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NFC近場無線通訊技術實踐非接觸點對點通訊

  • DIGITIMES企劃

NFC使用近距離無線傳輸交換資訊,用於高敏感個資的小額支付應用中,相當適合利用NFC非接觸式的身分驗證設計,處理電子支付應用。Nokia

近距離無線通訊技術(NFC),可以讓設備在非接觸前提下,進行點對點的無線通訊行為,而在行動裝置的設計方案中,在Google於Android手機、平板電腦陸續將NFC技術方案整合於標準開發平台上,讓第三方軟體開發商也可藉此發展多元的行動NFC應用...

NFC(Near Field Communication)近場無線通訊技術,其技術目的在於提供近距離之無接觸無線數據交換,例如進行讀取?寫入非接觸式IC卡,除各種安全應用外,NFC技術特性近來也開始被用於更生活化的行動裝置整合應用。

圖為Renesas整合NFC與無線充電應用的整合解決方案。Renesas

NFC用途相當多,由於不用接觸就能進行短距離資料交換與傳輸,因此使用場合多元。STMicroelectronics

NFC可用於身分驗證、電子支付驗證、產品配對驗證等多種應用,驗證過程不用實體連線,利用RF無線傳輸即完成相關處理。STMicroelectronics

NFC技術是由Philips、Sony聯合開發的無線連接技術,NFC的應用可以讓電子設備即便沒有實體傳輸線連接,亦可進行資料傳輸,而NFC在現今已大量用於電子錢包、識別證等生活化用途,而在現今各種傳輸線材、介面多元化發展,NFC技術正可以利用無線化傳輸優勢,提供一個絕佳的數據傳輸應用解決方案。

不用實線即可驗證、傳輸 適用電子票證、電子支付應用

而NFC技術除了不需要線就能進行資料交換的優勢外,其實在應用機制上,NFC也佔有相當程度的應用優勢,因為NFC的使用型態,僅為利用兩裝置的簡單靠近、感應即完成通訊,整個過程不僅直覺、快速,也因為近距離感應與無實際連線進行傳輸,讓NFC的傳輸安全性也相對獲得保障,這些特性尤其在亟需高度安全性、保密性的電子支付、票證支付等應用場合,NFC技術更是唯一的首選方案。

在支援NFC無線通訊技術的設備,可選擇進行主動?被動型態進行無線通訊,而在被動模式狀態下,對於發起NFC通訊要求的設備(NFC主設備)可在整個無線數據交換的通訊過程提供RF-field,再經由傳送傳輸初始命令後,在NFC主設備即可告知NFC目標設備預計進行的傳輸通訊是選用哪個傳輸速度進行通訊,一般主設備可以要求106kbps、212kbps或424kbps速度進行資料交換。而在NFC目標設備上,在取得預期進行的傳輸速度要求後,目標設備進行應答後,彼此交互完成無線數據交換。

傳輸過程自動完成各項驗證 簡化使用者應用程序

而NFC目標設備不必產生RF-field,可運用load modulation(負載調變)技術將應答採相同的傳輸速度要求,無線傳送給NFC主設備接收。NFC通訊機制設計和以ISO14443A、MIFARE、FeliCa等非接觸式的智慧卡架構相容,所以由NFC主設備在主動或被動型態下,都能使用同樣的連線初始化程序來檢測非接觸式的智慧卡、或NFC目標設備來建立無線通訊渠道。

但在主動型態進行無線通訊時,在每一部設備預計向另一台設備發起無線傳輸程序過程中,都必須先行建構RF-field,以便於進行後續的通訊速度確認與交互應答,而在行動裝置產品應用中,可以透過初期發起通訊的同時確認兩組設備的電力狀態,也可設計由電能存量較高的設備作為NFC的主設備,進而由主設備建構RF-field,而由電池電量較低的設備以被動方式進行應答交互,因為建構RF-field須耗用較高電能,而由低電量的設備作為被動設備,在進行NFC通訊過程可大幅降低功耗,進而延長電池續航力。

在NFC通訊的標準化方面,NFC為符合多種標準的開放式平台技術,不同的通訊標準已規定NFC設備使用的調變、編碼、傳輸效能、RF介面所使用的訊框格式,同時定義傳輸過程的主動?被動初始化程序。而要作為一款面向消費者需求的傳輸、交易機制,NFC在技術架構上要比紅外線傳輸技術顯得更快速、且操作程序更為簡便;此外,相較藍牙無線通訊技術雖可支援超過10m的無線通訊距離,但實際上僅能算是可補足NFC通訊距離過短的缺點,但在安全性與便利性上仍較NFC略遜一籌。

與紅外線、藍牙技術不同 NFC短距離非接觸具價值

但在產品設計上,與紅外線技術不同的是,NFC與藍牙無線傳輸技術反而可以成為彼此互補的整合設計方案。例如,NFC近接即能溝通、傳輸的技術方案,正好可以用來解決藍牙無線傳輸方案必須先進行裝置配對、驗證的繁瑣過程才可以開始使用的限制,讓藍牙傳輸方案的無線連結更具便利性,利用NFC技術方案近接、感應、驗證可在不接觸的前提下,透過靠近感應確認設備合法性,讓整個藍牙無線傳輸的使用體驗大幅提升。

前述的輔助藍牙網路建立的驗證、配對應用形式,只是NFC多元應用的形式之一,基本上NFC設備另可作為非接觸式智慧卡、門禁卡的讀寫終端,甚至是設備與設備間的傳輸途徑,解決如門禁、安全應用,或是利用極短距離進行的無線資訊交換?傳輸途徑,進行電子小額支付程序,也可以利用NFC作為重要數位內容交換傳輸前的使用金鑰交換驗證程序,先由NFC確認傳送方與接收方的傳輸渠道速度、方法後,搭配身分驗證與使用權限確認,再由高速鍊路進行實際內容傳輸交換程序。

尤其是NFC的應用方案相當多,對於用戶來說,也可開啟周邊可能服務進行探索,確認周邊有相關應用服務後,再由NFC近接感應進行服務使用權限驗證與關鍵資料交換程序,透過探索周邊環境與相關NFC設備的應用功能與服務,對於未來在使用介面大幅客製化與生活應用簡化趨勢下,透過NFC的感測、驗證與取得相關應用資源過程中,使相關應用與服務的取得過程儘可能簡化,同時又可達到交易或資料交換過程中確實保密的使用要求。

即便NFC傳輸距離甚短、同時已可達一定程度的傳輸安全性,但實際上用於進行行動小額支付這類應用,使用者仍會對NFC的安全性有顧慮,因為NFC技術本身已相容多種開放標準,若無搭配對應安全機制,無法消弭用戶對NFC的安全疑慮,而目前也有相關廠商採行NFC解決方案搭配安全晶片整合的複合應用設計方案,在其應用之NFC架構下,不只保有NFC的便利性,透過安全晶片整合,另可達到比一般NFC通訊方案強度更高的資安保全應用架構。

除安全晶片的整合方案外,目前也有採取NFC整合SIM(Subscriber Identity Module)用戶驗證模組之安全模式應用,利用SIM把托管之行動商務應用程式與保管安全金鑰,再搭配NFC整合應用方案提供更完整的應用服務安全保障。