NFC近場(chǎng)通信技術(shù)

1、NFC近場(chǎng)通信技術(shù) NFC英文全稱 Near Field Communication，近距離無線通信。是 由飛利浦公司發(fā)起， 由諾基亞、 索尼等著名廠商聯(lián)合主推的一項(xiàng)無線 技術(shù)。不久前，由多家公司、大學(xué)和用戶共同成立了泛歐聯(lián)盟，旨在 開發(fā) NFC的開放式架構(gòu)，并推動(dòng)其在手機(jī)中的應(yīng)用。 NFC由非接觸式 射頻識(shí)別 (RFID)及互聯(lián)互通技術(shù)整合演變而來 , 在單一芯片上結(jié)合感 應(yīng)式讀卡器、 感應(yīng)式卡片和點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的功能， 能在短距離內(nèi)與兼容設(shè)備 進(jìn)行識(shí)別和數(shù)據(jù)交換。這項(xiàng)技術(shù)最初只是 RFID 技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的簡 單合并，現(xiàn)在已經(jīng)演變成一種短距離無線通信技術(shù)， 發(fā)展態(tài)勢(shì)相當(dāng)迅 速。 與 RFID 不同

2、的是， NFC具有雙向連接和識(shí)別的特點(diǎn)，工作于 13.56MHz頻率范圍，作用距離 10 厘米左右。 NFC技術(shù)在 ISO 18092、 ECMA 340和 ETSI TS 102 190 框架下推動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)化，同時(shí)也兼容應(yīng)用 廣泛的 ISO 14443 Type-A 、B 以及 Felica 標(biāo)準(zhǔn)非接觸式智能卡的基 礎(chǔ)架構(gòu)。 NFC芯片裝在手機(jī)上，手機(jī)就可以實(shí)現(xiàn)小額電子支付和讀取其他 NFC設(shè)備或標(biāo)簽的信息。 NFC的短距離交互大大簡化整個(gè)認(rèn)證識(shí)別過 程，使電子設(shè)備間互相訪問更直接、更安全和更清楚。通過 NFC，電 腦、數(shù)碼相機(jī)、手機(jī)、 PDA等多個(gè)設(shè)備之間可以很方便快捷地進(jìn)行無 線連接，進(jìn)而實(shí)

3、現(xiàn)數(shù)據(jù)交換和服務(wù)。 一 技術(shù)優(yōu)勢(shì) 與 RFID一樣， NFC信息也是通過頻譜中無線頻率部分的電磁感 應(yīng)耦合方式傳遞，但兩者之間還是存在很大的區(qū)別。首先， NFC是一 種提供輕松、 安全、迅速的通信的無線連接技術(shù)， 其傳輸范圍比 RFID 小， RFID的傳輸范圍可以達(dá)到幾米、甚至幾十米，但由于 NFC采取 了獨(dú)特的信號(hào)衰減技術(shù)， 相對(duì)于 RFID來說 NFC具有距離近、 帶寬高、 能耗低等特點(diǎn)。 其次， NFC與現(xiàn)有非接觸智能卡技術(shù)兼容，目前已 經(jīng)成為得到越來越多主要廠商支持的正式標(biāo)準(zhǔn)。再次， NFC還是一種 近距離連接協(xié)議，提供各種設(shè)備間輕松、安全、迅速而自動(dòng)的通信。 與無線世界中的其他連接

4、方式相比， NFC是一種近距離的私密通信方 式。最后， RFID更多的被應(yīng)用在生產(chǎn)、物流、跟蹤、資產(chǎn)管理上， 而 NFC則在門禁、公交、手機(jī)支付等領(lǐng)域內(nèi)發(fā)揮著巨大的作用。 同時(shí)， NFC還優(yōu)于紅外和藍(lán)牙傳輸方式。作為一種面向消費(fèi)者的 交易機(jī)制， NFC比紅外更快、 更可靠而且簡單得多。 與藍(lán)牙相比， NFC 面向近距離交易，適用于交換財(cái)務(wù)信息或敏感的個(gè)人信息等重要數(shù) 據(jù)；藍(lán)牙能夠彌補(bǔ) NFC通信距離不足的缺點(diǎn)， 適用于較長距離數(shù)據(jù)通 信。因此，NFC和藍(lán)牙互為補(bǔ)充， 共同存在。 事實(shí)上，快捷輕型的 NFC 協(xié)議可以用于引導(dǎo)兩臺(tái)設(shè)備之間的藍(lán)牙配對(duì)過程，促進(jìn)了藍(lán)牙的使 用。 NFC手機(jī)內(nèi)置 NFC

5、芯片，組成 RFID模塊的一部分，可以當(dāng)作 RFID 無源標(biāo)簽使用用來支付費(fèi)用；也可以當(dāng)作 RFID讀寫器 用作數(shù)據(jù)交換與采集。 NFC技術(shù)支持多種應(yīng)用， 包括移動(dòng)支付與交易、 對(duì)等式通信及移動(dòng)中信息訪問等。 通過 NFC手機(jī)，人們可以在任何地 點(diǎn)、任何時(shí)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(bào)信息等。 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(duì)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(gè)基本類型： 用于付款和購票、 用于電子票 證、用于智能媒體以及用于交換、傳輸數(shù)據(jù)。 二技術(shù)原理 支持 NFC的設(shè)備可以在主動(dòng)或被動(dòng)模式下交

6、換數(shù)據(jù)。 在被動(dòng)模式 下，啟動(dòng) NFC通信的設(shè)備，也稱為 NFC發(fā)起設(shè)備 ( 主設(shè)備) ，在整個(gè)通 信過程中提供射頻場(chǎng) (RF-field) ，它可以選擇 106kbps、212kbps 或 424kbps 其中一種傳輸速度，將數(shù)據(jù)發(fā)送到另一臺(tái)設(shè)備。另一臺(tái)設(shè)備 稱為 NFC目標(biāo)設(shè)備 (從設(shè)備 ) ，不必產(chǎn)生射頻場(chǎng)，而使用負(fù)載調(diào)制 (load modulation) 技術(shù)，即可以相同的速度將數(shù)據(jù)傳回發(fā)起設(shè)備。此通信 機(jī)制與基于 ISO14443A、 MIFARE和 FeliCa 的非接觸式智能卡兼容， 因此， NFC發(fā)起設(shè)備在被動(dòng)模式下，可以用相同的連接和初始化過程 檢測(cè)非接觸式智能卡或 NFC

7、目標(biāo)設(shè)備，并與之建立聯(lián)系。 在主動(dòng)模式下， 每臺(tái)設(shè)備要向另一臺(tái)設(shè)備發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)， 都必須產(chǎn) 生自己的射頻場(chǎng)。 發(fā)起設(shè)備和目標(biāo)設(shè)備都要產(chǎn)生自己的射頻場(chǎng)， 以便 進(jìn)行通信。 這是對(duì)等網(wǎng)絡(luò)通信的標(biāo)準(zhǔn)模式， 可以獲得非?？焖俚倪B接 設(shè)置。 移動(dòng)設(shè)備主要以被動(dòng)模式操作， 可以大幅降低功耗， 并延長電池 壽命。在一個(gè)應(yīng)用會(huì)話過程中， NFC設(shè)備可以在發(fā)起設(shè)備和目標(biāo)設(shè)備 之間切換自己的角色。 利用這項(xiàng)功能， 電池電量較低的設(shè)備可以要求 以被動(dòng)模式充當(dāng)目標(biāo)設(shè)備，而不是發(fā)起設(shè)備。 三技術(shù)分析 術(shù)語“近場(chǎng)”是指無線電波的臨近電磁場(chǎng)。 無線電波由正交電磁 場(chǎng)組成，在工作頻率下天線周圍大約 10 波長的范圍內(nèi)，無線電波

8、的 行為遵循麥克斯韋方程。 電磁場(chǎng)在從發(fā)射天線傳播到接收天線的過程相互交換能量并相 互增強(qiáng)，這樣的電磁場(chǎng)稱之為遠(yuǎn)場(chǎng)。而在 10 個(gè)波長以內(nèi)，電磁場(chǎng)是 相互獨(dú)立的，即為近場(chǎng)，近場(chǎng)內(nèi)電場(chǎng)沒有多大意義，但磁場(chǎng)可用于短 距離通訊。 由于在初級(jí)線圈 （發(fā)射天線 ）和次級(jí)線圈之間仍有相當(dāng)大的距離， 因此可以將 NFC看做是一個(gè)耦合系數(shù)非常低的互感器。 近磁場(chǎng)的主要 問題是信號(hào)傳播過程中信號(hào)強(qiáng)度會(huì)以大約 1/d6 的速率下降 （這里 d為 通訊距離或范圍 ） ，因此使近場(chǎng)通訊成為名副其實(shí)的短程通訊技術(shù)， 而在稱之為無線電波的遠(yuǎn)場(chǎng)中，信號(hào)強(qiáng)度以 1/d2 的速率下降。 四一般應(yīng)用模式 NFC采用了雙向的識(shí)別和

9、連接， NFC手機(jī)具有三種功能模式： NFC 手機(jī)作為識(shí)讀設(shè)備 （讀寫器）、NFC手機(jī)作為被讀設(shè)備 （卡模擬）、NFC 手機(jī)之間的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信應(yīng)用。 1. NFC手機(jī)作為識(shí)讀設(shè)備 在該模式中，具備識(shí)讀功能的 NFC手機(jī)從 TAG中采集數(shù)據(jù)，然 后根據(jù)應(yīng)用的要求進(jìn)行處理。 有些應(yīng)用可以直接在本地完成， 而有些 應(yīng)用則需要通過與網(wǎng)絡(luò)交互才能完成。 基于該模型的典型應(yīng)用：門禁控制或車票、電影院門票售賣等， 使用者只需攜帶儲(chǔ)存有票證或門控代碼的設(shè)備靠近讀取設(shè)備即可。 它 還能夠作為簡單的數(shù)據(jù)獲取應(yīng)用， 比如公交車站站點(diǎn)信息、 公園地圖 信息等。 2. NFC手機(jī)作為被讀設(shè)備 在該應(yīng)用模式中， NFC識(shí)讀

10、設(shè)備從具備 TAG能力的 NFC手機(jī)中采 集數(shù)據(jù)，然后通過無線發(fā)功能是將數(shù)據(jù)送到應(yīng)用處理系統(tǒng)進(jìn)行處理。 基于該模式的典型應(yīng)用：本地支付、電子票應(yīng)用 3. NFC 手機(jī)之間點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信應(yīng)用 在該應(yīng)用模式中， NFC手機(jī)之間可以進(jìn)行數(shù)據(jù)的交換，后續(xù)的 關(guān)聯(lián)應(yīng)用是本地應(yīng)用也可以是網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用。 該模式的典型應(yīng)用是：建立藍(lán)牙連接、交換手機(jī)名片等。 五應(yīng)用情況 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(duì)設(shè)備的數(shù)據(jù)傳輸鏈路。其應(yīng)用廣泛， NFC應(yīng)用可以分為四個(gè)基本 類型： 接觸、完成： 諸如門禁管制或交通、活動(dòng)檢票之類的應(yīng)用，用戶 只需將儲(chǔ)存有票證或門禁代碼的設(shè)備靠近閱讀器即可。 還可用于

11、簡單 的數(shù)據(jù)擷取應(yīng)用，例如從海報(bào)上的智能標(biāo)簽讀取網(wǎng)址。 接觸、確認(rèn)：移動(dòng)付費(fèi)之類的應(yīng)用， 用戶必須輸入密碼確認(rèn)交易， 或者僅接受交易。 接觸、連接：將兩臺(tái)支持 NFC的設(shè)備鏈接，即可進(jìn)行點(diǎn)對(duì)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò) 數(shù)據(jù)傳輸，例如下載音樂、交換圖像或同步處理通信錄等。 接觸、探索： NFC設(shè)備可能提供不止一種功能，消費(fèi)者可以探索 了解設(shè)備的功能，找出 NFC設(shè)備潛在的功能與服務(wù)。 1. NFC 用于智能媒體 對(duì)于配備 NFC的電話，利用其讀寫器功能， 用戶只需接觸智能媒 體即可獲取豐富的信息或下載相關(guān)內(nèi)容。 此智能媒體帶有一個(gè)成本很 低的 RFID（嵌入或附加在海報(bào)中 ） 標(biāo)簽，可以通過移動(dòng)電話讀取，借 此發(fā)現(xiàn)

12、當(dāng)前環(huán)境下豐富多樣的服務(wù)項(xiàng)目。 并且手機(jī)可以啟動(dòng)移動(dòng)網(wǎng)絡(luò) 服務(wù)請(qǐng)求， 并立即按比例增加運(yùn)營商的網(wǎng)絡(luò)流量。 運(yùn)營商可以投資這 個(gè)“即時(shí)滿足”工具，通過鈴聲下載、移動(dòng)游戲和其他收費(fèi)的增值服 務(wù)來增加收入。 2. NFC 用于付款和購票等 最早在移動(dòng)電話上使用非接觸式智能卡，只是將卡粘到電話中。 也并未通過非接觸式卡提供任何增值服務(wù)， 而且也不利用移動(dòng)電話的 功能或移動(dòng)電話網(wǎng)絡(luò)。 之后經(jīng)過改進(jìn)， 雖將非接觸式智能卡集成到電 話中，但仍然是基于傳統(tǒng)智能卡部署的封閉系統(tǒng)。 我們現(xiàn)在正見證向 NFC電話發(fā)展的趨勢(shì)，這種電話充分利用移動(dòng)電話功能和移動(dòng)電話網(wǎng) 絡(luò)，還提供卡讀寫器和設(shè)備對(duì)設(shè)備連接功能。 使用非接觸式智能卡的支付方式在美國和亞太地區(qū)發(fā)展勢(shì)頭良 好。 Visa 、MasterCard 和美國運(yùn)通等信用卡的內(nèi)置支付程序可以安 全地存儲(chǔ)在設(shè)備上的安全 IC 內(nèi)。這樣， NFC電話就可以充分利用現(xiàn) 有的支付基礎(chǔ)架構(gòu)，并能夠支持移動(dòng)電話公司的新服務(wù)項(xiàng)目。 3. NFC 用于電子票證 電子票證是以電子方式存儲(chǔ)的訪問權(quán)限， 消費(fèi)者可以購買此權(quán)限 以獲得娛樂場(chǎng)所的入場(chǎng)權(quán)。 整個(gè)電子票證購買過程只需幾秒鐘， 對(duì)消 費(fèi)者而言非常簡單便捷。 在收集并確認(rèn)了消費(fèi)者的支付信息后， 電子 票證將自動(dòng)傳輸?shù)较M(fèi)者的移動(dòng)電話或安全芯片中。 用戶將移動(dòng)電話靠近自動(dòng)售票終端，