手機NFC技術知多少

去年8月，北京地鐵開始全線支持刷手機乘車，用戶只需開通北京的市政交通一卡通，即可刷手機進站，這個功能就是結合手機的NFC功能開發的。

本世紀初，當人們還在把目光聚焦在介於通訊層面的五花八門的手機附加功能上時，移動支付這個全新的支付概念已經進入中國，這不但改變了人們賦予手機的傳統“身份”，更加顛覆了人們傳統觀念中的支付手段與支付方式。NFC技術在手機上的應用，使得移動支付成爲可能，這種技術尤其受到了年輕一族的熱捧。

目前NFC最廣泛的應用是如上所說的手機地鐵票，在包括我國廣州在內的多個地區試用該技術後，都得到了廣泛讚譽。方便的操作過程，將使NFC技術很有可能最終取代地鐵IC卡車票方案。

NFC近距離通訊技術

NFC近場通信（Near Field Communication，NFC），又稱近距離無線通信，是一種短距離的高頻無線通信技術，允許電子設備之間進行非接觸式點對點數據傳輸（在十釐米內）交換數據。這個技術由免接觸式射頻識別（RFID）演變而來，並向下兼容RFID，最早由Sony和Philips各自開發成功，主要用於手機等手持設備中提供M2M(Machine to Machine)的通信。由於近場通訊具有天然的安全性，因此，NFC技術被認爲在手機支付等領域具有很大的應用前景。

NFC 芯片是具有相互通信功能，並具有計算能力，在Felica標準中還含有加密邏輯電路，MIFARE的後期標準也追加了加密/解密模塊(SAM)。

NFC標準兼容了索尼公司的FeliCaTM標準，以及ISO 14443 A，B，也就是使用飛利浦的MIFARE標準。在業界簡稱爲TypeA，TypeB和TypeF，其中A，B爲Mifare標準，F爲Felica標準。

爲了推動 NFC 的發展和普及，業界創建了一個非營利性的標準組織——NFC Forum，促進 NFC 技術的實施和標準化，確保設備和服務之間協同合作。目前，NFC Forum在全球擁有數百個成員，包括：SONY、 Phlips、LG、摩托羅拉、NXP、NEC、三星、atoam、Intel、其中中國成員有中國移動、華爲、中興、上海同耀和臺灣正隆等公司。

NFC技術特點

與RFID一樣，NFC信息也是通過頻譜中無線頻率部分的電磁感應耦合方式傳遞，但兩者之間還是存在很大的區別。首先，NFC是一種提供輕鬆、安全、迅速的通信的無線連接技術，其傳輸範圍比RFID小，RFID的傳輸範圍可以達到幾米、甚至幾十米，但由於NFC採取了獨特的信號衰減技術，相對於RFID來說NFC具有距離近、帶寬高、能耗低等特點。其次，NFC與現有非接觸智能卡技術兼容，目前已經成爲得到越來越多主要廠商支持的正式標準。再次，NFC還是一種近距離連接協議，提供各種設備間輕鬆、安全、迅速而自動的通信。與無線世界中的其他連接方式相比，NFC是一種近距離的私密通信方式。最後，RFID更多的被應用在生產、物流、跟蹤、資產管理上，而NFC則在門禁、公交、手機支付等領域內發揮着巨大的作用。

NFC、紅外、藍牙同爲非接觸傳輸方式，它們具有各自不同的技術特徵，可以用於各種不同的目的，其技術本身沒有優劣差別。

支持NFC的設備可以在主動或被動模式下交換數據。在被動模式下，啓動NFC通信的設備，也稱爲NFC發起設備(主設備)，在整個通信過程中提供射頻場(RF-field)，如圖2所示。它可以選擇106kbps、212kbps或424kbps其中一種傳輸速度，將數據發送到另一臺設備。另一臺設備稱爲NFC目標設備(從設備)，不必產生射頻場，而使用負載調製(load modulation)技術，即可以相同的速度將數據傳回發起設備。此通信機制與基於ISO14443A、MIFARE和FeliCa的非接觸式智能卡兼容，因此，NFC發起設備在被動模式下，可以用相同的連接和初始化過程檢測非接觸式智能卡或NFC目標設備，並與之建立聯繫。

圖1：NFC主動通信模式

在主動模式下，每臺設備要向另一臺設備發送數據時，都必須產生自己的射頻場。如圖1所示，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。這是對等網絡通信的標準模式，可以獲得非常快速的連接設置。

圖2：NFC被動通信模式。

如圖2所示，移動設備主要以被動模式操作，可以大幅降低功耗，並延長電池壽命。在一個應用會話過程中，NFC設備可以在發起設備和目標設備之間切換自己的角色。利用這項功能，電池電量較低的設備可以要求以被動模式充當目標設備，而不是發起設備。

NFC技術的發展

2004年3月18日爲了推動 NFC 的發展和普及，NXP（原飛利浦半導體）、索尼和諾基亞創建了一個非贏利性的行業協會——NFC 論壇，旨在促進 NFC 技術的實施和標準化，確保設備和服務之間協同合作。截止2007年，NFC 論壇在全球擁有超過100個成員，包括：萬事達卡國際組織、松下電子工業有限公司、微軟公司、摩托羅拉公司、NEC 公司、瑞薩科技公司、三星公司、德州儀器製造公司和 Visa 國際組織。2006年7月復旦微電子成爲首家加入NFC聯盟的中國企業，之後清華同方微電子也加入了NFC論壇。

NFC logo很好地表達了該技術的通信方式

2006年6月 NXP、諾基亞、中國移動廈門分公司與“廈門易通卡”在廈門展開NFC測試，該項合作是中國首次NFC手機支付的測試。2006年8月Nokia與銀聯商務公司宣佈在上海啓動新的NFC測試，這是繼廈門之後在中國的第二個NFC試點項目，也是全球範圍首次進行NFC空中下載試驗。參與測試使用的NFC手機均爲NOKIA 3220。

2007年3月，由歐盟委員會及信息社會技術(IST)項目共同投資，多家公司、大學和用戶共同組織成立了泛歐聯盟，旨在開發開放式架構，以進一步開發和部署近距離無線通信(NFC)技術，並推動其在手機中的應用。該項目名爲“NFC在倉儲物流及支付領域的應用(StoLPaN)”，旨在爲應用於移動設備、基於NFC的服務開發一個開放式的商用和技術框架。這些架構將超越手機類型及服務性質的限制，推動基於NFC的移動應用在衆多行業市場中的部署。

在NXP、諾基亞、SONY這些巨頭的推動下，全球範圍開展了諸多的NFC試驗，進一步促進了NFC產業的商業化運作及產業鏈的上下聯動，但在中國市場的推廣與發展仍然面臨着諸多的壁壘，對NFC在中國的市場我們持謹慎看好觀點，當然國內已經有部分企業開始積極關注NFC產業的發展，中國移動成立了專門的NFC工作小組，並且中國移動與中國銀聯合資成立的聯動優勢有着與日本NTT DoCoMo類似的集運營商和金融機構的雙重優勢，NFC在中國一旦獲得政策的支持與消費者認可，市場將大規模發展，但這個至少需要到3年左右的時間。

將NFC集成到移動電話平臺

1．移動電話集成NFC的好處

擁有NFC的移動電話將會刺激消費者產生消費，爲無線運營商、零售商和手機廠商帶來商機。配備NFC的電話通過讓消費者體驗直觀的連接方式，進而改變信息和服務的分配、付費和訪問方式。NFC電話能夠進行安全的移動支付和交易，還可以在移動過程中，方便地進行點對點通信以及輕鬆獲取信息。越來越多的消費者都在用移動電話下載付費內容，例如爲其電話下載鈴聲(當前，移動運營商10％到15％的收入都來自於下載鈴聲或基於Java的小遊戲)。NFC提供的下一代標準化連接，將使消費者可以訪問海報、雜誌和報刊亭等項目中的數字內容(鈴聲、歌曲、遊戲、Web鏈接、地址和優惠券等)，還支持配備NFC的手機之間的點對點傳輸。現今的大多數手機都配備了藍牙(以後還有WiFi)相關功能，所以NFC可以充當啓動設備，使電話之間的數據交換傳輸更加便捷。NFC還支持多臺手機間進行多人遊戲。當今市場上的設備界面一點都不直觀，從而很難利用這項技術(例如，通過滾動菜單來選擇特定的藍牙設備)。NFC允許用戶與環境交互，無需瀏覽複雜的菜單或執行復雜的設置程序。

2．確保安全性的架構形式

將NFC集成到移動電話平臺考慮過各種架構。下面是已有或正在實施的幾個架構示例：NFC器件可以集成到電話功能蓋中，這與諾基亞爲其3220機型開發的解決方案一致；NFC器件可以集成到電話主印刷電路板上，例如NFC器件可以集成到Wireless Dynamics公司最近發佈的Secure Digital(SD)卡中。

爲了支持像支付這樣的安全應用，NFC可以和一個安全芯片配合(前面介紹的智能卡仿真模式)。在這方面，該領域的幾大廠商也都在考慮下面不同的選項：

NFC+SIM(用戶標識模塊)安全模式：用一條或幾條線路將SIM卡連接到符合NFC技術標準的非接觸式芯片。在這種情況下，SIM將託管移動商務應用程序和安全密鑰。天線直接連接到NFC芯片。飛利浦目前製造的NFC和智能卡IC都支持雙線數字接口。NFC芯片和安全芯片之間的這個接口(S2C)與現有的非接觸式標準完全兼容，並已提交給ECMA進行標準化。繞過SIM保障NFC的安全：在這種情況下，將特定的智能卡器件安裝到電話功能蓋、電話主PCB或者甚至是SD卡中。支付/票證應用程序和相關的安全密鑰則要存儲在智能卡IC中。將NFC和智能卡IC組合在單一封裝或芯片中，其單位成本最具吸引力，也可作爲候選方案。還可能最終考慮將NFC與SIM卡和專用智能卡IC結合在一起，由後面二者提供安全性能。實際上，最終選擇哪種NFC和安全實施方案將受許多因素的影響。安全應用的所有權、不同參與者(移動運營商、金融服務提供商和手機廠商等)之間形成的業務夥伴關係，以及這些安全應用實際的個性化過程都將在定義最佳實施方案時起重要的作用。

NFC與RFID區別

第一、NFC將非接觸讀卡器、非接觸卡和點對點功能整合進一塊單芯片，而rfid必須有閱讀器和標籤組成。RFID只能實現信息的讀取以及判定，而NFC技術則強調的是信息交互。通俗的說NFC就是RFID的演進版本，雙方可以近距離交換信息。NFC手機內置NFC芯片，組成RFID模塊的一部分，可以當作RFID無源標籤使用進行支付費用；也可以當作RFID讀寫器，用作數據交換與採集，還可以進行NFC手機之間的數據通信。

第二、NFC傳輸範圍比RFID小，RFID的傳輸範圍可以達到幾米、甚至幾十米，但由於NFC採取了獨特的信號衰減技術，相對於RFID來說NFC具有距離近、帶寬高、能耗低等特點。

第三、應用方向不同。NFC目前來看更多的是針對於消費類電子設備相互通訊，有源RFID則更擅長在長距離識別。

隨着互聯網的普及，手機作爲互聯網最直接的智能終端，必將會引起一場技術上的革命，如同以前藍牙、USB、GPS等標配，NFC將成爲日後手機最重要的標配，通過NFC技術，手機支付、看電影、坐地鐵都能實現，將在我們的日常生活中發揮更大的作用。

NFC與藍牙的區別

NFC和藍牙（Bluetooth）都是短程通信技術，而且都被集成到移動電話。但NFC不需要複雜的設置程序。NFC也可以簡化藍牙連接。

NFC略勝藍牙的地方在於設置程序較短，但無法達到低功率藍牙（Bluetooth Low Energy）的速度。在兩臺NFC設備相互連接的設備識別過程中，使用NFC來替代人工設置會使創建連接的速度大大加快：少於十分之一秒。NFC的最大數據傳輸量 424 kbit/s 遠小於 Bluetooth V2.1 (2.1 Mbit/s)。

雖然NFC在傳輸速度與距離比不上藍牙 (小於 20 cm)，但相應可以減少不必要的幹擾。這讓NFC特別適用於設備密集而傳輸變得困難的時候。相對於藍牙，NFC兼容於現有的被動 RFID (13.56 MHzISO/IEC 18000-3) 設施。NFC的能量需求更低，與藍牙 V4.0低能協議類似。當NFC在一臺無動力的設備(比如一臺關機的手機，非接觸式智能信用卡，或是智能海報)上工作時，NFC的能量消耗會要大於低能藍牙 V4.0。對於移動電話或是移動消費性電子產品來說，NFC的使用比較方便。NFC的短距離通信特性正是其優點，由於耗電量低、一次只和一臺機器鏈接，擁有較高的保密性與安全性，NFC有利於信用卡交易時避免被盜用。NFC的目標並非是取代藍牙等其他無線技術，而是在不同的場合、不同的領域起到相互補充的作用。

具體對比如下表：

NFC的應用

NFC作爲設備對設備的數據傳輸鏈路。其應用廣泛，NFC應用可以分爲四個基本類型。

1. NFC用於智能媒體

對於配備NFC的電話，利用其讀寫器功能，用戶只需接觸智能媒體即可獲取豐富的信息或下載相關內容。此智能媒體帶有一個成本很低的RFID(嵌入或附加在海報中)標籤，可以通過移動電話讀取，藉此發現當前環境下豐富多樣的服務項目。並且手機可以啓動移動網絡服務請求，並立即按比例增加運營商的網絡流量。運營商可以投資這個“即時滿足”工具，通過鈴聲下載、移動遊戲和其他收費的增值服務來增加收入。

2. NFC用於付款和購票等

最早在移動電話上使用非接觸式智能卡，只是將卡粘到電話中。也並未通過非接觸式卡提供任何增值服務，而且也不利用移動電話的功能或移動電話網絡。之後經過改進，雖將非接觸式智能卡集成到電話中，但仍然是基於傳統智能卡部署的封閉系統。我們現在正見證向NFC電話發展的趨勢，這種電話充分利用移動電話功能和移動電話網絡，還提供卡讀寫器和設備對設備連接功能。