NFC技术原理及应用解析

　　近距离无线通信

　　支持NFC的设备可以在主动或被动模式下交换数据。在被动模式下，启动NFC通信的设备，也称为NFC发起设备（主设备），在整个通信过程中提供射频场 （RF-field），如图2所示。它可以选择106kbps、212kbps或424kbps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NFC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，即可以相同的速度将数据传回发起设备。此通信机制与基于ISO14443A、MIFARE和FeliCa的非接触式智能卡兼容，因此，NFC发起设备在被动模式下，可以用相同的连接和初始化过程检测非接触式智能卡或NFC目标设备，并与之建立联系。

　　图1：NFC主动通信模式

　　在主动模式下，每台设备要向另一台设备发送数据时，都必须产生自己的射频场。如图1所示，发起设备和目标设备都要产生自己的射频场，以便进行通信。这是对等网络通信的标准模式，可以获得非常快速的连接设置。

　　图2：NFC被动通信模式

　　如图2所示，移动设备主要以被动模式操作，可以大幅降低功耗，并延长电池寿命。在一个应用会话过程中，NFC设备可以在发起设备和目标设备之间切换自己的角色。利用这项功能，电池电量较低的设备可以要求以被动模式充当目标设备，而不是发起设备。

　　NFC技术的应用

　　NFC设备可以用作非接触式智能卡、智能卡的读写器终端以及设备对设备的数据传输链路。其应用广泛，NFC应用可以分为四个基本类型：

　　接触、完成。诸如门禁管制或交通/活动检票之类的应用，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。还可用于简单的数据撷取应用，例如从海报上的智能标签读取网址。

　　接触、确认。移动付费之类的应用，用户必须输入密码确认交易，或者仅接受交易。

　　接触、连接。将两台支持NFC的设备链接，即可进行点对点网络数据传输，例如下载音乐、交换图像或同步处理通信录等。

　　接触、探索。NFC设备可能提供不止一种功能，消费者可以探索了解设备的功能，找出NFC设备潜在的功能与服务。

　　1. NFC用于智能媒体

　　对于配备NFC的电话，利用其读写器功能，用户只需接触智能媒体即可获取丰富的信息或下载相关内容。此智能媒体带有一个成本很低的RFID（嵌入或附加在海报中）标签，可以通过移动电话读取，借此发现当前环境下丰富多样的服务项目。并且手机可以启动移动网络服务请求，并立即按比例增加运营商的网络流量。运营商可以投资这个“即时满足”工具，通过铃声下载、移动游戏和其他收费的增值服务来增加收入。

　　2. NFC用于付款和购票等

　　最早在移动电话上使用非接触式智能卡，只是将卡粘到电话中。也并未通过非接触式卡提供任何增值服务，而且也不利用移动电话的功能或移动电话网络。之后经过改进，虽将非接触式智能卡集成到电话中，但仍然是基于传统智能卡部署的封闭系统。我们现在正见证向NFC电话发展的趋势，这种电话充分利用移动电话功能和移动电话网络，还提供卡读写器和设备对设备连接功能。

　　使用非接触式智能卡的支付方式在美国和亚太地区发展势头良好。Visa、MasterCard和美国运通等信用卡的内置支付程序可以安全地存储在设备上的安全IC内。这样，NFC电话就可以充分利用现有的支付基础架构，并能够支持移动电话公司的新服务项目。

　　3. NFC用于电子票证

　　电子票证是以电子方式存储的访问权限，消费者可以购买此权限以获得娱乐场所的入场权。整个电子票证购买过程只需几秒钟，对消费者而言非常简单便捷。在收集并确认了消费者的支付信息后，电子票证将自动传输到消费者的移动电话或安全芯片中。

　　用户将移动电话靠近自动售票终端，即开始交易。用户与服务设备充分交互，然后通过在移动电话上确认交易，完成购买过程。到娱乐场所时，用户只需将自己的移动电话靠近安装在入口转栅上的阅读器即可，阅读器在检查了票证的有效性后允许进入。

　　4.NFC用于连接和作为无线启动设备

　　消费者希望无线连接简单便捷，但对消费者承诺的便利性和移动性却仍未兑现。虽然使用方便已成为消费者优先选择的主要动因，但安全性能也是一种必要的因素。

　　NFC的一般应用模式

　　NFC采用了双向的识别和连接，NFC手机具有三种功能模式：NFC手机作为识读设备（读写器）、NFC手机作为被读设备（卡模拟）、NFC手机之间的点对点通信应用。

　　1. NFC手机作为识读设备

　　图3 移动设备作为识读设备

　　在该模式中，具备识读功能的NFC手机从TAG中采集数据，然后根据应用的要求进行处理。有些应用可以直接在本地完成，而有些应用则需要通过与网络交互才能完成。

　　基于该模型的典型应用：门禁控制或车票、电影院门票售卖等，使用者只需携带储存有票证或门控代码的设备靠近读取设备即可。它还能够作为简单的数据获取应用，比如公交车站站点信息、公园地图信息等。

　　2. NFC手机作为被读设备

　　图4 移动设备作为被读设备

　　在该应用模式中，NFC识读设备从具备TAG能力的NFC手机中采集数据，然后通过无线发功能是将数据送到应用处理系统进行处理。

　　基于该模式的典型应用：本地支付、电子票应用

　　3. NFC手机之间点对点通信应用
 

　　在该应用模式中， NFC手机之间可以进行数据的交换，后续的关联应用是本地应用也可以是网络应用。

　　该模式的典型应用是：建立蓝牙连接、交换手机名片等。