NFC 与蓝牙技术在存储设备中的应用研究

马琦浩 浙江财经大学东方学院 文化传播与设计分院

一、引言

在科技飞腾发展的现代社会，我们对于信息的获取变得日益便捷，在日常处理大量信息的过程中，免不了需要存储大量的重要信息和个人文件，存储设备也在不断地跟新换代。移动硬盘——一种外置大容量存储设备，随着计算机的普及，它逐渐成为人们存储重要文件和资料的不二选择，从使用方式来看USB为其发挥功能搭建了一座桥梁。本次创新的目的，是将NFC 技术和蓝牙技术运用于硬盘，使其突破需要数据线的传输模式，并且能够使用移动设备随时地查看和编辑信息。

二、研究背景

人类自智化以来，记录信息的方式演变万千。随着人类文明的发展，记录信息的载体被不断革新。硬盘，作为信息时代存储数据的载物，已经发展了60 余年，从磁带，到软盘、光碟、机械硬盘（以下称HDD），到如今流行的固态硬盘（以下称SSD），信息化时代的数据载体发展指数增长。

（一）产品现状

传统移动硬盘功能的实现是依托于存储介质和主控芯片的配合，在使用和数据传输上离不开数据线的支持，用户必须在携带移动硬盘的同时携带数据线，对于单碟以上的机械硬盘，还必须外接驱动电源，移动场合的使用显得笨重，而数据线也存在由于插拔次数过多导致接口接触不良引发硬盘损坏的问题。

近两年在市场中产生了一些新型的移动硬盘。通过对市场大量的调研研究与文献、专利等参考，总体上现有的便携存储方案分为以下两大类：

(1）自带数据线、装配了电池的移动硬盘，可实现通过手机OTG功能直接连接到硬盘设备中，来达到移动端存取数据的功能。

(2）无线连接方式的硬盘：便携式WiFi 硬盘、集合了云存储概念的无线硬盘。

两种方案或产品在使用上均存在有一定的局限性。第一种配备电池和支持OTG 功能的移动硬盘没有从根本上改变连接方式；第二种无线存储的概念较为新颖，是将一种无线WiFi 功能与移动硬盘相结合的方案，进一步细化的两种产品形式是：单纯的带有WiFi 功能的硬盘，连接了手机与存储设备；另一种是通过“云存储+Wifi”的配合，可方便用户在异端对移动硬盘的数据进行备份及提取，但由于其更偏向于台式硬盘柜，因此并不适合移动使用。从连接方式的本质上来说，两者都需要依托WiFi 的连接，两者均无法满足部分用户群体对于数据编辑的便捷性、数据可靠性、高度保密性等的需求。此外，此类移动硬盘必须依托连接WiFi 才可以正常使用，导致该类移动硬盘的用户体验不佳。

（二）发展趋势

移动硬盘在PC 用户消费群体的占比极高。对于数据存储要求较高的人们来说，硬盘必须是安全且便捷的，对于有一定数据量的人群来说，甚至拥有不止一块移动硬盘用于重要资料的保存与备份；而企事业单位的人往往更需要能够随时读取所需要的文件。

如今，固态硬盘的单GB 价格逐渐走低，市场上于是逐渐诞生了一种固态移动硬盘（SSD+主控），特点是带宽大，延时低，但是价格相对较高，使用方式却依旧是通过USB 连接电脑，实际使用起来依然存在不少限制性。

市场上移动硬盘整体走向偏传统，两年出现的新型移动硬盘也体现了部分用户的需求与设计师的思考。

调研显示：

(1）63.2%的人们经常关注自己持有电子产品的存储空间，60.3%的人群经常遇到剩余空间不足的情况，且较为烦恼；

(2）近半数人们希望自己能够在没有电脑的时候也能查看自己存储在设备中的文件；

(2）超过半数的人们有经常备份文件的习惯，对于这样一种习惯来说，存储设备的便捷性和稳定性成了一大刚需；

(3）9 成以上的人们或多或少在意过储设备的安全性，35.3%的人们对于自己数据的安全性极为在意。

三、技术实现调研

（一）存储介质的考虑与运用

NFC 技术和蓝牙技术是目前十分成熟的两种通讯技术，本次研究预尝试将NFC 技术作为感应设备、获取设备访问请求的媒介，将蓝牙技术作为连接设备和传输数据的媒介。在了解两种技术的基础上为产品的革新提供技术理论支持。

1.无线通讯技术

(1）NFC 技术

NFC 是近场通信（near field communication）的英文简称，在无线支付领域有一定的应用。随着智能手机的普及，这种技术逐渐得到了广泛应用，例如，手机可以通过打开NFC 功能查看银行卡的数据，或是给市民卡充值；通过与移动支付平台的配合可以进行刷卡消费，刷公交、地铁等。

NFC 使用短距高频无线电进行数据交换，但由于其协议的局限性导致它的传输带宽仅为424Kbps，在此仅将其作为一把允许设备连接到蓝牙移动硬盘的“钥匙”。

(2）蓝牙技术

蓝牙技术是一种固定设备点对点较短距离内进行数据交换的无线通讯标准，广泛应用在耳机、音响、鼠标等短距离且有一定数据带宽需求的设备。

今年的1 月29 日，蓝牙技术管理机构提出了新一代蓝牙5.1 技术规范（暂未商用），其属于第五代蓝牙协议（也称蓝牙5），蓝牙5 是蓝牙技术联盟于2016 年6 月16 日发布的蓝牙标准。相比于上一代蓝牙标准，提高了带宽，更低的延迟，提升了传输距离，功耗比更低。

就蓝牙5.0 来说，其拥有24Mbps 的最大数据带宽，相较上一版本翻了一倍，能够满足日常基本数据查看和编辑的需求。由于蓝牙连接的定向性，安全性较高。

2.存储介质

本方案预采用M.2 协议SSD 作为存储介质，不考虑机械硬盘的原因是机械硬盘内部的磁盘、机械臂等机械结构，导致寻道时间较长，易受外界振动影响而损坏。使用电子存储芯片的SSD，就现如今对于系统的运行流畅性和传输速率上表现出得天独厚的优势。

3.运用

本方案意在结合当下成熟的蓝牙与NFC 两种无线通讯技术为硬盘的数据读写带来一种新的更加便捷、安全的使用方式，提供一种移动硬盘产品领域的创新。在主控芯片、SSD 的基础上加入NFC 与蓝牙模块。定义了一种全新的移动硬盘使用方式：设备待机状态下将手机等具备NFC 功能的移动设备接近NFC 感应区域，自动连接蓝牙后即可自由存取数据（辅以APP 的操作），随时停止使用，仅需再次靠近或是手动关闭即可关机。

需要的功能：

(1）按键

激活与电源等功能按键

(1）功能指示灯

需要两种指示灯：蓝牙状态指示灯、硬盘状态指示灯。

(2）防磁与散热

高频率操作时SSD 存在发热情况，因此在外观设计上可使用金属辅以栅形线条，内部使用硅脂连接闪存颗粒与外壳，以便兼顾散热与外观。

(3）防误操作

对于防止近距离非意愿情况下启动本产品造成数据的异常编辑，可通过程序设计解决。

(4）I/O 接口

便于连接具备USB 的设备。

（二）技术可行性分析

1.无线存储与有线存储的差异

将本设计产品与市场中机械移动硬盘和USB2.0 U 盘作为为对比：

表1 本概念设计与市场产品基本信息对比表

2.本方案无线存储的优势

(1）无需读取设备的媒介（如：电脑），能够通过手机或平板电脑随时存取信息，解决了USB 连接方式的局限性；

(2）设置通过识别设备唯一识别码进行连接，数据安全得到保障；

(3）减少数据接口的使用率，降低了损坏率。

3.可行性与拓展性

功能上与现代成熟的技术相结合：技术上采用了现阶段成熟的NFC 和蓝牙技术，硬件能够相互兼容并且稳定运行，且功耗符合移动端的续航标准。

此创新也能够符合不同使用人群的的需求做出拓展设计：在考虑了技术可行性的前提下，适当地对产品做出了一些拓展，以满足不同用户的需求，例如可在大尺寸的款式中添加USB 接口或是TF 卡插槽以便能够读取U 盘/TF 卡中的数据。

(三）交互设计优化及未来新技术所带来影响的思考与展望

1.交互内容

为了能够更好地管理和操作这种设备，可提供一种移动端APP辅助使用，此种APP 在文件管理器基础上增加管理无线连接的功能，以符合人们的日常使用习惯。

2.延伸联想

(1）通过程序解决在无线读取硬盘设备的情况中普遍存在数据更新不及时的问题（通过无线方式写入的文件设备时常无法及时更新）。

(2）寻找我的硬盘：厘米级的蓝牙5.1 规范或可带来精准的定位，更大的连接范围，新的时代伴随着技术的不断提升，此类产品的创新将及时作出更新。

四、结语

移动硬盘的创新近几年较为活跃，近年来人们对于此类设备的关注程度逐渐提升，对于其创新设计的要点便是从日常使用出发，抓住使用过程中的细节，遇到的问题在当下具备相应成熟技术的基础上便能够达成创新目的。本方案所提出的无线存储方案在一定程度上解决了部分人群在日常使用硬盘过程中遇到的困惑与期待，它不局限于产品，在将来的技术更迭中能够得到灵活的运用。