1. NFC技术
近场通信(near field communication),是一种新兴的技术,使用了NFC技术的设备(比如手机)可以在彼此靠近的情况下进行数据交换,是由非接触式射频识别(RFID)及互连互通技术整合演变而来,通过在单一芯片上集成感应式读卡器、感应式卡片和点对点通信的功能,利用移动终端实现移动支付、电子票务、门禁、移动身份识别、防伪等应用。
近场通信是一种短距高频的无线电技术,在13.56MHz频率运行于20厘米距离内。其传输速度有106 Kbit/秒、212 Kbit/秒或者424 Kbit/秒三种。
近场通信业务结合了近场通信技术和移动通信技术,实现了电子支付、身份认证、票务、数据交换、防伪、广告等多种功能,是移动通信领域的一种新型业务。近场通信业务改变了用户使用移动电话的方式,使用户的消费行为逐步走向电子化,建立了一种新型的用户消费和业务模式。
与RFID一样,近场通信信息也是通过频谱中无线频率部分的电磁感应耦合方式传递,但两者之间还是存在很大的区别。近场通信的传输范围比RFID小,RFID的传输范围可以达到0~1m,但由于近场通信采取了独特的信号衰减技术,相对于RFID来说近场通信具有成本低、带宽高、能耗低等特点。
近场通信技术主要特征如下:
(1)用于近距离(10cm以内)安全通信的无线通信技术。
(2)射频频率:13.56MHz。
(3)射频兼容:ISO 14443,ISO 15693,Felica标准。
(4)数据传输速度:106kbit/s,212 kbit/s,424kbit/s。
NFC原理
近场通信的技术原理非常简单,它可以通过主动与被动两种模式交换数据。在被动模式下,启动近场通信的设备,也称为发起设备(主设备),在整个通信过程中提供射频场(RF-field)。它可以选择106 kbps、212 kbps或424 kbps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,以相同的速度将数据传回发起设备。而在主动模式下,发起设备和目标设备都要产生自己的射频场,以进行通信。
那么,我们如何使用近场通信呢?其实从该技术的特征上我们就很容易得出结论:近场通信的传输距离极短,建立连接速度快。因此近场通信技术通常作为芯片内置在设备中,或者整合在手机的SIM卡或microSD卡中,当设备进行应用时,通过简单的碰一碰即可以建立连接。例如在用于门禁管制或检票之类的应用时,用户只需将储存有票证或门禁代码的设备靠近阅读器即可;在移动付费之类的应用中,用户将设备靠近后,输入密码确认交易,或者接受交易即可;在数据传输时,用户将两台支持近场通信的设备靠近,即可建立连接,进行下载音乐、交换图像或同步处理通信录等操作。
NFC支持如下3种工作模式:读卡器模式(Reader/writer mode)、仿真卡模式(Card Emulation Mode)、点对点模式(P2P mode)。
下来分别看一下这三种模式:
(1)读卡器模式(读写电子标签使用)
数据在NFC芯片中,可以简单理解成“刷标签”。本质上就是通过支持NFC的手机或其它电子设备从带有NFC芯片的标签、贴纸、名片等媒介中读写信息。通常NFC标签是不需要外部供电的。当支持NFC的外设向NFC读写数据时,它会发送某种磁场,而这个磁场会自动的向NFC标签供电。
(2)仿真卡模式(作为电子标签使用)
数据在支持NFC的手机或其它电子设备中,可以简单理解成“刷手机”。本质上就是将支持NFC的手机或其它电子设备当成借记卡、公交卡、门禁卡等IC卡使用。基本原理是将相应IC卡中的信息凭证封装成数据包存储在支持NFC的外设中 。
在使用时还需要一个NFC射频器(相当于刷卡器)。将手机靠近NFC射频器,手机就会接收到NFC射频器发过来的信号,在通过一系列复杂的验证后,将IC卡的相应信息传入NFC射频器,最后这些IC卡数据会传入NFC射频器连接的电脑,并进行相应的处理(如电子转帐、开门等操作)。
(3)点对点模式(近距离通信使用)
该模式与蓝牙、红外差不多,用于不同NFC设备之间进行数据交换,不过这个模式已经没有有“刷”的感觉了。其有效距离一般不能超过4厘米,但传输建立速度要比红外和蓝牙技术快很多,传输速度比红外块得多,如过双方都使用Android4.2,NFC会直接利用蓝牙传输。这种技术被称为Android Beam。所以使用Android Beam传输数据的两部设备不再限于4厘米之内。
点对点模式的典型应用是两部支持NFC的手机或平板电脑实现数据的点对点传输,例如,交换图片或同步设备联系人。因此,通过NFC,多个设备如数字相机,计算机,手机之间,都可以快速连接,并交换资料或者服务。