NFC的技术规范发展历程及与其他无线技术比较

　　1、当前的NFC技术标准简介

　　NFC是符合ECMA 340与ETSI TS 102 190 V1.1.1以及ISO/IEC 18092标准的一种开放式平台技术。这些标准详细规定NFC设备的调制方案、编码、传输速度与RF接口的帧格式，以及主动与被动NFC模式初始化过程中，数据冲突控制所需的初始化方案和条件。此外，这些标准还定义了传输协议，其中包括协议启动和数据交换方法等。

　　NFC空中接口符合以下标准：

　　ISO/IEC 18092 NFCIP-1 / ECMA-340 /ETSI TS 102 190 V1.1.1 (2003-03)

　　2002年12月欧洲通讯标准组织ECMA通过Philips提出的申请，将NFC列入ECMA 340规范，之后2003年9月SONY也加入NFC，2004年9月正式由ISO通过为ISO/IEC 18092，2004年12月ECMA推出ECMA 340第二版，内容与ISO/IEC 18092完全对应。

　　ECMA 340为NFC的主体标准，即是规范与制订NFC的界面与协定：NFCIP-1(Near Field CommunicationInterface and Protocol)，另有相关规范标准：EMCA 356、EMCA 362，前者规范NFC在无线收发界面上的测试方法，后者规范NFC在协定传输上的测试方法。

　　ISO/IEC 21481 NFCIP-2 / ECMA-352 /ETSI TS 102 312 V1.1.1 (2004-02)

　　NFC测试方法符合以下标准：

　　ISO/IEC 22536 NFCIP-1 RF 接口测试方法 / ECMA-356 / ETSI TS 102345 V1.1.1 (2004-08)

　　ISO/IEC 23917 有关NFC 的协议测试方法 / ECMA-362

　　ISO/IEC 21481和ECMA 352中定义的NFC IP-2指定了一种灵活的网关系统，用来检测和选择三种操作模式之一——NFC数据传输速度、邻近耦合设备(PCD)和接近耦合设备(VCD)。选择既定模式以后，按照所选的模式进行后续动作。网关标准还具体规定了RF接口和协议测试方法。

　　这意味着符合NFCIP-2规范的产品将可以用作ISO 14443 A和B以及Felica(Proximity)和ISO 15693(Vicinity)的读写器。该标准也指定了好几种工作模式。在有源模式下，通讯双方均需具有有源收发器。任何一方可以采用“传输前侦听”协议启动半双工传输。其中一方成为启动方，而另一方则成为目标方。

　　在无源模式下，目标方是类似一个RFID标签的无源器件。标签从启动方发送的磁场中获得工作功率，然后通过调制磁场将数据传回启动方。

　　NFC论坛发布的技术架构基本原理图如附图：

　　附图一

　　NFC论坛同时制定了5项论坛规范：NFC数据交换格式(NDEF)，指定了面向NFC论坛兼容设备和标签的通用数据格式;NFC记录类型定义(RTD)，指定了NFC论坛兼容设备之间及NFC论坛兼容设备和标签之间信息使用的标准记录类型;Smart Poster RTD，可用于集成包含文字、音频或其它类型数据的嵌入式标签;文本RTD，用于记录包含普通文本;以及统一资源识别器RTD(Uniform ResourceIdentifier RTD)，涉及网络资源。

　　NFC论坛还公布了所有NFC论坛兼容设备必须支持的首套标签格式。标签是储存数据的IC，可被NFC设备读取。该论坛选中的标签基于国际标准化组织14443 A和B类标准和索尼公司的FeliCa。ISO 14443分为四个部分，是一种基于13.56MHz的非接触智能卡国际标准，近似于读卡器天线。FeliCa源于ISO 18092被动通信模式。

　　2、NFC的发展与技术

　　ISO 18092颁布后，同样在2004年，Philips、SONY与NOKIA共同发起了NFC论坛(NFC Forum)，共同推动NFC的发展与应用。

　　从技术指标定义和实现来看，NFC目前最高传速为424kbps，最远传距为500px。需要进一步说明的是：除424kbps外，NFC另有106kbps与212kbps的传输速率，传距达500px亦需要补充，这必须是在主动模式(Active Mode)下才有的距离，被动模式(Passive Mode)下最远仅250px。

　　再深入分析具体实现的技术细节，NFC实体层面使用振幅偏移(Amplitude Shift Keying;ASK)的调变法，并使用射频碰撞避免法(RF Collision Avoidance;RFCA)来因应多方同时存取的需求，此法与ZigBee的CSMA-CA法异曲同工。这也是NFC独特之处，NFC不似传统卡片将存取限定在一对一的两方，而是允许同时多方相互存取(类似无线网络)。另外在收发双工方面NFC是以时隙(Time Slot)方式来处理。

　　在资料连结层面，NFC使用曼彻斯特(Manchester)编码法，在传输侦错、更错上可选用CRC演算，在实现上是以ITU-T V.41规范为依据。

　　虽然目前NFC最快为424kbps，但事实上其所用的ASK调变技术仍有提升空间，根据NFC标准中的预先定义，未来将会有846kbps、1695kbps、3390kbps、6780kbps的可能性，不过必须在主动模式下才能如此高速，被动模式最快应当即在现有的424kbps。

　　关于主动与被动的区别，其实与RFID的定义相同，通讯双方有一方完全不具备自有电力，而直接取用发送方送来的载波作为短时间内的运作能量，此即是被动模式，相对的若有自带电能，自行能发送信号与另一方沟通，则称为主动模式。另外在NFC标准的文件中也经常用到两个名词：Initiator(初始方)与Target(目标方)，Initiator指最先发起沟通与发送信号的一方(自带电)，Target则为回应的一方，Target若是倚赖载波电能的吸收而运作便属被动，若自带电力运作则属主动。

　　主动由于双方都具自有电力，所以能提升传输速度或传输距离，不过NFC似乎将主动化的提升潜力用于增加传速，若用在提升传距则会与RFID之类的货管运用相近。当然定位于近距(500px内)传输非常适合NFC的发展，其他短距如Bluetooth、Wi-Fi都有更远一些的传距(数米至数十米)，且都使用ISM通用频段(2.4GHz)，因此需要强化抗干扰方面的设计，如跳频(FHSS)、展频(DSSS)等。而NFC使用ISM通用频段(13.56MHz)，但由于频率较低，加上传距短，干扰的问题也就相对减少许多，不需要花太多的精力在抗干扰上。

　　在深层一些分析，ASK调变法本就不适合用于长距传输与干扰环境上(调变后所送出的信号振福会因距离拉长而导致能量衰减的信号改变，或因干扰而改变)。

　　3、NFC与蓝牙、红外等其他无线技术的比较

　　作为一种面向消费者的通信技术，NFC比红外更快、更可靠而且要简单得多，蓝牙其实可以看作是能弥补NFC通讯距离不足的缺点，适用于较长距离数据通信。NFC面向近距离交易交互，适用于交换财务信息或敏感的个人信息或安全信息等重要数据。NFC和蓝牙相互为补充，共同存在。事实上，快捷轻型的NFC协议可以用于引导两台设备之间的蓝牙配对过程，并在这方面促进蓝牙的使用，现在已经有很多这种配对使用的硬件设备。

　　NFC的目标并非是完全取代蓝牙、Wi-Fi等其他无线技术，而是在不同的场合、不同的领域起到相互补充的作用。因为NFC的数据传输速率较低，理论预期424Kbps，通常实际仅能达到212Kbps，不适合诸如音视频流等需要较高带宽的应用。

　　下图从传距和数据传输速率对各种无线通信技术进行的对比，可以清晰的展示它们之间的关系。

　　4、NFC与RFID区别

　　由于NFC和RFID在物理层存在的相似性，很多人就想当然的把NFC也当作了RFID的一种。但NFC和RFID实际是两个领域的技术，RFID仅仅是一种通过无线对标签进行识别技术，而NFC是一种无线通信方式，这种通信方式是交互的。

　　第一、NFC将非接触读卡器、非接触卡和点对点功能整合进一块单芯片，而RFID必须有阅读器和标签组成。RFID只能实现信息的读取以及判定，而NFC技术则强调的是信息交互。通俗的说NFC就是RFID的演进版本，双方可以近距离交换信息。NFC手机内置NFC芯片，组成RFID模块的一部分，可以当作RFID无源标签使用进行支付费用;也可以当作RFID读写器，用作数据交换与采集，还可以进行NFC手机之间的数据通信。

　　第二、NFC传输范围比RFID小，RFID的传输范围可以达到几米、甚至几十米，但由于NFC采取了独特的信号衰减技术，相对于RFID来说NFC具有距离近、带宽高、能耗低等特点。

　　第三、应用方向不同。NFC看更多的是针对于消费类电子设备相互通讯，有源RFID则更擅长在长距离识别。

　　随着互联网的普及，手机作为互联网最直接的智能终端，必将会引起一场技术上的革命，如同以前蓝牙、USB、GPS等标配，NFC将成为日后手机最重要的标配，通过NFC技术，手机支付、看电影、坐地铁都能实现，将在我们的日常生活中发挥更大的作用。

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