術(shù)

ZigBee主要應(yīng)用在短距離范圍之內(nèi)并且數(shù)據(jù)傳輸速率不高的各種電子設(shè)備之間。ZigBee名字來源于蜂群使用的賴以生存和發(fā)展的通信方式，蜜蜂通過跳ZigZag形狀的舞蹈來分享新發(fā)現(xiàn)的食物源的位置、距離和方向等信息。

ZigBee可以說是藍(lán)牙的同族兄弟，它使用2.4GHz波段，采用跳頻技術(shù)。與藍(lán)牙相比，ZigBee更簡單，速率更慢，功率及費用也更低。它的基本速率是250kb/s，當(dāng)降低到28kb/s時，傳輸范圍可擴大到134m，并獲得更高的可靠性。8.3.2常用短距離無線通信方式

5.ZigBee技術(shù)

ZigBee技術(shù)的特點：

(1)數(shù)據(jù)傳輸速率低。ZigBee傳輸速率只有10kb/s～250kb/s，專注于低傳輸應(yīng)用。

(2)功耗低。在低耗電待機模式下，兩節(jié)普通5號干電池可使用6個月以上。

(3)成本低。因為ZigBee數(shù)據(jù)傳輸速率低，協(xié)議簡單，所以大大降低了成本。

(4)網(wǎng)絡(luò)容量大。每個ZigBee網(wǎng)絡(luò)最多可支持255個設(shè)備。

(5)有效范圍小。ZigBee的有效覆蓋范圍在10～75m之間，能覆蓋普通家庭或辦公室環(huán)境。

(6)工作頻段靈活。ZigBee的工作頻段分別為2.4GHz、868MHz(歐洲)及915MHz(美國)，均為免執(zhí)照頻段。

8.3.2常用短距離無線通信方式

6.UWB技術(shù)

超寬帶(UltraWideband，UWB)技術(shù)是一種無線載波通信技術(shù)，它不采用正弦載波，而是利用納秒級的非正弦波窄脈沖傳輸數(shù)據(jù)，因此其所占的頻譜范圍很寬。

UWB可在非常寬的帶寬上傳輸信號，美國FCC對UWB的規(guī)定為在3.1GHz～10.6GHz頻段中占用500MHz以上的帶寬。由于UWB可以利用低功耗、低復(fù)雜度發(fā)射/接收機實現(xiàn)高速數(shù)據(jù)傳輸，因此它在非常寬的頻譜范圍內(nèi)采用低功率脈沖傳輸數(shù)據(jù)而不會對常規(guī)窄帶無線通信系統(tǒng)造成大的干擾，并可充分利用頻譜資源。8.3.2常用短距離無線通信方式

6.UWB技術(shù)

UWB技術(shù)具有系統(tǒng)復(fù)雜度低，發(fā)射信號功率譜密度低，對信道衰落不敏感，截獲能力低，定位精度高等優(yōu)點，尤其適用于室內(nèi)等密集多徑場所的高速無線接入，非常適于建立一個高效的無線局域網(wǎng)或無線個域網(wǎng)(WPAN)。

UWB主要應(yīng)用在小范圍、高分辨率、能夠穿透墻壁、地面和身體的雷達(dá)和圖像系統(tǒng)中。除此之外，這種新技術(shù)適用于對速率要求非常高(大于100Mb/s)的LANs或PANs。

UWB最具特色的應(yīng)用將是視頻、消費、娛樂方面的無線個人局域網(wǎng)(PANs)。UWB有可能在10m范圍內(nèi)，支持高達(dá)110Mb/s的數(shù)據(jù)傳輸率，不需要壓縮數(shù)據(jù)就可以快速、簡單、經(jīng)濟地完成視頻數(shù)據(jù)處理。

8.4低功耗廣域網(wǎng)8.4.1低功耗廣域網(wǎng)的概念

低功耗廣域網(wǎng)(LowPowerWideAreaNetwork，LPWAN)是面向物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的一種遠(yuǎn)距離、低功耗的無線通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。LPWAN技術(shù)更適用于大規(guī)模物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用部署，進(jìn)而帶來物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的大發(fā)展。8.4.2低功耗廣域網(wǎng)特點

(1)功耗低。LPWAN通信頻次低、數(shù)據(jù)量小，可以使用電池供電，電池使用壽命可長達(dá)數(shù)年。

(2)傳輸距離遠(yuǎn)。LPWAN傳輸距離一般超過5km，甚至可達(dá)幾十公里。

(3)覆蓋范圍廣。LPWAN可以覆蓋難以到達(dá)或者偏遠(yuǎn)地區(qū)。

(4)可靠性高。LPWAN可長時間運行于無人值守環(huán)境，抗干擾能力強。

(5)低成本。LPWAN可使用低成本組件，簡化硬件設(shè)計，降低成本。

8.4.3常見的低功耗廣域網(wǎng)

低功耗廣域網(wǎng)工作在授權(quán)頻段的技術(shù)主要包括NB-IoT、EC-GSM；工作在非授權(quán)頻段的技術(shù)主要包括Lora、SigFox。

1.NB-IoT

NB-IoT(NarrowBandInternetofThings)，稱為窄帶物聯(lián)網(wǎng)，它支持低功耗設(shè)備在廣域網(wǎng)的蜂窩數(shù)據(jù)連接。

NB-IoT可以直接部署于2G/3G/4G網(wǎng)絡(luò)，現(xiàn)有無線網(wǎng)絡(luò)基站的射頻與天線等可以復(fù)用，有利于降低成本和市場推廣應(yīng)用，也使得NB-IoT的部署更加靈活快捷。NB-IoT雖然犧牲了速率，卻換回了更低的功耗，并且能覆蓋到地下車庫、地下室、地下管道等信號難以到達(dá)的地方，可以實現(xiàn)通信的全覆蓋。

因為NB-IoT自身具備的低功耗、廣覆蓋、低成本、大容量等優(yōu)勢，使其可以廣泛應(yīng)用于多種垂直行業(yè)，如遠(yuǎn)程抄表、資產(chǎn)跟蹤、智能停車、智慧農(nóng)業(yè)等。

8.4.3常見的低功耗廣域網(wǎng)

2.EC-GSM

EC-GSM(ExtendedCoverage-GSM，即擴展覆蓋GSM技術(shù))。EC-GSM技術(shù)可以使用現(xiàn)有已布建的GSM(2G)基地臺，可擁有更大的通信覆蓋面積，支持更多GSM終端節(jié)點的通信。其優(yōu)點是采用授權(quán)頻譜，通信可靠、安全，可與GSM混合部署，無須額外的頻譜資源。但是也有很多運營商已決定退出GSM網(wǎng)，其產(chǎn)業(yè)鏈前景不明朗。

8.4.3常見的低功耗廣域網(wǎng)

3.LoRa

LoRa(LongRangeRadio)，即遠(yuǎn)距離無線電。它是由法國一家公司Cycleo研發(fā)的一種創(chuàng)新半導(dǎo)體技術(shù)LoRa，后來被美國Semtech公司收購。后續(xù)由Semtech公司基于LoRa技術(shù)，開發(fā)了一套LoRa通信芯片解決方案。LoRa后續(xù)通過LoRa聯(lián)盟開始覆蓋推廣普及。

LoRa主要在全球免費的433、470、868、915MHz等頻段運行(即非授權(quán)頻段)。采用了線性調(diào)制擴頻的方式，能夠顯著提高其接收靈敏度，實現(xiàn)了比其他調(diào)制技術(shù)更遠(yuǎn)的通信距離。

LoRa具有遠(yuǎn)距離、低功耗、多節(jié)點、低成本和抗擾等特性，同時LoRa還具有低速率、小數(shù)據(jù)傳輸?shù)忍攸c。目前LoRa被廣泛應(yīng)用在智慧社區(qū)、智能家居和樓宇、智能表計、智慧農(nóng)業(yè)、智能物流等行業(yè)，前景廣闊。

8.4.3常見的低功耗廣域網(wǎng)

4.SigFox

SigFox是SigFox公司部署的一種低成本、高可靠性、低功耗的廣域網(wǎng)解決方案，通過用戶設(shè)備集成支持SigFox協(xié)議的射頻模塊或者芯片，提供物聯(lián)網(wǎng)(IoT)連接服務(wù)。SigFox使用192kHz頻譜帶寬的公共頻段來傳輸信號。

SigFox協(xié)議具有低功耗、低成本、網(wǎng)絡(luò)容量高、簡單易用等特點。

SigFox應(yīng)用主要集中在工業(yè)、共用事業(yè)、農(nóng)業(yè)、公共部門等領(lǐng)域的智能計量、智能跟蹤、溫度檢測等方面。

8.5手機支付

8.5.1手機支付的概念

手機支付就是用戶使用手機對所消費的商品或服務(wù)進(jìn)行賬務(wù)支付的一種服務(wù)方式。

截至2020年12月，中國網(wǎng)絡(luò)支付用戶規(guī)模達(dá)8.54億人，其中手機用戶占99.84%，且支付寶和微信用戶占據(jù)超過80%的市場份額。

維薩公司是一個由21000家金融機構(gòu)會員所組成的聯(lián)盟組織，總部位于美國加利福尼亞州舊金山。1959年，美洲銀行開始在美國加利福尼亞州發(fā)行美洲銀行卡；1977年，“VISA”被正式作為該組織的標(biāo)志，稱為維薩國際組織。VISA卡是維薩國際組織于1982年年末開始發(fā)行的信用卡，如圖8-7所示。

Visa系統(tǒng)是全世界最完善的電子支付網(wǎng)絡(luò)，將全球多達(dá)10億持卡人與2400萬個商戶交易點緊密聯(lián)系。Visa系統(tǒng)是于1973年創(chuàng)立的金融機構(gòu)組織，并于1976年開始沿用“Visa”的名稱。

世界各地對于手機支付服務(wù)的需求與日俱增。Visa與行業(yè)合作伙伴攜手，通過了解和滿足各地的特殊需求，為消費者提供手機支付服務(wù)。

8.5.2手機支付的方式

(1)手機話費支付方式：費用通過手機賬單收取，用戶在支付其手機賬單的同時支付了這一費用。

在這種方式中，移動運營商為用戶提供了信用，但這種代收費的方式使得電信運營商有超范圍經(jīng)營金融業(yè)務(wù)之嫌，因此其范圍僅限于下載手機鈴聲等有限業(yè)務(wù)，交易額度受限。

(2)指定綁定銀行支付：費用從用戶開通的電話銀行賬戶(即借記卡賬戶)或信用卡賬戶中扣除。

在該方式中，手機只是一個簡單的信息通道，將用戶的銀行賬號或信用卡號與其手機號相關(guān)聯(lián)，如果更換手機號則需要到開戶行做變更。

(3)銀聯(lián)快捷支付。該種方式無需綁定手機支付，個人用戶無需在銀行開通手機支付功能，即可實現(xiàn)用各種帶有銀聯(lián)標(biāo)識的借記卡進(jìn)行支付。系統(tǒng)采用雙信道通信方式進(jìn)行通信，非同步傳輸，更加安全快捷，相對而言此種方式最為簡單、方便、快捷。

8.5.2手機支付的基本原理

手機支付的基本原理是將用戶手機SIM卡與用戶本人的銀行卡賬號建立一種一一對應(yīng)的關(guān)系，用戶通過發(fā)送短信的方式，在系統(tǒng)短信指令的引導(dǎo)下即可完成交易支付請求。

手機支付的特點是操作簡單，可以

隨時隨地進(jìn)行交易。用戶還可以通過WAP

和客戶端兩種方式進(jìn)行支付，無需任何綁

定，用戶在短信引導(dǎo)下完成交易，僅需要

輸入銀行卡號和密碼即可，銀聯(lián)結(jié)算。

手機支付這項個性化增值服務(wù)可以實

現(xiàn)眾多支付功能，此項服務(wù)強調(diào)了移動繳

費和消費。手機支付將真正讓手機成為隨

身攜帶的電子錢包。

8.5.3手機支付的基本原理

通過特殊技術(shù)(主要是NFC近距離通信技術(shù))實現(xiàn)手機支付的手機，可支持電子支付和數(shù)據(jù)下載等多種功能。未來手機將集成公交卡、銀行卡和鑰匙等功能，提供部分日常生活服務(wù)，方便市民出行購物。

手機支付的技術(shù)實現(xiàn)了整個移動支付的價值鏈，包括移動運營商、支付服務(wù)商(比如銀行、銀聯(lián)等)、應(yīng)用提供商(公交、校園、公共事業(yè)等)、設(shè)備提供商(終端廠商、卡供應(yīng)商、芯片提供商等)、系統(tǒng)集成商、商家和終端用戶。

目前移動支付技術(shù)的實現(xiàn)方案主要有五種，即雙界面JAVAcard、SIMPass、RFID-SIM、NFC和智能SD卡。8.5.3手機支付的基本原理

NFC手機內(nèi)置NFC芯片，是組成RFID模塊的一部分。它可以被當(dāng)作RFID無源標(biāo)簽使用，進(jìn)行費用支付；也可以被當(dāng)作RFID讀寫器，用作數(shù)據(jù)交換與采集；還可以進(jìn)行NFC手機之間的數(shù)據(jù)通信。

RFID-SIM是雙界面智能卡技術(shù)向手機領(lǐng)域滲透的產(chǎn)品。RFID-SIM既有SIM卡的功能，也可實現(xiàn)近距離無線通信。

金融智能SD卡在目前SIM卡的封裝形式下，EEPROM容量已經(jīng)達(dá)到極限。通過使用智能SD卡來擴大SIM卡的容量，可以滿足業(yè)務(wù)拓展的需要。

銀聯(lián)新一代智能卡手機支付是以手機中的金融智能卡(SIM卡或智能SD卡)作為支付賬戶載體，以手機作為支付信息處理終端，通過無線通信網(wǎng)絡(luò)以及非接觸通信技術(shù)(NFC)進(jìn)行遠(yuǎn)程和現(xiàn)場支付的新興支付方式。

8.5.4手機支付的優(yōu)點、作用及問題

1．手機支付的優(yōu)點

手機支付其實是支付卡、網(wǎng)上銀行、代收費、第三方支付等多種電子支付融合發(fā)展之后的集成支付方式。相比傳統(tǒng)的支付，手機支付具有以下優(yōu)點：

(1)當(dāng)前，全球手機用戶已經(jīng)突破52億，就家庭滲透率而言，國內(nèi)早已達(dá)到95%以上，手機支付與用戶對支付的需求性相當(dāng)一致。

(2)手機具備終端和聯(lián)網(wǎng)的雙重屬性，可以充分滿足未來用戶、商戶、各個支付相關(guān)產(chǎn)業(yè)對近距和遠(yuǎn)程相統(tǒng)一進(jìn)行隨時便捷支付的需求。

(3)手機支付可與手機號碼進(jìn)行捆綁。如果配合適當(dāng)?shù)墓芾頇C制和技術(shù)管控，隨身攜帶的資金安全會進(jìn)一步得到提高。

(4)手機支付操作便捷簡單。

8.5.4手機支付的優(yōu)點、作用及問題

2．手機支付的作用

手機支付是支付方式發(fā)展的一種必然趨勢，手機支付的推廣和應(yīng)用對于商戶、服務(wù)提供商和消費者具有以下三個方面的作用：

(1)對于商戶而言，手機支付將為自身業(yè)務(wù)的開展提供無空間和時間障礙的便捷支付體系，在加速支付效率，減少運營成本的同時也降低了目標(biāo)用戶群的消費門檻，有助于進(jìn)一步構(gòu)建多元化的營銷模式，進(jìn)一步提升整體營銷效果。

(2)從服務(wù)提供商的角度來看，在完成規(guī)模化推廣并與傳統(tǒng)以及移動互聯(lián)網(wǎng)相關(guān)產(chǎn)業(yè)結(jié)合后，手機支付所具備的獨特優(yōu)勢和廣闊的發(fā)展前景，將為服務(wù)提供商帶來巨大的經(jīng)濟效益。

(3)對于消費者來講，手機支付使得支付資金攜帶更加方便，消費過程更加便捷簡單，消除了支付障礙之后，可以更好地嘗試許多新的消費模式。同時如果配以適當(dāng)?shù)墓芾頇C制和技術(shù)管控，支付資金的安全性也會得到進(jìn)一步提高。

8.5.4手機支付的優(yōu)點、作用及問題

3．手機支付的問題

1)手機支付的主要問題

手機支付無論對用戶還是銀行，首先需要考慮的就是通過各種技術(shù)手段保障其安全性，沒有這一基本前提，手機支付的前景便不容樂觀。

2)手機支付的主要弊端

就目前而言，手機支付方式存在以下兩個明顯的弊端：

(1)大多數(shù)手機受到SIM卡容量的限制，所發(fā)送的信息全部為明碼，致使手機支付的安全性較低。

(2)通過短信支付的方式即時性較差，難免會造成資金流和物流的停滯。

8.5.4手機支付的優(yōu)點、作用及問題

3．手機支付的問題

3)手機支付必須解決的問題

若要使手機支付達(dá)到理想的快捷和安全的層面，至少還要從技術(shù)角度解決以下兩個方面的問題：

(1)SIM卡與STK卡的融合問題。STK卡是一種小型編程語言的軟件，可以固化在SIM卡中，它能接收和發(fā)送GSM的短信數(shù)據(jù)，起到SIM卡與短信之間的接口作用，同時它還允許SIM卡運行自己的應(yīng)用軟件。

(2)通過技術(shù)手段保障信息傳輸?shù)募皶r性。利用手機支付，一般要求通信的實時性較強，采用短信方式在遇到某些情況時，由于存儲等原因，往往使其不能及時轉(zhuǎn)發(fā)而有一定的時延。此外，有些物品的購買，不能用短消息，而需用語音實現(xiàn)，這樣會產(chǎn)生通話費用，導(dǎo)致交易成本增加。如何利用語音回?fù)艿确绞?，以及對SMS、WAP、GPRS等傳輸手段的綜合比較及采用尚待研究。

8.6智能控制技術(shù)在信息化的今天，各種智能控制技術(shù)正在改變我們的生活。智能手機與控制技術(shù)的結(jié)合，為智能控制技術(shù)的應(yīng)用打開了方便之門8.6.1智能控制的概念

智能控制(IntelligentControls)，是在無人干預(yù)的情況下，能自主地驅(qū)動智能機器，實現(xiàn)控制目標(biāo)的自動控制技術(shù)。

控制理論發(fā)展至今已有100多年的歷史，經(jīng)歷了“經(jīng)典控制理論”和“現(xiàn)代控制理論”的發(fā)展階段，已進(jìn)入“大系統(tǒng)理論”和“智能控制理論”階段。

智能控制技術(shù)(IntelligentControlTechnology，ICT)是控制理論發(fā)展的新階段，主要用來解決那些用傳統(tǒng)方法難以解決的復(fù)雜系統(tǒng)的控制問題。

8.6.1智能控制的概念

1．常用智能控制技術(shù)

(1)模糊邏輯控制。

(2)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制。

(3)專家系統(tǒng)。

(4)學(xué)習(xí)控制。

(5)分層遞階控制。

(6)遺傳算法。

8.6.1智能控制的概念

1．智能控制的定義

定義一：智能控制是由智能機器自主地實現(xiàn)其目標(biāo)的過程，而智能機器則定義為在結(jié)構(gòu)化或非結(jié)構(gòu)化的、熟悉或陌生的環(huán)境中，自主地或與人交互地執(zhí)行人類規(guī)定的任務(wù)的一種機器。

定義二：K.J.奧斯托羅姆則認(rèn)為，把人類具有的直覺推理和試湊法等智能加以形式化或機器模擬，并用于控制系統(tǒng)的分析與設(shè)計中，以期在一定程度上實現(xiàn)控制系統(tǒng)的智能化，這就是智能控制。

定義三：智能控制是一類無需人的干預(yù)就能夠自主地驅(qū)動智能機器實現(xiàn)其目標(biāo)的自動控制，也是用計算機模擬人類智能的一個重要領(lǐng)域。

定義四：智能控制實際只是研究與模擬人類智能活動及其控制與信息傳遞過程的規(guī)律，研制具有仿人智能的工程控制與信息處理系統(tǒng)的一個新興分支學(xué)科。

8.6.2智能控制的概念

智能控制的核心在高層控制，即組織控制。高層控制是對實際環(huán)境或過程進(jìn)行組織、決策和規(guī)劃，以實現(xiàn)問題的求解。為了完成這些任務(wù)，需要采用符號信息處理、啟發(fā)式程序設(shè)計、知識表示、自動推理和決策等有關(guān)技術(shù)。

這些問題的求解過程與人腦的思維過程有一定的相似性，即具有一定程度的“智能”。對許多復(fù)雜的系統(tǒng)，難以建立有效的數(shù)學(xué)模型和用常規(guī)的控制理論去進(jìn)行定量計算和分析，而必須采用定量方法與定性方法相結(jié)合的控制方式。

定量方法與定性方法相結(jié)合的目的是要由機器用類似于人的智慧和經(jīng)驗來引導(dǎo)求解過程。因此，在研究和設(shè)計智能系統(tǒng)時，主要注意力不是放在數(shù)學(xué)公式的表達(dá)、計算和處理方面，而是放在對任務(wù)和現(xiàn)實模型的描述、符號和環(huán)境的識別以及知識庫和推理機的開發(fā)上，即智能控制的關(guān)鍵問題不是設(shè)計常規(guī)控制器，而是研制智能機器的模型。

8.6.2智能控制的概念

隨著人工智能和計算機技術(shù)的發(fā)展，已經(jīng)有可能把自動控制和人工智能以及系統(tǒng)科學(xué)中一些有關(guān)學(xué)科分支(如系統(tǒng)工程、系統(tǒng)學(xué)、運籌學(xué)、信息論)結(jié)合起來，建立一種適用于復(fù)雜系統(tǒng)的控制理論和技術(shù)。智能控制正是在這種條件下產(chǎn)生的。它是自動控制技術(shù)的最新發(fā)展階段，也是用計算機模擬人類智能進(jìn)行控制的研究領(lǐng)域。

1965年，傅京孫首先提出把人工智能的啟發(fā)式推理規(guī)則用于學(xué)習(xí)控制系統(tǒng)。

1985年，在美國首次召開了智能控制學(xué)術(shù)討論會。

從20世紀(jì)60年代起，計算機技術(shù)和人工智能技術(shù)迅速發(fā)展，為了提高控制系統(tǒng)的自學(xué)習(xí)能力，控制界學(xué)者開始將人工智能技術(shù)應(yīng)用于控制系統(tǒng)。

20世紀(jì)70年代初，傅京孫、Glofiso和Saridis等學(xué)者從控制論角度總結(jié)了人工智能技術(shù)與自適應(yīng)、自組織、自學(xué)習(xí)控制的關(guān)系，提出了智能控制就是人工智能技術(shù)與控制理論的交叉的思想，并創(chuàng)立了人機交互式分級遞階智能控制的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。

20世紀(jì)80年代，隨著專家系統(tǒng)技術(shù)的逐漸成熟及計算機技術(shù)的迅速發(fā)展，使得智能控制和決策的研究也取得了較大進(jìn)展。

近年來，隨著科技的飛速發(fā)展，“中國制造”向以智能控制為基礎(chǔ)的“中國智造”轉(zhuǎn)型，并且伴隨著5G技術(shù)的發(fā)展，進(jìn)一步推動了“中國智造”的發(fā)展進(jìn)程。

8.6.3智能控制系統(tǒng)

一個系統(tǒng)如果具有感知環(huán)境、不斷獲得信息以減小不確定性和規(guī)劃、產(chǎn)生以及執(zhí)行控制行為的能力，即稱為智能控制系統(tǒng)。

智能控制技術(shù)是在向人腦學(xué)習(xí)的過程中不斷發(fā)展起來的。人腦是一個超級智能控制系統(tǒng)，具有實時推理、決策、學(xué)習(xí)和記憶等功能，能適應(yīng)各種復(fù)雜的控制環(huán)境。

智能控制與傳統(tǒng)自動控制的區(qū)別主要有以下幾點：

(1)傳統(tǒng)的自動控制是建立在確定的模型基礎(chǔ)上的，而智能控制的研究對象則存在模型嚴(yán)重的不確定性。

(2)傳統(tǒng)的自動控制系統(tǒng)的輸入或輸出設(shè)備與人及外界環(huán)境的信息交換很不方便。計算機及多媒體技術(shù)的迅速發(fā)展，使智能控制變成了多方位“立體”的控制系統(tǒng)。

(3)傳統(tǒng)的自動控制系統(tǒng)具有控制任務(wù)單一性的特點，而智能控制系統(tǒng)的控制任務(wù)可以比較復(fù)雜。

8.6.3智能控制系統(tǒng)

(4)傳統(tǒng)的控制理論對線性問題有較成熟的理論，而對高度非線性的控制對象雖然有一些非線性方法可以利用，但不盡如人意。而智能控制為解決這類復(fù)雜的非線性問題找到了一個出路。

(5)與傳統(tǒng)的自動控制系統(tǒng)相比，智能控制系統(tǒng)具有足夠的關(guān)于人的控制策略、被控對象及環(huán)境的有關(guān)知識以及運用這些知識的能力。

(6)與傳統(tǒng)的自動控制系統(tǒng)相比，智能控制系統(tǒng)能以非數(shù)學(xué)廣義模型和數(shù)學(xué)表示的混合方式控制過程，采用開閉環(huán)控制和定性及定量控制相結(jié)合的多模態(tài)控制方式。

(7)與傳統(tǒng)的自動控制系統(tǒng)相比，智能控制系統(tǒng)具有變結(jié)構(gòu)特點，能總體自尋優(yōu)，具有自適應(yīng)、自組織、自學(xué)習(xí)和自協(xié)調(diào)能力。

(8)與傳統(tǒng)的自動控制系統(tǒng)相比，智能控制系統(tǒng)具有補償能力、自修復(fù)能力以及判斷決策能力。

8.6.4智能控制的技術(shù)基礎(chǔ)與應(yīng)用

1．智能控制的技術(shù)基礎(chǔ)

智能控制以控制理論、計算機科學(xué)、人工智能、運籌學(xué)等學(xué)科為基礎(chǔ)，擴展了相關(guān)的理論和技術(shù)，其中應(yīng)用較多的有模糊邏輯、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、專家系統(tǒng)、遺傳算法等理論，以及自適應(yīng)控制、自組織控制和自學(xué)習(xí)控制等技術(shù)。

專家系統(tǒng)是利用專家知識對專門的或困難的問題進(jìn)行描述的控制系統(tǒng)。盡管專家系統(tǒng)在解決復(fù)雜的高級推理中獲得了較為成功的應(yīng)用，但是專家系統(tǒng)的實際應(yīng)用相對還是比較少的。

模糊邏輯用模糊語言描述系統(tǒng)，既可以描述應(yīng)用系統(tǒng)的定量模型，也可以描述其定性模型。模糊邏輯可適用于任意復(fù)雜的對象控制。

遺傳算法作為一種非確定的擬自然隨機優(yōu)化工具，具有并行計算、快速尋找全局最優(yōu)解等特點，它可以和其他技術(shù)混合使用，用于智能控制的參數(shù)、結(jié)構(gòu)或環(huán)境的最優(yōu)控制。

8.6.4智能控制的技術(shù)基礎(chǔ)與應(yīng)用

1．智能控制的技術(shù)基礎(chǔ)

神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是利用大量的神經(jīng)元，按一定的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行學(xué)習(xí)和調(diào)整的自適應(yīng)控制方法。它能表示出豐富的特性，具體包括并行計算、分布存儲、可變結(jié)構(gòu)、高度容錯、非線性運算、自我組織、學(xué)習(xí)或自學(xué)習(xí)。這些特性是人們長期追求和期望的系統(tǒng)特性。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在智能控制的參數(shù)、結(jié)構(gòu)或環(huán)境的自適應(yīng)、自組織、自學(xué)習(xí)等控制方面具有獨特的能力。

智能控制的相關(guān)技術(shù)與控制方式結(jié)合或綜合交叉結(jié)合，構(gòu)成風(fēng)格和功能各異的智能控制系統(tǒng)和智能控制器，這也是智能控制技術(shù)方法的一個主要特點

8.6.4智能控制的技術(shù)基礎(chǔ)與應(yīng)用

2．智能控制的應(yīng)用

1)生產(chǎn)過程中的智能控制

生產(chǎn)過程中的智能控制主要包括局部級智能控制和全局級智能控制。

局部級智能控制是指將智能引入工藝過程中的某一單元進(jìn)行控制器設(shè)計。其研究熱點是智能PID控制器，因為其在參數(shù)的整定和在線自適應(yīng)調(diào)整方面具有明顯的優(yōu)勢，且可用于控制一些非線性的復(fù)雜對象。

全局級的智能控制主要針對整個生產(chǎn)過程的自動化，包括整個操作工藝的控制、過程的故障診斷、規(guī)劃過程操作及處理異常等。

8.6.4智能控制的技術(shù)基礎(chǔ)與應(yīng)用

2．智能控制的應(yīng)用

2)先進(jìn)制造系統(tǒng)中的智能控制

智能控制被廣泛地應(yīng)用于機械制造行業(yè)。在現(xiàn)代先進(jìn)制造系統(tǒng)中，需要依賴那些不夠完備和不夠精確的數(shù)據(jù)來解決難以或無法預(yù)測的情況，人工智能技術(shù)為解決這一難題提供了一些有效的解決方案。

(1)利用模糊數(shù)學(xué)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的方法對制造過程進(jìn)行動態(tài)環(huán)境建模，利用傳感器融合技術(shù)來進(jìn)行信息的預(yù)處理和綜合。

(2)采用專家系統(tǒng)為反饋機構(gòu)，修改控制機構(gòu)或者選擇較好的控制模式和參數(shù)。

(3)利用模糊集合決策選取機構(gòu)來選擇控制動作。

(4)利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的學(xué)習(xí)功能和并行處理信息的能力，進(jìn)行在線的模式識別，處理那些可能是殘缺不全的信息。

8.6.4智能控制的技術(shù)基礎(chǔ)與應(yīng)用

2．智能控制的應(yīng)用

3)電力系統(tǒng)中的智能控制

電力系統(tǒng)中的發(fā)電機、變壓器、電動機等電機電器設(shè)備的設(shè)計、生產(chǎn)、運行、控制是一個復(fù)雜的過程，國內(nèi)外的電氣工作者將人工智能技術(shù)引入到電氣設(shè)備的優(yōu)化設(shè)計、故障診斷及控制中，取得了良好的控制效果。

(1)用遺傳算法對電器設(shè)備的設(shè)計進(jìn)行優(yōu)化，可以降低成本，縮短計算時間，提高產(chǎn)品設(shè)計的效率和質(zhì)量。

(2)應(yīng)用于電氣設(shè)備故障診斷的智能控制技術(shù)有模糊邏輯、專家系統(tǒng)和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。

(3)智能控制在電流控制PWM技術(shù)中的應(yīng)用是具有代表性的技術(shù)應(yīng)用方向之一，也是研究的新熱點之一。

近年來，智能控制技術(shù)在國內(nèi)外有了較大的發(fā)展，已進(jìn)入工程化、實用化的階段。作為一門新興的理論技術(shù)，它還處在一個發(fā)展時期。隨著人工智能技術(shù)、計算機技術(shù)的迅速發(fā)展，智能控制必將迎來它的發(fā)展新時期。

8.6.5智能制造

智能制造(IntelligentManufacturing，IM)，最早由美國學(xué)者P.K.Wright和D.A.Bourne在其著作ManufacturingIntelligence中出現(xiàn)，他們將智能制造定義為機器人應(yīng)用制造軟件系統(tǒng)技術(shù)、集成系統(tǒng)工程以及機器人視覺等技術(shù)，實行批量生產(chǎn)的系統(tǒng)性過程。中國工信部出臺的《智能制造發(fā)展規(guī)劃(2016—2020年)》中，將智能制造定義為基于新一代信息通信技術(shù)與先進(jìn)制造技術(shù)深度融合，貫穿于設(shè)計、生產(chǎn)、管理、服務(wù)等制造活動的各個環(huán)節(jié)，具有自感知、自學(xué)習(xí)、自決策、自執(zhí)行、自適應(yīng)等功能的新型生產(chǎn)方式。

智能制造代表著先進(jìn)制造技術(shù)與信息化的融合，離不開智能控制技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等的發(fā)展和應(yīng)用

智能制造系統(tǒng)主要由自動化設(shè)備和智能“神經(jīng)系統(tǒng)”構(gòu)成。在引入數(shù)控機床、機器人等生產(chǎn)設(shè)備并實現(xiàn)生產(chǎn)自動化的基礎(chǔ)上，結(jié)合企業(yè)資源計劃系統(tǒng)、生產(chǎn)過程執(zhí)行系統(tǒng)等管理軟件組成的“神經(jīng)系統(tǒng)”中樞，通過傳感器、嵌入式芯片、RFID標(biāo)簽、條碼等獲取信息，借助PLC(可編程邏輯控制器)并結(jié)合現(xiàn)場總線、工業(yè)以太網(wǎng)、NB-IoT等通信技術(shù)，在生產(chǎn)過程中自動地感知環(huán)境、獲取信息、傳遞指令，并實現(xiàn)科學(xué)決策、智能設(shè)計、合理排產(chǎn)，提升設(shè)備使用率，監(jiān)控設(shè)備狀態(tài)，指導(dǎo)設(shè)備運行。

8.7手機控制技術(shù)8.7.1手機視頻監(jiān)控

1.手機視頻監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用

手機視頻監(jiān)控系統(tǒng)可以用于以下領(lǐng)域：

(1)家居安防和監(jiān)控。用戶外出期間，手機監(jiān)控系統(tǒng)會將家中的一切異常在第一時間發(fā)送到你的手機上，給你親臨現(xiàn)場的感覺。

(2)公司和商鋪的遠(yuǎn)程監(jiān)管。業(yè)主外出期間，系統(tǒng)可以實現(xiàn)公司和商鋪24小時的晝夜監(jiān)視和布控，按用戶要求對異常情況即時錄像，供分析破案參考。

(3)醫(yī)院和幼兒園。用戶系統(tǒng)通過隨時了解患者或幼兒情況。

(4)其他特殊場所、城市交通狀況的監(jiān)管；一些不適合看管人員長久坐班但又需要看管的場所，如機房、倉庫、藥庫等。

8.7.1手機視頻監(jiān)控

2.手機視頻監(jiān)控系統(tǒng)原理

(1)將來自各攝像機的視頻信號輸入手機視頻服務(wù)器采集終端。

(2)采集終端通過圖像壓縮算法，將視頻信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字圖像，并將經(jīng)壓縮后的音視頻數(shù)據(jù)流通過光纖網(wǎng)轉(zhuǎn)發(fā)到視頻監(jiān)控中心。

(3)視頻監(jiān)控中心的監(jiān)控計算機對收到的來自前端的圖像和聲音數(shù)據(jù)進(jìn)行解壓縮，并通過計算機顯示屏幕和聲卡進(jìn)行實時監(jiān)控。

當(dāng)發(fā)生報警時，報警解碼器將聯(lián)動報警輸出設(shè)備，通過報警解碼器將報警信號輸入終端，然后再傳輸?shù)奖O(jiān)控中心，監(jiān)控中心的視頻服務(wù)器接收到報警信號后立即發(fā)出聲音信號，記錄報警事件，進(jìn)行硬盤錄像等報警操作。

攝像機的控制、布防等控制信號是下行傳輸?shù)?，由監(jiān)控中心監(jiān)控主機發(fā)出各種控制信號，手機視頻服務(wù)器采集終端收到控制信號后，通過云臺鏡頭控制器直接控制攝像機或完成布防操作。

系統(tǒng)采用硬件壓縮軟件解壓技術(shù)，在相關(guān)科室的計算機終端上增加相應(yīng)的軟件或者通過操作系統(tǒng)的瀏覽器的Web功能就可實現(xiàn)遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控功能，將計算機終端設(shè)置成視頻監(jiān)控工作站。

8.7.1手機視頻監(jiān)控

3.采集端組成

手機視頻采集端由視頻采集終端、畫面分割器、一體化攝像機或其他各種攝像機、各種報警傳感器和報警設(shè)備、報警解碼器、云臺及云臺解碼器等幾個部分組成。

4.采集端功能

(1)圖像采集、錄制及遠(yuǎn)傳。

(2)采集各種報警信號，實現(xiàn)報警聯(lián)動并傳給集控站監(jiān)控中心。

(3)控制云臺和鏡頭的動作。

(4)控制矩陣切換器切換視頻圖像。

(5)接受遠(yuǎn)方控制命令，控制云臺轉(zhuǎn)動、鏡頭運動和報警設(shè)備輸出。

8.7.1手機視頻監(jiān)控

5.監(jiān)控中心

監(jiān)控中心由中心圖像管理服務(wù)器、圖像監(jiān)控終端、圖像處理軟件、遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控/聯(lián)網(wǎng)報警軟件等幾個部分組成。

監(jiān)控中心用于接收現(xiàn)場傳來的圖像及報警信號，提示保安人員采取各類措施，同時可以實現(xiàn)遠(yuǎn)程控制矩陣、攝像機、云臺和遠(yuǎn)距離聯(lián)動控制，也可進(jìn)行遠(yuǎn)程錄像文件下載、圖像檢索和數(shù)碼錄像放像等操作。

中心圖像管理服務(wù)器用于管理圖像的傳輸、存儲，在管理服務(wù)器上安裝有系統(tǒng)管理數(shù)據(jù)庫和系統(tǒng)管理軟件及監(jiān)控終端模塊等軟件，起著對整個系統(tǒng)的管理和服務(wù)作用。

監(jiān)控終端是視頻監(jiān)控系統(tǒng)的操作主機，用于實現(xiàn)視頻監(jiān)控的各種功能。監(jiān)控終端由普通PC擔(dān)當(dāng)，各前端的視頻數(shù)據(jù)均由安裝在監(jiān)控終端的監(jiān)控軟件進(jìn)行解壓還原。

8.7.2手機與智慧城市

1.智慧城市的概念

智慧城市是在新一代信息技術(shù)支撐下的知識社會下一代創(chuàng)新(創(chuàng)新2.0版)環(huán)境下的城市形態(tài)。

智慧城市的架構(gòu)如圖所示，包括四個部分：感知層、網(wǎng)絡(luò)層、平臺層、應(yīng)用層。

8.7.2手機與智慧城市

智慧城市的建設(shè)內(nèi)容主要包括以下幾個部分：

(1)智慧基礎(chǔ)設(shè)施。

(2)智慧政府。