[科普中國]-近場通信

近場通信（near field communication），是一種新興的技術(shù)，使用了NFC技術(shù)的設(shè)備（比如手機）可以在彼此靠近的情況下進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，是由非接觸式射頻識別(RFID)及互連互通技術(shù)整合演變而來，通過在單一芯片上集成感應(yīng)式讀卡器、感應(yīng)式卡片和點對點通信的功能，利用移動終端實現(xiàn)移動支付、電子票務(wù)、門禁、移動身份識別、防偽等應(yīng)用。

簡介近場通信又稱近距離無線通信，是一種短距離的高頻無線通信技術(shù)，允許電子設(shè)備之間進(jìn)行非接觸式點對點數(shù)據(jù)傳輸，交換數(shù)據(jù)。這個技術(shù)由免接觸式射頻識別（RFID）演變而來，由飛利浦和索尼共同研制開發(fā)，其基礎(chǔ)是RFID及互連技術(shù)。近場通信是一種短距高頻的無線電技術(shù)，在13.56MHz頻率運行于20厘米距離內(nèi)。其傳輸速度有106 Kbit/秒、212 Kbit/秒或者424 Kbit/秒三種。

近場通信業(yè)務(wù)結(jié)合了近場通信技術(shù)和移動通信技術(shù)，實現(xiàn)了電子支付、身份認(rèn)證、票務(wù)、數(shù)據(jù)交換、防偽、廣告等多種功能，是移動通信領(lǐng)域的一種新型業(yè)務(wù)。近場通信業(yè)務(wù)改變了用戶使用移動電話的方式，使用戶的消費行為逐步走向電子化，建立了一種新型的用戶消費和業(yè)務(wù)模式。

(NFC)技術(shù)應(yīng)用在世界范圍內(nèi)受到了廣泛關(guān)注，國內(nèi)外的電信運營商、手機廠商等不同角色紛紛開展應(yīng)用試點，一些國際性協(xié)會組織也積極進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化促進(jìn)工作。據(jù)業(yè)內(nèi)相關(guān)機構(gòu)預(yù)測，基于近場通信技術(shù)的手機應(yīng)用將會成為移動增值業(yè)務(wù)的下一個殺手級應(yīng)用。1

特征近場通信是基于RFID技術(shù)發(fā)展起來的一種近距離無線通信技術(shù)。與RFID一樣，近場通信信息也是通過頻譜中無線頻率部分的電磁感應(yīng)耦合方式傳遞，但兩者之間還是存在很大的區(qū)別。近場通信的傳輸范圍比RFID小，RFID的傳輸范圍可以達(dá)到0~1m，但由于近場通信采取了獨特的信號衰減技術(shù)，相對于RFID來說近場通信具有成本低、帶寬高、能耗低等特點。

近場通信技術(shù)主要特征如下：
(1)用于近距離(10cm以內(nèi))安全通信的無線通信技術(shù)。
(2)射頻頻率：13.56MHz。
(3)射頻兼容：ISO 14443，ISO 15693，F(xiàn)elica標(biāo)準(zhǔn)。
(4)數(shù)據(jù)傳輸速度：106kbit/s，212 kbit/s，424kbit/s。

技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)近場通信技術(shù)是由Nokia，Philips，Sony合作制定的標(biāo)準(zhǔn) ，在ISO 18092，ECMA 340和ETSI TS 102 190框架下推動標(biāo)準(zhǔn)化，同時也兼容應(yīng)用廣泛的ISO 14443 、Type-A、ISO 15693、B以及Felica標(biāo)準(zhǔn)非接觸式智能卡 的基礎(chǔ)架構(gòu)。

2003年12月8日通過ISO/IEC（International Organization for Standardization/International Electrotechnical Commission）機構(gòu)的審核而成為國際標(biāo)準(zhǔn)，在2004年3月18日由ECMA（European Computer Manufacturers Association）認(rèn)定為歐洲標(biāo)準(zhǔn)，已通過的標(biāo)準(zhǔn)編列有ISO/IEC 18092（NFCIP-1）、ECMA-340、ECMA-352、ECMA-356、ECMA-362、ISO/IEC 21481（NFCIP-2）。
近場通信標(biāo)準(zhǔn)詳細(xì)規(guī)定近場通信設(shè)備的調(diào)制方案、編碼、傳輸速度與RF接口的幀格式，以及主動與被動近場通信模式初始化過程中數(shù)據(jù)沖突控制所需的初始化方案和條件，此外還定義了傳輸協(xié)議，包括協(xié)議啟動和數(shù)據(jù)交換方法等。2

技術(shù)原理近場通信的技術(shù)原理非常簡單，它可以通過主動與被動兩種模式交換數(shù)據(jù)。在被動模式下，啟動近場通信的設(shè)備，也稱為發(fā)起設(shè)備（主設(shè)備），在整個通信過程中提供射頻場(RF-field)。它可以選擇106 kbps、212 kbps或424 kbps其中一種傳輸速度，將數(shù)據(jù)發(fā)送到另一臺設(shè)備。另一臺設(shè)備稱為目標(biāo)設(shè)備（從設(shè)備），不必產(chǎn)生射頻場，而使用負(fù)載調(diào)制(load modulation)技術(shù)，以相同的速度將數(shù)據(jù)傳回發(fā)起設(shè)備。而在主動模式下，發(fā)起設(shè)備和目標(biāo)設(shè)備都要產(chǎn)生自己的射頻場，以進(jìn)行通信。

那么，我們?nèi)绾问褂媒鼒鐾ㄐ拍?？其實從該技術(shù)的特征上我們就很容易得出結(jié)論：近場通信的傳輸距離極短，建立連接速度快。因此近場通信技術(shù)通常作為芯片內(nèi)置在設(shè)備中，或者整合在手機的SIM卡或microSD卡中，當(dāng)設(shè)備進(jìn)行應(yīng)用時，通過簡單的碰一碰即可以建立連接。例如在用于門禁管制或檢票之類的應(yīng)用時，用戶只需將儲存有票證或門禁代碼的設(shè)備靠近閱讀器即可；在移動付費之類的應(yīng)用中，用戶將設(shè)備靠近后，輸入密碼確認(rèn)交易，或者接受交易即可；在數(shù)據(jù)傳輸時，用戶將兩臺支持近場通信的設(shè)備靠近，即可建立連接，進(jìn)行下載音樂、交換圖像或同步處理通信錄等操作。

技術(shù)應(yīng)用日本NTT DoCoMo公司自2004年7月推出基于非接觸式IC卡式手機錢包業(yè)務(wù)，希望用手機錢包逐步替代人們在錢包中放置的所有物品。

韓國SK Telecom公司推出的基于非接觸IC卡技術(shù)的MONETA業(yè)務(wù)，利用手機與銀行信用卡結(jié)合，使用戶使用手機進(jìn)行現(xiàn)場支付業(yè)務(wù)。

諾基亞推出了新款6131近場通信手機，并進(jìn)行了關(guān)于電子錢包、公交應(yīng)用、數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)下載等應(yīng)用的試驗；美國銀行試點利用手機提供萬事達(dá)卡PayPass應(yīng)用；法國巴黎公交與地鐵系統(tǒng)采用近場通信技術(shù)，實現(xiàn)了手機購買車票與扣費乘車，并推出了商用版本的SAGEM非接觸手機終端和相應(yīng)的SIM卡；從歐洲到北美近場通信應(yīng)用已經(jīng)從試點工作逐步走向試商用。

2006年6月諾基亞、廈門移動、廈門易通卡公司、菲利浦公司共同在廈門啟動中國首個近距離通信手機支付現(xiàn)場試驗。使用Nokia3220手機實現(xiàn)廈門易通卡覆蓋的公交汽車、輪渡、餐廳、電影院、便利店等營業(yè)網(wǎng)點的手機支付。

2007年3月13日正式在上海推出了移動認(rèn)證業(yè)務(wù)，這個業(yè)務(wù)由諾基亞公司和上海質(zhì)監(jiān)、上海消防聯(lián)合實施。執(zhí)法人員只需持定制防偽應(yīng)用的近場通信手機，即可隨時隨地讀取煙花爆竹所貼電子標(biāo)簽的全球識別碼，并實時上傳至防偽服務(wù)器與數(shù)據(jù)庫校驗。

2007年5月17日由重慶移動、重慶市商業(yè)銀行、結(jié)行商務(wù)有限公司聯(lián)合發(fā)行的長江掌中行卡正式投入商用。它有標(biāo)準(zhǔn)的非接觸IC卡和手機粘貼卡兩種體現(xiàn)形式，可廣泛應(yīng)用于傳統(tǒng)零售業(yè)、網(wǎng)絡(luò)數(shù)字產(chǎn)品消費、公用事業(yè)代收費業(yè)務(wù)、智能化管理領(lǐng)域等。3

應(yīng)用情況NFC設(shè)備可以用作非接觸式智能卡、智能卡的讀寫器終端以及設(shè)備對設(shè)備的數(shù)據(jù)傳輸鏈路。其應(yīng)用廣泛，NFC應(yīng)用可以分為四個基本類型：

接觸、完成。諸如門禁管制或交通/活動檢票之類的應(yīng)用，用戶只需將儲存有票證或門禁代碼的設(shè)備靠近閱讀器即可。還可用于簡單的數(shù)據(jù)擷取應(yīng)用，例如從海報上的智能標(biāo)簽讀取網(wǎng)址。

接觸、確認(rèn)。移動付費之類的應(yīng)用，用戶必須輸入密碼確認(rèn)交易，或者僅接受交易。

接觸、連接。將兩臺支持NFC的設(shè)備鏈接，即可進(jìn)行點對點網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸，例如下載音樂、交換圖像或同步處理通信錄等。

接觸、探索。NFC設(shè)備可能提供不止一種功能，消費者可以探索了解設(shè)備的功能，找出NFC設(shè)備潛在的功能與服務(wù)。

NFC的一般應(yīng)用模式NFC采用了雙向的識別和連接，NFC手機具有三種功能模式：NFC手機作為識讀設(shè)備(讀寫器)、NFC手機作為被讀設(shè)備(卡模擬)、NFC手機之間的點對點通信應(yīng)用。4

業(yè)務(wù)模式使用途徑近場通信有3種不同的使用方法：

與手機完全整合：近場通信，尤其在較新的設(shè)備上，可以完全與手機整合。這意味著近場通信控制器（負(fù)責(zé)實際通信的構(gòu)件）和安全構(gòu)件（與近場通信控制器連接的安全數(shù)據(jù)區(qū)域）都整合進(jìn)了手機本身。完全整合了近場通信的手機的一個實例就是Google和三星合作發(fā)布的Google Nexus S。

整合到SIM卡上：另外，近場通信還可以整合進(jìn)SIM卡上——可以在運營商的蜂窩網(wǎng)絡(luò)上識別手機訂閱者的卡。

整合到microSD 卡上：近場通信技術(shù)也能被整合進(jìn)microSD卡，microSD卡是一種使用閃存的移動存儲卡。很多手機用戶使用microSD卡儲存圖片、視頻、應(yīng)用和其他文件，以節(jié)省手機本身上的儲存空間。對于沒有microSD卡槽的手機，可用手機套配件代替使用。例如，Visa專門就為iPhone推出了一個手機套，裝有microSD卡，從而將近場通信技術(shù)帶給了iPhone用戶。

使用模式仿信用卡模式

近場通信技術(shù)

在仿信用卡模式中，近場通信設(shè)備可以作為信用卡、借記卡、 標(biāo)識卡或門票使用。放信用卡模式可以實現(xiàn)“移動錢包”功能。

讀機模式

在讀機模式中，近場通信設(shè)備可以讀取標(biāo)簽。這與如今的條形碼掃描工作原理最類似。例如，你可以使用手機上的應(yīng)用程序掃描條形碼獲取其他信息 。最終，近場通信將會取代條形碼閱讀變成更為普及的技術(shù)。

P2P 模式 (點對點模式)

在P2P模式中，近場通信設(shè)備之間可以交換信息。例如，兩個有近場通信功能的手機可以交換聯(lián)系方式，這和iPhone和Android手機上Bump之類的應(yīng)用交換聯(lián)系方式的方式類似，但是他們采用的技術(shù)不同。

業(yè)務(wù)系統(tǒng)用戶卡支持SWP協(xié)議，利用SIM卡上當(dāng)前沒有被使用的C6管腳進(jìn)行SWP的通訊。

支持多線程操作模式：用戶可以使用多個近場通信業(yè)務(wù)，要求卡片上的多個應(yīng)用應(yīng)允許同時處于激活狀態(tài)。

支持GP框架：為保證卡上交易應(yīng)用的安全性以及交易應(yīng)用的空中下載，要求按照Global Platform 2.1.1要求實現(xiàn)用戶卡的應(yīng)用管理架構(gòu)。

支持Java卡標(biāo)準(zhǔn)：為保證行業(yè)應(yīng)用提供商及可信任的第三方能夠獨立開發(fā)交易應(yīng)用，用戶卡應(yīng)同時支持Java卡標(biāo)準(zhǔn)，以保證卡片及應(yīng)用互操作性，要求支持Javacard 2.2.1。

支持BIP功能：為了使運營商能夠提供更多元化的動態(tài)服務(wù)，需要保證高速的數(shù)據(jù)傳輸，移動臺與非接觸式用戶卡之間要滿足對BIP(Bearer Independent Protocol)功能支持。

終端近場通信系統(tǒng)

移動臺要求集成近場通信控制芯片及天線，支持單線協(xié)議，保證近場通信控制芯片與用戶卡之間的數(shù)據(jù)通信和處理。

(1)集成近場通信芯片及天線以支持SWP協(xié)議。
(2)將近場通信芯片與用戶卡的第六管腳相連，以保證近場通信芯片與用戶卡的通訊。
(3)支持HCI協(xié)議并實現(xiàn)手機主控芯片與近場通信芯片的通訊。
(4)實現(xiàn)BIP協(xié)議以支持用戶卡通過TCP/IP通道與遠(yuǎn)端服務(wù)器進(jìn)行通訊。

業(yè)務(wù)管理平臺業(yè)務(wù)管理平臺由卡片發(fā)行商管理平臺和應(yīng)用提供商管理平臺組成，卡片發(fā)行商管理平臺由卡片管理系統(tǒng)、應(yīng)用管理系統(tǒng)(用于自有應(yīng)用)、密鑰管理系統(tǒng)、證書管理系統(tǒng)組成。應(yīng)用提供方管理平臺由應(yīng)用管理系統(tǒng)、密鑰管理系統(tǒng)、證書管理系統(tǒng)組成。其中，證書管理系統(tǒng)僅在非對稱密鑰情況下使用，在對稱密鑰情況下不使用。這些設(shè)備可以合設(shè)在一個物理實體上，也可以各自成為一個單獨物理實體。5

內(nèi)置NFC的設(shè)備現(xiàn)時大部份有內(nèi)置NFC的設(shè)備皆以移動電話為主，2006年諾基亞推出第一部NFC手機，其后開始陸續(xù)有不少手機型號推出有關(guān)功能的產(chǎn)品，包括以下部份例子：

Nokia 6131
Nokia Lumia 610
Blackberry Bold 9900
HTC One X

HTC 8X
LG Prada 3.0
LG Optimus Vu
Samsung Galaxy Nexus
Samsung Galaxy Note II
Samsung Galaxy S II HD LTE
Samsung Galaxy S III
Samsung Galaxy S III LTE
Sony Xperia S
Sony Xperia acro S
Sony Xperia P
Sony Xperia sola
Sony Xperia ion
Sony Xperia SL
Sony Xperia TX
Asus Nexus 7
MI 2a

本詞條內(nèi)容貢獻(xiàn)者為:

李宗秀 - 副教授 - 黑龍江財經(jīng)學(xué)院