NFC的發(fā)展及原理

1、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)合主推的一項無線技術。不久前，由多家公司、大學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，并推動其在手機中的應用。nfc由非接觸式射頻識別(rfid)及互聯(lián)互通技術整合演變而來,在單一芯片上結合感應式讀卡器、感應式卡片和點對點的功能，能在短距離內與兼容設備進行識別和數據交換。這項技術最初只是rfid技術和網絡技術的簡單合并，現在已經演變成一種短距離無線通信技術，發(fā)展態(tài)勢相當迅速。與rfid不同的是，nfc具有雙向連接和識別的特點，工作于13.56mhz頻率范圍

2、，作用距離10厘米左右。nfc技術在iso 18092、ecma 340和etsi ts 102 190框架下推動標準化，同時也兼容應用廣泛的iso 14443 type-a、b以及felica標準非接觸式智能卡的基礎架構。nfc芯片裝在手機上，手機就可以實現小額電子支付和讀取其他nfc設備或標簽的信息。nfc的短距離交互大大簡化整個認證識別過程，使電子設備間互相訪問更直接、更安全和更清楚。通過nfc，電腦、數碼相機、手機、pda等多個設備之間可以很方便快捷地進行無線連接，進而實現數據交換和服務。1 技術優(yōu)勢與rfid一樣，nfc信息也是通過頻譜中無線頻率部分的電磁感應耦合方式傳遞，但兩者之間

3、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，其傳輸范圍比rfid小，rfid的傳輸范圍可以達到幾米、甚至幾十米，但由于nfc采取了獨特的信號衰減技術，相對于rfid來說nfc具有距離近、帶寬高、能耗低等特點。 其次，nfc與現有非接觸智能卡技術兼容，目前已經成為得到越來越多主要廠商支持的正式標準。再次，nfc還是一種近距離連接協(xié)議，提供各種設備間輕松、安全、迅速而自動的通信。與無線世界中的其他連接方式相比，nfc是一種近距離的私密通信方式。最后，rfid更多的被應用在生產、物流、跟蹤、資產管理上，而nfc則在門禁、公交、手機支付等領域內發(fā)揮著巨大的作用。同時

4、，nfc還優(yōu)于紅外和藍牙傳輸方式。作為一種面向消費者的交易機制，nfc比紅外更快、更可靠而且簡單得多。與藍牙相比，nfc面向近距離交易，適用于交換財務信息或敏感的個人信息等重要數據；藍牙能夠彌補nfc通信距離不足的缺點，適用于較長距離數據通信。因此，nfc和藍牙互為補充，共同存在。事實上，快捷輕型的nfc協(xié)議可以用于引導兩臺設備之間的藍牙配對過程，促進了藍牙的使用。nfc手機內置nfc芯片，組成rfid模塊的一部分，可以當作rfid無源標簽使用用來支付費用；也可以當作rfid讀寫器用作數據交換與采集。nfc技術支持多種應用，包括移動支付與交易、對等式通信及移動中信息訪問等。通過nfc手機，人們

5、可以在任何地點、任何時間，通過任何設備，與他們希望得到的娛樂服務與交易聯(lián)系在一起，從而完成付款，獲取海報信息等。nfc設備可以用作非接觸式智能卡、智能卡的讀寫器終端以及設備對設備的數據傳輸鏈路，其應用主要可分為以下四個基本類型：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、傳輸數據。相關知識：與其他近距離通信的比較2 發(fā)展前景 具有成本低廉、方便易用和更富直觀性等特點，這讓它在某些領域顯得更具潛力通過一個芯片、一根天線和一些軟件的組合，能夠實現各種設備在幾厘米范圍內的通信，而費用僅為歐元。據有關有最新研究，市場可能發(fā)跡于移動手持設備。估計，到年以后，市場會出現采用芯片的智能手機和增強

6、型手持設備。到年，這種手持設備將占一半以上的市場。研究機構strategy analytics預測，至2011年全球基于移動電話的非接觸式支付額將超過360億美元。如果技術能得到普及，它將在很大程度上改變人們使用許多電子設備的方式，甚至改變使用信用卡、鑰匙和現金的方式。 nfc作為一種新興的技術，大致總結了藍牙技術協(xié)同工作能力差的弊病。不過，它的目標并非是完全取代藍牙、wi-fi等其他無線技術，而是在不同的場合、不同的領域起到相互補充的作用。因為nfc的數據傳輸速率較低，僅為212kbps，不適合諸如音視頻流等需要較高帶寬的應用。 需要密切關注的是，中國政府正在制定自己的rfid標準，而飛利浦

7、的nfc技術是否完全兼容并得到中國政府的認可對消費者相當重要。中國國家標準化管理委員會成立了國家標準工作組，負責起草、制定中國有關rfid的國家標準，據稱這樣將使中國獲得相關的自主知識產權，又能將rfid發(fā)展納入標準化、規(guī)范化的軌道。整個認證過程很可能需要飛利浦等公司公開一些關鍵的技術，這可能成為nfc在中國推廣應用的絆腳石。 3.nfc論壇為了推動 nfc 的發(fā)展和普及，飛利浦、索尼和諾基亞創(chuàng)建了一個非贏利性的行業(yè)協(xié)會nfc 論壇，促進 nfc 技術的實施和標準化，確保設備和服務之間協(xié)同合作。論壇網址目前，nfc 論壇在全球擁有 100 多個成員，包括：萬事達卡國際組織、松下電子工業(yè)有限公司

8、、微軟公司、摩托羅拉公司、nec 公司、瑞薩科技公司、三星公司、德州儀器制造公司和 visa 國際組織。成員列表nfc論壇推出了第一批技術規(guī)范，以確保設備與設備閱讀器之間的通信，規(guī)范共4條，包括數據交換格式（data exchange format，ndef）、記錄類型定義（record type definition，rtd）、伴隨技術規(guī)范（nfc text rtd technical specification）和有關互聯(lián)網資源的基本技術規(guī)范（nfc uri rtd technical specification）。下載地址、nfc發(fā)展歷程簡介2004年3月18日 為了推動 nfc 的發(fā)展

9、和普及，nxp（原飛利浦半導體）、索尼和諾基亞創(chuàng)建了一個非贏利性的行業(yè)協(xié)會nfc 論壇，旨在促進 nfc 技術的實施和標準化，確保設備和服務之間協(xié)同合作。截止2007年，nfc 論壇在全球擁有超過100個成員，包括：萬事達卡國際組織、松下電子工業(yè)有限公司、微軟公司、摩托羅拉公司、nec 公司、瑞薩科技公司、三星公司、德州儀器制造公司和 visa 國際組織。2006年7月復旦微電子成為首家加入nfc聯(lián)盟的中國企業(yè)，之后清華同方微電子也加入了nfc論壇。2006年6月 nxp、諾基亞、中國移動廈門分公司與“廈門易通卡”在廈門展開nfc測試，該項合作是中國首次nfc手機支付的測試。2006年8月no

10、kia與銀聯(lián)商務公司宣布在上海啟動新的nfc測試，這是繼廈門之后在中國的第二個nfc試點項目，也是全球范圍首次進行nfc空中下載試驗。參與測試使用的nfc手機均為nokia 3220。2007年3月，由歐盟委員會及信息社會技術(ist)項目共同投資，多家公司、大學和用戶共同組織成立了泛歐聯(lián)盟，旨在開發(fā)開放式架構，以進一步開發(fā)和部署近距離無線通信(nfc)技術，并推動其在手機中的應用。該項目名為“nfc在倉儲物流及支付領域的應用(stolpan)”，旨在為應用于移動設備、基于nfc的服務開發(fā)一個開放式的商用和技術框架。這些架構將超越手機類型及服務性質的限制，推動基于nfc的移動應用在眾多行業(yè)市場

11、中的部署。在nxp、諾基亞、sony這些巨頭的推動下，全球范圍開展了諸多的nfc試驗，進一步促進了nfc產業(yè)的商業(yè)化運作及產業(yè)鏈的上下聯(lián)動，但在中國市場的推廣與發(fā)展仍然面臨著諸多的壁壘，對nfc在中國的市場我們持謹慎看好觀點，當然國內已經有部分企業(yè)開始積極關注nfc產業(yè)的發(fā)展，中國移動成立了專門的nfc工作小組，并且中國移動與中國銀聯(lián)合資成立的聯(lián)動優(yōu)勢有著與日本ntt docomo類似的集運營商和金融機構的雙重優(yōu)勢，nfc在中國一旦獲得政策的支持與消費者認可，市場將大規(guī)模發(fā)展，但這個至少需要到3年左右的時間。、nfc技術在全球支付領域內的測試應用隨著rfid技術在其它行業(yè)漸漸凸現，金融支付領域

12、也開始逐步引入相關的rfid技術和nfc近距離通信技術，進一步改善全球支付環(huán)境。（一）北美在美國，非接觸卡市場已經比預期提前升溫。兩大卡組織已于2005年3月宣布采用統(tǒng)一的非接觸式支付標準，萬事達的paypass成為卡與設備間標準通信協(xié)議。在此之前，萬事達已在奧蘭多進行paypass信用卡測試，并在達拉斯與nokia合作進行移動應用測試。visa的非接觸式系統(tǒng)“wave”也在亞洲的馬來西亞與我國臺灣地區(qū)推行試點項目。2005年5月，美國最大的發(fā)卡機構chase正式大規(guī)模發(fā)行“blink”品牌的非接觸式信用卡，首先在georgia與colorado發(fā)行，計劃發(fā)行200萬張。未來還將在5至6個地區(qū)

13、推行，每個市場預計發(fā)卡量100萬張。預計至2006年1季度，大通發(fā)卡總量將達到800萬張。由德州儀器提供芯片的運通expresspay也已開始全國性推廣，合作商家包括cvs連鎖、ritz camera與sheetz。（二）歐洲在歐洲，隨著3g商用進程的逐步加快，各大移動運營商也在積極推廣移動支付業(yè)務。以芬蘭為例，從2002年2月起，在赫爾辛基乘地鐵等公交工具出行的乘客，只要用手機發(fā)出短信代碼給指定的服務商，就會得到購票信息反饋，并可在1小時的有效時間內乘坐地鐵、有軌電車及部分公共汽車，票款計入購票者每月的電話賬單。2004年11月，芬蘭手機購票服務的范圍進一步擴大，人們可以通過手機購買赫爾辛基

14、地區(qū)的短途火車票。2002年3月，芬蘭最大的電信運營商索內拉公司開始向首都居民提供用手機支付購物款的服務。凡加入索內拉公司建立的移動支付系統(tǒng)并設立了移動賬戶的用戶，可以在指定的數十家商店用手機購物。從2004年5月開始，芬蘭國家鐵路局在全國推廣電子火車票，乘客不僅可以通過國家鐵路局網站購買車票，還可以通過手機短信訂購電子火車票。在法國嘎納，2005年10月針對近距無線通信(near field communication，nfc)展開一項測試。根據飛利浦電子公司所提供的這項觸控式技術(touch-based technology)，參加測試的200位嘎納居民將能夠在為期六個月的測試期間在嘎納特

15、定的零售店、停車場和著名的觀光景點使用內嵌有飛利浦nfc芯片的移動電話進行安全的付款。在這項測試中，飛利浦將與法國電信的研發(fā)部門、運營商orange、手機制造商三星電子以及知名零售公司groupe laser和vinci park緊密合作。在嘎納進行的近距無線通信nfc測試是這項新技術在全球第一次大規(guī)模的測試，將能直接從移動運營商、零售業(yè)者和消費者三方得到意見反饋。這項測試也將有助于大眾了解這項技術所帶來的便利：只要將他們的移動電話在近距無線通信nfc終端機前輕松掃過，就能安全而便捷地完成付款并獲取信息。（三）亞洲在韓國，已經有越來越多的移動用戶通過手機實現pos支付，購買地鐵車票，進行移動a

16、tm取款。早在2001年，sk就推出了名為moneta的移動支付業(yè)務品牌。申請了該項業(yè)務的移動用戶可以獲得兩張卡：一張是具有信用卡功能的手機智能卡，另一張是供用戶在沒有moneta服務的場所使用的磁卡。移動用戶只要將具有信用卡功能的手機智能卡安裝到手機上，就可以在商場用手機進行結算，在內置有紅外線端口的atm上提取現金、在自動售貨機上買飲料，還可以用手機支付地鐵等交通費用，無須攜帶專門的信用卡。2004年8月，sk將其移動支付業(yè)務整合為新的品牌“mbank”。通過在手機中內置智能型芯片，用戶可以用手機辦理各種金融服務?！癿bank”的特點在于將結算信息密碼化，因而具有很高的安全性。在日本，nt

17、t docomo等移動運營商均把移動支付作為重點業(yè)務予以積極推進。2004年，ntt docomo先后推出了面向pdc用戶和foma用戶的基于非接觸ic智能芯片的felica業(yè)務。用戶可以在各種零售、電子票務、娛樂消費等商戶利用這種手機進行支付。據統(tǒng)計，自去年7月以來，docomo已經售出200萬部芯片手機，而支持該支付方案的商家數量已經超過9000家，這一數字還在迅速擴張中。 目前，在使用felica手機的用戶中，60的用戶每周都會至少使用一次支付功能。為了推廣移動支付計劃，近期ntt docomo還出資收購了一家信用卡公司。今年，公司計劃在手機中整合完整的信用卡支付功能。nfc 在全球的試

18、驗地點：德國，美因茨交通公司（rmv）手機支付臺灣,公交系統(tǒng)法國，卡昂支付，內容搜索，訪問美國，亞特蘭大支付，內容搜索荷蘭，羅達體育館票務系統(tǒng)馬來西亞,手機支付skt電信,支付，內容，公交系統(tǒng)泰國,手機支付菲律賓,手機支付，票務系統(tǒng)美國，菲利浦斯球館（philips arena）原理：近距離無線通信 支持nfc的設備可以在主動或被動模式下交換數據。在被動模式下，啟動nfc通信的設備，也稱為nfc發(fā)起設備(主設備)，在整個通信過程中提供射頻場(rf-field)，如圖2所示。它可以選擇106kbps、212kbps或424kbps其中一種傳輸速度，將數據發(fā)送到另一臺設備。另一臺設備稱為nfc目標

19、設備(從設備)，不必產生射頻場，而使用負載調制(load modulation)技術，即可以相同的速度將數據傳回發(fā)起設備。此通信機制與基于iso14443a、mifare和felica的非接觸式智能卡兼容，因此，nfc發(fā)起設備在被動模式下，可以用相同的連接和初始化過程檢測非接觸式智能卡或nfc目標設備，并與之建立聯(lián)系。 圖1：nfc主動通信模式 在主動模式下，每臺設備要向另一臺設備發(fā)送數據時，都必須產生自己的射頻場。如圖1所示，發(fā)起設備和目標設備都要產生自己的射頻場，以便進行通信。這是對等網絡通信的標準模式，可以獲得非常快速的連接設置。圖2：nfc被動通信模式。如圖2所示，移動設備主要以被動模

20、式操作，可以大幅降低功耗，并延長電池壽命。在一個應用會話過程中，nfc設備可以在發(fā)起設備和目標設備之間切換自己的角色。利用這項功能，電池電量較低的設備可以要求以被動模式充當目標設備，而不是發(fā)起設備。 1. 標準化 nfc是符合ecma 340與etsi ts 102 190 v1.1.1以及iso/iec 18092標準的一種開放式平臺技術。這些標準詳細規(guī)定nfc設備的調制方案、編碼、傳輸速度與rf接口的幀格式，以及主動與被動nfc模式初始化過程中，數據沖突控制所需的初始化方案和條件。此外，這些標準還定義了傳輸協(xié)議，其中包括協(xié)議啟動和數據交換方法等。 nfc空中接口符合以下標準： iso/ie

21、c 18092 nfcip-1 / ecma-340 / etsi ts 102 190 v1.1.1 (2003-03) iso/iec 21481 nfcip-2 / ecma-352 / etsi ts 102 312 v1.1.1 (2004-02) nfc測試方法符合以下標準： iso/iec 22536 nfcip-1 rf 接口測試方法 / ecma-356 / etsi ts 102 345 v1.1.1 (2004-08) iso/iec 23917 有關nfc 的協(xié)議測試方法 / ecma-362 iso/iec 21481和ecma 352中定義的nfc ip-2指定了一

22、種靈活的網關系統(tǒng)，用來檢測和選擇三種操作模式之一nfc數據傳輸速度、鄰近耦合設備(pcd)和接近耦合設備(vcd)。選擇既定模式以后，按照所選的模式進行后續(xù)動作。網關標準還具體規(guī)定了rf接口和協(xié)議測試方法。 這意味著符合nfcip-2規(guī)范的產品將可以用作iso 14443 a和b以及felica(proximity)和iso 15693(vicinity)的讀寫器。 2. nfc與藍牙和紅外技術的比較 作為一種面向消費者的交易機制，nfc比紅外更快、更可靠而且要簡單得多。另一方面，藍牙則是一種彌補nfc通訊距離不足的缺點，適用于較長距離數據通信。nfc面向近距離交易交互，適用于交換財務信息或敏

23、感的個人信息等重要數據。nfc和藍牙相互為補充，共同存在。事實上，快捷輕型的nfc協(xié)議可以用于引導兩臺設備之間的藍牙配對過程，并在這方面促進藍牙的使用。 模式的典型應用是：建立藍牙連接、交換手機名片等。nfc與其他近距離通信技術的比較技術分析電磁場決定無線電波 術語“近場”是指無線電波的臨近電磁場。無線電波由正交電磁場組成，在工作頻率下天線周圍大約10波長的范圍內，無線電波的行為遵循麥克斯韋方程。 電磁場在從發(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，這樣的電磁場稱之為遠場。而在10個波長以內，電磁場是相互獨立的，即為近場，近場內電場沒有多大意義，但磁場可用于短距離通訊。 由于在初級線

24、圈(發(fā)射天線)和次級線圈之間仍有相當大的距離，因此可以將nfc看做是一個耦合系數非常低的互感器。近磁場的主要問題是信號傳播過程中信號強度會以大約1/d6的速率下降(這里d為通訊距離或范圍)，因此使近場通訊成為名副其實的短程通訊技術，而在稱之為無線電波的遠場中，信號強度以1/d2的速率下降。 nxp公司和索尼公司發(fā)明了nfc技術，ecma international公司首次采用它做為一項標準(nfcip-1或ecma-340)，并提交給國際標準化組織(iso）/國際電工委員會(iec)，成為iso/iec 18092標準，同時也得到了歐洲電信標準協(xié)會的承認，從此后已經有多個半導體公司開始生產兼容

25、性和互操作芯片。 這個標準類似于智能卡中所采用的nfc技術，并與其兼容，其內部芯片能夠使消費者通過銷售點(pos)終端閱讀器進行支付。在某些工作模式下nfc的功能類似于射頻識別(rfid)。nxp公司的mifare和索尼公司的felica產品就采用了已經制定的智能卡標準。 該標準規(guī)定了一個13.56mhz的工作頻率，這是一個免許可國際通用頻帶，是美國ism帶15/18頻帶之一。數據傳輸速率為106、212或424kbps，取決于通訊范圍，在20cm或大約8英寸時傳輸速率最大，實際通訊范圍只有幾英寸或不大于10cm，該標準規(guī)定了多種工作模式。 在主動模式下，通訊雙方收發(fā)器加電后，任何一方可以采用

26、“發(fā)送前偵聽”協(xié)議來發(fā)起一個半雙工發(fā)送。在一個以上nfc設備試圖訪問一個閱讀器時這個功能可以防止沖突，其中一個設備是發(fā)起者，而其它設備則是目標。 在被動模式下，象rfid標簽一樣，目標是一個被動設備。標簽從發(fā)起者傳輸的磁場獲得工作能量，然后通過調制磁場將數據傳送給發(fā)起者(后掃描調制，am的一種)。 象任何先進的無線技術一樣，nfc同樣面臨安全問題。但是nfc設備非常小的通訊范圍完全可以將黑客排除在外。在這樣小的范圍內，完全可以放心地進行通訊。如果需要更高的安全性，可以使用帶智能卡技術的nfc，智能卡技術內置了重載加密認證功能。讓我們看看任何無線關聯(lián)模型的兩個基本要求： a. 安全的鏈接 加密無

27、線鏈接需要一個公鑰，而且在帶內通道必須是不可見的。鏈接密鑰通過手動pin(比如在藍牙中)或diffie-hellman自動交換(比如在無線usb中)“實時”生成。建立鏈接密鑰后，便可啟用對稱加密(基于3des和aes等)。 b. 設備身份驗證 即確保鏈接密鑰以預期的驗證設備而不是偽裝的被動/主動中間人生成。此設置的常規(guī)方法要求連接一根線纜，以便關聯(lián)和交換鏈接密鑰和/或要求用戶在兩臺設備上輸入pin碼。將此方法與使用nfc來關聯(lián)和設置相比較，具有如下優(yōu)點：無需瀏覽查閱菜單或配置屏幕；只需將兩臺設備彼此靠攏即可觸發(fā)相關軟件和用戶界面；建立此環(huán)境以后將自動交換相關數據。 用戶只需確認交易，而且只需查

28、看相關的信息。此過程將減少設備關聯(lián)所需的步驟，并最大限度地減少用戶交互操作。用戶無需增加任何開銷即可改善安全功能。而且可以加快連接過程，同時又保留了像完成/錯誤確認和錯誤修正等功能。用nfc可以使藍牙、無線usb和w-lan等的配對與設備關聯(lián)變得非常簡單、快捷和直觀，而且同時可以彌合移動和消費類電子產品之間的缺口。 將nfc集成到移動電話平臺 1移動電話集成nfc的好處 擁有nfc的移動電話將會刺激消費者產生消費，為無線運營商、零售商和手機廠商帶來商機。配備nfc的電話通過讓消費者體驗直觀的連接方式，進而改變信息和服務的分配、付費和訪問方式。nfc電話能夠進行安全的移動支付和交易，還可以在移動過程中，方便地進行點對點通信以及輕松獲取信息。 越來越多的消費者都在用移動電話下載付費內容，例如為其電話下載鈴聲(當前，移動運營商10到15的收入都來自于下載鈴聲或基于java的小游戲)