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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
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
(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。
近场通信已通过成为ISO/IECIS18092国际标准、EMCA-340标准与ETSITS102190标准。
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。
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]
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。
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。
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
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
成本
低
中
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
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