NFC技术介绍及应用

2013-03-25 来源:微波射频网搜集整理 我要评论(0) 字号:

随着手机日益成为人们日常生活中必备的一项随身工具,电信业者以及手机厂商开始思考,手机是否能够不只是用来打电话,而且能够进行更多的日常生活服务?

想象一下,手机将取代现代人身上带着的一些卡片,比如信用卡、积分卡、交通卡等,能帮助人们完成交通购票,支付账单,积分购物等服务,两个手机之间可以交谈,实现下载音乐,交换影像以及同步处理通讯等功能,手机还可以读取智能海报,下载娱乐信息等等。这些功能不仅对消费者来说很有吸引力,而且也将大大扩展手机的应用与销售市场。而NFC-近场通信技术的诞生与应用,将使这一切成为可能。

一、何为NFC

大概在 2003 年左右,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(Near Field Communication)。

NFC是短距离非接触式的一种通信方式,它结合了非接触式感应(RFID)以及无线连接技术,作用于13.56Mhz 频带,传输距离大约10CM 左右。NFC的传输速度目前为106Kbit/s、212Kbit/s 或者424Kbit/s,将来可提高至1Mb 左右。

它不仅符合ISO18092、ISO21481、ECMA(340,352 以及356)和ETSI TS 102 190 标准,而且与采用ISO14443A、B 标准广泛应用的非接触智能卡基础设备兼容。如飞利浦的MIFARE 技术以及索尼的Felica 技术。

与其它短距离无线通信技术相比,NFC 更安全,反应时间更短,因此非常适合作为无线传输环境下的电子钱包技术,交易快速且具有安全性。

由于NFC 与现有非接触智能卡技术兼容,目前已经得到越来越多的厂商支持并成为正式标准。

除了支付功能,NFC 技术还可以提供各种设备间轻松,安全,迅速而自动的通信。例如NFC 可以帮助人们在不同的设备间交换信息,例如音乐、信息、照片、视频剪辑等,还可以购买新的信息内容。

二、NFC 应用场景

NFC技术在手机上应用

NFC设备目前被很多手机厂商应用,目前NFC技术在手机上应用主要有以下五类。
(1)接触通过(Touch and Go),如门禁管理、车票和门票等,用户将储存着票证或门控密码的设备靠近读卡器即可,也可用于物流管理。
(2)接触支付(Touch and Pay),如非接触式移动支付,用户将设备靠近嵌有NFC模块的POS机可进行支付,并确认交易。
(3)接触连接(Touch and Connect),如把两个NFC设备相连接(如图1中手机和笔记本电脑),进行点对点(Peer-to-Peer)数据传输,例如下载音乐、图片互传和交换通讯录等。
(4)接触浏览(Touch and Explore),用户可将NFC手机接靠近街头有NFC功能的智能公用电话或海报,来浏览交通信息等。
(5)下载接触(Load and Touch),用户可通过GPRS网络接收或下载信息,用于支付或门禁等功能,如前述,用户可发送特定格式的短信至家政服务员的手机来控制家政服务员进出住宅的权限。

三、NFC 工作原理

支持NFC的设备可以在主动或被动模式下交换数据。

•  主动模式下:每台设备要向另一台设备发送数据时,都必须产生自己的射频场。如图1所示,发起设备和目标设备都要产生自己的射频场,以便进行通信。这是对等网络通信的标准模式,可以获得非常快速的连接设置。

如图2所示,移动设备主要以被动模式操作,可以大幅降低功耗,并延长电池寿命。在一个应用会话过程中,NFC设备可以在发起设备和目标设备之间切换自己的角色。利用这项功能,电池电量较低的设备可以要求以被动模式充当目标设备,而不是发起设备。

•  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),如图2所示。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(load modulation)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。

负载调制

假设有一个电压源,不管它是直流的或交流的、低频的或高频的,它有个基本指标就是电压。 当这个电压源带负载时,负载的大小将会对电源的电压产生或多或少的影响。利用负载的变动而使电压源的电压产生变动,这就是负载调制的基本方法。 上面是用电压源来举例的,源也可以是电流源、频率、相位、温度等等类型的,当通过改变源的负载(大小、频率等等),而使源本身的频率、相位、温度等等产生相应的变动的方法,都可以称为负载调制。 负载调制就是利用负载的某些差异或负载的变动而使源的某种或某些参数发生相应改变的过程或效应。 负载调制被利用在射频卡(或标签)识别系统中。射频卡的天线(或线圈)是读写器发射天线(或线圈)的负载,射频卡通过改变天线回路的参数(比如谐振和失谐),使读写器端被调制,从而实现了以微弱的能量从射频卡到读写器的数据传输。

四、NFC 的三种工作模式

1、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。

2、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。

3、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。

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