NFC技术规范与测验要求

近场通讯（Near Field Communication，NFC），又称近间隔无线通讯，是一种短间隔的高频无线通讯技能，答应电子设备之间进行非触摸式点对点数据传输（在十厘米内）交流数据。这个技能由免触摸式射频辨认（RFID）演化而来，并向下兼容RFID，首要用于手机等手持设备中供应M2M(Machine to Machine)的通讯。因为近场通讯具有天然的安全性，因而，NFC技能被以为在手机付出等范畴具有很大的运用远景。近年来因为手机的功用与遍及度快速的生长，使前期的电子钱包有了推行的机会点。NFC的演进取自于RFID的特定频段，因为手机的商场运用使的NFC可在较快的时刻点获得规范接口与渠道，本文将针对NFC的架构与规范做一扼要评论。
NFC的运用：
电子付费体系中，现在运用于手机体系上最完好的处理计划是以NFC为主，商场上也现已有相关产品流转着。除了个人辨认与电子付费体系外，NFC也在数据传输与交流上有了一些吸引人的功用，例如：电子海报的数据下载(包含进场卷、会议信息)。此外，NFC还能够作为蓝牙设备配对及输入暗码的简化功用，若是运用者具有负载NFC的蓝牙设备，即可将NFC别离接近两组具有NFC的蓝牙设备，如此即可不需求透过蓝牙搜索及输入暗码的配对进程即可快速衔接。现在韩国在欧美现已在电信业者、芯片商与手机制造商的协作下于公交付费体系中进行屡次的验证。
NFC的技能特色：
与RFID相同，NFC信息也是经过频谱中无线频率部分的电磁感应耦合方法传递，但两者之间仍是存在很大的差异。首要，NFC是一种供应轻松、安全、敏捷的通讯的无线衔接技能，其传输规模比RFID小，RFID的传输规模能够到达几米、乃至几十米，但因为NFC采取了共同的信号衰减技能，相对于RFID来说NFC具有间隔近、带宽高、能耗低一级特色。 其次，NFC与现有非触摸智能卡技能兼容，现在现已成为得到越来越多首要厂商支撑的正式规范。再次，NFC仍是一种近间隔衔接协议，供应各种设备间轻松、安全、敏捷而自动的通讯。与无线国际中的其他衔接方法比较，NFC是一种近间隔的私密通讯方法。最终，RFID更多的被运用在出产、物流、盯梢、财物管理上，而NFC则在门禁、公交、手机付出等范畴内发挥着巨大的作用。
NFC、红外和蓝牙同为非触摸传输方法，它们具有各自不同的技能特征，能够用于各种不同的意图，其技能本身没有好坏不同。
NFC手机内置NFC芯片，比原先仅作为标签运用的RFID更增加了数据双向传送的功用，这个前进使得其愈加合适用于电子钱银付出的；特别是RFID所不能完结的，彼此认证和动态加密和一次性钥匙(OTP)能够在NFC上完结。NFC技能支撑多种运用，包含移动付出与买卖、对等式通讯及移动中信息拜访等。经过NFC手机，人们能够在任何地址、任何时刻，经过任何设备，与他们期望得到的文娱服务与买卖联络在一起，然后完结付款，获取海报信息等。NFC设备能够用作非触摸式智能卡、智能卡的读写器终端以及设备对设备的数据传输链路，其运用首要可分为以下四个根本类型：用于付款和购票、用于电子票证、用于智能媒体以及用于交流、传输数据。
NFC与其它近距通讯技能的比较：
和传统的近距通讯比较，近场通讯（NFC）就有天然的安全性，以及衔接树立的快速性，详细比照如下表：
　

NFC的架构：
NFC的操作频率为13.56MHz，而操作间隔约为10cm之内;而NFC的规范拟定取至于RFID13.56MHz的频段，前期运用此频段包含PhilipsMiFARE(ISO1443A)、ISO1443B、ISO15693、ISO18000-3及SonyFelica。因为非触摸卡运用于个人数据辨认或电子付费体系中着重于安全机制，而近乎于靠近卡片阅读器体系的近场通讯及是将13.56MHz中短距体系的部分加以整合，所以最终商场上所见的即为PhilipsMiFARE(ISO1443A)及SonyFelica，前期这两家体系各自开展互不兼容，直到近年才将两种规范合并并拟定了NFC规范ECMA340/ISO18092(NFCIP1，NFCInterfaceandprotocol1)。此规范相容于现有PhilipsMiFARE(ISO1443A)及SonyFelica。

NFC作业频率为13.56MHz、ASK调变，传输速率可分为106kbps/212kbps/424kbps三种，通讯形式可分为自动形式与被迫形式，自动形式是指建议设备(initiator)与方针设备(target)皆可本身电源供应发生RFfield，而被迫形式下则是建议设备本身供应电源发生RFfield;而方针设备则运用全波整流线路将建议端的RFfield之能量转换为DC来供应自己的电源。值得一提的是，在被迫形式下为了要满意省电的要求所以采用了负载调变(Loadmodulation)的方法，此调变方法能够到达省电的作用。
在运用上因为NFC的运用通常会遇到运用尖峰时期，会了防止不同的建议端或方针端一起交流形成数据链路过错，所以NFC采用了一种机制listenbeforetalk。此机制会让当建议端设备要宣布问询信号前，先侦测外界磁场强度来判别是否有其它的设备正在交流中，这种机制的完结称为RF Collision Avoidance(RFCA)，其动作行为是在每次建议端宣布问询信号时会侦测外界磁场，当磁场强度超越门坎强度时(Hthreshold=0.1875A/m)则会中止问询，直至外界强度降至门坎值以下。若是低于临界值才会开端宣布问询指令，侦测的时刻为TIDT+nTRFW，n为0～3的机率取样：TRFW=512/fc(RFwaitingtime)，TIDT>4096/fc(initialdelaytime)。当建议设备在TIDT+nTRFW内没有侦测到超越门坎强度的磁场，则会先发射TIRFG的未调变RFfield之后再宣布问询信号，其间TIRFG有必要大于5ms。

NFC规范调变：
在此将针对NFC RF interface做叙说，首要要先介绍EMCA340与EMCA356两种规范，EMCA340中叙说NFC相关协议，这儿先引进数据封标作评论，NFC数据分包分为两种类型，一为106kpbs、一为212/424kbps。

因为NFC106kbps为100%ASK调变，所以对整个High/Low信号的封包结构都有适当详细的界说。其间几个参数包含从100%下降到5%Am时刻(t1)、5%Am持续时刻(t2)、Am由5%上升至60%时刻(t4)即overshoot的规模。而212/424kbps则是8%～30%的调变率。

RF测验kit：
1.Calibration coil：coil的功用在于验证测验进程中，待测物所发射出的信号是否为正确的强度与调变。此Coil为一简略的天线架构，当然EMCA也详细的规则了一切的尺度，由此coil所测出的值为0.32V(RMS)=1A/m(磁场强度)。

2.Field Generating Antenna：kit用于磁场的发射，图中还包含了一组天线匹配线路。

3.Sense coil：sense coil用于量测待测物的磁场强度与调变。

4.Reference device：图7为两种测验规范线路和一组天线coil，此referencedevice用于测验DUT的规范件。其间又包含了两组测验电路，图7-2为调变测验电路，图7-3为电源测验电路。

NFC RF测验程序：
1.建议设备Power测验：此测项在测验由建议设备所供应的磁场强度是否供应方针物满足的作业电源。将信号由generatingantenna调整发射，于右端的calibrationcoil量测到的强度为Hmax(7.5A/m)，此刻再将referencedevice合作power测验线路调整C2使线路共振点坐落19MHz(此部份在规范中并无胪陈为何调整至19MHz，在此推论若19MHz可到达3V输出则当方针物为13.56MHz时其电压一定会超高3V，此因该为取其下限值)，放置于DUT方位，调整线路R2使的由C3所得到之电压值为3V。此刻Referencedevice现已完结，之后再将此卡用来量测建议设备，将此卡放至于建议设备所标示之超作规模，在此超作规模内恣意方位所量测到的电压值(C3)皆不行超越3V。至于Hmin测验则与max大致相同，不同处为将referencedevice共振频率调至13.56MHz及所量测知电压值皆须超越3V。

2.方针物的loadmodulation测验：
(1)被迫形式
●106kbps：此测验为验证方针物可正确调变出波形，先将calibrationcoil放置于下侧外缘，确认generatingantenna所发射之波形与强度正确无误，此刻再将待测方针物放置于上侧外缘，修改一个ECMA340所界说之SENS_REQ波型由generatingantenna发射并在待测方针物会回送一个SENS_RES信号，如此即可透过二个sensecoil量测到信号，此量测架构因考量回传之负载调变信号弱小，所以运用两个sensecoil之间电压差做核算，因为兼容系问题，所以在106kbps连续MiFARE运用副载波(subcarrier)的调变作被迫方针物的回传信号，所以量测点应于fc+fs与fc-fs(fc=13.56MHz，fs=fc/16)。

●212/424kbps：高速的调变信号量测方法则与106kbps十分相似，仅仅将量测撷取方位改为fc，因为此两种传输速度下并无运用副载波调变
(2)自动形式
自动形式的测验与被迫形式上并无太大的差异，因为是自动形式所以加测了方针物的RFfield发射的时刻，指令下达的时刻……等。
3.建议设备的loadmodulation测验：
此测验在于验证建议设备的调变机制，可分为自动形式发射与被迫形式接纳两种。
(1)自动形式发射：将calibrationcoil放置于建议设备所界说的恣意方位，而所量测的波型皆需契合ECMA340所定的规范。
(2)被迫形式接纳：此为测验建议设备能够正确的接纳被迫方针物所回传的信号。运用图7-2的loadmodulation测验线路所做成的referencedevice，先将对应C3电压与间隔的联系以图8的架构校正好，之后即可将此卡与建议设备的待测物做量测，测验由referencedevice所宣布的调变信号于待测物端的接纳状况。在此只能对部分的测验项目做评论而详细的测验请参阅ECMA。
NFC体系现在阶段首要存在的问题：
1、相容性问题
现在不同厂家的NFC设备的兼容性问题仍是比较突出的，这也是NFC论坛现在正在致力于处理的一个要点。其期望经过NFC标志认证来到达一切NFC设备兼容性的一致。

2、安全性问题

安全的NFC将各种NFC运用结合才智卡的安全性。重要的秘要材料与数据会一向贮存在卡片中安全记忆体的某个区域，而且只能经由NFC设备授权，藉由贮存在设备内安全记忆体中的私密金钥将传送材料予以加密。

3、自动或被迫运作形式
具有NFC的设备能够在自动或被迫形式下运作，一般的举动设备首要是以被迫形式运作，能够大幅下降耗电量，并延伸电池的续航力。自动式NFC设备能够透过内部发生的射频场(RF-field)供应与被迫设备通讯时所需的一切电力，与免触摸式才智卡的状况相同，具有相同的电力，保证即便关掉举动设备的电源仍能够正常进行材料的读取。

4、规范化

NFC契合ECMA 340与ETSI TS 102 190 V1.1.1以及ISO/IEC 18092规范的开放式渠道技能，这些规范详细规范NFC设备的调制计划、编码、传输速度与RF介面的讯框格局等，以及被迫与自动NFC形式初始化进程中材料抵触操控所需的初始化设定与条件。此外，这些规范还界说了传输协议，其间包含通讯协议发动与材料交流方法等。
5、方针问题

因为移动付出工业环节杂乱，价值链的构建需求多方参加，在此刻刻段，工业主导者不明晰，金融机构和移动运营商的议价才能适当，工业实践投入力度比较低。而因为终端和消费环境的缺少，用户体会较差，用户经过移动付出购买的物品和服务并不丰厚，现在并没有给顾客带来真实的快捷。
NFC体系的常见认证要求：
现在NFC终端的首要认证有CE，FCC和NFC logo认证。其间NFC logo认证现在仍是个自愿认证，其实阶段首要的测验要求还在于NFC设备的互联互通（IOT）要求。关于NFC设备的CE规范为ETSI EN 300 330-1及ETSI EN 300 330-2。而NFC设备的FCC认证的规范为FCC PART 15C。详细的测验要求可详见摩尔实验室（MORLAB）的专题文章：《CE和FCC认证中针对NFC频段的射频测验要求》（http://www.morlab.com/article/2011/0531/article_1961.html）