nfc技術(shù)參數(shù)及優(yōu)缺點分析

　　NFC技術(shù)的起源卻要從2003年說起。當時的飛利浦和索尼兩家公司計劃基于非接觸式卡技術(shù)發(fā)展一種與之 兼容的無線通訊技術(shù)。因此，飛利浦派了一個團隊到日本和索尼的工程師一起閉關(guān)開始研發(fā)這種技術(shù)。三個月兩家公司聯(lián)合對外發(fā)布了研發(fā)成果，既一種可兼容當前 ISO14443 非接觸式卡協(xié)議的無線通訊技術(shù)，并取名為NFC(Near Field CommunicaTIon)。

　　而為了推動NFC的發(fā)展和普及，2004年由飛利浦、索尼和諾基亞共同創(chuàng)建了一個非贏利性的行業(yè)協(xié)會——NFC Forum，旨在促進 NFC 技術(shù)的實施和標準化，確保設(shè)備和服務(wù)之間協(xié)同合作。NFC Forum在全球擁有數(shù)百個成員，包括：NOKIA、SONY、 Philips、LG、摩托羅拉、NXP、NEC、三星、atoam、Intel、其中 中國成員有魅族、步步高、vivo、OPPO、小米、中國移動、華為、中興、上海同耀和臺灣正隆等公司。

　　NFC是什么?

　　NFC(Near Field CommunicaTIon)近場通信技術(shù)，又稱近距離無線通信，是一種短距離的高頻無線通信技術(shù)，允許電子設(shè)備之間進行非接觸式點對點數(shù)據(jù)傳輸(在十厘米內(nèi))交換數(shù)據(jù)。這個技術(shù)由免接觸式射頻識別(RFID)演變而來，并向下兼容RFID。

　　NFC原理及特點

　　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(yīng)耦合方式傳遞。NFC通過備之間進行非接觸式點對點數(shù)據(jù)傳輸(在十厘米內(nèi))交換數(shù)據(jù)。該模式和紅外線差不多，可用于數(shù)據(jù)交換，只是傳輸距離較短，傳輸創(chuàng)建速度較快，傳輸速度也快些，并且功耗低。

　　NFC與藍牙的功能非常相像，都是短程通信技術(shù)，而且都被集成到移動電話。但NFC不需要復(fù)雜的設(shè)置程序。因此，NFC也可以簡化版的藍牙功能。但其速度卻不如藍牙。NFC的最大數(shù)據(jù)傳輸量 424 kbit/s 遠小于 Bluetooth V2.1 (2.1 Mbit/s)。

　　NFC與RFID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(shù)，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(shù)，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(xiàn)有非接觸智能卡技術(shù)兼容，目前已經(jīng)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(shè)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(yīng)用在生產(chǎn)、物流、跟蹤、資產(chǎn)管理上，而NFC則在門禁、公交、手機支付等領(lǐng)域內(nèi)發(fā)揮著巨大的作用。

　　NFC、紅外和藍牙同為非接觸傳輸方式，它們具有各自不同的技術(shù)特征，可以用于各種不同的目的，其技術(shù)本身沒有優(yōu)劣差別。

　　NFC的應(yīng)用

　　NFC的應(yīng)用方式有接觸通過(Touch and Go)、接觸支付(Touch and Pay)、接觸連接(Touch and Connect)以及接觸瀏覽(Touch and Explore) 四種，與三年前國內(nèi)幾乎沒有體現(xiàn)NFC這四種方式的情況不同，現(xiàn)在NFC已可以說是全功能應(yīng)用了。

　　數(shù)據(jù)傳輸

　　NFC在傳輸數(shù)據(jù)方面，其實用到的是藍牙傳輸，NFC只是起到建立連接的作用，所以在數(shù)據(jù)傳輸過程中，用戶不用保持兩部設(shè)備上NFC區(qū)域緊靠，目前NFC傳輸還是以圖片、文本、網(wǎng)頁鏈接等小文件為主，三星的S Beam則用到了NFC建立連接、Wi-Fi傳輸?shù)姆绞?，則可以實現(xiàn)大文件的交換 ，但僅限三星手機之間。

　　而在藍牙配對上，NFC也有體現(xiàn)出這個“媒人婆”的角色，支持NFC配對的兩個藍牙設(shè)備，只需相互靠近N標位置，便可以讓兩個設(shè)備之間快速地完成配對。其中作為NFC技術(shù)創(chuàng)立者之一的索尼，在這方面相當積極，其現(xiàn)有的無線產(chǎn)品幾乎都已經(jīng)支持NFC配對方式。

　　移動支付

　　移動支付在近年開始流行起來，其中的非接觸式支付讓NFC真正變得有用起來。在國內(nèi)，手機通過NFC進行移動支付，其實都與銀聯(lián)有關(guān)，無論各家的Pay，還是HCE，都用到了銀聯(lián)的云閃付服務(wù)。

　　國內(nèi)目前主要的Pay類NFC支付為Apple Pay、Samsung Pay(三星智付)、Huawei Pay和小米支付，這用到了NFC的卡模擬模式，但在手機內(nèi)并非綁定銀行卡的完整卡片信息，而是形成特殊Token號碼，在支付時通過NFC通信把Token傳遞給POS機，POS機再把Token和交易金額發(fā)送給銀聯(lián)、銀行，進行驗證和完成交易，這個過程中手機是不需要聯(lián)網(wǎng)的，也就相當于你的實體銀行卡。

　　這類Pay為了保證安全性，還需要內(nèi)置SE(Secure Element)安全模塊，用于存儲Token信息，蘋果Apple Pay利用TouchID指紋識別進行Token的讀取和交易確認。而Samsung Pay、Huawei Pay和小米支付用到的是electron SE模塊，實現(xiàn)原理基本一樣的。

　　NFC支付還有通過HCE方式，國內(nèi)沒有Andorid Pay，這種支付表現(xiàn)有NFC-SIM卡和銀聯(lián)云閃付卡。NFC-SIM卡需要運營商提供的特制SIM卡，配合運營商的錢包APP來使用。銀聯(lián)云閃付卡則較為簡便，只需要在支持的帶NFC功能手機上，安裝云閃付APP或各大銀行的APP便可以使用。

　　NFC標簽

　　NFC標簽有接觸通過的應(yīng)用，這與RFID的應(yīng)用類似，如小區(qū)門禁卡，但這在手機上情況較少。還有一種用到接觸瀏覽，主要為識別、追蹤帶NFC信息的物體，如任天堂3DS游戲機，通過NFC來識別amiibo手辦，會 在屏幕上顯示對應(yīng)的內(nèi)容，amiibo手辦便是一個NFC標簽，另有一些NFC電子標簽可寫入簡單的指令，用于激活啟動手機上指定的功能，例如在標簽上寫入切換靜音模式的命令，當該標簽靠近手機時，手機便會自動進入靜音。

　　NFC標簽類型定義

　　定義的基本標簽類型有四種，以1至4來標識，各有不同的格式與容量。這些標簽類型格式的基礎(chǔ)是：ISO 14443的A與B類型、Sony FeliCa，前者是非接觸式智能卡的國際標準，而后者符合ISO 18092被動式通訊模式標準。

　　保持NFC標簽盡可能簡單的優(yōu)勢是：在很多場合，標簽可為一次性使用，例如在海報中壽命較短的場合。

　　各種標簽的定義如下：

　　第1類標簽(Tag 1 Type)：此類型基于ISO14443A標準。此類標簽具有可讀、重新寫入的能力，用戶可將其配置為只讀。存儲能力為96字節(jié)，用來存網(wǎng)址URL或其他小量數(shù)據(jù)富富有余。然而，內(nèi)存可被擴充到2k字節(jié)。此類NFC標簽的通信速度為106 kbit/s。此類標簽簡潔，故成本效益較好，適用于許多NFC應(yīng)用。

　　第2類標簽(Tag 2 Type)：此類標簽也是基于ISO14443A，具有可讀、重新寫入的能力，用戶可將其配置為只讀。其基本內(nèi)存大小為48字節(jié)，但可被擴充到2k字節(jié)。通信速度也是106 kbit/s。

　　第3類標簽(Tag 3 Type)：此類標簽基于Sony FeliCa體系。目前具有2k字節(jié)內(nèi)存容量，數(shù)據(jù)通訊速度為212 kbit/s。故此類標簽較為適合較復(fù)雜的應(yīng)用，盡管成本較高。

　　第4類標簽(Tag 4 Type)：此類標簽被定義為與ISO14443A、B標準兼容。制造時被預(yù)先設(shè)定為可讀/可重寫、或者只讀。內(nèi)存容量可達32k字節(jié)，通信速度介于106 kbit/s和424 kbit/s之間。

　　從上述不同標簽類型的定義可以看出，前兩類與后兩類在內(nèi)存容量、構(gòu)成方面大不相同。故它們的應(yīng)用不太可能有很多重疊。

　　第1與第2類標簽是雙態(tài)的，可為讀/寫或只讀。第3與第4類則是只讀，數(shù)據(jù)在生產(chǎn)時寫入或者通過特殊的標簽寫入器來寫入。

　　NFC標簽運行

　　NFC標簽是無需電源的被動裝置。在使用時，用戶以具有NFC功能的設(shè)備與其接觸。標簽從讀寫器獲得很小的電源驅(qū)動標簽的電路，把小量信息傳輸?shù)阶x寫器。

　　標簽內(nèi)存里的數(shù)據(jù)被傳至帶有NFC功能的設(shè)備。盡管數(shù)據(jù)量很小，卻可能是把設(shè)備導(dǎo)向到某個網(wǎng)址(URL)、或是小量文本、其他數(shù)據(jù)。

　　NFC的架構(gòu)

　　NFC的操作頻率為13.56MHz，而操作距離約為10cm之內(nèi);而NFC的規(guī)范制定取至于RFID13.56MHz的頻段，早期運用此頻段包括 PhilipsMiFARE(ISO1443A)、ISO1443B、ISO15693、ISO18000-3及SonyFelica。由于非接觸卡應(yīng)用于個人數(shù)據(jù)識別或電子付費系統(tǒng)中強調(diào)于安全機制，而近乎于貼近卡片閱讀器系統(tǒng)的近場通信及是將13.56MHz中短距系統(tǒng)的部分加以整合，所以最后市場上所見的即為PhilipsMiFARE(ISO1443A)及SonyFelica，早期這兩家系統(tǒng)各自發(fā)展互不兼容，直到近年才將兩種規(guī)格合并并制定了 NFC規(guī)范ECMA340/ISO18092(NFCIP1，NFCinterfaceandprotocol1)。此規(guī)范相容于現(xiàn)有 PhilipsMiFARE(ISO1443A)及SonyFelica。

　　NFC工作頻率為13.56MHz、ASK調(diào)變，傳輸速率可分為106kbps/212kbps/424kbps三種，通信模式可分為主動模式與被動模式，主動模式是指發(fā)起設(shè)備(iniTIator)與目標設(shè)備(target)皆可自身電源供應(yīng)產(chǎn)生RFfield，而被動模式下則是發(fā)起設(shè)備自身供應(yīng)電源產(chǎn)生RFfield;而目標設(shè)備則利用全波整流線路將發(fā)起端的RFfield之能量轉(zhuǎn)換為 DC來供應(yīng)自己的電源。值得一提的是，在被動模式下為了要滿足省電的要求所以采用了負載調(diào)變(LoadmodulaTIon)的方式，此調(diào)變方式可以達到省電的效果。

　　在使用上因為NFC的使用通常會遇到使用尖峰時期，會了避免不同的發(fā)起端或目標端同時溝通造成數(shù)據(jù)鏈路錯誤，所以NFC采用了一種機制 listenbeforetalk。此機制會讓當發(fā)起端設(shè)備要發(fā)出詢問信號前，先偵測外界磁場強度來判斷是否有其它的設(shè)備正在溝通中，這種機制的實現(xiàn)稱為 RF Collision Avoidance(RFCA)，其動作行為是在每次發(fā)起端發(fā)出詢問信號時會偵測外界磁場，當磁場強度超過門坎強度時 (Hthreshold=0.1875A/m)則會停止詢問，直至外界強度降至門坎值以下。若是低于臨界值才會開始發(fā)出詢問指令，偵測的時間為 TIDT+nTRFW，n為0～3的機率取樣：TRFW=512/fc(RFwaitingtime)，TIDT》4096 /fc(initialdelaytime)。當發(fā)起設(shè)備在TIDT+nTRFW內(nèi)沒有偵測到超過門坎強度的磁場，則會先發(fā)射TIRFG的未調(diào)變 RFfield之后再發(fā)出詢問信號，其中TIRFG必須大于5ms。

　　NFC系統(tǒng)存在的問題

　　1、相容性問題

　　目前不同廠家的NFC設(shè)備的兼容性問題還是比較突出的，這也是NFC論壇目前正在致力于解決的一個重點。其希望通過NFC標志認證來達到所有NFC設(shè)備兼容性的統(tǒng)一。

　　2、安全性問題

　　安全的NFC將各種NFC應(yīng)用結(jié)合智慧卡的安全性。重要的機密資料與數(shù)據(jù)會一直儲存在卡片中安全記憶體的某個區(qū)域，并且只能經(jīng)由NFC裝置授權(quán)，藉由儲存在裝置內(nèi)安全記憶體中的私密金鑰將傳送資料予以加密。

　　3、主動或被動運作模式

　　擁有NFC的裝置可以在主動或被動模式下運作，一般的行動裝置主要是以被動模式運作，可以大幅降低耗電量，并延長電池的續(xù)航力。主動式NFC裝置可以透過內(nèi)部產(chǎn)生的射頻場(RF-field)提供與被動裝置通訊時所需的所有電力，與免接觸式智慧卡的情況相同，擁有相同的電力，確保即使關(guān)掉行動裝置的電源仍可以正常進行資料的讀取。

　　4、標準化

　　NFC符合ECMA 340與ETSI TS 102 190 V1.1.1以及ISO/IEC 18092標準的開放式平臺技術(shù)，這些標準具體規(guī)范NFC裝置的調(diào)制方案、編碼、傳輸速度與RF介面的訊框格式等，以及被動與主動NFC模式初始化過程中資料沖突控制所需的初始化設(shè)定與條件。此外，這些標準還定義了傳輸協(xié)定，其中包括通訊協(xié)定啟動與資料交換方式等。

　　5、政策問題

　　由于移動支付產(chǎn)業(yè)環(huán)節(jié)復(fù)雜，價值鏈的構(gòu)建需要多方參與，在此時間段，產(chǎn)業(yè)主導(dǎo)者不清晰，金融機構(gòu)和移動運營商的議價能力相當，產(chǎn)業(yè)實際投入力度比較低。而由于終端和消費環(huán)境的缺乏，用戶體驗較差，用戶通過移動支付購買的物品和服務(wù)并不豐富，目前并沒有給消費者帶來真正的便捷。