大数据内容实时分享：TransferJet 解决方案

        前言
当今消费者一直在做两件事：内容创建和内容回放。传统的终端用户的多媒体时间仍然是通过看电视，听音乐和观看家庭照片所占用。用户会随时使用相机、摄像机、手机或者数字视频录像机（DVR）进行抓拍、拍摄，同时制作视频、音乐等多媒体资料。为什么这会如此受欢迎，其原因很简单：它很容易使用随手的现代化设备创建内容。但是有一个问题。创建内容很容易，但是面对如此庞大的数据（4k高清视频、大量的高清数码照片），以及大容量的文件在电子产品间的交换，转移传播却很不便捷。这限制了潜在的播放和共享功能，并形成了一种内容制作和内容消费之间的瓶颈。例如，终端用户希望在他们的大屏幕电视查看数码家庭照片。目前大部分使用的是高清线、USB和所谓的无线传输。但是，这是最好的方法吗？是否需要如此的繁冗过程才能让人们充分便捷地欣赏照片？是否所有家庭成员都懂得使用Wi-Fi等传输技术？怎么样才能使数码照片或者影像快速地传输到PC端的用户？这里不仅仅指的是相机和电视，还有摄像机、电脑或者手机等，每个设备都被涉及。显然，提升设备之间共享内容的能力从而提高每一个设备的使用价值是目前最需要满足消费者的功能。本篇技术文章概述了一个解决方案TransferJet -它解决了内容共享以及大数据分享的问题，同时也实现了高性能、低成本、高安全性以及最重要的一点：极致的易用性，同时我们带来了东芝电子的最新产品详解，便于大家理解。
TransferJet 技术
TransferJet 技术利用近距离无线通讯（NFC）结合了UWB（Ultra-Wide Band，超宽频）的速度（560Mbps），TransferJet 有别于现行一般无线传输技术，在进行传输时无须繁复的连接设定也不需无线网络桥接器（access point），只需将搭载TransferJet 的产品靠在一起就可进行资料传输，这让两台装置如手机、数位相机、数位摄影机、电视、游戏机或打印机可以快速的分享大数据（照片、影片、影像等）。举例来说，具备TransferJet 技术的电视和相机，便可透过简单的连接在电视画面上观赏相机里的照片，不需接线也不需繁杂的设定。
TransferJet 属于NFC技术的一种，为了提升资料传输的安全性，仅需3厘米左右的有效传输（或触碰）范围，让他人无法在资料传输的过程中，进行干预或拷贝的动作。与传统NFC不同的是，NFC偏向慢速传输的应用，主要是用户授权或是电子商务付款较为简单的用途；然而TransferJet 则结合UWB来达到高速传输的目的，以容许更大的档案容量传输，让用户得以分享音乐、影片等大容量内容。而相对于Wi-Fi而言，TransferJet 不受无线电干扰，不会由此产生传输速度的下降，由于要求距离近（3厘米左右）且为1对1通信，同时0.1秒的对接时间决定了即使任何人同时使用，也不会由无线电干扰而引起的传输速度的下降。而目前受众较多的Wi-Fi则面对较长距离传播，2.5GHz频率，密码匹配较慢，相互的无线电干扰，而引起频繁的传输、甚至断网，导致速度下降。


图一 TransferJet与Wi-Fi传播对比（左边为TransferJet 技术的传播方式，右图为Wi-Fi传播方式）

   
虽然TransferJet 是一种近场，点对点的技术，但它仍然是一种无线连接。因此，安全性是一个关键问题。无线连接，如802.11和蓝牙内置了广泛而复杂的链路层加密技术，以确保未经授权的接收器不能访问私人信息。针对长距离网络传输这样的链路层加密是必要的，因为它是不可能实现物理限制访问网络。为了安全起见，TransferJet 更像是一个物理电缆。针对攻击者而言，很难做到自某个遥远位置进行TransferJet 连接，因为攻击者必须在物理位置上实现几厘米远，以便访问该连接，而TransferJet 一切旨在两者的信号电平与辐射信号限制范围内执行。通过消除链路层的安全性，TransferJet 节省了功耗和成本，并进一步降低了用户使用的复杂性。不过，该技术也可以在应用层中加密。有些应用程序必须在文件传输过程保护文件的完整性，TransferJet 能够达到与这些应用级别程序的安全措施完美兼容，由于每个设备都具有唯一的ID，它也有可能唯一地识别该设备并试图建立连接。所以TransferJet 达到了两全其美：触摸的简单与电缆的安全。
综上所述，TransferJet 技术有着区别其他现有传输技术的四个最主要的技术特点：
√ 简单：二个数码产品直观的接触，就可以实现无线数据传输；
√ 低功耗：最大通信距离3cm，射频范围小，功率很小，所以低功耗；
√ 安全：通信距离短，亲手给与的感觉，数据交换安全；
√ 高速：最大560Mbps（建立连接的时间仅为0.1秒）。
针对高速而言，图二显示了目前TransferJet 技术传输速度的定位，可以清晰的从图上看到该技术的传输速度是目前Wi-Fi技术传输速度的近10倍，是Bluetooth传输技术的近100倍，是NFC传输技术的近1000倍。


图二 TransferJet 的定位



       

TransferJet 系统
目前，东芝电子的TransferJet 技术已经有较为完善的规格，正在进一步完善。下图为该技术的规格。


图三 TransferJet 规格

对于两款产品而言，实际的产品操作远远不止以上说的那么简单，图四为东芝电子TransferJet 技术的系统示意图。


图四 东芝电子TransferJet 技术的系统示意图

两台同时拥有TransferJet 的设备，数据发送和接收的两端分别作为“响应端”和“引发端”，它们只能在这样的组合里建立连接。当两方同时为响应端或者引发端时，通信是不能被启动的，如图五所示。


图五 响应端和引发端的连接[1]



       

TransferJet 应用
对于大数据的分享与传播，该技术最合适不过。针对家庭而言，家庭影院、打印机、摄影机、摄像机以及手机电脑终端，都是最直接的受众产品。而对于办公而言，影印机、平板电脑、打印机以及手机电脑等办公终端也需要这种实时快速的传播手段。更不要提及针对车载应用以及出门在外的各种影音数据的分享的应用。


图六 TransferJet 技术应用场景

那么，在这些场景之下，东芝电子的TransferJet 除了能够在亲友之间使用，还可以直接商业化。不需要初始化设定，就可以在亲朋好友之间进行即时的信息与内容的交换，智能手机间的简单触碰就可以实现；也可以进行多媒体产品的线下销售，通过TransferJet 下载，通过NFC支付，例如，数字产品的贩售厅，你可以在没有网络的情况下，在贩售厅中使用手机直接买到自己想要的多媒体产品；IT设备间的本地数据传输，不需要连接数据线以及操作负责的设置，就可以实现多设备之间无缝传输；同时，该技术也是O2O（online to offline）的优秀推销技术手段，智能手机间相互触碰，信息、内容的推荐就可以显示在朋友的手机中，这种方式可以宣传最新的杂志、书籍以及电影等。


       

东芝电子 TransferJet 产品介绍
东芝电子在这个技术领域的产品已经非常广泛，而相对于其他产品而言，东芝电子的TransferJet 产品在软件方面的设计更人性化，可以进行询问设置。拥有TransferJet 功能的产品包括USB适配器TJM35420UX、模块TJM35420XLQ以及最近备受关注的LSI TC35420AXLG，这些产品目前全部正在量产。
本篇文章将主要针对芯片级产品开展，其中TC35420AXLG作为一款集成式芯片，将主要应用在智能手机、平板电脑等的SDIO接口，该芯片集成了滤波器和高频部件的小型模块“TJM35420XLQ”、USB端子连接型产品“TJM35420UX”以及microUSB端子连接型产品“TJM35420MU”，该IC器件通过采用RF-CMOS工艺将TransferJet 功能，即无线、资料信号处理、主机介面和存储介面的功能集成在单一晶片上，真正意义上达到了高度集成。


图七 TC35420产品特点综述图

产品主要特点：
●单晶片解决方案：无线、数码信号处理功能集成在单一晶片上；
●RF-CMOS工艺：内置射频部件，RF射频开关、匹配电路和LNA （低噪音放大器）；
●非常高传输速度的主机接口；
●SDIO UHS-I支持；
●低功耗：功率减少的结构使电池漏电很少；
●单电源供电；
●小型封装LGA81：4.0mm × 4.0mm × 0.75mm （max.）；
●接收器
●灵敏度（PER= 1％）；
●- 522Mbps时为-70.7dBm；261Mbps时为-77.2dBm；65Mbps时为-84.0dBm；
●发送器：
●输出功率范围： -62dBm至-35dBm （以1-dB为一个阶）；
●EVM：-31分贝；
●备注：PER：错包率；Mbps：兆位/秒；EVM：误差向量幅度；
●操作系统：兼容；


图八 TC35420AXLG框图

除单芯片之外，东芝半导体还提供了TC35420的原型模型及评估板，原型模型的尺寸为7.5 x 7.5mm。评估板（EVB）拥有一个SD板界面、一个射频连接器，能够简化与各种电耦的连接。

技术标准被一般大众接纳使用的主要原因，在于其优秀的实际易用性，用户所关心的需求点，决定了某种技术能否在我们日常的生活场域中被落实。而TransferJet 便是以这样的出发点，强调不需要繁复设定，只需装置间的轻松触碰便可进行资料传输。东芝电子在加入TransferJet Consortium、作为协会发起人时，也同样相信在未来生活中TransferJet 这个技术会得到大范围的应用，随着认证规范管理与配套措施的不断升级和改善，我们始终相信TransferJet 技术会被用户最终肯定并大规模使用。
*[1] 摘自TransferJet  Overview Concept and Technology Rev. 1.3版本