NFC基础知识.docx
- 文档编号:12505806
- 上传时间:2023-04-19
- 格式:DOCX
- 页数:19
- 大小:58.26KB
NFC基础知识.docx
《NFC基础知识.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《NFC基础知识.docx(19页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
NFC基础知识
NFC
这个技术由非接触式射频识别(RFID)演变而来,由飞利浦半导体(现恩智浦半导体公司)、诺基亚和索尼共同研制开发,其基础是RFID及互连技术。
近场通信(NearFieldCommunication,NFC)是一种短距高频的无线电技术,在13.56MHz频率运行于20厘米距离内。
其传输速度有106Kbit/秒、212Kbit/秒或者424Kbit/秒三种。
目前近场通信已通过成为ISO/IECIS18092国际标准、ECMA-340标准与ETSITS102190标准。
NFC采用主动和被动两种读取模式。
NFC近场通信技术是由非接触式射频识别(RFID)及互联互通技术整合演变而来,在单一芯片上结合感应式读卡器、感应式卡片和点对点的功能,能在短距离内与兼容设备进行识别和数据交换。
工作频率为13.56MHz.但是使用这种手机支付方案的用户必须更换特制的手机。
目前这项技术在日韩被广泛应用。
手机用户凭着配置了支付功能的手机就可以行遍全国:
他们的手机可以用作机场登机验证、大厦的门禁钥匙、交通一卡通、信用卡、支付卡等等[1] 。
中文名
近距离无线通信技术
原版名称
NFC(NearFieldCommunication)
开发商
飞利浦、诺基亚和索尼共同开发
设备载体
消费类电子产品智能控件工具
应 用
进行近距离无线通信
目录
1.1 技术
2.2 发展历史
3.3 工作模式
4.4 技术特征
1.5 原理信息
2.6 实际用途
3.7 标签工艺
4.8 最新应用
1.9 内置设备
2.10 最新消息
技术
NFC (2张)
这个技术由非接触式射频识别(RFID)演变而来,由飞利浦半导体(现恩智浦半导体)、诺基亚和索尼共同研制开发,其基础是RFID及互连技术。
近场通信是一种短距高频的无线电技术,在13.56MHz频率运行于20厘米距离内。
其传输速度有106Kbit/秒、212Kbit/秒或者424Kbit/秒三种。
近场通信已通过成为ISO/IECIS18092国际标准、EMCA-340标准与ETSITS102190标准。
NFC采用主动和被动两种读取模式。
NFC芯片是具有相互通信功能,并具有计算能力,在Felica标准中还含有加密逻辑电路,MIFARE的后期标准也追加了加密/解密模块(SAM)。
NFC标准兼容了索尼公司的FeliCaTM标准,以及ISO14443A,B,也就是使用飞利浦的MIFARE标准。
在业界简称为TypeA,TypeB和TypeF,其中A,B为Mifare标准,F为Felica标准。
为了推动NFC的发展和普及,业界创建了一个非营利性的标准组织——NFCForum,促进NFC技术的实施和标准化,确保设备和服务之间协同合作。
NFCForum在全球拥有数百个成员,包括:
NOKIA、SONY、Philips、LG、摩托罗拉、NXP、NEC、三星、atoam、Intel、其中中国成员有魅族、步步高vivo、OPPO、小米、中国移动、华为、中兴通讯、上海同耀和台湾正隆等公司。
NFCForum发起成员公司拥有董事会席位,这些成员公司包括惠普、万事达卡国际组织、微软、NEC、诺基亚、恩智浦半导体、松下、瑞萨科技、三星、索尼和维萨国际组织。
发展历史
大概在2003年,当时的philips半导体和Sony公司计划基于非接触式卡技术发展一种与之兼容的无线通讯技术。
飞利浦派了一个团队到日本和sony工程师一起闭关三个月,然后联合对外发布关于一种兼容当前ISO14443非接触式卡协议的无线通讯技术,取名NFC(NearFieldCommunication)。
该技术规范定义了两个NFC设备之间基于13.56MHz频率的无线通讯方式,在NFC的世界里没有读卡器,没有卡,只有NFC设备。
该规范定义了NFC设备通讯的两种模式:
主动模式和被动模式。
并且分别定义了两种模式的选择和射频场防冲突方法、设备防冲突方法,定义了不同波特率通讯速率下的编码方式、调制解调方式等等最最底层的通讯方式和协议,说白了就是解决了如何交换数据流的问题。
该规范最终被提交到ISO标准组织获得批准成为正式的国际标准,这就是ISO18092,后来增加了ISO15693的兼容,形成新的NFC国际标准IP2,也就是ISO21481。
同时ECMA(欧洲计算机制造协会)也颁布了针对NFC的标准,分别是ECMA340和ECMA352,对应的是ISO18092[2] 与ISO21481[3] ,其实两个标准内容大同小异,只是ECMA的是免费的,大家可以到网上下载到,而ISO标准是收费的。
不过,所幸的是,为了促进标准化,ISO/IEC18092:
2013和ISO/IEC21481:
2012版均可在ISO官方网站上下载到免费的电子版。
为了加快推动NFC产业的发展,当时的飞利浦、SONY 和诺基亚联合发起成立了NFC论坛,旨在推动行业应用的发展,定义相关基于NFC应用的中间层规范,包括一些数据交换通讯协议 NDEF,包括基于非接触式标签的几种 NFCtag 规范,主要涉及到卡片内部数据结构定义,NFC设备(手机)如何识别一个标准的NFC论坛兼容的标签,如何解析具体应用数据等等相关规范,目的是为了让不同的 NFC设备之间可以互连互通。
比如不同手机如何交换数据,如何识别同一个电子海报等等。
[4]
工作模式
卡模式(Cardemulation):
这个模式其实就是相当于一张采用RFID技术的IC卡。
可以替代大量的IC卡(包括信用卡)场合商场刷卡、公交卡、门禁管制,车票,门票等等。
此种方式下,有一个极大的优点,那就是卡片通过非接触读卡器的RF域来供电,即便是寄主设备(如手机)没电也可以工作。
点对点模式(P2Pmode):
这个模式和红外线差不多,可用于数据交换,只是传输距离较短,传输创建速度较快,传输速度也快些,功耗低(蓝牙也类似)。
将两个具备NFC功能的设备链接,能实现数据点对点传输,如下载音乐、交换图片或者同步设备地址薄。
因此通过NFC,多个设备如数码相机、PDA、计算机和手机之间都可以交换资料或者服务。
技术特征
与RFID一样,NFC信息也是通过频谱中无线频率部分的电磁感应耦合方式传递,但两者之间还是存在很大的区别。
首先,NFC是一种提供轻松、安全、迅速的通信的无线连接技术,其传输范围比RFID小。
其次,NFC与现有非接触智能卡技术兼容,已经成为得到越来越多主要厂商支持的正式标准。
再次,NFC还是一种近距离连接协议,提供各种设备间轻松、安全、迅速而自动的通信。
与无线世界中的其他连接方式相比,NFC是一种近距离的私密通信方式。
NFC、红外线、蓝牙同为非接触传输方式,它们具有各自不同的技术特征,可以用于各种不同的目的,其技术本身没有优劣差别。
NFC手机内置NFC芯片,比原先仅作为标签使用的RFID更增加了数据双向传送的功能,这个进步使得其更加适合用于电子货币支付的;特别是RFID所不能实现的,相互认证和动态加密和一次性钥匙(OTP)能够在NFC上实现。
NFC技术支持多种应用,包括移动支付与交易、对等式通信及移动中信息访问等。
通过NFC手机,人们可以在任何地点、任何时间,通过任何设备,与他们希望得到的娱乐服务与交易联系在一起,从而完成付款,获取海报信息等。
NFC设备可以用作非接触式智能卡、智能卡的读写器终端以及设备对设备的数据传输链路,其应用主要可分为以下四个基本类型:
用于付款和购票、用于电子票证、用于智能媒体以及用于交换、传输数据。
原理信息
NFC技术原理
支持NFC的设备可以在主动或被动模式下交换数据
NFC主动通信模式
。
在被动模式下,启动NFC通信的设备,也称为NFC发起设备(主设备),在整个通信过程中提供射频场(RF-field),。
它可以选择106kbps、212kbps或424kbps其中一种传输速度,将数据发送到另一台设备。
另一台设备称为NFC目标设备(从设备),不必产生射频场,而使用负载调制(loadmodulation)技术,即可以相同的速度将数据传回发起设备。
此通信机制与基于ISO14443A、MIFARE和FeliCa的非接触式智能卡兼容,因此,NFC发起设备在被动模式下,可以用相同的连接和初始化过程检测非接触式智能卡或NFC目标设备,并与之建立联系。
图为NFC主动通信模式:
[5]
NFC与RFID区别
第一、NFC将非接触读卡器、非接触卡和点对点功能整合进一块单芯片,而rfid必须有阅读器和标签组成。
RFID只能实现信息的读取以及判定,而NFC技术则强调的是信息交互。
通俗的说NFC就是RFID的演进版本,双方可以近距离交换信息。
NFC手机内置NFC芯片,组成RFID模块的一部分,可以当作RFID无源标签使用进行支付费用;也可以当作RFID读写器,用作数据交换与采集,还可以进行NFC手机之间的数据通信。
第二、NFC传输范围比RFID小,RFID的传输范围可以达到几米、甚至几十米,但由于NFC采取了独特的信号衰减技术,相对于RFID来说NFC具有距离近、带宽高、能耗低等特点。
第三、应用方向不同。
NFC看更多的是针对于消费类电子设备相互通讯,有源RFID则更擅长在长距离识别。
随着互联网的普及,手机作为互联网最直接的智能终端,必将会引起一场技术上的革命,如同以前蓝牙、USB、GPS等标配,NFC将成为日后手机最重要的标配,通过NFC技术,手机支付、看电影、坐地铁都能实现,将在我们的日常生活中发挥更大的作用[6] 。
传统比较
NFC和蓝牙(Bluetooth)都是短程通信技术,而且都被集成到移动电话。
但NFC不需要复杂的设置程序。
NFC也可以简化蓝牙连接。
NFC略胜蓝牙的地方在于设置程序较短,但无法达到低功率蓝牙(BluetoothLowEnergy)的速度。
在两台NFC设备相互连接的设备识别过程中,使用NFC来替代人工设置会使创建连接的速度大大加快:
少于十分之一秒。
NFC的最大数据传输量424kbit/s远小于BluetoothV2.1(2.1Mbit/s)。
虽然NFC在传输速度与距离比不上蓝牙(小于20cm),但相应可以减少不必要的干扰。
这让NFC特别适用于设备密集而传输变得困难的时候。
相对于蓝牙,NFC兼容于现有的被动RFID(13.56MHzISO/IEC18000-3)设施。
NFC的能量需求更低,与蓝牙V4.0低功耗协议类似。
当NFC在一台无动力的设备(比如一台关机的手机,非接触式智能信用卡,或是智能海报)上工作时,NFC的能量消耗要小于低功耗蓝牙V4.0。
对于移动电话或是移动消费性电子产品来说,NFC的使用比较方便。
NFC的短距离通信特性正是其优点,由于耗电量低、一次只和一台机器链接,拥有较高的保密性与安全性,NFC有利于信用卡交易时避免被盗用。
NFC的目标并非是取代蓝牙等其他无线技术,而是在不同的场合、不同的领域起到相互补充的作用。
[7]
具体对比如下表:
NFC
蓝牙
红外
网络类型
点对点
单点对多点
点对点
使用距离
≤0.1m
≤10m
≤1m
速度
106、212、424、868、721、115Kbps
2.1Mbps
~1.0Mbps
建立时间
<0.1s
6s
0.5s
安全性
具备,硬件实现
具备,软件实现
不具备,使用IRFM时除外
通信模式
主动-主动/被动
主动-主动
主动-主动
成本
低
中
低
NFC天线
一种近场耦合天线,由于13.56Mhz波长很长,且读写距离很短,合适的耦合方式是磁场耦合,线圈是合适的耦合方式。
由于手机之类的消费型产品有很高的外观要求,因此天线一般需要内置。
但是天线内置后,天线就必须贴近主板或电池(都含有金属导体成分)。
这样设计的后果是,天线会在导体表面产生涡流来削弱天线的磁场。
因此,业界在手机中通常采用磁性薄膜(如TDK等公司生产)贴合FPC方式来做天线。
一种新技术是磁性薄膜与FPC合一,也即磁性FPC。
发展前景
NFC具有成本低廉、方便易用和更富直观性等特点,这让它在某些领域显得更具潜力——NFC通过一个芯片、一根天线和一些软件的组合,能够实现各种设备在几厘米范围内的通信,而费用仅为2~3欧元。
据ABIReasearch有关NFC有最新研究,NFC市场可能发迹于移动手持设备。
ABI估计,到2005年以后,市场会出现采用NFC芯片的智能手机和增强型手持设备。
到2009年,这种手持设备将占一半以上的市场。
研究机构StrategyAnalytics预测,至2011年全球基于移动电话的非接触式支付额将超过360亿美元。
如果NFC技术能得到普及,它将在很大程度上改变人们使用许多电子设备的方式,甚至改变使用信用卡、钥匙和现金的方式。
NFC作为一种新兴的技术,大致总结了蓝牙技术协同工作能力差的弊病。
不过,它的目标并非是完全取代蓝牙、Wi-Fi等其他无线技术,而是在不同的场合、不同的领域起到相互补充的作用。
因为NFC的数据传输速率较低,仅为212Kbps,不适合诸如音视频流等需要较高带宽的应用。
而所谓RFID标准和NFC标准的冲突,是对NFC的一种误解。
NFC和RFID在物理层有相似之处,但其本身和RFID是两个领域的技术,RFID仅仅是一种通过无线对标签进行识别技术,而NFC是一种无线通信方式,这种通信方式是交互的。
NFC开环产业链繁冗闭环前景乐观
开环情况下的NFC支付有着繁冗的产业链,从手机OEM开始,NFC芯片供应商、COS供应商、eSE商都需要参与手机的设计,在手机OEM协调各供应商之后,又存在手机生产的测试良品率的问题。
NFC手机出厂之后,不同厂商之间的手机存在不能互相交互的问题,如果应用在支付,就标准而言,工信部必须审批确保手机在通信行业的准入,银联和央行则把关NFC手机在开环支付领域的可用。
在NFC经常使用的交通领域,需要经过住建部和交通部不同标准的支持问题。
从宏观来说,NFC支付需要经历TSM的利益争夺,而微观上,又需要经过不同Type支持等问题的考验。
与此同时,这还是在没有考虑NFC三大方案如何选择的情况下的考虑,背后的卡商、方案商的利益和产业格局博弈更加复杂。
总而言之,言而总之,NFC开环支付所需要牵扯的利益团体较多,NFC产业链极其繁冗。
邓欣透露,在国企当中,项目的实施可以获得一定的国企补助。
从这一个角度来讲,NFC在国内的应用会更加复杂。
对于NFC的发展,有报告预测,2013年全球NFC手机的销售量将增长156%,总量将达到4亿台,这就意味着,全球三分之一的智能手机都将支持NFC功能。
预测是预测,现实仍然要面对现实,国内的NFC应用仍然很少,就北京的NFC支付商用而言,有业内人士表示,可以用惨淡来形容。
“中国移动的NFC项目,是以发布会为结束。
”、“中国移动的NFC项目更多的是形象工程”。
邓欣也认为,NFC可以分为三个发展阶段,样品、产品和商品阶段,国内的NFC发展仍然是样品阶段,普通大众非常少使用NFC支付。
国内的三大运营商攻守情况,中国移动是处于守势,而电信和联通是处于攻势。
中国移动为了留住用户,向多应用发展,NFC支付很大程度上是卖愿景给消费者。
而联通有3G的优势不急于推NFC,电信则不想成为NFC的“试验小白鼠”,但这两个运营商出于增加用户的考虑,对NFC仍然有期待。
到了闭环当中,应用区域的用户密集,使用也变的更加频繁,以园区、用户、集成商、运营商等团体为主要的参与者,牵扯到的利益体不多,张武认为:
“随着NFC手机的普及,不管是作为IC卡还是作为终端设备,园区一卡通必须支持NFC手机的应用,前景是乐观的,关键在于NFC手机的开放性、稳定性、各大运营商标准的统一等。
”
邓欣表示,NFC手机一卡通[8] 也存在一个TSM的问题,但不是运营商、银联等争夺的TSM制高点,而是二三级TSM。
在共同的TSM下,统一性得到保证,但需要一定的开放性,才能让应用丰富。
张武表示:
“一卡通集成公司不但要做好NFC手机的应用,还要不断的开放标准的接口,允许使用单位、使用人员、第三方智能终端应用开发商参与到NFC手机的应用开发之中,让园区一卡通成为一个更加开放、更加规范的应用平台。
”
试验地点
*美国,菲利浦斯球馆(PhilipsArena)从2005年12月起,在美国的乔治亚州的亚特兰大菲利浦斯球馆,Visa和飞利浦就开始合作进行主要的NFC测试--球迷们可以很轻松地在特许经营店和服装店里买东西。
另外,将具有NFC功能的手机放在嵌有NFC标签的海报前,他们还可以下载电影内容,比如手机铃声,壁纸,屏保和最喜欢的明星及艺术家的剪报。
另外的合作伙伴还包括诺基亚、Cingular、Visa,AtlantaSpirit,Chase,ViVOTech。
*法国,卡昂2005年10月,在法国诺曼底的卡昂,飞利浦同法国电信,Orange,三星,LaSer零售集团以及Vinci公园合作进行了主要的多应用NFC测试。
在六个月的测试中,200位卡昂居民将使用嵌有飞利浦NFC芯片的三星D500手机在选定的零售点,公园设备进行支付,并可下载著名旅游景点的信息,电影宣传片以及汽车班次表。
*台湾,台湾近端移动电话服务从2005年7月起,飞利浦就同台湾近端移动交易服务计划联盟(ProximityMobileTransactionServiceAlliance;PMTSA)合作展示了一个可以利用NFC进行安全支付的BenQ手机。
在推动NFC手机进入台湾公交网络的过程中这可以说是一个里程碑了。
2007年NFC在中国大陆可谓是“应用启动”之年,从8月开始,内置NFC芯片的诺基亚6131i在包括北京、厦门、广州在内的数个城市公开发售。
这款手机预下载了一项可以在市政交通系统使用的交通卡,使用该手机,用户只需开设一个预付费账户就可以购买车票和在某些商场购物。
中国市场潜力巨大,NFC在中国商用无疑是个激动人心的消息。
中国有成百上千万人在公共交通中使用了非接触式的市政交通“一卡通”,其中北京发售了1300万张,广州发售了600万张,厦门发售了110万张。
诺基亚与上述三地公交部门的应用,在真正意义上拉开了NFC商用的序幕。
标签种类
NFC的基本标签类型有四种,以1至4来标识,各有不同的格式与容量。
这些标签类型格式的基础是:
ISO14443的A与B类型、SonyFeliCa,前者是非接触式智能卡的国际标准,而后者符合ISO18092被动式通讯模式标准。
保持NFC标签尽可能简单的优势是:
在很多场合,标签可为一次性使用,例如在海报中寿命较短的场合。
第1类标签(Tag1Type):
此类型基于ISO14443A标准。
此类标签具有可读、重新写入的能力,用户可将其配置为只读。
存储能力为96字节,用来存网址URL或其他小量数据富富有余。
然而,内存可被扩充到2k字节。
此类NFC标签的通信速度为106kbit/s。
此类标签简洁,故成本效益较好,适用于许多NFC应用[9]
第2类标签(Tag2Type):
此类标签也是基于ISO14443A,具有可读、重新写入的能力,用户可将其配置为只读。
其基本内存大小为48字节,但可被扩充到2k字节。
通信速度也是106kbit/s。
第3类标签(Tag3Type):
此类标签基于SonyFeliCa体系。
具有2k字节内存容量,数据通讯速度为212kbit/s。
故此类标签较为适合较复杂的应用,尽管成本较高。
第4类标签(Tag4Type):
此类标签被定义为与ISO14443A、B标准兼容。
制造时被预先设定为可读/可重写、或者只读。
内存容量可达32k字节,通信速度介于106kbit/s和424kbit/s之间。
从上述不同标签类型的定义可以看出,前两类与后两类在内存容量、构成方面大不相同。
故它们的应用不太可能有很多重叠。
第1与第2类标签是双态的,可为读/写或只读。
第3与第4类则是只读,数据在生产时写入或者通过特殊的标签写入器来写入。
实际用途
企业中的应用
各种有意使用智能手机作为下一代门禁卡的机构正在对NFC进行技术测试,这是一种理想的企业应用。
在2011年秋,黑莓手机制造商RIM和安全门禁卡、读卡器提供商HIDGlobal宣布,RIM的一部分新产黑莓手机将配备HIDGlobal的iCLASS数字证书。
配置NFC的黑莓Bold和Curve型号的手机都能兼容HIDGlobal的iCLASS读卡器,这些读卡器被广泛用于建筑门禁系统、学生ID读卡器、追踪员工签到和出勤。
员工还可以利用NFC智能手机和其它设备进入员工停车场或食堂并支付费用。
NFC标签可以被放置在会议室内部,与会者就可以在标签前挥动自己的兼容手机使其静音或打开Wi-Fi。
政府部门的应用
政府还可以利用NFC来改善公共服务、提高运输系统及其它。
一些城市和郊区已经开始使用NFC为居民提供更好的服务和改善生活质量。
NFC技术的出现让用户可以用智能手机或移动设备支付车费、进入停车场及支付费用、进入游泳池或图书馆等公共设施。
法国移动非接触式协会(AFSCM)在NFC服务方面处于领先地位。
据该组织称,法国是欧洲其中一个NFC手机用户最多的国家。
AFCSM预计,到2012年底将会有250万法国公民使用NFC设备。
法国的“Cityzi”服务使用该国某些地方的用户可以通过快速扫描手机进入火车站,还可以在随处可见的NFC标签上挥动设备获取地图、产品信息或服务。
旧金山市有约3万个NFC兼容的停车计时器。
澳大利亚悉尼使用NFC标签来引导岩石区的游客。
与零售购物体验
NFC可以通过结合无线优惠券、会员卡和支付选择扩展和提升现代购物体验。
消费者可以用个人应用程序扫描产品货架上的NFC标签,获得关于该产品更加个性化的信息。
举个例子,如果你对坚果过敏,通过扫描产品,你的NFC设备能自动检测出该产品是否含有坚果并做出提醒。
通过触碰NFC标签来获得信息、增加到购物篮、获得优惠券和其它新的用途将对零售业产生越来越大的影响。
关于NFC改变购物体验的一个奇特例子来自广告公司Razorfish的“数字口香糖机”。
用户只需向里边投进硬币并用NFC兼容设备对它挥动一下,就能选择各种数字产品,包括歌曲下载、电影、电子书和用于特定场所的优惠券。
与市场营销
NFC技术对于现代市场营销商有着深远的影响。
例如,用户只需用NFC手机在NFC海报、广告、广告牌或电影海报上挥一挥就可以立即获得产品或服务的信息。
商家可以把NFC标签放在店门口,那么用户就可以自动登录Foursquare或者Facebook等社交网络、和朋友分享细节或好东西。
比利时的Walibi游乐园推出了首个NFC系统,名为“WalibiConnect”,用户可以扫描NFC腕带来自动发送更新或关于喜欢的活动和景点到Facebook网页。
在食品服务方面,酒吧和餐馆可以从一家名为RadipNFC的订购NFC杯垫和其它促销材料,让顾客可以扫描它们获得该店或广告商的更多信息。
设备之间共享
NFC还可以作为一种短程技术,当几部设备离得非常近的时候,文件和其它内容就可以在这些设备中传递。
这项功能对于需要协作的场所非常有用,如需要分享文件或多个玩家进行游戏的时候。
三星推出了一款具有NFC功能的GalaxySIII,具有一个名为AndroidBeam的功能,其它一些新出现的NFC安卓手机也具有该功能。
它可以通过NFC在几部兼容设备间传递数据。
一款安卓虚拟扑克游戏Zynga就是利用基于NFC的AndroidBeam功能让用户将智能手机或设备互相接触实行多玩家在线游戏。
安防领域应用
近距离
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- NFC 基础知识