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手機裏的(de)NFC到底是什(shén)麽鬼?

發布日期:2022-12-19 14:56:30      浏覽量:438人(rén)

NFC即近距離無線通(tōng)訊技術。這(zhè)個(gè)技術由非接觸式射頻(pín)識别(RFID)演變而來(lái),由飛(fēi)利浦半導體(現恩智浦半導體公司)、諾基亞和(hé)索尼共同研制開發,其基礎是RFID及互連技術。近場(chǎng)通(tōng)信是一種短距高(gāo)頻(pín)的(de)無線電技術,在13.56MHz頻(pín)率運行于10厘米距離内。其傳輸速度有106Kbit/秒、212Kbit/秒或者424Kbit/秒三種。


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NFC在單一芯片上結合感應式讀卡器、感應式卡片和(hé)點對(duì)點的(de)功能,能在短距離内與兼容設備進行識别和(hé)數據交換。工作頻(pín)率爲13.56MHz,但是使用(yòng)這(zhè)種手機支付方案的(de)用(yòng)戶必須更換特制的(de)手機。這(zhè)項技術在日韓被廣泛應用(yòng),他(tā)們的(de)手機可(kě)以用(yòng)作機場(chǎng)登機驗證、大(dà)廈的(de)門禁鑰匙、交通(tōng)一卡通(tōng)、信用(yòng)卡、支付卡等。


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大(dà)概在 2003 年,當時(shí)的(de)飛(fēi)利浦半導體和(hé)索尼公司計劃基于非接觸式卡技術發展一種與之兼容的(de)無線通(tōng)訊技術。飛(fēi)利浦派了(le)一個(gè)團隊到日本和(hé)索尼工程師一起閉關三個(gè)月(yuè),然後聯合對(duì)外發布關于一種兼容當前 ISO14443 非接觸式卡協議(yì)的(de)無線通(tōng)訊技術,取名NFC(Near Field Communication)。

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該技術規範定義了(le)兩個(gè) NFC 設備之間基于 13.56MHz 頻(pín)率的(de)無線通(tōng)訊方式,在 NFC 的(de)世界裏沒有讀卡器,沒有卡,隻有 NFC 設備。該規範定義了(le) NFC 設備通(tōng)訊的(de)兩種模式:主動模式和(hé)被動模式。并且分(fēn)别定義了(le)兩種模式的(de)選擇和(hé)射頻(pín)場(chǎng)防沖突方法、設備防沖突方法,定義了(le)不同波特率通(tōng)訊速率下(xià)的(de)編碼方式、調制解調方式等等最最底層的(de)通(tōng)訊方式和(hé)協議(yì),說白了(le)就是解決了(le)如何交換數據流的(de)問題。


該規範最終被提交到ISO标準組織獲得(de)批準成爲正式的(de)國際标準,這(zhè)就是 ISO18092,後來(lái)增加了(le) ISO15693 的(de)兼容,形成新的(de) NFC 國際标準IP2,也(yě)就是 ISO21481。同時(shí)ECMA(歐洲計算(suàn)機制造協會)也(yě)頒布了(le)針對(duì) NFC 的(de)标準,分(fēn)别是 ECMA340和(hé) ECMA352,對(duì)應的(de)是ISO18092[2] 與ISO21481 ,其實兩個(gè)标準内容大(dà)同小異,隻是 ECMA 的(de)是免費的(de),大(dà)家可(kě)以到網上下(xià)載到,而ISO标準是收費的(de)。不過,所幸的(de)是,爲了(le)促進标準化(huà),ISO/IEC 18092:2013 和(hé)ISO/IEC 21481:2012版均可(kě)在ISO官方網站上下(xià)載到免費的(de)電子版。


爲了(le)加快(kuài)推動NFC産業的(de)發展,當時(shí)的(de)飛(fēi)利浦、SONY 和(hé)諾基亞聯合發起成立了(le) NFC 論壇,旨在推動行業應用(yòng)的(de)發展,定義相關基于NFC應用(yòng)的(de)中間層規範,包括一些數據交換通(tōng)訊協議(yì) NDEF,包括基于非接觸式标簽的(de)幾種 NFC tag 規範,主要涉及到卡片内部數據結構定義,NFC 設備(手機)如何識别一個(gè)标準的(de) NFC 論壇兼容的(de)标簽,如何解析具體應用(yòng)數據等等相關規範,目的(de)是爲了(le)讓不同的(de) NFC設備之間可(kě)以互連互通(tōng)。比如不同手機如何交換數據,如何識别同一個(gè)電子海報等等。



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NFC技術能夠快(kuài)速自動地建立無線網絡,爲蜂窩、藍牙或WiFi設備提供一個(gè)“虛拟連接”使設備間在很短距離内通(tōng)信,适合移動設備、消費電子産品、PC和(hé)智能控件間的(de)通(tōng)信工作。


NFC通(tōng)信在發起設備和(hé)目标設備間發生,任何的(de)NFC裝置都可(kě)以爲發起設備或目标設備。兩者之間是以交流磁場(chǎng)方式相互耦合,并以ASK方式或FSK方式進行載波調制,傳輸數字信号。發起設備産生無線射頻(pín)磁場(chǎng)來(lái)初始化(huà)(調制方案、編碼、傳輸速度與RF接口的(de)幀格式);目标設備則響應發起設備所發出的(de)命令,并選擇由發起設備所發出的(de)或是自行産生的(de)無線射頻(pín)磁場(chǎng)進行通(tōng)信。


NFC有三種工作模式:主動模式、被動模式和(hé)雙向模式。


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主動模式下(xià),每台設備要向另一台設備發送數據時(shí),都必須産生自己的(de)射頻(pín)場(chǎng)。如上所示,發起設備和(hé)目标設備都要産生自己的(de)射頻(pín)場(chǎng),以便進行通(tōng)信。


這(zhè)是點對(duì)點通(tōng)信的(de)标準模式,可(kě)以獲得(de)非常快(kuài)速的(de)連接設置。


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被動通(tōng)信模式正好和(hé)主動模式相反,此時(shí)NFC終端則被模拟成一張卡,它隻在其他(tā)設備發出的(de)射頻(pín)場(chǎng)中被動響應,被讀/寫信息。


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雙向模式下(xià)NFC終端雙方都主動發出射頻(pín)場(chǎng)來(lái)建立點對(duì)點的(de)通(tōng)信。相當于兩個(gè)NFC設備都處于主動模式。


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RFID,Radio Frequency Identification,即射頻(pín)識别,又名電子标簽。顧名思義,RFID的(de)工作原理(lǐ)就是給一件件物(wù)品上貼上一個(gè)包含RFID射頻(pín)部分(fēn)和(hé)天線環路的(de)RFID電路。


攜帶該标簽的(de)物(wù)品進入人(rén)爲設置的(de)特定磁場(chǎng)後,會發出特定頻(pín)率的(de)信号,閱讀器就可(kě)獲得(de)之前該物(wù)品被寫入的(de)信息。


這(zhè)有點像工作人(rén)員(yuán)脖子上挂的(de)胸牌,而你就是他(tā)的(de)主管,當他(tā)進入你的(de)視線,你就可(kě)以知道他(tā)的(de)姓名職業等信息,還(hái)可(kě)以改寫他(tā)胸牌的(de)内容。


如果說RFID是一個(gè)人(rén)戴著(zhe)胸牌方便别人(rén)了(le)解他(tā),那麽NFC就是兩個(gè)人(rén)都戴著(zhe)胸牌,而且他(tā)們可(kě)以在看到對(duì)方後任意更改胸牌上的(de)内容,改變對(duì)方接收到的(de)信息。

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NFC與RFID在物(wù)理(lǐ)層面看上去很相似,但實際上是兩個(gè)完全不同的(de)領域,因爲RFID本質上屬于識别技術,而NFC屬于通(tōng)信技術。


首先,NFC将非接觸讀卡器、非接觸卡和(hé)點對(duì)點功能整合進一塊單芯片,而RFID必須有閱讀器和(hé)标簽組成。RFID隻能實現信息的(de)讀取以及判定,而NFC技術則強調的(de)是信息交互。通(tōng)俗的(de)說NFC就是RFID的(de)演進版本,雙方可(kě)以近距離交換信息。NFC手機内置NFC芯片,組成RFID模塊的(de)一部分(fēn),可(kě)以當作RFID無源标簽使用(yòng)進行支付費用(yòng);也(yě)可(kě)以當作RFID讀寫器,用(yòng)作數據交換與采集,還(hái)可(kě)以進行NFC手機之間的(de)數據通(tōng)信。


其次,NFC傳輸範圍比RFID小,RFID的(de)傳輸範圍可(kě)以達到幾米、甚至幾十米,但由于NFC采取了(le)獨特的(de)信号衰減技術,相對(duì)于RFID來(lái)說NFC具有距離近、帶寬高(gāo)、能耗低等特點。


第三、應用(yòng)方向不同。NFC看更多(duō)的(de)是針對(duì)于消費類電子設備相互通(tōng)訊,有源RFID則更擅長(cháng)在長(cháng)距離識别。


随著(zhe)互聯網的(de)普及,手機作爲互聯網最直接的(de)智能終端,必将會引起一場(chǎng)技術上的(de)革命,如同以前藍牙、USB、GPS等标配,NFC将成爲日後手機最重要的(de)标配,通(tōng)過NFC技術,手機支付、看電影(yǐng)、坐(zuò)地鐵都能實現 。


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與RFID一樣,NFC信息也(yě)是通(tōng)過頻(pín)譜中無線頻(pín)率部分(fēn)的(de)電磁感應耦合方式傳遞,但兩者之間還(hái)是存在很大(dà)的(de)區(qū)别。首先,NFC是一種提供輕松、安全、迅速的(de)通(tōng)信的(de)無線連接技術,其傳輸範圍比RFID小。其次,NFC與現有非接觸智能卡技術兼容,已經成爲得(de)到越來(lái)越多(duō)主要廠商支持的(de)正式标準。再次,NFC還(hái)是一種近距離連接協議(yì),提供各種設備間輕松、安全、迅速而自動的(de)通(tōng)信。與無線世界中的(de)其他(tā)連接方式相比,NFC是一種近距離的(de)私密通(tōng)信方式。


NFC、紅外線、藍牙同爲非接觸傳輸方式,它們具有各自不同的(de)技術特征,可(kě)以用(yòng)于各種不同的(de)目的(de),其技術本身沒有優劣差别。


NFC手機内置NFC芯片,比原先僅作爲标簽使用(yòng)的(de)RFID更增加了(le)數據雙向傳送的(de)功能,這(zhè)個(gè)進步使得(de)其更加适合用(yòng)于電子貨币支付的(de);特别是RFID所不能實現的(de),相互認證和(hé)動态加密和(hé)一次性鑰匙(OTP)能夠在NFC上實現。NFC技術支持多(duō)種應用(yòng),包括移動支付與交易、對(duì)等式通(tōng)信及移動中信息訪問等。通(tōng)過NFC手機,人(rén)們可(kě)以在任何地點、任何時(shí)間,通(tōng)過任何設備,與他(tā)們希望得(de)到的(de)娛樂(yuè)服務與交易聯系在一起,從而完成付款,獲取海報信息等。NFC設備可(kě)以用(yòng)作非接觸式智能卡、智能卡的(de)讀寫器終端以及設備對(duì)設備的(de)數據傳輸鏈路,其應用(yòng)主要可(kě)分(fēn)爲以下(xià)四個(gè)基本類型:用(yòng)于付款和(hé)購(gòu)票(piào)、用(yòng)于電子票(piào)證、用(yòng)于智能媒體以及用(yòng)于交換、傳輸數據。

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用(yòng)于非接觸移動支付,如商場(chǎng)、交通(tōng)等應用(yòng),用(yòng)戶隻需将手機靠近讀卡器,然後用(yòng)戶隻需輸入密碼确認交易或者直接接收交易即可(kě)。例如門禁管制,車票(piào),門票(piào)等。卡片由讀卡器供電,如卡片攜帶設備電量耗盡,也(yě)可(kě)正常使用(yòng)。


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即非接觸采集數據(讀取或寫入均可(kě)實現),比如從海報或者展覽信息電子标簽上讀取相關信息。


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兩個(gè)具備 NFC 功能的(de)設備鏈接,實現數據點對(duì)點傳輸,如下(xià)載音(yīn)樂(yuè),交換圖片或者同步設備地址薄。因此通(tōng)過 NFC,個(gè)設備如數碼相機,計算(suàn)機,手機之間,均可(kě)實現無線連接。


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金融支付


NFC 在金融支付當中的(de)應用(yòng)是最爲紅火的(de),各大(dà)銀行巨頭齊推的(de)支付錢包,也(yě)讓人(rén)産生了(le)一種錯覺,NFC隻應用(yòng)在支付。無論褒貶,NFC對(duì)金融支付行業的(de)颠覆是無可(kě)厚非的(de)。在未來(lái),人(rén)們将通(tōng)過NFC與手機錢包的(de)配合進行日常支付,更甚者,它不僅僅會消滅信用(yòng)卡,還(hái)将消滅現金。

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交通(tōng)


交通(tōng)可(kě)以說是NFC應用(yòng)最爲基礎的(de)功能,通(tōng)過NFC設備觸碰閘機口的(de)讀卡區(qū)域,可(kě)以自動打開閘道,這(zhè)是将城(chéng)市交通(tōng)卡的(de)功能集成到NFC設備之上,通(tōng)過卡模拟實現。實際案例上,國内手機深圳通(tōng)雖然使用(yòng)的(de)是2.4G技術,技術實現上與NFC有所不同,但使用(yòng)方式都是一樣的(de),而NFC技術也(yě)可(kě)以在地鐵公交的(de)小額支付環境中大(dà)展神威。


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業内認爲,“公交服務和(hé)交通(tōng)服務特别是在亞洲NFC發展的(de)一個(gè)重要驅動力。”NFC可(kě)以幫助交通(tōng)系統在效率上提高(gāo)一個(gè)數量級,而交通(tōng)系統對(duì)NFC的(de)支持,也(yě)将助推NFC,使之完成良好生态系統的(de)初步也(yě)是基本構架。


廣告


NFC标簽因其可(kě)重複讀寫,并且可(kě)記錄讀取的(de)次數,在廣告業也(yě)将掀起一番變革。在深圳地鐵,扶梯随處可(kě)見二維碼,但卻極少有人(rén)會去掃描讀取,這(zhè)是因爲二維碼需要對(duì)準讀取,而人(rén)在動态的(de)扶梯當中是難以對(duì)準的(de),從人(rén)性化(huà)設計來(lái)說,扶梯上的(de)二維碼雞肋非常。而NFC則可(kě)以在這(zhè)種情況下(xià)實現對(duì)二維碼相關功能缺乏的(de)互補。在動态時(shí),NFC更利于讀取。


圖書(shū)出版


對(duì)于圖書(shū)而言,一直存在的(de)争議(yì)是電子圖書(shū)是否會替代紙質圖書(shū),而現在NFC技術的(de)到來(lái),也(yě)将改變圖書(shū)出版的(de)原有模式。


通(tōng)過NFC設備讀取可(kě)以浏覽多(duō)媒體,互動性、信息娛樂(yuè)、個(gè)性化(huà)、社交媒體等都可(kě)以添加,如此可(kě)以帶來(lái)不一樣的(de)閱讀體驗,特别是在視頻(pín)、遊戲、社交功能的(de)添加之後,紙質圖書(shū)也(yě)變得(de)缤紛多(duō)彩。


出版不僅僅可(kě)以是圖書(shū),在光(guāng)碟唱片上,NFC也(yě)可(kě)以應用(yòng),首先是一個(gè)盜版的(de)防止,二維碼雖然也(yě)有一定的(de)防僞功能,但是可(kě)複制性太強,安全上難以與NFC比肩。索尼就試圖通(tōng)過NFC進行遊戲的(de)防僞,杜絕二手遊戲的(de)流通(tōng),遊戲的(de)光(guāng)碟将内置NFC标簽,通(tōng)過遊戲主機的(de)讀取之後激活程序,而且該光(guāng)碟需與特定的(de)播放設備或用(yòng)戶帳戶挂鈎之後才能運行,這(zhè)樣其它設備及用(yòng)戶将無法使用(yòng)該光(guāng)碟。視頻(pín)聲效和(hé)防僞的(de)結合,在一定程度上可(kě)以豐富圖書(shū)出版的(de)形式,增加可(kě)閱讀性。随著(zhe)NFC标簽成本的(de)逐漸降低,NFC在圖書(shū)出版中的(de)應用(yòng)也(yě)将随之增加。


通(tōng)信


NFC繼承了(le)RFID該有的(de)人(rén)機交互、機器與機器交互等功能都将走出專業工廠應用(yòng),走向人(rén)們日常家電當中,實現人(rén)們對(duì)家電的(de)簡單可(kě)控。


當下(xià)比較多(duō)的(de)NFC家電應用(yòng)有NFC藍牙音(yīn)箱、支持NFC的(de)筆記本、NFC數碼相機、NFC智能電視,而NFC手機不必多(duō)說的(de)成爲人(rén)們日常生活中最常用(yòng)的(de)電子設備,随著(zhe)物(wù)聯網概念的(de)興起,NFC也(yě)将逐漸進入人(rén)們的(de)生活當中。


醫療


醫療行業需要的(de)是化(huà)繁爲簡的(de)技術,數據的(de)管理(lǐ)至關重要,近日,哈佛大(dà)學也(yě)試圖通(tōng)過NFC進行藥品追蹤管理(lǐ)。追蹤系統使用(yòng)的(de)是谷歌(gē)Nexus 7 NFC設備,使用(yòng)該設備可(kě)以運行最新的(de)應用(yòng)并且儲存每個(gè)病人(rén)的(de)醫療數據以及用(yòng)藥情況,整個(gè)系統應用(yòng)的(de)NFC标簽可(kě)以作爲腕帶,系在病人(rén)的(de)手上,也(yě)可(kě)以在醫療袋和(hé)員(yuán)工卡上附帶。當需要進行用(yòng)藥情況管理(lǐ)時(shí),護士使用(yòng)NFC設備觸碰上述擁有NFC标簽的(de)物(wù)品,設備中的(de)應用(yòng)将檢查是否藥物(wù)的(de)種類和(hé)劑量使用(yòng)得(de)當,并且記錄本次用(yòng)藥情況以及用(yòng)藥人(rén),很好的(de)保證了(le)醫護工作人(rén)員(yuán)對(duì)用(yòng)藥的(de)責任審查。


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而英國某公司則通(tōng)過NFC進行醫護工作人(rén)員(yuán)的(de)管理(lǐ),在每個(gè)需要醫療護理(lǐ)的(de)家庭安裝一個(gè)NFC标簽,醫護工作者到達和(hé)離去時(shí)都要進行一次讀取,與此同時(shí),後台還(hái)會實時(shí)傳遞合适的(de)任務(如在附近的(de)工作),并且将相關信息發送至工作者的(de)手機。當然,受到醫護照(zhào)料的(de)家庭也(yě)可(kě)以實時(shí)查詢醫護情況。


身份識别

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NFC由于天生通(tōng)信距離短,傳輸範圍上也(yě)許比不上藍牙、紅外等通(tōng)信手段,但是其安全性與生俱來(lái),特别是在SE安全元件的(de)幫助下(xià),NFC卡模拟功能成爲身份識别的(de)重要手段。


NFC汽車鑰匙是NFC卡模拟的(de)經典應用(yòng),也(yě)是身份識别領域的(de)新銳應用(yòng),而身份識别涉及的(de)安全問題,國外已有廠商通(tōng)過NFC将線下(xià)的(de)實體證件與線上的(de)社交賬号結合,完成安全的(de)身份識别登錄。


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1、接觸通(tōng)過(Touch and Go),如門禁管理(lǐ)、車票(piào)和(hé)門票(piào)等,用(yòng)戶将儲存車票(piào)證或門控密碼的(de)設備靠近讀卡器即可(kě),也(yě)可(kě)用(yòng)于物(wù)流管理(lǐ)。


2、接觸支付(Touch and Pay),如非接觸式移動支付,用(yòng)戶将設備靠近嵌有NFC模塊的(de)POS機可(kě)進行支付,并确認交易。


3、接觸連接(Touch and Connect),如把兩個(gè)NFC設備相連接,進行點對(duì)點(Peer-to-Peer)數據傳輸,例如下(xià)載音(yīn)樂(yuè)、圖片互傳和(hé)交換通(tōng)訊錄等。


4、接觸浏覽(Touch and Explore),用(yòng)戶可(kě)将NFC手機接靠近街(jiē)頭有NFC功能的(de)智能公用(yòng)電話(huà)或海報,來(lái)浏覽交通(tōng)信息等。


5、下(xià)載接觸(Load and Touch),用(yòng)戶可(kě)通(tōng)過GPRS網絡接收或下(xià)載信息,用(yòng)于支付或門禁等功能,如前述,用(yòng)戶可(kě)發送特定格式的(de)短信至家政服務員(yuán)的(de)手機來(lái)控制家政服務員(yuán)進出住宅的(de)權限。





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