大咖詳談NFC及其原理

什麼是NFC

NFC(NearFieldCommunicaTIon)是一種採用13.56MHz頻帶的近距離無線通信技術。雖然通信距離僅為10cm左右，不過和非接觸式IC卡技術一樣，「只需碰一下」，便可在不同的電子產品間交換數據。

與非接觸式IC卡不同，NFC可進行雙向通信。只要是支持NFC的產品和IC卡，就可以讀出或寫入數據。還可在手機等便攜產品間進行通信。數據傳輸速度不高，有106kbit/秒、212kbit/秒、424kbit/秒以及848kbit/秒四種速度可供選擇。

NFC標準只對通信部分進行了規定，包括「FeliCa」、「TypeA」以及「TypeB」三種方式。沒有規定數據的加密處理方式。NFC標準與索尼開發的「FeliCa」以及荷蘭恩智浦半導體(NXPSemiconductors)的「Mifare」所採用的非接觸式IC卡技術，在物理層上具有兼容性。

例如，東日本旅客鐵路公司(JR東日本)的交通卡「Suica」和日本BitWallet的電子貨幣「Edy」，均採用了FeliCa的物理層和加密處理方式。FeliCa的無線部分採用NFC的標準規格之一「ISO18092」，負責加密處理等工作的高端中間件為索尼規定的自主產品。

NFC有什麼功能

NFC具有「卡模擬」、「讀寫器模擬」以及「產品間通信(P2P)」三種功能。

首先是卡模擬功能，正如其名稱一樣，這是一種可用作IC卡和標籤的功能。「錢包手機」就是其應用實例，可用手機來代替現金、車票以及演唱會門票等。此外，還可用作購物積分卡(PointCard)。

其次是讀寫器模擬功能。將支持NFC的手機對準海報上貼的標籤掃描一下，就會獲得URL等信息，並顯示Web網站。還有用NFC手機掃描一下標籤，便可獲得餐廳優惠券的使用方法。

最後是產品間通信(P2P)功能，使用該功能可以在支持NFC的手機間輕鬆交換郵件地址。不僅是手機，還可與個人電腦、電視機以及數碼相機各種產品交換數據。因此，也有人將NFC叫做「無線USB」。

NFC終端主要有三種工作模式

1.主動模式

在主動模式下NFC終端可以作為一個讀卡器，發出射頻場去識別和讀/寫別的NFC設備信息。

2.被動模式

這個模式正好和主動模式相反，此時NFC終端則被模擬成一張卡，它只在其他設備發出的射頻場中被動響應，被讀/寫信息。

3.雙向模式

在此模式下NFC終端雙方都主動發出射頻場來建立點對點的通信。相當於兩個NFC設備都處於主動模式。

NFC原理介紹

使用NFC的設備均可以在主動或被動模式下進行交換數據。在被動模式下，啟動NFC通信的設備，在整個通信過程中提供射頻場，它可以選擇106kbps、212kbps或424kbps其中一種傳輸速度，將數據發送到另一台設備。另一台設備稱為NFC目標設備，不必產生射頻場，而使用負載調製技術，即可以相同的速度將數據傳回發起設備。如下圖所示：

在主動模式下，發起設備和目標設備都要產生自己的射頻場，以便進行通信。這是對等網路通信的標準模式，可以獲得非常快速的連接設置。

如何讓手機支持NFC

首先，需要控制無線通信功能的IC(NFC通信控制IC)和天線。另外，配備「安全元件(SE)」後，可利用電子貨幣結算等服務。安全元件可以安裝在便攜產品內、SIM卡或是SD存儲卡中。

兩個S的概念

SE(SecureElements，安全元件)

這個區域中存儲了像「錢包手機」一樣用手機進行電子結算時所需要的機密信息，配備了帶有密鑰信息的存儲器以及進行加密處理的處理器等。加密處理的步驟等方面，FeliCa由索尼規定，Mifare由恩智浦半導體規定。

SWP(SingleWireProtocol，單線協議)

手機內NFC通信控制IC與SIM卡間的介面標準。主要面向結算等要求數據通信具有高安全性的用途。歐洲電信領域的標準化團體ETSI已對其實施了標準化。

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