一、NFC的發展歷史
NFC起源于RFID,RFID技術最早追溯到第二次世界大戰期間,它被用來在空戰中進行敵我識別。到了20世紀70年代末期,美國政府通過Los Alamos科學實驗室將RFID技術轉移到民間,最先商用在牲畜管理上。80年代后,RFID技術及產品進入商業應用階段,各種規模應用開始出現。到了90年代,RFID產品得到廣泛應用,成為人們生活中的一部分。
但是RFID的標準化問題日益嚴重。由于缺乏統一的標準,不同企業使用的RFID產品的頻率、編碼、存儲規則以及數據內容等不盡相同,閱讀器和標簽不能通用,企業與企業之間無法順利進行數據交換與協同工作,嚴重阻礙了RFID的發展。RFID標準爭奪的核心就是RFID數據內容的編碼格式。
國際上形成了五大標準組織,分別代表不同團體或者國家的利益。EPC Global由北美UCC產品統一編碼組織和歐洲EAN產品標準組織聯合成立,在全球擁有上百家成員,得到了零售巨頭沃爾瑪,制造業巨頭強生、寶潔等跨國公司的支持。AIM、ISO、UID代表了歐美國家和日本;IP-X的成員以非洲、大洋洲、亞洲等國家為主。比較而言,EPC Global由于集合了美國和歐洲廠商,實力相對占上風。
在非接觸卡的市場上,市場份額主要被兩家電子巨頭-飛利浦和索尼公司把持。飛利浦公司主導的Mifare最后成為ISO 14443-A標準。索尼公司主推的是Felica技術。索尼公司想把Felica推成ISO標準,但是由于地域性及其他原因,并未被ISO接受。Felica主要應用在日本市場,在香港的公交系統及國內少數城市如武漢的公交系統中也有使用。另外,由摩托羅拉公司主導的ISO 1444-B不如Mifare和Felica應用廣泛,在歐洲一些國家如法國有一定的應用。由于標準不統一,各廠家各自為戰,阻礙了市場的健康發展。因此,飛利浦公司和索尼公司整合了相關資源,共同推出了短距離通信技術和應用的統一方案,即現在的NFC技術。該技術融合了Mifare和Felica,增加了點對點通信。
為了吸引更多的力量投入到NFC領域,加速NFC技術的普及,飛利浦、索尼和諾基亞公司牽頭成立了NFC Forum,開始推廣NFC技術和商業應用。NFC Forum的目的是開發NFC標準和互操作性協議,鼓勵行業使用這些規范,從而形成一個完整的NFC生態系統。
從RFID的標準化歷程及NFC Forum的成立來看,標準之爭及市場新應用需求的出現是NFC出現并得以推廣的原因。NFC把RFID讀卡器和智能卡功能結合在一起,可以直接利用現有的RFID基礎設施。NFC中加入了點對點通信,用于NFC設備之間的數據傳輸。
二、NFC與RFID的區別
NFC技術起源于RFID,但是與RFID相比有一定的區別,主要包括以下內容。
(1) 工作頻率
NFC的工作頻率為13.56MHz,而RFID的工作頻率有低頻、高頻(13.56MHz)及超高頻。
(2)工作距離
NFC的工作距離理論上為0~20cm,但是在產品實現上,由于采用了特殊功率抑制技術,使其工作距離只有0~10cm,從而更好地保證業務的安全性。由于RFID具有不同的頻率,其工作距離從幾厘米到幾十米不等。
(3)工作模式
NFC同時支持讀寫模式和卡模擬模式。在RFID中,讀卡器和非接觸卡是獨立的兩個實體,不能相互切換。
(4)點對點通信
NFC支持點對點通信模式,RFID不支持點對點模式。
(5)應用領域
RFID更多地被應用在生產、物流、跟蹤、資產管理上,NFC則在門禁、公交車、手機支付等領域發揮巨大的作用。
(6)標準協議
NFC的底層通信技術兼容高頻RFID技術(13.56MHz)的底層通信技術標準,即兼容ISO 14443/ISO 15693標準。NFC技術還定義了比較完整的上層應用規范,如LLCP、NDEF、SNEP、RTD等。
盡管NFC與RFID技術有一些區別,但是NFC技術,特別是底層的通信技術是完全兼容13.56MHz RFID技術的。因此在13.56MHz RFID的應用領域中,同樣可以使用NFC技術來代替。
三、NFC相關的標準化組織
ISO
國際標準化組織(International Organization for Standardization)
在RFID及NFC領域,ISO/IEC制定了ISO 14443、ISO 15693、ISO 18092及ISO 21848等國際標準。
ISO 18092全稱為Near Field Communication Interface and Protocol(NFCIP-1),即近距離通信接口和協議。該規范定義了工作頻率為13.56MHz的電感耦合裝置的近距離通信接口和協議,包括主動通信模式和被動通信模式、射頻接口的調制方式、編碼、傳輸速度和幀格式,以及在初始化過程中的防沖突機制、協議協商和數據交換的傳輸協議。
ISO 21481全稱為Near Field Communication Interface and Protocol-2(NFCIP-2)。該規范的目的是將ISO 14443、ISO 15693以及ISO 18092融合在一起,通過一個標準的流程對這三種協議進行選擇,使產品同時支持這三種協議并協同工作。
ECMA
ECMA(European Computer Manufacturers Association,歐洲計算機制造商協會)
ECMA的主要任務包括與其他標準化組織合作開發通信技術和消費電子標準,鼓勵和落實標準文件與相關技術報告的出版。ECMA組織出版的370項標準和90篇技術報告中,大約三分之二被ISO/IEC批準為國際標準。ECMA是企業會員制組織,其標準化過程比較商業化。
ISO/IEC和ECMA之間有一種稱為“快速投票”的機制,允許ECMA標準快速地被ISO/IEC接受并成為ISO/IEC國際標準。ECMA 340被ISO接受后成為ISO 18092,ECMA 352被ISO接受后成為ISO 21481。
在NFC領域,ECMA推出了ECMA 340、ECMA 352和ECMA 385。其中,ECMA 340稱為Near Field Communication Interface and Protocol(NFCIP-1),ECMA352稱為Near Field Communication Interface and Protocol-2(NFCIP-2)。
ECMA制定了ECMA 385,被稱為NFC的安全標準NFC-SEC:NFCIP-1 Security Services and Protocol。該標準為NFCIP-1定義了安全通道和共享安全服務。ECMA 385被ISO接受后成為ISO/IEC 13157-1。
NFC Forum
NFC Forum是由飛利浦公司、索尼公司和諾基亞公司牽頭成立的,其主要工作是開發NFC標準和互操作性協議,鼓勵行業使用這些規范,從而形成一個完整的NFC生態系統。
NFC Forum不僅制定底層的通信標準(兼容ISO 14443/ISO 18092,目前正在兼容ISO 15693),而且針對卡模擬、讀寫、點對點這三種模式定義上層應用規范和接口規范。NFC Forum還制定了測試規范及認證規范,目的就是保證NFC產品之間互聯互通。
JIS
JIS(Japanese Industrial Standard)稱為日本工業標準,是日本國家標準中最重要、最權威的標準。它由日本工業標準調查會(JISC)制定。
ETSI
ETSI(European Telecommunications Standards Institute,歐洲電信標準化協會)
ETSI制定了SIM卡與NFC芯片之間的接口規范ETSI TS 102 613和ETSI TS 102 622。
ETSI TS 102 613定義了SWP(Single Wired Protocol,單線協議),用于UICC(SIM卡)和CLF(NFC芯片)之間的物理層和數據鏈路層協議。SWP在一條單線上實現了全雙工通信。ETSI TS 102 622定義了HCI(Host Control Interface,主機控制接口),用于主機之間的通信接口,在SWP協議之上負責UICC和CLF之間邏輯傳輸管道的建立和路由。
四、五種標簽類型
NFC Forum 至今共定義了五種類型的標簽。
Type 1 Tag
該標簽是基于ISO 14443A的私有標簽。這里“私有”的意思是指該標簽盡管基于ISO 14443A,但是采用了私有的加密算法。類型1標簽主要是與Innovision Topaz的產品兼容。Type 1是五種類型中最簡單的芯片,也是數據傳輸速度最慢的芯片。
Type 2 Tag
該標簽是基于ISO 14443A的私有標簽,兼容的產品是恩智浦公司的MIFARE Ultralight和MIFARE Ultralight C。Type2 標簽是一種更具成本效益的選擇,因為它以合適的價格提供足夠的功能,以滿足市場需求。通常應用于低價值交易、RFID 門票等。
Type 3 Tag
該標簽兼容Felica產品,產于日本,主要廣泛應用在亞洲。這是一個復雜的標簽,提供廣泛的功能,但價格更高。典型的標簽是Sony公司的FeliCa S系列,通常應用于過境票、電子貨幣、 電子 ID 等。
Type 4 Tag
該標簽分為類型4A和類型4B,分別兼容ISO 14443A和ISO 14443B。采用ISO 7816-4定義的文件系統來進行數據存儲和管理。
Type 5 Tag
該標簽標準發布于 2015 年,基于ISO/IEC 15693規范。典型的Type 5 標簽是NXP ICode系列和ST的ST25TV系列。通常應用于圖書館書籍、包裝和票務等。
審核編輯:劉清
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原文標題:有了RFID,為什么還會出現NFC?
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