NFC(Near Field Communication,近距离无线通讯)是一种极短距离的无线射频识别通讯协议技术标准,是由感应式识别和互连技术的结合演变而来,是由Philips、NOKIA和Sony主推的一种类似于RFID(非接触式射频识别)的短距离无线通讯技术标准。它在单一芯片上结合了感应式读卡器,感应式卡片和点对点的功能。在数公分距离之间于13,56MHz频率范围内运作。此技术目前已经在数个国际标准内进行标准化。
NFC技术的设计目的,是为了让行动设备能够在近距离进行交易存取。初始化加上安全的连结特性,使得消费性电子设备的通讯更便利,与其它无线通讯技术具有互补的作用。NFC也与现存具有被动式RFID技术的非接触式智慧卡兼容。
NFC技术的主要特性如下:
· 在ISO/IEC 18092 NFCIP-1下进行标准化
· 以13,56MHz RFID技术为基础
· 运作距离范围为20cm
· 与Philips MIFARE 和Sony Felica智慧卡相容
· 数据传输速率可达424kbps
NFC技术特色
NFC通讯通常在装置间发生,并具有以下特色:
· 近距离感应NFC:行动装置之间的极短距离接触,让讯息能够在选定的装置之间快速传递。
· 安全的通讯:除了极短距离通讯先天的安全性;避免数据遭监控与窜改。NFC的安全机制也可透过加/解密系统来确保行动装置间的安全通讯。
· 快速的处理速度:从NFC行动装置侦测、身份确认至数据存取只需要约0.1秒的时间即可完成。
· 服务的配对存取:透过NFC技术可在单一行动设备上提供多款服务。这些服务一一对应至行动设备上有阶层结构的档案,而存取每一档案(服务)时必须利用所对应的钥匙才能存取,这样的管理方式让单一行动设备上的多个服务能够确保其安全性。
· 主被动通讯模式切换:NFC技术使得行动电话不只可以当作卡片的功能,也具有检查卡片数据的功能。
NFC典型应用
NFC装置大致上可分成两大类的应用:标签(Tag)与读取器(Reader)。当NFC装置当成卷标使用时,通常有以下几种典型应用:非接触式付款(Contactless Payment)、门禁卡、智慧广告广告牌及ID识别等功能。当NFC装置当成读取器时,数字内容传输以及下载智能广告广告牌信息为典型的应用。
NFC国际标准
NFC技术在ISO 18092、ISO 21481, ECMA(340, 352 and 356)和ETSI TS 102 190内进行标准化,同时兼容于ISO 14443标准之非接触式智慧卡基础架构。接下来,介绍ISO和ECMA的相关标准。
ECMA国际组织( ECMA International)
ECMA国际组织(ECMA)成立于一九六一年,主要为信息及通讯技术和消费电子技术开发及制订业界标准。ECMA是业内一所非营利组织,成员有技术开发人员、软件生产商及用户。ECMA的业界成员和其它专家会携手合作完成制订标准的工作。然后ECMA会将经过审核的最终版本递交至认证机关,以ISO、ISO/IEC及ETSI的标准推出。
ECMA 352、ISO 21481(NFCIP-2)
ECMA 340、ISO/IEC 14443和ISO/IEC 15693国际标准详细说明了近距离的成对装置在无线互连时的无线射频讯号接口、初始化、反碰撞以及通讯协议。并且详细说明了透过13,56MHz频率存取非接触式的IC卡。
ECMA 352这个标准详细说明了通讯模式的选择机制,此机制的设计是为了不妨碍任何以13,56MHz频率通讯的装置,例如:实做ECMA 340的装置以及遵守ISO/IEC 14443或ISO/IEC15693国际标准的IC卡。此标准指出,对于不同标准所选择的通讯模式都详细说明其对应的实做方式。而通讯格式规格本身则不在此ECMA 352标准当中。简而言之,以13,56MHz为主的现存接口标准之间,ECMA 352提供一个标准的网关器。
ISO/IEC 14443
ISO 14443是一个为了让非接触式智能卡靠近读取器天线时能以特定频率进行通讯的国际标准。此ISO标准规定了卡与读取器之间的通讯标准与传输协议,用以建立各非接触式智慧卡的互通性。而不管是读取器(called Proximity Coupling Device or PCD)或卡片(called Proximity Integrated Circuit Cards or PICCs)都必须兼容于ISO/IEC 14443的四个部分。PICCs在读取器天线的10公分以内进行通讯,所使用的频率为13,56MHz,预设的传输速率为106kbps。ISO 14443标准系列中也支持两个主要通讯协议:Type A和Type B。
ISO/IEC 15693
此标准规定可读取距离长达1 公尺之非接触式智能卡的功能及运作标准。一般之门禁卡即为此类规格之产品。ISO 15693所定义的非接触式IC卡,其工作距离虽可达1公尺,但是目前市面上依此规范的所发展的产品在安全控管设计上相较ISO 14443 规范的产品还有一段距离,ISO/IEC15693包含了以下几个部分:
· ISO/IEC 18092:即Near Field Communication Interface and Protocol(NFCIP-1);定义耦合装置在13,56MHz频率下运作;定义NFC装置可为Initiator与Target状态,并且具有主被动的通讯模式。
· ISO/IEC 14443:规定了智能卡与读取器之间的通讯标准与传输协议,用以建立各非接触式智慧卡的互通性;包含了四个部分,即物理特性、RF能量与讯号接口、初始化与反碰撞以及传输接口;Philips MIFARE及Sony Felica属于ISO/IEC 14443 Type A。
· ISO/IEC 15693:规定可读取距离长达1公尺之非接触式智能卡的功能及运作标准;包含四个部分:物理特性、空中接口与初始化、反碰撞与传输协议以及延伸指令集与安全特性;一般用于门禁卡。
· ECMA 352:为现存接口标准间的网关器;说明通讯模式的选择机制。
ISO/IEC 18092(NFCIP-1)
为了在全球迅速推广NFC技术,SONY公司和飞利浦联合开发近距离通讯技术(Near Field Communication technology,NFCIP-1),并向ECMA国际组织提交标准草案。这项开放技术规格NFCIP-1被认可为EMCA-340标准,并由EMCA向ISO/IEC提交标准,现在该技术被批准纳入ISO/IEC 18092。
NFCIP-1技术数据交换的速率为106kbps、212kbps或424kbps,使用的波长为13,56MHz,在设备连接到NFC后,也可以采用其它通讯协议进行高速连接。透过装载着NFC技术的行动装置,NFCIP-1技术也被定义了主动的与被动的通讯模式来实现通讯网路环境。而NFC通讯通常在Initiator和Target间发生,任何的NFC装置都可以为Initiator或Target。Initiator 产生无线射频磁场来初始NFCIP-1的通讯。Target则响应Initiator所发出的命令,并选择由Initiator所发出的或是自行产生的无线射频磁场。
· 主动模式(Active Communication Mode):Initiator与Target分别使用自行产生的无线射频磁场进行通讯。此为预设的点对点通讯模式。
· 被动模式(Passive Communication Mode):Initiator产生无线射频磁场。Target则回应Initiator所发出的命令,并选择由Initiator所发出的无线射频磁场。