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NFC技能引领移动支付新时代

发布时间:2018-12-07 01:06:01 文章来源:未来智讯    
    NFC技能引领移动支付新时代作者: 本刊编辑部   本世纪初,当人们还在把目光聚焦在介于通信层面的五花八门的手机附加功能上时,移动支付这个全新的支付观念已经进入中国,这不仅改变了人们赋予手机的传统“身份”,更加颠覆了人们传统概念中的支付手段与支付方式。一种方便、快捷的支付生活越来越多的被人们所关注。NFC技能在手机上的应用,使得移动支付成为可能,这种技能尤其受到了年轻一族的热捧。
  目前NFC最广泛的应用是手机地铁票,在包括我国广州在内的多个地区试用该技能后,都得到了广泛赞誉。方便的操作过程,将使其很有可能最后取代地铁IC卡车票。只管目前基于NFC技能的移动支付大多还处于试用阶段,然而业界对其未来充满信心。
  
  NFC观念简介
  
  NFC英文全称Near Field Communication,即近距离通信技能。NFC是脱胎于无线设备间的一种“非接触式射频识别”(RFID)及互联技能,为所有消费性电子产品提供了一个极为便利的通信方式。
  NFC在单一芯片上联合了感应式读卡器、感应式卡片和点对点的功能。在数厘米(常常是15厘米以内)距离之间于13.56MHz频率范围内运作,通过射频信号自动识别指标对象并获取相关数据,识别事务无须人工干预,任意两个设备(如移动电话)接近而不需要线缆接插,就能够实现相互间的通讯,满足任何两个无线设备间的信息交换、内容访问、服务交换。
  
  NFC技能背景
  
  NFC是由飞利浦公司倡议,由诺基亚、索尼等著名厂商结合主推的一项无线技能。由多家公司、大学和用户共同成立了泛欧联盟,旨在开发NFC的开放式架构,并推动其在手机中的应用。NFC由非接触式射频识别(RFID)及互联互通技能整合演变而来,在单一芯片上联合感应式读卡器、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。这项技能首先不过RFID技能和网络技能的大略合并,如今已经演形成一种短距离无线通讯技能,发展态势非常迅速。
  与RFID不同的是,NFC具有双向连接和识别的特点,事务于13.56MHz频率范围,作用距离10厘米左右。NFC技能在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。
  NFC芯片装在手机上,手机就能够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,使电子设备间彼此访问更直接、更平安和更清楚。通过NFC,电脑、数码相机、手机、PDA等多个设备之间能够很方便快捷地进行无线连接,进而实现数据交换和服务。
  
  技能优势
  
  与RFID一样,NFC信息也是通过频谱中无线频率局部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。最初,NFC是一种提供轻松、平安、迅速的通讯无线连接技能,其传输范围比RFID小,RFID的传输范围能够达到几米、甚至几十米,但由于NFC采取了独特的信号衰减技能,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能兼容,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、平安、迅速而自动的通讯。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讯方式。最终,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。
  同时,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、更可靠而且大略得多。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;蓝牙可以补救NFC通讯距离不足的缺点,适用于较长距离数据通讯。因此,NFC和蓝牙互为补充,共同存在。真相上,快捷轻型的NFC协议能够用于指引两台设备之间的蓝牙配对过程,促进了蓝牙的使用。
  NFC手机内置NFC芯片,组成RFID模块的一局部,能够当作RFID无源标签使用,用来支付费用;也能够当作RFID读写器用作数据交换与采集。NFC技能支持多种应用,包括移动支付与交易、对等式通讯及移动中信息访问等。通过NFC手机,人们能够在任何地点、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同,从而完成付款,获取海报信息等。NFC设备能够用作非接触式智能卡、智能卡的读写器终端以及设备对设备的数据传输链路,其应用主要可分为以下四个基本类型:用于付款和购票、用于电子票证、用于智能媒体以及用于交换、传输数据。
  
  NFC技能原理
  
   1. 近距离无线通讯
  支持NFC的设备能够在主动或被动模式下交换数据。在被动模式下,启动NFC通讯的设备,也称为NFC倡议设备(主设备),在整个通讯过程中提供射频场(RF-field),如图2所示。它能够选择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指标设备(从设备),不必产生射频场,而使用负载调制(load modulation)技能,即能够相同的速度将数据传回倡议设备。此通讯机制与基于ISO14443A、MIFARE和FeliCa的非接触式智能卡兼容,因此,NFC倡议设备在被动模式下,能够用相同的连接和初始化过程检测非接触式智能卡或NFC指标设备,并与之建立联系。
  
  在主动模式下,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,倡议设备和指标设备都要产生自己的射频场,以便进行通讯。这是对等网络通讯的标准模式,能够获得相当快速的连接设置。
  
  如图2所示,移动设备主要以被动模式操作,能够大幅降低功耗,并延长电池寿命。在一个应用会话过程中,NFC设备能够在倡议设备和指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能够要求以被动模式充当指标设备,而不是倡议设备。
  2. NFC与蓝牙和红外技能的对照
  作为一种面向消费者的交易机制,NFC比红外更快、更可靠而且要大略得多。另一方面,蓝牙则是一种补救NFC通信距离不足的缺点,适用于较长距离数据通讯。NFC面向近距离交易交互,适用于交换财务信息或敏感的个人信息等重要数据。NFC和蓝牙相互为补充,共同存在。真相上,快捷轻型的NFC协议能够用于指引两台设备之间的蓝牙配对过程,并在这方面促进蓝牙的使用。 模式的典型应用是:建立蓝牙连接、交换手机名片等。
  
  技能分析
  
  电磁场决定无线电波
  术语“近场”是指无线电波的临近电磁场。无线电波由正交电磁场组成,在事务频率下天线周围大约10波长的范围内,无线电波的行为遵循麦克斯韦方程。 电磁场在从发射天线传播到接收天线的过程相互交换能量并相互增强,这样的电磁场称之为远场。而在10个波长以内,电磁场是相互独立的,即为近场,近场内电场没有多大意义,但磁场可用于短距离通信。
  由于在初级线圈(发射天线)和次级线圈之间仍有非常大的距离,因此能够将NFC看做是一个耦合系数相当低的互感器。近磁场的主要问题是信号传播过程中信号强度会以大约1/d6的速率降落(这里d为通信距离或范围),因此使近场通信成为名副其实的短程通信技能,而在称之为无线电波的远场中,信号强度以1/d2的速率降落。
  NXP公司和索尼公司发明了NFC技能,Ecma International公司首次选取它做为一项标准(NFCIP-1或ECMA-340),并提交给国际标准化组织(ISO)/国际电工委员会(IEC),成为ISO/IEC 18092标准,同时也得到了欧洲电信标准协会的承认,从此后已经有多个半导体公司起初生产兼容性和互操作芯片。
  这个标准类似于智能卡中所选取的NFC技能,并与其兼容,其内部芯片可以使消费者通过销售点(POS)终端阅读器进行支付。在某些事务模式下NFC的功能类似于射频识别(RFID)。NXP公司的MIFARE和索尼公司的FeliCa产品就选取了已经制定的智能卡标准。
  该标准规定了一个13.56MHz的事务频率,这是一个免许可国际通用频带,是美国ISM带15/18频带之一。数据传输速率为106、212或424kbps,取决于通信范围,在20cm或大约8英寸时传输速率最大,实际通信范围惟有几英寸或不大于10cm,该标准规定了多种事务模式。
  在主动模式下,通信双方收发器加电后,任何一方能够选取“发送前侦听”协议来倡议一个半双工发送。在一个以上NFC设备试图访问一个阅读器时这个功能能够防止冲突,其中一个设备是倡议者,而其它设备则是指标。 在被动模式下,像RFID标签一样,指标是一个被动设备。标签从倡议者传输的磁场获得事务能量,然后通过调制磁场将数据传送给倡议者(后扫描调制,AM的一种)。
  像任何先进的无线技能一样,NFC同样面临平安问题。然而NFC设备相当小的通信范围完全能够将黑客排除在外。在这样小的范围内,完全能够放心地进行通信。如果需要更高的平安性,能够使用带智能卡技能的NFC,智能卡技能内置了重载加密认证功能。
  让我们看看任何无线关联模型的两个基本要求:
  ① 平安的链接
  加密无线链接需要一个公钥,而且在带内通道必须是不可见的。链接密钥通过手动PIN(比如在蓝牙中)或Diffie-Hellman自动交换(比如在无线USB中)“实时”生成。建立链接密钥后,便可启用对称加密(基于3DES和AES等)。
  ② 设备身份验证
  即确保链接密钥以预期的验证设备而不是假装的被动/主动中间人生成。此设置的常规方法要求连接一根线缆,以便关联和交换链接密钥和/或要求用户在两台设备上输入PIN码。将此方法与使用NFC来关联和设置相对照,具有如下优点:无需浏览查阅菜单或配置屏幕;只需将两台设备互相靠拢即可触发相关软件和用户界面;建立此环境以后将自动交换相关数据。
  用户只需确认交易,而且只需查看相关的信息。此过程将削减设备关联所需的步骤,并最大限度地削减用户交互操作。用户无需增加任何开销即可改善平安功能。而且能够加快连接过程,同时又保留了像完成/错误确认和错误修正等功能。用NFC能够使蓝牙、无线USB和W-LAN等的配对与设备关联变得相当大略、快捷和直观,而且同时能够弥合移动和消费类电子产品之间的缺口。
  
  NFC的应用情况
  
  NFC技能的应用 NFC设备能够用作非接触式智能卡、智能卡的读写器终端以及设备对设备的数据传输链路。其应用广泛,NFC应用能够分为四个基本类型。诸如门禁管制或交通/活动检票之类的应用,用户只需将储存有票证或门禁代码的设备靠近阅读器即可。还可用于大略的数据撷取应用,例如从海报上的智能标签读取网址。
  接触、确认。移动付费之类的应用,用户必须输入密码确认交易,或者仅接受交易。
  接触、连接。将两台支持NFC的设备链接,即可进行点对点网络数据传输,例如下载音乐、交换图像或同步处理通讯录等。
  接触、探索。NFC设备可能提供不止一种功能,消费者能够探索明白设备的功能,找出NFC设备潜在的功能与服务。
  1. NFC用于智能媒体
  对于配备NFC的电话,利用其读写器功能,用户只需接触智能媒体即可获取丰富的信息或下载相关内容。此智能媒体带有一个成本很低的RFID(嵌入或附加在海报中)标签,能够通过移动电话读取,借此发现当前环境下丰富多样的服务项目。并且手机能够启动移动网络服务请求,并立即按比率增加运营商的网络流量。运营商能够投资这个“即时满足”工具,通过铃声下载、移动游戏和其他收费的增值服务来增加收入。
  2. NFC用于付款和购票等
  最早在移动电话上使用非接触式智能卡,不过将卡粘到电话中。也并未通过非接触式卡提供任何增值服务,而且也不利用移动电话的功能或移动电话网络。之后经过改进,虽将非接触式智能卡集成到电话中,但仍然是基于传统智能卡部署的封闭系统。我们如今正见证向NFC电话发展的趋势,这种电话充分利用移动电话功能和移动电话网络,还提供卡读写器和设备对设备连接功能。
  使用非接触式智能卡的支付方式在美国和亚太地区发展势头良好。Visa、MasterCard和美国运通等信用卡的内置支付程序能够平安地存储在设备上的平安IC卡内。这样,NFC电话就能够充分利用现有的支付基础架构,并可以支持移动电话公司的新服务项目。
   3. NFC用于电子票证
  电子票证是以电子方式存储的访问权限,消费者能够购买此权限以获得娱乐场所的入场权。整个电子票证购买过程只需几秒钟,抵消费者而言相当大略便捷。在收集并确认了消费者的支付信息后,电子票证将自动传输到消费者的移动电话或平安芯片中。
  用户将移动电话靠近自动售票终端,即起初交易。用户与服务设备充分交互,然后通过在移动电话上确认交易,完成购买过程。到娱乐场所时,用户只需将自己的移动电话靠近安装在入口转栅上的阅读器即可,阅读器在检查了票证的有效性后允许进入。
  4. NFC用于连接和作为无线启动设备
  消费者希望无线连接大略便捷,但抵消费者承诺的便利性和移动性却仍未兑现。虽然使用方便已成为消费者优先选择的主要动因,但平安本能也是一种必要的因素。
  
  发展前景
  
   NFC具有成本低廉、方便易用和更富直观性等特点,这让它在某些领域显得更具潜力。NFC通过一个芯片、一根天线和一些软件的组合,可以实现各种设备在几厘米范围内的通讯,而费用仅为2-3欧元。研讨机构Strategy Analytics预测,至2011年全球基于移动电话的非接触式支付额将超过360亿美元。如果NFC技能能得到普及,它将在很大程度上改变人们使用许多电子设备的方式,甚至改变使用信用卡、钥匙和现金的方式。
  NFC作为一种新兴的技能,大致归纳了蓝牙技能协同事务能力差的弊病。只是,它的指标并非是完全取代蓝牙、Wi-Fi等其他无线技能,而是在不同的局面、不同的领域起到相互补充的作用。因为NFC的数据传输速率较低,仅为212Kbps,不符合诸如音视频流等需要较高带宽的应用。
  需要亲密关注的是,中国政府正在制定自己的RFID标准,而飞利浦的NFC技能是否完全兼容并得到中国政府的认可抵消费者非常重要。中国国家标准化管理委员会成立了国家标准事务组,负责起草、制定中国有关RFID的国家标准,据称这样将使中国获得相关的自主知识产权,又能将RFID发展纳入标准化、规范化的轨道。整个认证过程很可能需要飞利浦等公司公开一些关键的技能,这可能成为NFC在中国推广应用的绊脚石。

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