Описание технологии и предпосылки к появлению
NFC (Near Field Communication, «Коммуникация ближнего поля» или «связь ближнего действия») — это технология беспроводной высокочастотной связи малого радиуса действия, обеспечивающая обмен данными между устройствами на расстоянии нескольких сантиметров. Она объединяет интерфейс смарт-карты и считывателя в единое устройство.
• В 1983 году начинается история NFC. 17 мая того года Чарльз Уолтон, электротехник по образованию, получает патент на «портативный радиочастотный излучатель-идентификатор». Так появляется само понятие RFID.
• В 2002 - NXP Semiconductors (Philips) и Sony создали технологию NFС
• В 2003 - Утвержден первый стандарт ISO технологии NFC
• 18 марта 2004 года компании Nokia, Royal Philips Electronics и Sony Corporation организуют NFC Forum — некоммерческую ассоциацию для продвижения и стандартизации технологии NFC для использования в бытовой электронике, компьютерах и мобильных устройствах.
• В конце 2005 - Первые пилотные NFC проекты в Европе и Северной Америке
• В 2007 Утверждены стандарты ISO, связанные с реализацией NFC интерфейса в мобильном устройстве
• В 2006 году появляется первоначальная спецификация NFC-тегов и выходит первый коммерческий телефон с NFC-чипом — Nokia 6131.
• В начале 2007 - Запуск коммерческих NFC проектов в Европе (Австрия и Германия)
• В конце 2007 - Старт международного проекта Pay-buy-Mobile под эгидой Ассоциации GSM
• В мае 2009 года NFC Forum представляет режим peer-to-peer для передачи между устройствами с NFC-чипами различной информации: ссылок, контактов, данных для установления связи через Bluetooth.
• В марте 2011 года к NFC Forum присоединяется компания Google.
• В мае 2011 года Google анонсирует Google Wallet, мобильное приложение для привязки банковских карт к смартфонам с NFC-чипами. Вскоре пользователи смогут заменить кредитки своим смартфоном.
• В августе 2011 года Nokia объявляет о том, что все предстоящие Symbian-смартфоны будут комплектоваться чипами NFC.
Основные характеристики технологии NFC
Технология NFC – следующее поколение технологий беспроводной передачи данных, основанных на принципе взаимной индукции. Основой разработки послужили существующие стандарты и технологии бесконтактных карт.
Технические характеристики:
• несущая частота 13,56 Мгц
• дальность действия до 10 см
• скорость передачи данных 106, 212, и 424 кбит/с
• автоматическая инициация сеанса связи
• конфигурирование канала связи менее 0,1 секунды
NFC также имеет обратную совместимость с RFID, а в частности с такими стандартами, как:
• ISO 14443
• Mifare
• Felica
Принцип работы
В основе NFC лежит индуктивная связь. Частота работы — 13,56 МГц, скорость передачи — 106 кбит/с (возможны 212 кбит/с и 424 кбит/с). Сигнал подвергается амплитудной манипуляции ООК с различной глубиной 100% или 10% и фазовой манипуляции BPSK.
Основные режимы работы NFC устройств
Активный режим взаимодействия NFC устройств – оба устройства генерируют электромагнитное поле.
Пассивный режим взаимодействия NFC устройств – электромагнитное поле генерирует только инициатор сеанса связи.
Области применения NFC
Таблица 1 – Области применения технологии NFC
| Область | Пример |
| Оплата с помощью мобильного телефона | • Расчет в магазинах с помощью терминалов оплаты • Передача денежных средств между двумя NFC устройствами |
| Телефон как электронный ключ | •Ограничение доступа в помещения • Идентификация на ПК • Доступ к автомобилю |
| Передача данных | • Обмен контактами • Передача мультимедийных данных между устройствами |
| Электронная блокировка | • Доступ к WAN или Bluetooth сетям |
СРАВНЕНИЕ СУЩЕСТВУЮЩИХ ТЕХНОЛОГИЙ
NFC – является стандартом беспроводной передачи данных и поэтому имеет смысл сравнить эту технологию с другими существующими технологиями беспроводной передачи данных. Наиболее близкими по характеру использования к NFC являются технологии: IrDA, Bluetooth, RFID
IrDA
Передача данных с помощью инфракрасного интерфейса стала особо популярной в 90х. С этого времени множество компаний занимались этой технологией, но каждая компания, как правило, создала свои собственные ИК стандарты, и хотя устройства от того же производителя может общаются друг с другом, конкурирующие системы, как правило, не являются взаимозаменяемыми. Примерами таких проприетарных инфракрасных систем включают Hewlltt-Packard HP, SIR, General Magic'S MagicBeam. Дополнительную путаницу на рынке создает, то что пользователи видят только ограниченные возможности использования технологии.
28 июня 1993 года, группа созданная для стандартизации протокола инфракрасной передачи данных провела свое первое заседание с целью установления повсеместного, недорогого стандарта. Ожидалось около 50 участников из 20 заинтересованных компаний, но на самом деле участие в заседании приняло 120 человек, представляющих более 50 компаний. Было ясно, что промышленность заинтересована в разработке стандартов которые позволили бы реализовать все потенциальные возможности технологии инфракрасной передачи данных, и развить всевозможные сценарии её использования.
На сегодняшний день группа стандартов IrDA охватывает все уровни от физического до уровня протокола, необходимые для любых двух устройств, которым необходимо обнаружить друг друга и совершить обмен данными. Первоначальная спецификация IrDA 1.0 имела систему асинхронную систему с полудуплексом, которая обеспечивала передачу данных со скоростью от 2400 бит / с до 115200 бит/с на дистанции до одного метра с возможностью отклонения от прямого луча на 15-30 градусов. Последняя редакция стандарта IrDA позволяет достигнуть скорости передачи в 4 Мбит/сек.
При создании IrDA, была поставлена следующая цель: "Создание недорогого стандарта передачи данных по инфракрасному каналу, который поддерживает Walk-Up, модель точка-точка для использовании с широким спектром мобильных устройств, которые должны соединяться с периферийными устройствами и хостами.".
Первая версия стандарта IrDA имела: малую дальность, функцию Walk-Up, точечную инфракрасную модель коммуникации по двум основным причинам.
Во-первых, предполагалось что целевой рынок для IrDA-устройств это связь мобильных устройств с компьютером, для, например, передачи файлов или печати. Такие сценарии использования не требуют что бы устройства были постоянно соединены друг с другом, и предполагалось что пользователь будет наводить передатчик на то устройство, которое он собирается использовать.
Во-вторых, IrDA выбрал эту модель связи для минимизации стоимости. Использование одного светодиода и фотодиода в передатчике- приемнике позволяет достичь чрезвычайно низкой стоимости. Модель упрощает программное обеспечение протокола, ограничивая число видимых устройств, следовательно, ограничивая количество помех между устройствами IrDA. Ограниченный диапазон также позволяет повторно использовать инфракрасную среду, позволяя обменивать данными множествам пар устройств одновременно.
Требования к IrDA устройствам:
· низкая стоимость
· компактность, легкость, низкое энергопотребление
· интутивно-понятное использование
Bluetooth
Принцип действия Bluetooth основан на использовании радиоволн. Диапазон передачи данных по технологии Bluettoh составляет 2,4-2,4835 Ггц. Технология использует метод FHSS (Frequency Hopping Spread Spectrum, расширения спектра со скачкообразно перестройкой частоты), данный метод довольно прост в реализации, этим обуславливается относительно низкая стоимость оборудования, а также неплохая устойчивость к широкополосным помехам.
FHSS-алгоритм в Bluetooth меняет несущую частоту сигнала 1600 раз в секунду, смена происходит скачкообразно, а частота меняется псевдослучайно по методу известному только коммутирующим устройствам.
Таким образом обеспечивается защита от коллизий возникающих при параллельной работе нескольких пар устройств. Также алгоритм обеспечивает надежную защиту конфиденциальности передаваемой информации. Поддерживается как передача цифровых данных с повторной отправкой утерянных пакетов, так и потоковая передача мультимедийной информации, такого как аудио или видео.
Для идентификации Bluetooth устройства используют BT_ADDR. Это 48-разрядный адрес, подобный MAC-адресу в сетевых картах. BT-адрес задается производителем при производстве устройства, поэтому по первым трем битам адреса есть возможность установить название копании производителя. Уникальность адресов также обеспечивается производителем.
RFID
RFID (Radio Frequency Identification, радиочастотная идентификация) — способ автоматической идентификации объектов, в котором посредством радиосигналов считываются или записываются данные, хранящиеся в транспондерах, или RFID-метках. RFID-система состоит из считывателя и транспондера.
По дальности считывания RFID-системы можно подразделить на системы:
• ближней идентификации (считывание производится на расстоянии до 20 см);
• идентификации средней дальности (от 20 см до 5 м);
• дальней идентификации (от 5 м до 100 м)
Большинство RFID-меток состоит из двух частей. Первая — интегральная схема (ИС) для хранения и обработки информации, модулирования и демодулирования радиочастотного (RF) сигнала и некоторых других функций. Вторая — антенна для приёма и передачи сигнала.
Существует несколько способов систематизации RFID-меток и систем:
• По рабочей частоте
• По источнику питания
• По типу памяти
• По исполнению