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NFC技術的工作原理
NFC技術能夠快速自動地建立無線網路,為蜂窩、藍芽或WiFi裝置提供一個“虛擬連線”使裝置間在很短距離內通訊,適合移動裝置、消費電子產品、PC和智慧控制元件間的通訊工作。
NFC通訊在發起裝置和目標裝置間發生,任何的NFC裝置都可以為發起裝置或目標裝置。兩者之間是以交流磁場方式相互耦合,並以ASK方式或FSK方式進行載波調製,傳輸數字訊號。發起裝置產生無線射頻磁場來初始化(調製方案、編碼、傳輸速度與RF介面的幀格式);目標裝置則響應發起裝置所發出的命令,並選擇由發起裝置所發出的或是自行產生的無線射頻磁場進行通訊。
NFC有三種工作模式:主動模式、被動模式和雙向模式。

主動模式下,每臺裝置要向另一臺裝置傳送資料時,都必須產生自己的射頻場。如上所示,發起裝置和目標裝置都要產生自己的射頻場,以便進行通訊。
這是點對點通訊的標準模式,可以獲得非常快速的連線設定。

被動通訊模式正好和主動模式相反,此時NFC終端則被模擬成一張卡,它只在其他裝置發出的射頻場中被動響應,被讀/寫資訊。
雙向模式下NFC終端雙方都主動發出射頻場來建立點對點的通訊。相當於兩個NFC裝置都處於主動模式。
NFC作為近場通訊(Near Field Communication)的英文簡稱,其可以在彼此靠近的情況下進行資料交換,是由非接觸式射頻識別(RFID)及互連互通技術整合演變而來的,透過在單一晶片上整合感應式讀卡器、感應式卡片和點對點通訊的功能,利用移動終端實現移動支付、電子票務、門禁、移動身份識別、防偽等應用。
NFC中文名稱中的“近場”是指臨近電磁場的無線電波。 因為無線電波實際上就是電磁波,所以它遵循麥克斯韋方程,電場和磁場在從發射天線傳播到接收天線的過程會一直交替進行能量轉換,並在進行轉換時相互增強,例如我們的手機所使用的無線電訊號就是利用這種原理進行傳播的,這種方法稱作遠場通訊。而在電磁波10個波長以內,電場和磁場是相互獨立的,這時的電場沒有多大意義,但磁場卻可以用於短距離通訊,我們稱之為近場通訊。
NFC技術的應用在世界範圍內受到了廣泛關注,國內外的電信運營商、手機廠商等不同角色紛紛開展應用試點,一些國際性協會組織也積極進行標準化制定工作。據業內相關機構預測,基於近場通訊技術的手機應用將會成為移動增值業務的下一個殺手級應用。
NFC標準為了和非接觸式智慧卡相容,規定了一種靈活的網關係統,具體分為三種工作模式:點對點通訊模式、讀寫器模式和NFC卡模擬模式。
1、點對點形式
點對點模式,這種模式下兩個NFC裝置可以交換資料。例如多個具有NFC功能的數字相機、手機之間可以利用NFC技術進行無線互聯,實現虛擬名片或數字相片等資料交換。
針對點對點形式來講,其關鍵指的是把兩個均具有NFC功能的設 備進行連線,從而使點和點之間的資料傳輸得以實現。經過把點對點形式作為前提,讓具備NFC功能的手機與計算機等相關裝置,真正達成點對點的無線連線與資料傳輸,並且在後續的關聯應用中,不僅可為本地應用,同時也可為網路應用。因此,點對點形式的應用,對於不同裝置間的迅速藍芽連線,及其通訊資料傳輸方面有著十分重要的作用。
2、讀卡器模式
讀/寫模式,這種模式下NFC裝置作為非接觸讀寫器使用。例如支援NFC的手機在與標籤互動時扮演讀寫器的角色,開啟NFC功能的手機可以讀寫支援NFC資料格式標準的標籤。
讀卡器模式的NFC通訊作為非接觸讀卡器使用,可以從展覽資訊電子標籤、電影海報、廣告頁面等讀取相關資訊。讀卡器模式的NFC手機可以從TAG中採集資料資源,按照一定的應用需求完成資訊處理功能,有些應用功能可以直接在本地完成,有些需要與TD-LTE 等行動通訊網路結合完成。基於讀卡器模式的NFC應用領域包括廣告讀取、車票讀取、電影院門票銷售等,比如電影海報後面貼有TAG標籤,此時使用者就可以攜帶一個支援NFC協議的手機獲取電影資訊,也可以連線購買電影票。讀卡器NFC模式還可以支援公交車站點資訊、旅遊景點地圖資訊的獲取,提高人們旅遊交通的便捷性。
3、卡模擬形式
模擬卡片模式,這種模式就是將具有NFC功能的裝置模擬成一張標籤或非接觸卡,例如支援NFC的手機可以作為門禁卡、銀行卡等而被讀取。
卡模擬形式關鍵指的是把具有NFC功能的裝置進行模擬,使之變成非接觸卡的模式,比如,銀行卡與門禁卡等。這種形式關鍵應用於商場或者交通等非接觸性移動支付當中,在具體應用過程中,使用者僅需把自身的手機或者其他有關的電子裝置貼近讀卡器,同時輸入相應密碼則可使交易達成。針對卡模擬形式中的卡片來講,其關鍵是經過和非接觸讀卡器的RF域實行供電處理,這樣即便NFC裝置無電也同樣可以繼續開展工作。另外,針對卡模擬形式的應用,還可經過在具備NFC功能的相關裝置中採集資料,進而把資料傳輸至對應處理系統中做出有關處 理,並且,這種形式還可應用於禁系統與本地支付等各個方面。
NFC與RFID的比較
第一,工作模式不同。NFC是將點對點通訊功能,讀寫器功能和非接觸卡功能整合進一顆晶片,而RFID則有閱讀器和標籤兩部分組成。NFC技術既可以讀取也可以寫入,而RFID只能實現資訊的讀取以及判定。
第二,傳輸距離不同。NFC傳輸距離比RFID小的多,NFC 的傳輸距離只有10釐米,RFID的傳輸距離可以達到幾米、甚至幾十米。NFC是一種近距離的私密通訊方式,相對於RFID來說NFC具有距離近、頻寬高、能耗低、安全性高等特點。
第三,應用領域不同。NFC更多的應用於消費類電子設領域,在門禁、公交、手機支付等領域發揮著巨大的作用;RFID則更擅長於長距離識別,更多的被應用在生產、物流、跟蹤、資產管理上。
NFC與藍芽的比較
NFC和藍芽都是短程通訊技術,相對於藍芽很早就被整合到行動電話中並已經被普及,NFC最近幾年才開始被整合進行動電話中,並且到目前為止只整合在少數行動電話中。
第一,建立時間不同,NFC通訊設定程式簡單,通訊建立時間很短,僅需0.1s左右;而藍芽通訊設定程式相對複雜,通訊建立時間較長,大概需要6s。
第二,傳輸距離不同,NFC傳輸距離只有10cm,而藍芽傳輸距離可達10m。但NFC在傳輸功耗和安全性方面略優於藍芽。
第三,傳輸速度和工作頻率不同,NFC工作頻率為13.56MHz, 傳輸速度最大424 Kbit/s,而藍芽工作頻率為2.4GHz,傳輸速度可 達2.1 Mbit/s。
NFC與紅外的比較
NFC和紅外傳輸相比,傳輸距離相當,但比紅外傳輸速度更快,NFC傳輸速度最大可達424 Kbit/s,而紅外傳輸速度大概 100Kbit/s。建立時間NFC比紅外略快,NFC建立時間為0.1s, 紅外傳輸建立時間為0.5s。紅外傳輸必須嚴格的對齊才能傳輸資料,且中間不能有障礙物,而NFC則沒有這種限制;另外NFC比紅外更安全可靠。