NFC关键技术及应用现状研究

2018-12-21顾琰扬州市国土资源信息中心

数码世界 2018年9期

顾琰扬州市国土资源信息中心

引言

NFC是由诺基亚、飞利浦和索尼等公司联合研发提出的通信技术标准，在ISO18092、ETSITS102190和ECMA340等框架标准下进行应用，提高了通信传输的灵活性和方便性。NFC可以部署于多种设备，比如智能手机、平板电脑、PDA设备、门禁卡等，数据传输速率也高，覆盖通信距离为10CM或20CM，功耗较小，能够延长移动设备电池寿命，采用多种非对称加密技术、电子数据签名技术，具有较高的安全性，能够避免信息被监控和篡改，实现了短距离的信息服务功能。

1 近场通讯的原理

近场通讯的基本原理和RFID相似，但是在功能上又与RFID有所不同。市面上比较常见的NFC芯片有NXP公司推出的PN544、PN533、PN531、PN512等，这些芯片都支持读写功能与NFC功能同时存在，一般均采用13.56MHZ的信道为工作频率，作用的范围在10cm左右，其感应的距离也决定了这些芯片需要在互相接近的条件下方可以实现通讯。在通讯的速率上现有424KB/s、212KB/s等等，随着科技的进步，1MB/s的芯片也会被推出。NFC与RFID相比，都是工作在频率13.56MHz上，同时兼容RFLICA与ISO14443标准，通过电感耦合的方式来传递数据。但是NFC与RFID又有所不同，相对来说，RFID的传输范围比NFC要大，NFC的传输范围仅有10cm。小范围的传输为管理带来了方便，但是也为使用者带来了麻烦。NFC具有双向传输连接和识别的功能，而且NFC的传输速率可以改变，这是RFID射频识别技术没有的优势。现在的手机一般携带了PN544第二代NFC控制器，在传输速度上接近甚至超过1Mb/s,支持完整的卡协议，支持加密算法，增加了内核处理器，能够实现多种接口通讯。随着移动支付的应用范围不断扩大，NFC技术的应用在未来广被消费者看好。

2 NFC关键技术研究

NFC通信模式包括主动式通信模式和被动式通信。NFC主动通信模式的主设备和目标设备均通过射频场发送数据，是一种对等网络通信模式，可以非常快速地连接。NFC被动通信模式主设备产生射频场，选择一个目标设备发送数据，目标设备不会产生射频场，利用负载调制方式接收主设备命令。NFC调制编码标准很多，常用标准包括NRZ-L编码、变形米勒（ModifiedMiller）编码和曼彻斯特（Manchester）编码。NRZ-L编码时，高电位表示逻辑1，低电位表示逻辑0，利用电位的高低实现数据编码通信。Manchester编码将每一个位划分为两段，前半段为高电位、后半段为低电位则表示逻辑1，前半段为低电位、后半段为高电位则表示逻辑0。变形米勒编码同样将每一个位划分为两端，后半段起始有一个低电位脉冲则表示逻辑1，高电位脉冲起始则可以表示逻辑0，特殊情况为逻辑1之后为逻辑0，此时不会产生低电位脉冲，通信信号依然保持高电位。

3 NFC的主要应用形式

3.1 点对点形式

针对点对点形式来讲，其关键指的是把两个均具有NFC功能的设备进行连接，从而使点和点之间的数据传输得以实现。经过把点对点形式作为前提，让具备NFC功能的手机与计算机等相关设备，真正达成点对点的无线连接与数据传输，并且在后续的关联应用中，不仅可为本地应用，同时也可为网络应用。因此，点对点形式的应用，对于不同设备间的迅速蓝牙连接，及其通信数据传输方面有着十分重要的作用。

3.2 读卡器模式

读卡器模式的NFC通信作为非接触读卡器使用，可以从展览信息电子标签、电影海报、广告页面等读取相关信息。读卡器模式的NFC手机可以从TAG中采集数据资源，按照一定的应用需求完成信息处理功能，有些应用功能可以直接在本地完成，有些需要与TD-LTE等移动通信网络结合完成。基于读卡器模式的NFC应用领域包括广告读取、车票读取、电影院门票销售等，比如电影海报后面贴有TAG标签，此时用户就可以携带一个支持NFC协议的手机获取电影信息，也可以连接购买电影票。读卡器NFC模式还可以支持公交车站点信息、旅游景点地图信息的获取，提高人们旅游交通的便捷性。

3.3 卡模拟形式

卡模拟形式关键指的是把具有NFC功能的设备进行模拟，使之变成非接触卡的模式，比如，银行卡与门禁卡等。这种形式关键应用于商场或者交通等非接触性移动支付当中，在具体应用过程中，用户仅需把自身的手机或者其他有关的电子设备贴近读卡器，同时输入相应密码则可使交易达成。针对卡模拟形式中的卡片来讲，其关键是经过和非接触读卡器的RF域实行供电处理，这样即便NFC设备无电也同样可以继续开展工作。另外，针对卡模拟形式的应用，还可经过在具备NFC功能的相关设备中采集数据，进而把数据传输至对应处理系统中做出有关处理，并且，这种形式还可应用于禁系统与本地支付等各个方面。

4 国内发展

早在2006年，中国便已出现了第一款NFC手机，诺基亚和中国移动、飞利浦、易通卡公司在厦门试点NFC手机支付，用户使用内嵌NFC模块的诺基亚3220手机，可在厦门市任何一个易通卡覆盖的营业网进行支付。现今，北京移动用户已经可以到指定的营业厅办理更换支持NFC功能的SIM卡，并且使用NFC手机就可以实现刷手机乘坐公交地铁。近些年，越来越多的中国厂商开始尝试研究并研发NFC设备。目前我国已经成为NFCForum成员的单位有华为技术有限公司、中国移动通信有限公司、中国电子技术标准化研究院等。目前NFC技术在中国主要应用于门禁系统、电子付费、手机游戏、健康保障、市场宣传、零售及付费、交通、旅行住宿、可穿戴设备等领域。2017年，ofo小黄车的电子车锁也开始尝试引进NFC技术进行开关锁的控制。随着物联网、智慧城市在国内的持续发展，NFC技术可应用的场景也将越来越多，在金融支付方面，银联与中国移动以及广发、光大等银行已经开始着手推出基于NFC技术的手机钱包；在交通方面，支持NFC技术的手机已经可以对公交卡充值，深圳一些公司也在合作研究NFC手机公交一卡通的解决方案；在媒体方面，NFC标签可以结合线上线下的信息，使商家了解广告位的冷热程度以及广告的投放时效；对于图书出版等行业，NFC技术既可以用作防伪，也可以用来增强图书的互动性与个性化；在通信行业，基于NFC技术的NFC数码相机、NFC智能家电也开始逐渐走入人们的生活。随着NFC技术的应用环境越来越复杂，NFC技术的规范和应用规范始终保持了一个较高频率的迭代更新，NFC技术也在持续融合和发展。