NFC的技术和标准

 

简介

Near Field Communication（近场通讯），或者NFC，是一组短距离无线通信技术，一般要求距离在4cm或者更近。NFC作用于13.56MHz，传输速度可以从106kbit/s到848kbit/s。NFC通讯中一般都有"发起者"和目标设备参与："发起者"可以主动的产生一个射频场并且能够覆盖目标。这样就能使NFC目标可以使用非常简单的形式，如标签，棒，钥匙坠或者卡片，而无需电池。NCF也可以进行端到端通讯，只要双方设备都能供电。

 

标准

NFC早在2003年12月8日就已经被ISO/IEC接受，之后又成为ECMA的标准。

NFC 在ECMA-340 and ISO/IEC 18092中是一个开放的平台技术标准。这些标准指定了NFC设备射频接口的调制方案，编码，传输速度和帧格式，以及初始化方案和NFC主动/被动模式下初始化过程中的冲突控制条件。此外，还定义了传输协议，包括协议激活和数据交换方法。NFC标准中空中接口在：

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吸收了大量已有的标准，包括ISO/IEC 14443 -Type A (normal) and Type B (banking/short range)，和FeliCa。另外，NFC论坛定义了一个通用的数据格式，称为NDEF（NFC Data Exchange Format），可以存储和传输各种类型的对象，范围从MIME类型的对象到超短RTD文档（如URL链接）。

 

NDFF在概念上很像MIME。它是所谓二进制格式的"记录"，每个"记录"都有不同类型的对象。依照惯例，第一个记录的类型定义了整个消息的上下文。

GSMA 发布了3个新提案：

 

• Mobile NFC initiative: 14个移动运营商，占全球40%市场份额支持NFC,并且一起开发NFC应用。他们是 Bouygues Télécom, China Mobile, AT&T, KPN, Mobilkom Austria, Orange, SFR, SK Telecom, Telefonica Móviles Espa?a, Telenor, TeliaSonera, Telecom Italia Mobile (TIM), Vodafone, Deutsche Telecom and 3。 2007年2月13日NFC白皮书发布，给出了运营商关于NFC生态系统的观点。
• Pay buy mobile initiative ： 旨在定义一个全球通用的方案，通过使用NFC技术连接移动设备和支付和非接触系统。
• 2011年11月17日，结束了2年的讨论，美国第三大手机运营商设立一个合资公司，意在开发一个基于NFC规范的平台，能够令其客户可以进行移动支付。公司名叫ISIS，开始了NFC技术的大量部署和允许支持NFC功能的手机进行类型信用卡的操作。

StoLPaN ('Store Logistics and Payment with NFC') 是一个由 European Commission's Information Society Technologiesprogram支持的泛欧洲财团。

NFC论坛是一个非盈利的工业组织，成立于2004年3月18日，发起者是 NXP Semiconductors, Sony 和 Nokia 。意在促进NFC和消费电子产品，移动设备和电脑的互动。

 

NFC和蓝牙技术的比较：

	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)

 

 

（大部分内容来源于：http://en.wikipedia.org/wiki/Near_field_communication）

 

NFC 的三种工作模式

卡模式：是指用于非接触移动支付，如商场、交通等应用中，用户只需要将手机靠近读卡器，然后用户只需输入密码确认交易或者直接接收交易即可。例如门禁管制，车票，门票等等。此种方式下，卡片通过非接触读卡器的 RF 域来供电，即便是手机没电也可以工作。

点对点通信模式：即实现无线数据交换，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,多个设备如数字相机，PDA，计算机，手机之间，都可以进行无线胡同，交换资料或者服务。

读卡器模式： 即作为非接触读卡器使用，比如从海报或者展览信息电子标签上读取相关信息。

NFC 技术的几种实现方式

 

NFC 手机方案

该方案中 NFC 功能芯片和天线与手机的其他部分及 SIM 卡相独立，但 NFC模块与手机共用电池。电池有电时，NFC 模块可在主动、被动和双向三种模式下工作；电池断电时，只能在被动模式下工作，相当于普通的一卡通。手机开关机对 NFC模块无影响，即在手机关机时也可使用 NFC 功能。实现方式有两种：一是定制手机，将天线集成在手机电池或主板上，使 NFC 应用与手机融为一体，工作稳定可靠，但需更换手机；二是将天线与 NFC芯片直接相连，然后与电池紧贴放在电池和手机后盖之间，用户不需更换手机，厦门测试项目就采用了此种方式。此方案的不足在于，天线连接的可靠性不高；此外对手机的内部尺寸有特殊要求，增加天线之后影响了手机的便携性。

 

此方案的 NFC 模块不能和手机的处理器或 SIM 卡通信，用户和电信运营商无法通过手机控制 NFC模块。这会造成信用卡发行商和手机制造商单独接触，完全脱离电信运营商的市场格局。另一方面，若要将 NFC模块收发的信息与蜂窝网络联系起来，须在 NFC 模块和手机基带芯片间建立接口，且各层的设计都必须绕开运营商的控制，也无法直接读写 SIM卡，软硬件设计将变得非常复杂。

 

此方案的优点是对不同技术、不同信用卡发行商的卡兼容性好，在全球已有很多案例，应用技术也比较成熟，比较适合试点期的项目。诺基亚的 6131手机即基于此。

 

双界面SIM 卡方案

该方案基于一种双界面智能 SIM 卡，支持非接触式应用，同时也可实现普通手机 SIM卡的功能，在接听拨打电话、收发短信时不影响非接触式操作。两种实现方式与 NFC 方案基本相同：一是定制手机；二是将天线与 SIM卡直接相 连后放在电池和手机后盖之间，这样可只更换 SIM 卡，降低成本，缺点也是天线连接的可靠性低、对手机尺寸要求高等。该方案占用了 C4 和C8 接口，而这两个接口是用于高速数据下载的，可能会影响到未来高速空中下载应用。

 

带有 USIM 卡安全功能的 NFC 方案

此方案是目前的主推方案，分离了应用层和底层功能，把 NFC 应用重要数据以及安全控制放在 SIM 卡中，把 NFC 功能芯片放在手机中。NFC 主控芯片通过 SWP/HCI 协议与 SIM 卡通信，不会占用原有的准备用于大容量卡的管脚。应用 Midlet 与 SIM 卡通过标准 ISO7816 协议通信。 用户更换 SIM 卡时，可以带走现有的交易数据，实现彻底的机卡分离。

 

（大部分内容来自Giesecke & Devrient的一个PPT）