手機(jī)NFC技術(shù)知多少

去年8月，北京地鐵開始全線支持刷手機(jī)乘車，用戶只需開通北京的市政交通一卡通，即可刷手機(jī)進(jìn)站，這個(gè)功能就是結(jié)合手機(jī)的NFC功能開發(fā)的。

本世紀(jì)初，當(dāng)人們還在把目光聚焦在介于通訊層面的五花八門的手機(jī)附加功能上時(shí)，移動(dòng)支付這個(gè)全新的支付概念已經(jīng)進(jìn)入中國(guó)，這不但改變了人們賦予手機(jī)的傳統(tǒng)“身份”，更加顛覆了人們傳統(tǒng)觀念中的支付手段與支付方式。NFC技術(shù)在手機(jī)上的應(yīng)用，使得移動(dòng)支付成為可能，這種技術(shù)尤其受到了年輕一族的熱捧。

目前NFC最廣泛的應(yīng)用是如上所說(shuō)的手機(jī)地鐵票，在包括我國(guó)廣州在內(nèi)的多個(gè)地區(qū)試用該技術(shù)后，都得到了廣泛贊譽(yù)。方便的操作過(guò)程，將使NFC技術(shù)很有可能最終取代地鐵IC卡車票方案。

NFC近距離通訊技術(shù)

NFC近場(chǎng)通信（Near Field Communication，NFC），又稱近距離無(wú)線通信，是一種短距離的高頻無(wú)線通信技術(shù)，允許電子設(shè)備之間進(jìn)行非接觸式點(diǎn)對(duì)點(diǎn)數(shù)據(jù)傳輸（在十厘米內(nèi)）交換數(shù)據(jù)。這個(gè)技術(shù)由免接觸式射頻識(shí)別（RFID）演變而來(lái)，并向下兼容RFID，最早由Sony和Philips各自開發(fā)成功，主要用于手機(jī)等手持設(shè)備中提供M2M(Machine to Machine)的通信。由于近場(chǎng)通訊具有天然的安全性，因此，NFC技術(shù)被認(rèn)為在手機(jī)支付等領(lǐng)域具有很大的應(yīng)用前景。

NFC 芯片是具有相互通信功能，并具有計(jì)算能力，在Felica標(biāo)準(zhǔn)中還含有加密邏輯電路，MIFARE的后期標(biāo)準(zhǔn)也追加了加密/解密模塊(SAM)。

NFC標(biāo)準(zhǔn)兼容了索尼公司的FeliCaTM標(biāo)準(zhǔn)，以及ISO 14443 A，B，也就是使用飛利浦的MIFARE標(biāo)準(zhǔn)。在業(yè)界簡(jiǎn)稱為TypeA，TypeB和TypeF，其中A，B為Mifare標(biāo)準(zhǔn)，F(xiàn)為Felica標(biāo)準(zhǔn)。

為了推動(dòng) NFC 的發(fā)展和普及，業(yè)界創(chuàng)建了一個(gè)非營(yíng)利性的標(biāo)準(zhǔn)組織——NFC Forum，促進(jìn) NFC 技術(shù)的實(shí)施和標(biāo)準(zhǔn)化，確保設(shè)備和服務(wù)之間協(xié)同合作。目前，NFC Forum在全球擁有數(shù)百個(gè)成員，包括：SONY、　Phlips、LG、摩托羅拉、NXP、NEC、三星、atoam、Intel、其中中國(guó)成員有中國(guó)移動(dòng)、華為、中興、上海同耀和臺(tái)灣正隆等公司。

NFC技術(shù)特點(diǎn)

與RFID一樣，NFC信息也是通過(guò)頻譜中無(wú)線頻率部分的電磁感應(yīng)耦合方式傳遞，但兩者之間還是存在很大的區(qū)別。首先，NFC是一種提供輕松、安全、迅速的通信的無(wú)線連接技術(shù)，其傳輸范圍比RFID小，RFID的傳輸范圍可以達(dá)到幾米、甚至幾十米，但由于NFC采取了獨(dú)特的信號(hào)衰減技術(shù)，相對(duì)于RFID來(lái)說(shuō)NFC具有距離近、帶寬高、能耗低等特點(diǎn)。 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(lái)越多主要廠商支持的正式標(biāo)準(zhǔn)。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(dòng)的通信。與無(wú)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(jī)支付等領(lǐng)域內(nèi)發(fā)揮著巨大的作用。

NFC、紅外、藍(lán)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(méi)有優(yōu)劣差別。

支持NFC的設(shè)備可以在主動(dòng)或被動(dòng)模式下交換數(shù)據(jù)。在被動(dòng)模式下，啟動(dòng)NFC通信的設(shè)備，也稱為NFC發(fā)起設(shè)備(主設(shè)備)，在整個(gè)通信過(guò)程中提供射頻場(chǎng)(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(shù)據(jù)發(fā)送到另一臺(tái)設(shè)備。另一臺(tái)設(shè)備稱為NFC目標(biāo)設(shè)備(從設(shè)備)，不必產(chǎn)生射頻場(chǎng)，而使用負(fù)載調(diào)制(load modulation)技術(shù)，即可以相同的速度將數(shù)據(jù)傳回發(fā)起設(shè)備。此通信機(jī)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(shè)備在被動(dòng)模式下，可以用相同的連接和初始化過(guò)程檢測(cè)非接觸式智能卡或NFC目標(biāo)設(shè)備，并與之建立聯(lián)系。  

圖1：NFC主動(dòng)通信模式 

在主動(dòng)模式下，每臺(tái)設(shè)備要向另一臺(tái)設(shè)備發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，都必須產(chǎn)生自己的射頻場(chǎng)。如圖1所示，發(fā)起設(shè)備和目標(biāo)設(shè)備都要產(chǎn)生自己的射頻場(chǎng)，以便進(jìn)行通信。這是對(duì)等網(wǎng)絡(luò)通信的標(biāo)準(zhǔn)模式，可以獲得非?？焖俚倪B接設(shè)置。 

圖2：NFC被動(dòng)通信模式。

如圖2所示，移動(dòng)設(shè)備主要以被動(dòng)模式操作，可以大幅降低功耗，并延長(zhǎng)電池壽命。在一個(gè)應(yīng)用會(huì)話過(guò)程中，NFC設(shè)備可以在發(fā)起設(shè)備和目標(biāo)設(shè)備之間切換自己的角色。利用這項(xiàng)功能，電池電量較低的設(shè)備可以要求以被動(dòng)模式充當(dāng)目標(biāo)設(shè)備，而不是發(fā)起設(shè)備。 

NFC技術(shù)的發(fā)展

2004年3月18日 為了推動(dòng) NFC 的發(fā)展和普及，NXP（原飛利浦半導(dǎo)體）、索尼和諾基亞創(chuàng)建了一個(gè)非贏利性的行業(yè)協(xié)會(huì)——NFC 論壇，旨在促進(jìn) NFC 技術(shù)的實(shí)施和標(biāo)準(zhǔn)化，確保設(shè)備和服務(wù)之間協(xié)同合作。截止2007年，NFC 論壇在全球擁有超過(guò)100個(gè)成員，包括：萬(wàn)事達(dá)卡國(guó)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(guó)際組織。2006年7月復(fù)旦微電子成為首家加入NFC聯(lián)盟的中國(guó)企業(yè)，之后清華同方微電子也加入了NFC論壇。

NFC logo很好地表達(dá)了該技術(shù)的通信方式

2006年6月 NXP、諾基亞、中國(guó)移動(dòng)廈門分公司與“廈門易通卡”在廈門展開NFC測(cè)試，該項(xiàng)合作是中國(guó)首次NFC手機(jī)支付的測(cè)試。2006年8月Nokia與銀聯(lián)商務(wù)公司宣布在上海啟動(dòng)新的NFC測(cè)試，這是繼廈門之后在中國(guó)的第二個(gè)NFC試點(diǎn)項(xiàng)目，也是全球范圍首次進(jìn)行NFC空中下載試驗(yàn)。參與測(cè)試使用的NFC手機(jī)均為NOKIA 3220。

2007年3月，由歐盟委員會(huì)及信息社會(huì)技術(shù)(IST)項(xiàng)目共同投資，多家公司、大學(xué)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(gòu)，以進(jìn)一步開發(fā)和部署近距離無(wú)線通信(NFC)技術(shù)，并推動(dòng)其在手機(jī)中的應(yīng)用。該項(xiàng)目名為“NFC在倉(cāng)儲(chǔ)物流及支付領(lǐng)域的應(yīng)用(StoLPaN)”，旨在為應(yīng)用于移動(dòng)設(shè)備、基于NFC的服務(wù)開發(fā)一個(gè)開放式的商用和技術(shù)框架。這些架構(gòu)將超越手機(jī)類型及服務(wù)性質(zhì)的限制，推動(dòng)基于NFC的移動(dòng)應(yīng)用在眾多行業(yè)市場(chǎng)中的部署。

在NXP、諾基亞、SONY這些巨頭的推動(dòng)下，全球范圍開展了諸多的NFC試驗(yàn)，進(jìn)一步促進(jìn)了NFC產(chǎn)業(yè)的商業(yè)化運(yùn)作及產(chǎn)業(yè)鏈的上下聯(lián)動(dòng)，但在中國(guó)市場(chǎng)的推廣與發(fā)展仍然面臨著諸多的壁壘，對(duì)NFC在中國(guó)的市場(chǎng)我們持謹(jǐn)慎看好觀點(diǎn)，當(dāng)然國(guó)內(nèi)已經(jīng)有部分企業(yè)開始積極關(guān)注NFC產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，中國(guó)移動(dòng)成立了專門的NFC工作小組，并且中國(guó)移動(dòng)與中國(guó)銀聯(lián)合資成立的聯(lián)動(dòng)優(yōu)勢(shì)有著與日本NTT DoCoMo類似的集運(yùn)營(yíng)商和金融機(jī)構(gòu)的雙重優(yōu)勢(shì)，NFC在中國(guó)一旦獲得政策的支持與消費(fèi)者認(rèn)可，市場(chǎng)將大規(guī)模發(fā)展，但這個(gè)至少需要到3年左右的時(shí)間。

將NFC集成到移動(dòng)電話平臺(tái)

1．移動(dòng)電話集成NFC的好處

擁有NFC的移動(dòng)電話將會(huì)刺激消費(fèi)者產(chǎn)生消費(fèi)，為無(wú)線運(yùn)營(yíng)商、零售商和手機(jī)廠商帶來(lái)商機(jī)。配備NFC的電話通過(guò)讓消費(fèi)者體驗(yàn)直觀的連接方式，進(jìn)而改變信息和服務(wù)的分配、付費(fèi)和訪問(wèn)方式。NFC電話能夠進(jìn)行安全的移動(dòng)支付和交易，還可以在移動(dòng)過(guò)程中，方便地進(jìn)行點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信以及輕松獲取信息。 越來(lái)越多的消費(fèi)者都在用移動(dòng)電話下載付費(fèi)內(nèi)容，例如為其電話下載鈴聲(當(dāng)前，移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商10％到15％的收入都來(lái)自于下載鈴聲或基于Java的小游戲)。NFC提供的下一代標(biāo)準(zhǔn)化連接，將使消費(fèi)者可以訪問(wèn)海報(bào)、雜志和報(bào)刊亭等項(xiàng)目中的數(shù)字內(nèi)容(鈴聲、歌曲、游戲、Web鏈接、地址和優(yōu)惠券等)，還支持配備NFC的手機(jī)之間的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)傳輸。 現(xiàn)今的大多數(shù)手機(jī)都配備了藍(lán)牙(以后還有WiFi)相關(guān)功能，所以NFC可以充當(dāng)啟動(dòng)設(shè)備，使電話之間的數(shù)據(jù)交換傳輸更加便捷。NFC還支持多臺(tái)手機(jī)間進(jìn)行多人游戲。當(dāng)今市場(chǎng)上的設(shè)備界面一點(diǎn)都不直觀，從而很難利用這項(xiàng)技術(shù)(例如，通過(guò)滾動(dòng)菜單來(lái)選擇特定的藍(lán)牙設(shè)備)。NFC允許用戶與環(huán)境交互，無(wú)需瀏覽復(fù)雜的菜單或執(zhí)行復(fù)雜的設(shè)置程序。

2．確保安全性的架構(gòu)形式 

將NFC集成到移動(dòng)電話平臺(tái)考慮過(guò)各種架構(gòu)。下面是已有或正在實(shí)施的幾個(gè)架構(gòu)示例：NFC器件可以集成到電話功能蓋中，這與諾基亞為其3220機(jī)型開發(fā)的解決方案一致；NFC器件可以集成到電話主印刷電路板上，例如NFC器件可以集成到Wireless Dynamics公司最近發(fā)布的Secure Digital(SD)卡中。 

為了支持像支付這樣的安全應(yīng)用，NFC可以和一個(gè)安全芯片配合(前面介紹的智能卡仿真模式)。在這方面，該領(lǐng)域的幾大廠商也都在考慮下面不同的選項(xiàng)： 

NFC+SIM(用戶標(biāo)識(shí)模塊)安全模式：用一條或幾條線路將SIM卡連接到符合NFC技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的非接觸式芯片。在這種情況下，SIM將托管移動(dòng)商務(wù)應(yīng)用程序和安全密鑰。天線直接連接到NFC芯片。飛利浦目前制造的NFC和智能卡IC都支持雙線數(shù)字接口。NFC芯片和安全芯片之間的這個(gè)接口(S2C)與現(xiàn)有的非接觸式標(biāo)準(zhǔn)完全兼容，并已提交給ECMA進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化。 繞過(guò)SIM保障NFC的安全：在這種情況下，將特定的智能卡器件安裝到電話功能蓋、電話主PCB或者甚至是SD卡中。支付/票證應(yīng)用程序和相關(guān)的安全密鑰則要存儲(chǔ)在智能卡IC中。將NFC和智能卡IC組合在單一封裝或芯片中，其單位成本最具吸引力，也可作為候選方案。 還可能最終考慮將NFC與SIM卡和專用智能卡IC結(jié)合在一起，由后面二者提供安全性能。實(shí)際上，最終選擇哪種NFC和安全實(shí)施方案將受許多因素的影響。安全應(yīng)用的所有權(quán)、不同參與者(移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商、金融服務(wù)提供商和手機(jī)廠商等)之間形成的業(yè)務(wù)伙伴關(guān)系，以及這些安全應(yīng)用實(shí)際的個(gè)性化過(guò)程都將在定義最佳實(shí)施方案時(shí)起重要的作用。 

NFC與RFID區(qū)別

第一、NFC將非接觸讀卡器、非接觸卡和點(diǎn)對(duì)點(diǎn)功能整合進(jìn)一塊單芯片，而rfid必須有閱讀器和標(biāo)簽組成。RFID只能實(shí)現(xiàn)信息的讀取以及判定，而NFC技術(shù)則強(qiáng)調(diào)的是信息交互。通俗的說(shuō)NFC就是RFID的演進(jìn)版本，雙方可以近距離交換信息。NFC手機(jī)內(nèi)置NFC芯片，組成RFID模塊的一部分，可以當(dāng)作RFID無(wú)源標(biāo)簽使用進(jìn)行支付費(fèi)用；也可以當(dāng)作RFID讀寫器，用作數(shù)據(jù)交換與采集，還可以進(jìn)行NFC手機(jī)之間的數(shù)據(jù)通信。

第二、NFC傳輸范圍比RFID小，RFID的傳輸范圍可以達(dá)到幾米、甚至幾十米，但由于NFC采取了獨(dú)特的信號(hào)衰減技術(shù)，相對(duì)于RFID來(lái)說(shuō)NFC具有距離近、帶寬高、能耗低等特點(diǎn)。

第三、應(yīng)用方向不同。NFC目前來(lái)看更多的是針對(duì)于消費(fèi)類電子設(shè)備相互通訊，有源RFID則更擅長(zhǎng)在長(zhǎng)距離識(shí)別。

隨著互聯(lián)網(wǎng)的普及，手機(jī)作為互聯(lián)網(wǎng)最直接的智能終端，必將會(huì)引起一場(chǎng)技術(shù)上的革命，如同以前藍(lán)牙、USB、GPS等標(biāo)配，NFC將成為日后手機(jī)最重要的標(biāo)配，通過(guò)NFC技術(shù)，手機(jī)支付、看電影、坐地鐵都能實(shí)現(xiàn)，將在我們的日常生活中發(fā)揮更大的作用。

NFC與藍(lán)牙的區(qū)別

NFC和藍(lán)牙（Bluetooth）都是短程通信技術(shù)，而且都被集成到移動(dòng)電話。但NFC不需要復(fù)雜的設(shè)置程序。NFC也可以簡(jiǎn)化藍(lán)牙連接。

NFC略勝藍(lán)牙的地方在于設(shè)置程序較短，但無(wú)法達(dá)到低功率藍(lán)牙（Bluetooth Low Energy）的速度。在兩臺(tái)NFC設(shè)備相互連接的設(shè)備識(shí)別過(guò)程中，使用NFC來(lái)替代人工設(shè)置會(huì)使創(chuàng)建連接的速度大大加快：少于十分之一秒。NFC的最大數(shù)據(jù)傳輸量 424 kbit/s 遠(yuǎn)小于 Bluetooth V2.1 (2.1 Mbit/s)。

雖然NFC在傳輸速度與距離比不上藍(lán)牙 (小于 20 cm)，但相應(yīng)可以減少不必要的干擾。這讓NFC特別適用于設(shè)備密集而傳輸變得困難的時(shí)候。相對(duì)于藍(lán)牙，NFC兼容于現(xiàn)有的被動(dòng) RFID (13.56 MHzISO/IEC 18000-3) 設(shè)施。NFC的能量需求更低，與藍(lán)牙 V4.0低能協(xié)議類似。當(dāng)NFC在一臺(tái)無(wú)動(dòng)力的設(shè)備(比如一臺(tái)關(guān)機(jī)的手機(jī)，非接觸式智能信用卡，或是智能海報(bào))上工作時(shí)，NFC的能量消耗會(huì)要大于低能藍(lán)牙 V4.0。對(duì)于移動(dòng)電話或是移動(dòng)消費(fèi)性電子產(chǎn)品來(lái)說(shuō)，NFC的使用比較方便。NFC的短距離通信特性正是其優(yōu)點(diǎn)，由于耗電量低、一次只和一臺(tái)機(jī)器鏈接，擁有較高的保密性與安全性，NFC有利于信用卡交易時(shí)避免被盜用。NFC的目標(biāo)并非是取代藍(lán)牙等其他無(wú)線技術(shù)，而是在不同的場(chǎng)合、不同的領(lǐng)域起到相互補(bǔ)充的作用。

具體對(duì)比如下表：

NFC的應(yīng)用

NFC作為設(shè)備對(duì)設(shè)備的數(shù)據(jù)傳輸鏈路。其應(yīng)用廣泛，NFC應(yīng)用可以分為四個(gè)基本類型。

1. NFC用于智能媒體

對(duì)于配備NFC的電話，利用其讀寫器功能，用戶只需接觸智能媒體即可獲取豐富的信息或下載相關(guān)內(nèi)容。此智能媒體帶有一個(gè)成本很低的RFID(嵌入或附加在海報(bào)中)標(biāo)簽，可以通過(guò)移動(dòng)電話讀取，借此發(fā)現(xiàn)當(dāng)前環(huán)境下豐富多樣的服務(wù)項(xiàng)目。并且手機(jī)可以啟動(dòng)移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)請(qǐng)求，并立即按比例增加運(yùn)營(yíng)商的網(wǎng)絡(luò)流量。運(yùn)營(yíng)商可以投資這個(gè)“即時(shí)滿足”工具，通過(guò)鈴聲下載、移動(dòng)游戲和其他收費(fèi)的增值服務(wù)來(lái)增加收入。

2. NFC用于付款和購(gòu)票等

最早在移動(dòng)電話上使用非接觸式智能卡，只是將卡粘到電話中。也并未通過(guò)非接觸式卡提供任何增值服務(wù)，而且也不利用移動(dòng)電話的功能或移動(dòng)電話網(wǎng)絡(luò)。之后經(jīng)過(guò)改進(jìn)，雖將非接觸式智能卡集成到電話中，但仍然是基于傳統(tǒng)智能卡部署的封閉系統(tǒng)。我們現(xiàn)在正見(jiàn)證向NFC電話發(fā)展的趨勢(shì)，這種電話充分利用移動(dòng)電話功能和移動(dòng)電話網(wǎng)絡(luò)，還提供卡讀寫器和設(shè)備對(duì)設(shè)備連接功能。

使用非接觸式智能卡的支付方式在美國(guó)和亞太地區(qū)發(fā)展勢(shì)頭良好。Visa、MasterCard和美國(guó)運(yùn)通等信用卡的內(nèi)置支付程序可以安全地存儲(chǔ)在設(shè)備上的安全I(xiàn)C內(nèi)。這樣，NFC電話就可以充分利用現(xiàn)有的支付基礎(chǔ)架構(gòu)，并能夠支持移動(dòng)電話公司的新服務(wù)項(xiàng)目。

3. NFC用于電子票證

電子票證是以電子方式存儲(chǔ)的訪問(wèn)權(quán)限，消費(fèi)者可以購(gòu)買此權(quán)限以獲得娛樂(lè)場(chǎng)所的入場(chǎng)權(quán)。整個(gè)電子票證購(gòu)買過(guò)程只需幾秒鐘，對(duì)消費(fèi)者而言非常簡(jiǎn)單便捷。在收集并確認(rèn)了消費(fèi)者的支付信息后，電子票證將自動(dòng)傳輸?shù)较M(fèi)者的移動(dòng)電話或安全芯片中。

用戶將移動(dòng)電話靠近自動(dòng)售票終端，即開始交易。用戶與服務(wù)設(shè)備充分交互，然后通過(guò)在移動(dòng)電話上確認(rèn)交易，完成購(gòu)買過(guò)程。到娛樂(lè)場(chǎng)所時(shí)，用戶只需將自己的移動(dòng)電話靠近安裝在入口轉(zhuǎn)柵上的閱讀器即可，閱讀器在檢查了票證的有效性后允許進(jìn)入。

4. NFC用于連接和作為無(wú)線啟動(dòng)設(shè)備

消費(fèi)者希望無(wú)線連接簡(jiǎn)單便捷，但對(duì)消費(fèi)者承諾的便利性和移動(dòng)性卻仍未兌現(xiàn)。雖然使用方便已成為消費(fèi)者優(yōu)先選擇的主要?jiǎng)右?，但安全性能也是一種必要的因素。

NFC具有成本低廉、方便易用和更富直觀性等特點(diǎn)，這讓它在某些領(lǐng)域顯得更具潛力。如果NFC技術(shù)能得到普及，它將在很大程度上改變?nèi)藗兪褂迷S多電子設(shè)備的方式，甚至改變使用信用卡、鑰匙和現(xiàn)金的方式。