NFC的技術和標準

 

簡介

Near Field Communication(近場通訊),或者NFC,是一組短距離無線通信技術,一般要求距離在4cm或者更近。NFC作用於13.56MHz,傳輸速度可以從106kbit/s到848kbit/s。NFC通訊中一般都有"發起者"和目標設備參與:"發起者"可以主動的產生一個射頻場並且能夠覆蓋目標。這樣就能使NFC目標可以使用非常簡單的形式,如標籤,棒,鑰匙墜或者卡片,而無需電池。NCF也可以進行端到端通訊,只要雙方設備都能供電。

 

標準

NFC早在2003128日就已經被ISO/IEC接受,之後又成爲ECMA的標準。

NFC ECMA-340 and ISO/IEC 18092中是一個開放的平臺技術標準。這些標準指定了NFC設備射頻接口的調製方案,編碼,傳輸速度和幀格式,以及初始化方案和NFC主動/被動模式下初始化過程中的衝突控制條件。此外,還定義了傳輸協議,包括協議激活和數據交換方法。NFC標準中空中接口在:

ISO/IEC 18092 / ECMA-340

Near Field Communication Interface and Protocol-1 (NFCIP-1)

ISO/IEC 21481 / ECMA-352

Near Field Communication Interface and Protocol-2 (NFCIP-2)

 

NFC吸收了大量已有的標準,包括ISO/IEC 14443 -Type A (normal) and Type B (banking/short range),和FeliCa。另外,NFC論壇定義了一個通用的數據格式,稱爲NDEFNFC Data Exchange Format),可以存儲和傳輸各種類型的對象,範圍從MIME類型的對象到超短RTD文檔(如URL鏈接)。

 

NDFF在概念上很像MIME。它是所謂二進制格式的"記錄",每個"記錄"都有不同類型的對象。依照慣例,第一個記錄的類型定義了整個消息的上下文。

GSMA 發佈了3個新提案:

 

  • Mobile NFC initiative: 14個移動運營商,佔全球40%市場份額支持NFC,並且一起開發NFC應用。他們是 Bouygues TélécomChina MobileAT&TKPNMobilkom AustriaOrangeSFRSK TelecomTelefonica Móviles Espa?aTelenorTeliaSoneraTelecom Italia Mobile (TIM)VodafoneDeutsche Telecom and 3 2007213NFC白皮書發佈,給出了運營商關於NFC生態系統的觀點。
  • Pay buy mobile initiative  旨在定義一個全球通用的方案,通過使用NFC技術連接移動設備和支付和非接觸系統。
  • 20111117日,結束了2年的討論,美國第三大手機運營商設立一個合資公司,意在開發一個基於NFC規範的平臺,能夠令其客戶可以進行移動支付。公司名叫ISIS,開始了NFC技術的大量部署和允許支持NFC功能的手機進行類型信用卡的操作。

StoLPaN ('Store Logistics and Payment with NFC') 是一個由 European Commission's Information Society Technologiesprogram支持的泛歐洲財團。

NFC論壇是一個非盈利的工業組織,成立於2004318日,發起者是 NXP SemiconductorsSony  Nokia 。意在促進NFC和消費電子產品,移動設備和電腦的互動。

 

NFC和藍牙技術的比較:

 

NFC

Bluetooth

Bluetooth Low Energy

RFID compatible

ISO 18000-3

active

active

Standardisation body

ISO/IEC

Bluetooth SIG

Bluetooth SIG

Network Standard

ISO 13157 etc.

IEEE 802.15.1

IEEE 802.15.1

Network Type

Point-to-point

WPAN

WPAN

Cryptography

not with RFID

available

available

Range

< 0.2 m

~10 m (class 2)

~1 m (class 3)

Frequency

13.56 MHz

2.4-2.5 GHz

2.4-2.5 GHz

Bit rate

424 kbit/s

2.1 Mbit/s

~1.0 Mbit/s

Set-up time

< 0.1 s

< 6 s

< 1 s

Power consumption

< 15mA (read)

varies with class

< 15 mA (xmit)

 

 

(大部分內容來源於:http://en.wikipedia.org/wiki/Near_field_communication

 

NFC 的三種工作模式

卡模式:是指用於非接觸移動支付,如商場、交通等應用中,用戶只需要將手機靠近讀卡器,然後用戶只需輸入密碼確認交易或者直接接收交易即可。例如門禁管制,車票,門票等等。此種方式下,卡片通過非接觸讀卡器的 RF 域來供電,即便是手機沒電也可以工作。

點對點通信模式:即實現無線數據交換,將兩個具備 NFC 功能的設備鏈接,能實現數據點對點傳輸,如下載音樂,交換圖片或者同步設備地址薄。因此通過 NFC,多個設備如數字相機,PDA,計算機,手機之間,都可以進行無線衚衕,交換資料或者服務。

讀卡器模式: 即作爲非接觸讀卡器使用,比如從海報或者展覽信息電子標籤上讀取相關信息。

NFC 技術的幾種實現方式

 

NFC 手機方案

該方案中 NFC 功能芯片和天線與手機的其他部分及 SIM 卡相獨立,但 NFC模塊與手機共用電池。電池有電時,NFC 模塊可在主動、被動和雙向三種模式下工作;電池斷電時,只能在被動模式下工作,相當於普通的一卡通。手機開關機對 NFC模塊無影響,即在手機關機時也可使用 NFC 功能。實現方式有兩種:一是定製手機,將天線集成在手機電池或主板上,使 NFC 應用與手機融爲一體,工作穩定可靠,但需更換手機;二是將天線與 NFC芯片直接相連,然後與電池緊貼放在電池和手機後蓋之間,用戶不需更換手機,廈門測試項目就採用了此種方式。此方案的不足在於,天線連接的可靠性不高;此外對手機的內部尺寸有特殊要求,增加天線之後影響了手機的便攜性。

 

此方案的 NFC 模塊不能和手機的處理器或 SIM 卡通信,用戶和電信運營商無法通過手機控制 NFC模塊。這會造成信用卡發行商和手機製造商單獨接觸,完全脫離電信運營商的市場格局。另一方面,若要將 NFC模塊收發的信息與蜂窩網絡聯繫起來,須在 NFC 模塊和手機基帶芯片間建立接口,且各層的設計都必須繞開運營商的控制,也無法直接讀寫 SIM卡,軟硬件設計將變得非常複雜。

 

此方案的優點是對不同技術、不同信用卡發行商的卡兼容性好,在全球已有很多案例,應用技術也比較成熟,比較適合試點期的項目。諾基亞的 6131手機即基於此。

 

雙界面SIM 卡方案

該方案基於一種雙界面智能 SIM 卡,支持非接觸式應用,同時也可實現普通手機 SIM卡的功能,在接聽撥打電話、收發短信時不影響非接觸式操作。兩種實現方式與 NFC 方案基本相同:一是定製手機;二是將天線與 SIM卡直接相 連後放在電池和手機後蓋之間,這樣可只更換 SIM 卡,降低成本,缺點也是天線連接的可靠性低、對手機尺寸要求高等。該方案佔用了 C4 和C8 接口,而這兩個接口是用於高速數據下載的,可能會影響到未來高速空中下載應用。

 

帶有 USIM 卡安全功能的 NFC 方案

此方案是目前的主推方案,分離了應用層和底層功能,把 NFC 應用重要數據以及安全控制放在 SIM 卡中,把 NFC 功能芯片放在手機中。NFC 主控芯片通過 SWP/HCI 協議與 SIM 卡通信,不會佔用原有的準備用於大容量卡的管腳。應用 Midlet 與 SIM 卡通過標準 ISO7816 協議通信。 用戶更換 SIM 卡時,可以帶走現有的交易數據,實現徹底的機卡分離。

 

(大部分內容來自Giesecke & Devrient的一個PPT)

 

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