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NFC科普

2016-8-26 10:01 | 复制链接
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本帖最后由 坧頭NO壞 于 2016-8-26 10:06 编辑
前几天我发布了一篇《关于360手机Q5、Q5PLUS的一些个人看法!》的帖子,由于对NFC功能的片面理解,给大家造成的影响我表示非常抱歉,在这也非常感谢各位机友的及时指正,让我收益颇深,下面就给大家科普下NFC,它到底是个什么技术,又有哪些应用领域呢?请大家往下看!(信息摘取360百科!)


nfc - 近距离无线通讯技术
    这个技术由非接触式射频识别(RFID)演变而来,由飞利浦半导体(现恩智浦半导体公司)、诺基亚和索尼共同研制开发,其基础是RFID及互连技术。近场通信(Near Field Communication,NFC)是一种短距高频的无线电技术,在13.56MHz频率运行于20厘米距离内。其传输速度有106 Kbit/秒、212 Kbit/秒或者424 Kbit/秒三种。目前近场通信已通过成为ISO/IEC IS 18092国际标准、ECMA-340标准与ETSI TS 102 190标准。NFC采用主动和被动两种读取模式。

    NFC近场通信技术是由非接触式射频识别(RFID)及互联互通技术整合演变而来,在单一芯片上结合感应式读卡器、感应式卡片和点对点的功能,能在短距离内与兼容设备进行识别和数据交换。工作频率为13.56MHz.但是使用这种手机支付方案的用户必须更换特制的手机。目前这项技术在日韩被广泛应用。手机用户凭着配置了支付功能的手机就可以行遍全国:他们的手机可以用作机场登机验证、大厦的门禁钥匙、交通一卡通、信用卡、支付卡等等。

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基本简介
    NFC 芯片是具有相互通信功能,并具有计算能力,在Felica标准中还含有加密逻辑电路,MIFARE的后期标准也追加了加密/解密模块(SAM)。[1]
NFC标准兼容了索尼公司的FeliCaTM标准,以及ISO 14443 A,B,也就是使用飞利浦的MIFARE标准。在业界简称为TypeA,TypeB和TypeF,其中A,B为Mifare标准,F为Felica标准。

    为了推动 NFC 的发展和普及,业界创建了一个非营利性的标准组织——NFC Forum,促进 NFC 技术的实施和标准化,确保设备和服务之间协同合作。目前,NFC Forum在全球拥有数百个成员,包括:SONY、 Phlips、LG、摩托罗拉、NXP、NEC、三星、atoam、Intel、其中中国成员有中国移动、华为、中兴、上海同耀和台湾正隆等公司。

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发展历史

    2003 年,当时的 philips 半导体和 Sony 公司计划基于非接触式卡技术发展一种与之兼容的无线通讯技术。飞利浦派了一个团队到日本和sony工程师一起闭关三个月,然后联合对外发布关于一种兼容当前 ISO14443 非接触式卡协议的无线通讯技术,取名NFC(Near Field Communication)。

    该技术规范定义了两个 NFC 设备之间基于 13.56MHz 频率的无线通讯方式,在 NFC 的世界里没有读卡器,没有卡,只有 NFC 设备。该规范定义了 NFC 设备通讯的两种模式:主动模式和被动模式。并且分别定义了两种模式的选择和射频场防冲突方法、设备防冲突方法,定义了不同波特率通讯速率下的编码方式、调制解调方式等等最最底层的通讯方式和协议,说白了就是解决了如何交换数据流的问题。该规范最终被提交到ISO标准组织获得批准成为正式的国际标准,这就是 ISO18092,后来增加了 ISO15693 的兼容,形成新的 NFC 国际标准IP2,也就是 ISO21481。同时ECMA(欧洲计算机制造协会)也颁布了针对 NFC 的标准,分别是 ECMA340和 ECMA352,对应的是ISO18092与ISO21481,其实两个标准内容大同小异,只是 ECMA 的是免费的,大家可以到网上下载到,而ISO标准是收费的。不过,所幸的是,为了促进标准化,ISO/IEC 18092:2013 和ISO/IEC 21481:2012版均可在ISO官方网站上下载到免费的电子版。

    为了加快推动NFC产业的发展,当时的飞利浦SONY诺基亚联合发起成立了 NFC 论坛,旨在推动行业应用的发展,定义相关基于NFC应用的中间层规范,包括一些数据交换通讯协议 NDEF,包括基于非接触式标签的几种 NFC tag 规范,主要涉及到卡片内部数据结构定义,NFC 设备(手机)如何识别一个标准的 NFC 论坛兼容的标签,如何解析具体应用数据等等相关规范,目的是为了让不同的 NFC设备之间可以互连互通。比如不同手机如何交换数据,如何识别同一个电子海报等等。

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技术特征

    与RFID一样,NFC信息也是通过频谱中无线频率部分的电磁感应耦合方式传递,但两者之间还是存在很大的区别。首先,NFC是一种提供轻松、安全、迅速的通信的无线连接技术,其传输范围比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。 其次,NFC与现有非接触智能卡技术兼容,目前已经成为得到越来越多主要厂商支持的正式标准。再次,NFC还是一种近距离连接协议,提供各种设备间轻松、安全、迅速而自动的通信。与无线世界中的其他连接方式相比,NFC是一种近距离的私密通信方式。最后,RFID更多的被应用在生产、物流、跟踪、资产管理上,而NFC则在门禁、公交、手机支付等领域内发挥着巨大的作用。

    NFC、红外、蓝牙同为非接触传输方式,它们具有各自不同的技术特征,可以用于各种不同的目的,其技术本身没有优劣差别。

    NFC手机内置NFC芯片,比原先仅作为标签使用的RFID更增加了数据双向传送的功能,这个进步使得其更加适合用于电子货币支付的;特别是RFID所不能实现的,相互认证和动态加密和一次性钥匙(OTP)能够在NFC上实现。NFC技术支持多种应用,包括移动支付与交易、对等式通信及移动中信息访问等。通过NFC手机,人们可以在任何地点、任何时间,通过任何设备,与他们希望得到的娱乐服务与交易联系在一起,从而完成付款,获取海报信息等。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,其应用主要可分为以下四个基本类型:用于付款和购票、用于电子票证、用于智能媒体以及用于交换、传输数据。

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工作模式

    卡模式(Card emulation):这个模式其实就是相当于一张采用RFID技术的IC卡。可以替代现在大量的IC卡(包括信用卡)场合商场刷卡、公交卡、门禁管制,车票,门票等等。此种方式下,有一个极大的优点,那就是卡片通过非接触读卡器的 RF 域来供电,即便是寄主设备(如手机)没电也可以工作。

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    点对点模式(P2P mode):这个模式和红外线差不多,可用于数据交换,只是传输距离较短,传输创建速度较快,传输速度也快些,功耗低(蓝牙也类似)。将两个具备NFC功能的设备链接,能实现数据点对点传输,如下载音乐、交换图片或者同步设备地址薄。因此通过NFC,多个设备如数位相机、PDA、计算机和手机之间都可以交换资料或者服务。

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    读卡器模式(Reader/writer mode):作为非接触读卡器使用,比如从海报或者展览信息电子标签上读取相关信息。

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发展前景

    近场通信NFC具有成本低廉、方便易用和更富直观性等特点,这让它在某些领域显得更具潜力——NFC通过一个芯片、一根天线和一些软件的组合,能够实现各种设备在几厘米范围内的通信,而费用仅为2~3欧元[4]。据ABIReasearch有关NFC有最新研究,NFC市场可能发迹于移动手持设备。ABI估计,到2005年以后,市场会出现采用NFC芯片的智能手机和增强型手持设备。到2009年,这种手持设备将占一半以上的市场。研究机构Strategy Analytics预测,至2011年全球基于移动电话的非接触式支付额将超过360亿美元。

    如果NFC技术能得到普及,它将在很大程度上改变人们使用许多电子设备的方式,甚至改变使用信用卡、钥匙和现金的方式。 NFC作为一种新兴的技术,大致总结了蓝牙技术协同工作能力差的弊病。不过,它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,仅为212Kbps,不适合诸如音视频流等需要较高带宽的应用。

    而所谓RFID标准和NFC标准的冲突,是对NFC的一种误解。NFC和RFID在物理层有相似之处,但其本身和RFID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。

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NFC技术原理

    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),。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。

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传统比较

    NFC和蓝牙(Bluetooth)都是短程通信技术,而且都被集成到移动电话[5]。但NFC不需要复杂的设置程序。NFC也可以简化蓝牙连接。

    NFC略胜蓝牙的地方在于设置程序较短,但无法达到低功率蓝牙(Bluetooth Low Energy)的速度。在两台NFC设备相互连接的设备识别过程中,使用NFC来替代人工设置会使创建连接的速度大大加快:少于十分之一秒。NFC的最大数据传输量 424 kbit/s 远小于 Bluetooth V2.1 (2.1 Mbit/s)。虽然NFC在传输速度与距离比不上蓝牙 (小于 20 cm),但相应可以减少不必要的干扰。这让NFC特别适用于设备密集而传输变得困难的时候。相对于蓝牙,NFC兼容于现有的被动 RFID (13.56 MHz ISO/IEC 18000-3) 设施。NFC的能量需求更低,与蓝牙 V4.0低功耗协议类似。当NFC在一台无动力的设备(比如一台关机的手机,非接触式智能信用卡,或是智能海报)上工作时,NFC的能量消耗要小于低功耗蓝牙 V4.0。对于移动电话或是移动消费性电子产品来说,NFC的使用比较方便。NFC的短距离通信特性正是其优点,由于耗电量低、一次只和一台机器链接,拥有较高的保密性与安全性,NFC有利于信用卡交易时避免被盗用。NFC的目标并非是取代蓝牙等其他无线技术,而是在不同的场合、不同的领域起到相互补充的作用。

具体对比如下表:


NFC
蓝牙
红外
网络类型
点对点
单点对多点
点对点
使用距离
≤0.1m
≤10m
≤1m
速度
106、212、424、868、721、115Kbps
2.1 Mbps
~1.0 Mbps
建立时间
lt; 0.1s
6s
0.5s
安全性
具备, 硬件实现
具备,软件实现
不具备, 使用IRFM 时除外
通信模式
主动-主动/被动
主动-主动
主动-主动
成本

NFC天线

     NDC天线一种近场耦合天线,由于13.56Mhz波长很长,且读写距离很短,合适的耦合方式是磁场耦合,线圈是合适的耦合方式。由于手机之类的消费型产品有很高的外观要求,因此天线一般需要内置。但是天线内置后,天线就必须贴近主板或电池(都含有金属导体成分)。这样设计的后果是,天线会在导体表面产生涡流来削弱天线的磁场。因此,业界在手机中通常采用磁性薄膜(如TDK等公司生产)贴合FPC方式来做天线。一种新技术是磁性薄膜与FPC合一,也即磁性FPC。

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实际用途(手机应用)

NFC设备大家熟悉的主要是应用在手机应用中,NFC技术在手机上应用主要有以下五类:

(1)接触通过(Touch and Go),如门禁管理、车票和门票等,用户将储存车票证或门控密码的设备靠近读卡器即可,也可用于物流管理。

(2)接触支付(Touch and Pay),如非接触式移动支付,用户将设备靠近嵌有NFC模块的POS机可进行支付,并确认交易。

(3)接触连接(Touch and Connect),如把两个NFC设备相连接,进行点对点(Peer-to-Peer)数据传输,例如下载音乐、图片互传和交换通讯录等。

(4)接触浏览(Touch and Explore),用户可将NFC手机接靠近街头有NFC功能的智能公用电话或海报,来浏览交通信息等。

(5)下载接触(Load and Touch),用户可通过GPRS网络接收或下载信息,用于支付或门禁等功能,如前述,用户可发送特定格式的短信至家政服务员的手机来控制家政服务员进出住宅的权限。

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以上信息来自360百科!

    看完后,着实让NFC狠狠的给我上了一课,再次感谢各位机友的提醒!对于Q5、Q5plus未加入NFC功能确实是一个遗憾,是出于定位考虑?还是出于成本考虑?还是出于设计考虑?还是因为金属外壳对NFC影响的考虑?还是应用环境及对应普及面的考虑?等等因素我们不得而知,望官方人员出面解释下!
    既然Q5、Q5plus缺失NFC的设计,是否能在某方面做一些弥补呢?在这我提个小小建议,360的设计师们,能否设计出一款手机套,在后边加上NFC芯片及天线,和手机通过Type-C接口连接,这样NFC功能就得以应用,为喜欢Q5、Q5plus而需要NFC功能的用户提供一个解决方案,何乐而不为呢?
大家怎么看,说说你们的想法!!



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共 16 个关于NFC科普的回复 最后回复于 2019-9-22 19:00

评论

直达楼层

靈魂人物 VIP认证 LV7.上尉 发表于 2016-8-26 11:14 | 显示全部楼层 | 私信
沙发帮顶!
坧頭NO壞 VIP认证 LV5.少尉 楼主 发表于 2016-8-26 11:41 | 显示全部楼层 | 私信
靈魂人物 发表于 2016-8-26 11:14
沙发帮顶!
谢谢!
来自360手机N4S(360社区3.0.4版)
360cyuser54123276 VIP认证 LV5.少尉 发表于 2016-8-26 11:45 | 显示全部楼层 | 私信
Q5有NFC么?
来自奇酷手机旗舰版(全网通)(360社区3.0.4版)
日狗的腾讯 VIP认证 LV5.少尉 发表于 2016-8-26 11:51 | 显示全部楼层 | 私信
真不知道nfc有什么用,手上的1+3就是一摆设,用银联推广那个支付,什么银联的东西你也敢用,反正我是不用的。当公交卡用?那得手机厂商和公交公司去谈,涉及利益的问题,今天和小米谈,明天和魅族谈?后天和360谈?现在貌似只有北京的小米5能当公交卡使,其它极少地方能充值就不错了,比如我手上的1+3亻马连公交卡都读不出来不要说充值了
来自奇酷手机旗舰版(全网通)(360社区3.0.7版)
日狗的腾讯 VIP认证 LV5.少尉 发表于 2016-8-26 11:53 | 显示全部楼层 | 私信
手机厂商不去适配,近的我都不想说了12年用的lt26i就有这玩意,到现在这机子都在,开不了机大概是电池挂逼了
来自奇酷手机旗舰版(全网通)(360社区3.0.7版)
坧頭NO壞 VIP认证 LV5.少尉 楼主 发表于 2016-8-26 12:00 | 显示全部楼层 | 私信
日狗的腾讯 发表于 2016-8-26 11:53
手机厂商不去适配,近的我都不想说了12年用的lt26i就有这玩意,到现在这机子都在,开不了机大概是电池挂逼 ...
我的9300就有这个功能,但一直没机会用!但有一部分用户确实能用到!
来自360手机N4S(360社区3.0.4版)
日狗的腾讯 VIP认证 LV5.少尉 发表于 2016-8-26 13:04 | 显示全部楼层 | 私信
坧頭NO壞 发表于 2016-8-26 12:00
我的9300就有这个功能,但一直没机会用!但有一部分用户确实能用到!
有屁用,除非马云推广nfc支付,你觉得可能么?
来自ONEPLUS A3000(360社区3.0.4版)
ctron VIP认证 LV6.中尉 发表于 2016-8-26 13:49 | 显示全部楼层 | 私信
日狗的腾讯 发表于 2016-8-26 13:04
有屁用,除非马云推广nfc支付,你觉得可能么?
新奥燃气把支付宝接口关了,要推自己子公司的app。都看支付宝眼红。nfc短期不会普及了。
dxyouxi LV3.中士 发表于 2016-8-26 14:07 | 显示全部楼层 | 私信
个人理解,现在的NFC在国内应用还不成熟,没必要在这个级别的手机上添加如此鸡肋的更能。
面壁 VIP认证 LV8.少校 发表于 2016-8-26 15:28 | 显示全部楼层 | 私信
本帖最后由 面壁 于 2016-8-26 15:29 编辑
  兼容性问题还不小,另外就是虽然大概不错(问题解决后),但问题是没有它,基本都有不算麻烦的替代物,不是刚性需求。当然,有了它后(问题解决后),会更方便。
Tim_Raul VIP认证 LV4.上士 发表于 2016-8-26 16:50 | 显示全部楼层 | 私信
技术贴帮顶,没有集成NFC功能确实是个遗憾
eflay LV5.少尉 发表于 2016-8-26 17:23 | 显示全部楼层 | 私信
没nfc没红外没hifi,q5p还是蛮尴尬的,q5干脆连5gwifi都没了。。。
坧頭NO壞 VIP认证 LV5.少尉 楼主 发表于 2016-8-26 17:27 | 显示全部楼层 | 私信
eflay 发表于 2016-8-26 17:23
没nfc没红外没hifi,q5p还是蛮尴尬的,q5干脆连5gwifi都没了。。。
也许留给q6去解决了!
来自360手机N4S(360社区3.0.4版)
甜瓜哥哥 VIP认证 校园部长 发表于 2016-8-26 17:30 | 显示全部楼层 | 私信
哦。太长了
来自大神F2全网通版(360社区3.0.6版)
少风之云 LV6.中尉 发表于 2016-8-29 00:34 | 显示全部楼层 | 私信
一看你就知道直接复制粘贴啦
好奇者49141603 VIP认证 LV5.少尉 发表于 2016-8-29 00:40 | 显示全部楼层 | 私信
不是特别需要NFC,我的三星S4从来没用过。
来自奇酷手机旗舰版(全网通)(360社区3.0.4版)
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