《电子技术应用》

近场通信(NFC)手机支付解决方案

2011/6/28 0:00:00

NFC(Near Field Communication)是一种用于近距离无线通信的技术,它结合了近场通信技术和移动通信技术,能实现了电子支付、身份认证、票务、数据交换、防伪、广告等多种功能,是移动通信领域的一种新型业务。近场通信业务改变了用户使用移动电话的方式,使用户的消费行为逐步走向电子化,建立了一种新型的用户消费和业务模式。本文介绍了NFC主要技术特性, Nexperia手机系统方案和软件架构框图以及中国联通“近场通信业务”。

NFC(Near Field Communication)由非接触式射频识别(RFID)及互联互通技术整合演变而来,是一种用于近距离无线通信的技术,由索尼和飞利浦共同开发。2002年,NFC被批准成为ISO/IEC IS 18092国际标准,此后还被批准为EMCA-340标准与ETSI TS 102 190标准。NFC标准与ISO/IEC 14443和ISO/IEC 15693非接触式IC卡兼容。也就是说NFC标准兼容Philip的MIFARER和SONY的FeliCa标准。Philips在非接触IC卡方面已是业界的领头者,其Mifare芯片卡技术广泛使用在世界上几个大型交通运输系统上,也使用在VISA信用卡等金融服务上。而Sony的FeliCa芯片卡技术在中国香港及深圳、新加坡、日本的市场占有率非常高,主要也是应用在交通及金融机构。由于NFC涵盖这两种技术,因此可同时与Sony的FeliCa及Philips的Mifare规格兼容。两种技术的融合,将可以扩大非接触IC卡的应用范围。

因此,NFC技术可以说是RFID技术的一个延伸。说起RFID技术大家可能摇摇头说没听说过。实际上它已经大量的应用在我们的生活当中,城市的公交系统,大学的水卡、饭卡,旅馆的门禁都是RFID技术的体现。目前第一大RFID芯片供应商恩智浦(就是飞利浦半导体公司)累计销售了60亿颗芯片,牢牢的占据了市场的领导地位。不过RFID只能实现信息的读取以及判定,而NFC技术则强调的是信息交互。通俗的说NFC就是RFID的演进版本,双方可以近距离交换信息。

近场通信业务结合了近场通信技术和移动通信技术,实现了电子支付、身份认证、票务、数据交换、防伪、广告等多种功能,是移动通信领域的一种新型业务。近场通信业务改变了用户使用移动电话的方式,使用户的消费行为逐步走向电子化,建立了一种新型的用户消费和业务模式。

目前业界普遍看好NFC技术,最主要的是该技术加密性能很好,因此适合应用在银行小额支付以及转账方面。另外通过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,对于未来的广告行业也会有很深远的影响。广告主可以将海报信息通过NFC的方式传送到用户手持设备当中从而达到宣传的目的,而消费者也可以通过这样的方式来获取商家的优惠信息。

业务特征

近场通信是基于RFID技术发展起来的一种近距离无线通信技术。与RFID一样,近场通信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。近场通信的传输范围比RFID小,RFID的传输范围可以达到0~1m,但由于近场通信采取了独特的信号衰减技术,相对于RFID来说近场通信具有成本低、带宽高、能耗低等特点。RFID更多的被应用在生产、物流、跟踪、资产管理上,而近场通信则在门禁、公交、手机支付等领域内发挥着巨大的作用。

近场通信技术主要特征如下:

(1)用于近距离(10cm以内)安全通信的无线通信技术。

(2)射频频率:13.56MHz。

(3)射频兼容:ISO 14443,ISO 15693,Felica标准。

(4)数据传输速度:106kbit/s,212 kbit/s,424kbit/s。

从上述特征看出,近场通信技术主要基于13.56MHz频率运行的射频技术,典型操作距离只有几厘米,运行距离范围在10cm内,数据传输速度可以选择106kbit/s,212kbit/s或424kbit/s,将来可提高至1Mbit/s左右。

近场通信技术是由Nokia,Philips,Sony合作制定的标准,在ISO 18092,ECMA 340和ETSI TS 102 190框架下推动标准化,同时也兼容应用广泛的ISO 14443 Type-A,B以及Felica标准非接触式智能卡的基础架构。近场通信标准详细规定近场通信设备的调制方案、编码、传输速度与RF接口的帧格式,以及主动与被动近场通信模式初始化过程中数据冲突控制所需的初始化方案和条件,此外还定义了传输协议,包括协议启动和数据交换方法等。

业务模式

近场通信业务支持三种工作模式。

卡模拟模式



移动台可以模拟成为一张普通的非接触卡,例如移动支付、移动票务、身份识别等。

应用举例:非接触式移动台模拟成为银行卡、门禁卡、电子票等,非接触式移动台与其它终端进行交互。

阅读器模式



移动台可以读取一张非接触卡或者一个非接触标签中的内容,例如虚拟书签、广告等。

应用举例:如电子海报,在该应用中,非接触式移动台与嵌入在海报内的非接触模块进行交互,移动台主动读取卡片或标签内的相应数据。

点对点通讯模式



两个移动台可以近距离内互相直接传递数据,例如同步日程表、游戏、分享传输内容等。

应用举例:两部非接触式移动台互传或同步数据,例如图片、音乐、铃音等。

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。NFC的传输范围比RFID小,RFID的传输范围可以达到0-1米,但由于NFC采取了独特的信号衰减技术,相对于RFID来说NFC具有成本低、带宽高、能耗低等特点。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。

与RFID不同的是,NFC具有双向连接和识别的特点,工作于13.56MHz频率范围,作用距离10厘米左右。NFC技术在ISO 18092、ECMA340和ETSI TS 102 190框架下推动标准化,同时也兼容应用广泛的ISO14443Type-A、B以及Felica标准非接触式智能卡的基础架构。NFC芯片装在手机上,手机就可以实现小额电子支付和读取其他NFC设备或标签的信息。NFC的短距离交互大大简化整个认证识别过程,使电子设备间互相访问更直接、更安全和更清楚。通过NFC,电脑、数码相机、手机、PDA等多个设备之间可以方便快捷地进行无线连接,进而实现数据交换和服务。

NFC技术和蓝牙以及红外技术的比较

这三种技术的简要对比如下图:

 

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 kbps
规划速率可达868 kbps
721 kbps 115kbps

2.1 Mbps

~1.0 Mbps

建立时间

< 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

和另外两种技术相比,NFC具有天然的安全性,以及模式多(和IC卡相比也是如此)等优点。并且除了和RFID兼容外,还可能能够和蓝牙设备进行通讯。

NFC 手机方案

该方案中NFC 功能芯片和天线与手机的其他部分及SIM 卡相独立,但NFC模块与手机共用电池。电池有电时,NFC 模块可在主动、被动和双向三种模式下工作;电池断电时,只能在被动模式下工作,相当于普通的一卡通。手机开关机对NFC 模块无影响,即在手机关机时也可使用NFC 功能。实现方式有两种:一是定制手机,将天线集成在手机电池或主板上,使NFC 应用与手机融为一体,工作稳定可靠,但需更换手机;二是将天线与NFC 芯片直接相连,然后与电池紧贴放在电池和手机后盖之间,用户不需更换手机,厦门测试项目就采

用了此种方式。此方案的不足在于,天线连接的可靠性不高;此外对手机的内部尺寸有特殊要求,增加天线之后影响了手机的便携性。

此方案的NFC 模块不能和手机的处理器或SIM 卡通信,用户和电信运营商无法通过手机控制NFC 模块。这会造成信用卡发行商和手机制造商单独接触,完全脱离电信运营商的市场格局。另一方面,若要将NFC 模块收发的信息与蜂窝网络联系起来,须在NFC 模块和手机基带芯片间建立接口,且各层的设计都必须绕开运营商的控制,也无法直接读写SIM 卡,软硬件设计将变得非常复杂。

此方案的优点是对不同技术、不同信用卡发行商的卡兼容性好,在全球已有很多案例,应用技术也比较成熟,比较适合试点期的项目。诺基亚的6131手机即基于此。


图1a.带有USIM 卡安全功能的NFC 方案



图1b.NXP公司的Nexperia手机系统方案



图1c.手机系统软件实现框图

手机替代钱包 详解NFC技术的前世今生
图1d。手机NFC支付图

中国联通“近场通信业务”介绍

中国联通“近场通信业务”是一项以手机为载体,把非接触式卡应用结合于卡中,以卡、阅读器、点对点三种应用模式,实现手机支付、行业应用、积分兑换、电子票务、身份识别、防伪、广告等多种应用的服务产品。



图2。NFC应用示意图



图3。NFC业务模式(1)



图4。NFC业务模式(2)



图5。电信智能卡支持的多应用模式



图6。面向3G的电信智能卡技术标准



图7。NFC系统框图



图8。NFC技术方案eNFC(1)



图9。NFC技术方案eNFC(2)



图10。NFC技术方案eNFC(3)



图11。NFC技术方案:双界面卡(1)



图12。NFC技术方案:双界面卡(21)



图13。NFC技术方案:双界面卡(3)



图14。NFC应用环境分析



图15。NFC应用示例:电子钱包



图16。NFC应用示例:电子优惠券



图17。NFC应用示例:门禁



图18。NFC应用示例:广告和信息查询

From http://www.doc88.com/p-89156441144.html

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