NFC基本知识
NFC 近场通信—— 背景
随着手机日益成为人们日常生活中必备的一项随身工具，电信业者以及手机厂商开始思考，手机是否能够不只是用来打电话，而且能够进行更多的日常生活服务？想象一下，手机将取代现代人身上带着的一些卡片，比如信用卡、积分卡、交通卡等，能帮助人们完成交通购票，支付账单，积分购物等服务，两个手机之间可以交谈，实现下载音乐，交换影像以及同步处理通讯等功能，手机还可以读取智能海报，下载娱乐信息等等。这些功能不仅对消费者来说很有吸引力，而且也将大大扩展手机的应用与销售市场。而NFC－近场通信技术的诞生与应用，将使这一切成为可能。
NFC 简介
• NFC（Near Field Communication）是短距离非接触式的一种通信方式，它结合了非接触式感应（RFID)以及无线连接技术，作用于13.56Mhz 频带，传输距离大约10CM 左右。
• 传输速度目前为106Kbit/s、212Kbit/s 或者424Kbit/s，将来可提高至1Mb 左右。
• 它不仅符合ISO18092、ISO21481、ECMA（340，352 以及356）和ETSI TS 102 190 标准，而且与采用ISO14443A、B 标准广泛应用的非接触智能卡基础设备兼容。如飞利浦的MIFARE 技术以及索尼的Felica 技术。
• 与其它短距离无线通信技术相比，NFC 更安全，反应时间更短，因此非常适合作为无线传输环境下的电子钱包技术，交易快速且具有安全性。
• 由于NFC 与现有非接触智能卡技术兼容，目前已经得到越来越多的厂商支持并成为正式标准。
• 除了支付功能，NFC 技术还可以提供各种设备间轻松，安全，迅速而自动的通信。例如NFC 可以帮助人们在不同的设备间交换信息，例如音乐、信息、照片、视频剪辑等，还可以购买新的信息内容。
NFC 应用场景
NFC 工作原理
• 支持NFC的设备可以在主动或被动模式下交换数据。
• 被动模式下: 启动NFC通信的设备，也称为NFC发起设备(主设备)，在整个通信过程中提供射频场(RF-field)，如图2所示。它可以选择106kbps、212kbps或424kbps其中一种传输速度，将数据发送到另一台设备。另一台设备称为NFC目标设备(从设备)，不必产生射频场，而使用负载调制(load modulation)技术，即可以相同的速度将数据传回发起设备。此通信机制与基于ISO14443A、MIFARE和FeliCa的非接触式智能卡兼容，因此，NFC发起设备在被动模式下，可以用相同的连接和初始化过程检测非接触式智能卡或NFC目标设备，并与之建立联系。
• 主动模式下：每台设备要向另一台设备发送数据时，都必须产生自己的射频场。如图1所示，发起设备和目标设备都要产生自己的射频场，以便进行通信。这是对等网络通信的标准模式，可以获得非常快速的连接设置。
• 如图2所示，移动设备主要以被动模式操作，可以大幅降低功耗，并延长电池寿命。在一个应用会话过程中，NFC设备可以在发起设备和目标设备之间切换自己的角色。利用这项功能，电池电量较低的设备可以要求以被动模式充当目标设备，而不是发起设备。
负载调制
假设有一个电压源，不管它是直流的或交流的、低频的或高频的，它有个基本指标就是电压。 当这个电压源带负载时，负载的大小将会对电源的电压产生或多或少的影响。利用负载的变动而使电压源的电压产生变动，这就是负载调制的基本方法。 上面是用电压源来举例的，源也可以是电流源、频率、相位、温度等等类型的，当通过改变源的负载(大小、频率等等)，而使源本身的频率、相位、温度等等产生相应的变动的方法，都可以称为负载调制。 负载调制就是利用负载的某些差异或负载的变动而使源的某种或某些参数发生相应改变的过程或效应。 负载调制被利用在射频卡（或标签）识别系统中。射频卡的天线（或线圈）是读写器发射天线（或线圈）的负载，射频卡通过改变天线回路的参数（比如谐振和失谐），使读写器端被调制，从而实现了以微弱的能量从射频卡到读写器的数据传输。
NFC 的三种工作模式
1) 卡模式：是指用于非接触移动支付，如商场、交通等应用中，用户只需要将手机靠近读卡器，然后用户只需输入密码确认交易或者直接接收交易即可。例如门禁管制，车票，门票等等。此种方式下，卡片通过非接触读卡器的RF 域来供电，即便是手机没电也可以工作。
2) 点对点通信模式：即实现无线数据交换，将两个具备NFC 功能的设备链接，能实现数据点对点传输，如下载音乐，交换图片或者同步设备地址薄。因此通过NFC,多个设备如数字相机，PDA，计算机，手机之间，都可以进行无线胡同，交换资料或者服务。
3) 读卡器模式：即作为非接触读卡器使用，比如从海报或者展览信息电子标签上读取相关信息。
NFC 技术的几种实现方式
（1）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。
• 此方案的不足：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。
• 此方案的优点：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。
（2）双界面SIM 卡方案
• 该方案基于13.56MHz的SIM Pass标准，是一种双界面智能SIM 卡，支持非接触式应用，同时也可实现普通手机SIM 卡的功能，在接听拨打电话、收发短信时不影响非接触式操作。
• 两种实现方式与NFC 方案基本相同：一是定制手机；二是将天线与SIM 卡直接相连后放在电池和手机后盖之间，这样可只更换SIM 卡，降低成本，缺点也是天线连接的可靠性低、对手机尺寸要求高等。该方案占用了C4 和C8 接口，而这两个接口是用于高速数据下载的，可能会影响到未来高速空中下载应用。
（3）带有USIM 卡安全功能的NFC 方案
• 此方案分离了应用层和底层功能，把NFC 应用重要数据以及安全控制放在SIM 卡中，把NFC 功能芯片放在手机中。NFC 主控芯片通过SWP/HCI 协议与SIM 卡通信，不会占用原有的准备用于大容量卡的管脚。应用Midlet 与SIM 卡通过标准ISO7816 协议通信。用户更换SIM 卡时，可以带走现有的交易数据，实现彻底的机卡分离。下图是一个拓扑图。
RFID与NFC
Ø NFC由非接触式射频识别(RFID)及互联互通技术整合演变而来,在单一芯片上结合感应式读卡器、感应式卡片和点对点的功能，能在短距离内与兼容设备进行识别和数据交换。这项技术最初只是RFID技术和网络技术的简单合并，现在已经演变成一种短距离无线通信技术，发展态势相当迅速。
Ø 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。首先，NFC是一种提供轻松、安全、迅速的通信的无线连接技术，其传输范围比RFID小，RFID的传输范围可以达到几米、甚至几十米，但由于NFC采取了独特的信号衰减技术，相对于RFID来说NFC具有距离近、带宽高、能耗低等特点。 其次，NFC与现有非接触智能卡技术兼容，目前已经成为得到越来越多主要厂商支持的正式标准。再次，NFC还是一种近距离连接协议，提供各种设备间轻松、安全、迅速而自动的通信。与无线世界中的其他连接方式相比，NFC是一种近距离的私密通信方式。最后，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。
NFC 技术与别的技术的一些比较
NFC还优于红外和蓝牙传输方式。作为一种面向消费者的交易机制，NFC比红外更快、更可靠而且简单得多。与蓝牙相比，NFC面向近距离交易，适用于交换财务信息或敏感的个人信息等重要数据；蓝牙能够弥补NFC通信距离不足的缺点，适用于较长距离数据通信。因此，NFC和蓝牙互为补充，共同存在。事实上，快捷轻型的NFC协议可以用于引导两台设备之间的蓝牙配对过程，促进了蓝牙的使用。
NFC 行业现状与发展
NFC 论坛
2004年，为了推动 NFC 的发展和普及，飞利浦、索尼和诺基亚创建了一个非赢利性的行业协会——NFC 论坛，促进 NFC 技术的实施和标准化，确保设备和服务之间协同合作。
目前，NFC 论坛在全球拥有 100 多个成员，包括：万事达卡国际组织、松下电子工业有限公司、微软公司、摩托罗拉公司、NEC 公司、瑞萨科技公司、三星公司、德州仪器制造公司和 Visa 国际组织。
NFC论坛推出了第一批技术规范，以确保设备与设备阅读器之间的通信，规范共4条，包括数据交换格式（Data Exchange Format，NDEF）、记录类型定义（Record Type Definition，RTD）、伴随技术规范（NFC Text RTD Technical Specification）和有关互联网资源的基本技术规范（NFC URI RTD Technical Specification）。
NFC Global
（一）北美
Ø 在美国，非接触卡市场已经比预期提前升温。两大卡组织已于2005年3月宣布采用统一的非接触式支付标准，万事达的PayPass成为卡与设备间标准通信协议。在此之前，万事达已在奥兰多进行PayPass信用卡测试，并在达拉斯与Nokia合作进行移动应用测试。Visa的非接触式系统“Wave”也在亚洲的马来西亚与我国台湾地区推行试点项目。2005年5月，美国最大的发卡机构Chase正式大规模发行“Blink”品牌的非接触式信用卡，首先在Georgia与Colorado发行200万张。由德州仪器提供芯片的运通ExpressPay也已开始全国性推广，合作商家包括CVS连锁、Ritz Camera与Sheetz。
Ø 在加拿大，Visa与加拿大皇家银行和Rogers无线通讯公司携手，共同将移动支付的测试推进到下一阶段，参与测试的消费者将得到特制的手机，在多伦多市中心的一部分零售店和快餐店，只需简单地在支持VisapayWave功能的读卡器前晃晃自己的手机即可完成支付。
（二）欧洲
Ø 在欧洲，随着3G商用进程的逐步加快，各大移动运营商也在积极推广移动支付业务。在芬兰，从2002年2月起，在赫尔辛基乘地铁等公交工具出行的乘客，只要用手机发出短信代码给指定的服务商，就会得到购票信息反馈，并可在1小时的有效时间内乘坐地铁、有轨电车及部分公共汽车，票款计入购票者每月的电话账单。 2002年3月，芬兰最大的电信运营商索内拉公司开始向首都居民提供用手机支付购物款的服务。凡加入索内拉公司建立的移动支付系统并设立了移动账户的用户，可以在指定的数十家商店用手机购物。 从2004年5月开始，芬兰国家铁路局在全国推广电子火车票，乘客不仅可以通过国家铁路局网站购买车票，还可以通过手机短信订购电子火车票。
Ø 在德国，飞利浦、诺基亚与德国公交网络运营商已经开始运营NFC票务系统。所使用的是诺基亚手机，手机套是一个名为“NFCShell”的专用手机套，NFC芯片就嵌入在这个手机的附件中。可以用来乘坐公交车和在加盟餐厅、商店、娱乐设施享受打折。 2009年，Philips、Nokia、德国公交网络运营商Rhein-Main Verkehrsverbund （RMV）成熟地运营NFC票务系统。不仅可乘坐RMV运营的公交车，在获得RMV认定的14家公司经营的餐厅、商店、娱乐设施还可享受打折。
Ø 在法国戛纳，特定的零售店、停车场和著名的观光景点可以使用内嵌有飞利浦NFC芯片的移动电话进行付款。
（三）亚洲
Ø 在韩国，已经有越来越多的移动用户通过手机实现POS支付，购买地铁车票，进行移动ATM取款。早在2001年，SK就推出了名为MONETA的移动支付业务品牌。申请了该项业务的移动用户可以获得两张卡：一张是具有信用卡功能的手机智能卡，另一张是供用户在没有MONETA服务的场所使用的磁卡。移动用户只要将具有信用卡功能的手机智能卡安装到手机上，就可以在商场用手机进行结算，在内置有红外线端口的ATM上提取现金、在自动售货机上买饮料，还可以用手机支付地铁等交通费用，无须携带专门的信用卡。2004年8月，SK将其移动支付业务整合为新的品牌“M－BANK”。通过在手机中内置智能型芯片，用户可以用手机办理各种金融服务。“M－BANK”的特点在于将结算信息密码化，因而具有很高的安全性。
Ø 在日本，NTT DoCoMo等移动运营商均把移动支付作为重点业务予以积极推进。2004年，NTT DoCoMo先后推出了面向PDC用户和FOMA用户的基于非接触IC智能芯片的Felica业务。用户可以在各种零售、电子票务、娱乐消费等商户利用这种手机进行支付。据统计，支持该支付方案的商家数量已经超过9000家，这一数字还在迅速扩张中。 目前，在使用FeliCa手机的用户中，60％的用户每周都会至少使用一次支付功能。为了推广移动支付计划，NTT DoCoMo还出资收购了一家信用卡公司，在手机中整合完整的信用卡支付功能。
目前NFC最成熟的应用在日韩——在日本试用NFC手机钱包
• 在日本，手机就是钱包，手机里装满了你的个人信息。如果手机被偷走，也不用担心，因为可以远程锁定和擦除你的资料。补充说明一下，你的个人资料都可以备份到云端，所以永远不用担心丢失。DoCoMo 公司推广手机钱包已经有一段时间了，到现在，周围的每个人都在使用这项服务。而大大小小的品牌商店几乎都支持 NFC 手机支付。
• 你可以用它在自动贩卖机上购买饮料：选择好你喜欢的饮料，然后在传感器上刷一下手机，就完成支付了。
Ø 如果你是后付费用户，那么刚才的消费将记录到你的账单，就像信用卡一样。
Ø 如果你是预付费用户，那么可以在银行 ATM 上充值，只需要把手机拿到 ATM 的传感器上刷一下就好了。
• 乘地铁前往麦当劳“你要做的事情，就是点完餐之后，工作人员告诉你总价格，然后在传感器上刷手机就好了。”
我国NFC市场
中国移动：RF SIM
Ø 2006年6月 NXP、诺基亚、中国移动厦门分公司与“厦门易通卡”在厦门展开NFC测试，该项合作是中国首次NFC手机支付的测试。参与测试使用的NFC手机均为NOKIA 3220。
Ø 2009年，随着3G 的发展，中国移动对手机支付市场越来越重视，决心自推支付标准。早期业务试点时，对SIM Pass和RFID SIM都有尝试，但最终决定全力推动RFID-SIM的2.4GHz方案。
中国电信：SIM Pass
2011年2月24日中国电信商用的手机支付产品“天翼羊城通卡”在广东正式商用。 主要集中在广州和佛山两地，可在通信、公交、购物等消费领域广泛使用，为广大市民提供便捷高效的服务。
中国联通：NFC
Ø 2006年以来，中国联通在上海等地进行了移动支付的试验和试商用，分别验证了NFC、RFSIM和SIMpss三种终端技术方案，为未来中国联通移动支付大规模的正式商用奠定了一定基础。
Ø 2008-2009年期间，试商用有10几款NFC手机，包括三星、摩托、LG、诺基亚、中兴等。
Ø 2010上海世博期间，交通银行作为世博唯一的银行类赞助商，在世博园区内的POS机具，都支持联通NFC手机功能。上海联通NFC手机应用了NFC（非接触式通信）技术，内置公交卡账户，用户在乘坐公交、地铁、出租车时，可直接用手机进行刷卡扣费，实现“刷手机”买单。目前，这种NFC刷卡手机已逐步增加了银行卡刷卡功能。
Ø 2010年8月，中国联通与重庆市人民政府在重庆签署战略合作框架协议，打造重庆NFC联盟。到2015年，重庆NFC产业联盟力争形成综合产值500亿元，逐步形成全球NFC产业集聚区。
Ø 2011年2月，中国联通、沃达丰在内的诸多全球领先运营商都已宣布，将致力于落实近距离无线通信（NFC）技术，并计划到2012年在一些市场推出商用服务。这些运营商包括美洲移动、亚通、巴帝电信、中国联通、德国电信、韩国电讯、MTS、Orange、卡塔尔电信、软银移动、意大利电信、西班牙电信、奥地利电信、Telenor和沃达丰（Vodafone）等。到2015年，NFC全球支付总额将高达1.1亿欧元，该技术的后续势头也快速增长。
银联：
Ø 2006年8月Nokia与银联商务公司宣布在上海启动新的NFC测试，这是继厦门之后在中国的第二个NFC试点项目，也是全球范围首次进行NFC空中下载试验。参与测试使用的NFC手机均为NOKIA 3220。
Ø 2008下半年，由银联与上海瀚银科技联合推出 “手付通”。
• 所谓“手付通”，就是以手机中的金融智能卡（SIM卡或智能SD卡）为支付账户载体，以手机为支付信息处理终端，通过无线通信网络以及非接触通信技术（NFC）进行远程和现场支付的新兴支付方式。 “手付通” 将SD存储卡与 NFC芯片结合，插入手机后实现刷卡功能。 手付通同时实现了远程支付和现场支付两种支付方式。
• 远程支付：用户的手机只要能连上互联网，无论是通过GPRS、CDMA或3G，即可以使用“手付通”的功能。 缴费、信用卡还款、彩票购买、航空订票、商城购物等。
• 现场支付： 可实现公交售票、自动售货机购物、便利店购物、商场购物等。据悉银联的新款POS机将全部支持“手付通” 手机刷卡。
Ø 目前通过光大银行、迪信通等网点推广， 至今已发展商户近百家，中行、工行、建行、交行、招行等各大手机银行，易讯、一号店、李宁等数十家知名网络商户均已从这一模式中获益非浅 。
最新进展
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NFC 手机支付主要力量
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进展
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主要移动终端厂商
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三星
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在2011世界移动通信大会上推出一款搭载谷歌Android系统的高端Galaxy S2只能手机，并准备在这款手机上加入NFC技术支持。
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苹果
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计划2011将NFC芯片集成到iPad2和iPhone5中。
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黑莓
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2011年内将引入NFC功能，并在美国银行试点手机钱包支付功能。
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中兴
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与恩智浦合作，从2011年第二季度起所有新机内置NFC功能
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诺基亚
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市场执行副总裁宣布2011年所有新型诺基亚智能手机将增加NFC技术。
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标准制定
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恩智浦联合各方于2004年成立的NFC论坛一直致力于NFC技术和标准开发。（与终端厂商绑定）
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GSM协会拟推出NFC技术标准。（与电信运营商绑定）
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在国内，工信部科技司和通信发展司正在积极组织，开展小额手机支付标准的研究，制订工作，手机支付标准有望2011出台。
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电信运营商
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全球主要运营商表示将支持NFC技术。
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2010年，中国移动入股浦发银行，
中国联通和中国电信都与中国银行建立战略合作伙伴关系。
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2011年初，三大电信运营商纷纷筹备建立移动支付公司。
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平台支持
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谷歌
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不断更新Android手机支付平台，最近与恩智浦共推Android2.3.3版本，此版本中的NFC功能包含标签阅读API扩展等。
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微软
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Windows Mobile 和WP7操作系统成为主要的智能手机平台。
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中国移动
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Ophone
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中国联通
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沃phone
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中国电信
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暂无自主开发的操作平台
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NFC 测试相关
Measurement setup1, Using Oscilloscope
• DUT’s antenna is connected to the oscilloscope with out antenna matching.
• Measurement result
• Sample 1 1.9V
• Sample 2 502mV
• Sample 3 280mV
• Sample 4 1.4V
• Sample 5 483mV
Measurement setup 2, Using spectrum analyzer
Measurement result
• Sample 1 226mV
• Sample 2 156mV
• Sample 3 71mV
• Sample 4 263mV
• Sample 5 143mV
Measurement setup4, Using multimeter and modified tag
Measurement result
• Sample 1 452mV
• Sample 2 650mV
• Sample 3 350mV
• Sample 4 613mV
• Sample 5 370mV
