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近來，近場通信(NFC)技術(shù)應(yīng)用在世界范圍內(nèi)受到了廣泛關(guān)注，國內(nèi)外的電信運營商、手機廠商等不同角色紛紛開展應(yīng)用試點，一些國際性協(xié)會組織也積極進行標(biāo)準(zhǔn)化促進工作。據(jù)業(yè)內(nèi)相關(guān)機構(gòu)預(yù)測，基于近場通信技術(shù)的手機應(yīng)用將會成為移動增值業(yè)務(wù)的下一個殺手級應(yīng)用。 什么是近場通信 1 近場通信(NFC)技術(shù) 近場通信（Near Field Communication，NFC），是由非接觸式射頻識別(RFID)及互連互通技術(shù)整合演變而來，通過在單一芯片上集成感應(yīng)式讀卡器、感應(yīng)式卡片和點對點通信的功能，利用移動終端實現(xiàn)移動支付、電子票務(wù)、門禁、移動身份識別、防偽等應(yīng)用。 NFC采用13.56MHz作為近距離通信頻率標(biāo)準(zhǔn)，兼容ISO 14443、ISO 15693、Felica等射頻標(biāo)準(zhǔn)。其典型操作距離只有幾厘米，運行距離范圍在20cm內(nèi)，數(shù)據(jù)傳輸速度可以選擇106Kb/s、212Kb/s或者424Kb/s，將來可提高至1Mb左右。NFC信息傳遞是通過頻譜中無線頻率部分的電磁感應(yīng)耦合方式實現(xiàn)的。 2 電信智能卡 智能卡的名稱來源于英文名詞“Smart Card”，是IC卡（集成電路卡）的一種。智能卡包括中央處理器CPU、可編程只讀存儲器EEPROM、隨機存儲器RAM和固化在只讀存儲器ROM中的卡內(nèi)操作系統(tǒng)COS(Chip Operating System)�？ㄖ袛�(shù)據(jù)分為外部讀取和內(nèi)部處理部分，能夠確�？ㄖ袛�(shù)據(jù)安全可靠。 根據(jù)應(yīng)用的行業(yè)來劃分，智能卡又可以劃分為：電信智能卡、金融智能卡、身份證智能卡、門禁智能卡等。目前我國電信行業(yè)總發(fā)卡量已超過20多億張，占我國IC卡發(fā)行總量的75%左右。2006年中國聯(lián)通電信智能卡發(fā)行量超過了 1.27億張，中國移動發(fā)行量約4億張。 電信智能卡最初的定位僅僅是承擔(dān)手機登錄網(wǎng)絡(luò)時的鑒權(quán)認(rèn)證，通常稱為SIM卡或UIM卡。隨著移動通信技術(shù)和增值業(yè)務(wù)技術(shù)的發(fā)展，電信智能卡已經(jīng)發(fā)展成為了運營商快速開展增值業(yè)務(wù)的強大平臺。 近場通信技術(shù)及應(yīng)用 1 近場通信技術(shù)研究進展 從目前情況看，近場通信相關(guān)的主要技術(shù)方案包括以下幾種。 ● 雙界面卡 雙界面卡是基于卡片的解決方案，由一個微處理器芯片和一個與微處理器相連的天線線圈組成，集接觸式與非接觸式接口為一體，兩種接口共享同一個微處理器、操作系統(tǒng)和EEPROM。非接觸界面由讀寫器產(chǎn)生的電磁場提供能量，通過射頻方式實現(xiàn)能量供應(yīng)和數(shù)據(jù)傳輸。接觸界面完全兼容接觸式卡片應(yīng)用系統(tǒng)和讀寫機具。 通過雙界面卡方案實現(xiàn)的移動增值服務(wù)，只限于卡模擬方式，例如電子錢包卡、電子票、門禁卡等應(yīng)用。目前實現(xiàn)方式包括定制手機、低成本天線組件兩種方案。 ● NFC NFC是基于手機終端的技術(shù)解決方案，將NFC控制芯片、非接觸式應(yīng)用芯片（SmartMx）、射頻天線集成到手機上。 NFC方案可以實現(xiàn)卡模擬、閱讀器模擬、點對點通信三種應(yīng)用模式，例如支付類應(yīng)用、票務(wù)應(yīng)用、防偽、廣告、數(shù)據(jù)同步等。 ● eNFC eNFC是手機和智能卡相融合的實現(xiàn)方式，將非接觸式IC卡應(yīng)用放在(U)SIM卡中，NFC芯片通過單線通信協(xié)議與(U)SIM卡通信，更加符合機卡分離的技術(shù)特點。原有的移動通信應(yīng)用與非接觸式IC卡等增值應(yīng)用由統(tǒng)一的單芯片管理，使得移動運營商可更加安全、簡便、有力的對(U)SIM卡以及其中的增值應(yīng)用進行發(fā)行、管理和控制，因此受到多數(shù)運營商的青睞。 2 技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化 NFC由Philips、Sony兩家公司提出后，在2003年12月8日通過ISO/IEC（International Organization for Standardization/International Electrotechnical Commission）機構(gòu)的審核而成為國際標(biāo)準(zhǔn)，并在2004年3月18日由ECMA（European Computer Manufacturers Association）認(rèn)定為歐洲標(biāo)準(zhǔn)。目前已通過的標(biāo)準(zhǔn)編列有ISO/IEC 18092（NFCIP-1）、ECMA-340、ECMA-352、ECMA-356、ECMA-362、ISO/IEC 21481（NFCIP-2）。 為了推動NFC技術(shù)的發(fā)展和普及，飛利浦、索尼和諾基亞創(chuàng)建了一個非營利性的行業(yè)協(xié)會——NFC 論壇，旨在促進NFC技術(shù)的實施和標(biāo)準(zhǔn)化，確保設(shè)備和服務(wù)之間協(xié)同合作。目前，NFC論壇在全球擁有超過100多個成員，其中包括我國的復(fù)旦微電子和清華同方微電子。 2006年8月，NFC論壇正式對外發(fā)布四份關(guān)于NFC的技術(shù)文件，使NFC有了更清晰具體的實現(xiàn)方向，同時也使NFC技術(shù)與手機的結(jié)合取得重要進展。這些文件包括數(shù)據(jù)交換格式(NFC Data Exchange Format，NDEF)、記錄類型定義(NFC Record Type Definition，RTD)，以及與RTD相關(guān)的文件與網(wǎng)絡(luò)資源的基本技術(shù)規(guī)格(NFC Text RTD Technical Specification、NFC URI RTD Technical Specification)。 目前仍有NFC的一些標(biāo)準(zhǔn)沒有被確定，自2006年11月USB組織對SIM卡和手機基帶間的高速接口進行投票以來，手機中SIM卡與NFC芯片連接的接口標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)拖延了相當(dāng)長的時間。國際標(biāo)準(zhǔn)化組織在專注于NFC接口方面的工作，目前仍在進行中。 3 應(yīng)用模式及國內(nèi)外案例 近場通信業(yè)務(wù)支持卡模擬、閱讀器模擬，點對點通信三種應(yīng)用模式。
近幾年時間里，國內(nèi)外進行了很多有關(guān)NFC技術(shù)應(yīng)用的試驗，為技術(shù)改進和應(yīng)用推廣奠定了很好的基礎(chǔ)，其中包括：
基于電信智能卡的近場通信技術(shù)探索 1 技術(shù)方案特點 該方案以SIM卡為核心，應(yīng)用放在單芯片的SIM卡中，確保了業(yè)務(wù)完全是由運營商控制并進行有效管理。業(yè)務(wù)邏輯層與射頻RF層分離，業(yè)務(wù)邏輯由SIM卡管理，而射頻由內(nèi)置于手機的NFC芯片進行管理。采用此方案，可以很容易地將目前已經(jīng)在Java卡上實現(xiàn)的其他應(yīng)用，例如銀行及公交應(yīng)用部署在SIM卡上，使SIM卡成為一卡多用的多功能卡。方案特點如下：
2 相關(guān)技術(shù)環(huán)節(jié) eNFC芯片組 該芯片組要求支持標(biāo)準(zhǔn)的ISO 15693, ISO 14443-A/B、ISO 18092協(xié)議；支持讀卡器、卡片模擬以及點對點數(shù)據(jù)傳輸三種工作模式，支持匱電工作模式。目前已有Inside公司可提供商用產(chǎn)品，NXP公司也將于2007年底提供此類芯片組。 SIM卡 為保證SIM 卡上交易應(yīng)用的安全性以及交易應(yīng)用的空中下載，按照Global Platform要求實現(xiàn)SIM卡的應(yīng)用管理架構(gòu)。為保證應(yīng)用提供商及可信任的第三方能夠獨立開發(fā)交易應(yīng)用，SIM卡應(yīng)同時支持Java卡標(biāo)準(zhǔn)，以保證卡片及應(yīng)用的互操作性。同時支持單線通信協(xié)議實現(xiàn)與eNFC芯片之間的通信，也必須兼容ISO 7816接口保證SIM卡原有移動通信業(yè)務(wù)的正常使用，并支持多線程操作模式。目前雅斯拓等多家卡商均可提供此類卡片。
手機終端 手機終端硬件上，需集成eNFC芯片及天線，將eNFC芯片與SIM卡的第六管腳相連，以保證eNFC芯片與SIM卡的通信。在軟件方面，實現(xiàn)BIP協(xié)議以支持SIM卡通過TCP/IP通道與遠端服務(wù)器進行通信。SAGEM此類手機終端已經(jīng)在巴黎地鐵的試點項目應(yīng)用。
3 重要技術(shù)問題研究 （1）NFC控制芯片與SIM卡通信協(xié)議 考慮到與國際規(guī)范兼容問題，NFC控制芯片與SIM卡通信協(xié)議將采用單線協(xié)議。手機上的非接觸模塊被劃分為如下兩個部分。 eNFC芯片組：eNFC芯片組與天線一起被設(shè)計在手機中，起到一個調(diào)制解調(diào)器的作用。它主要用來處理射頻RF協(xié)議本身，將射頻信號轉(zhuǎn)換為幀信號從SIM卡上的C6管腳傳送到SIM卡中，或者將從SIM卡同一管腳接收到的幀信號轉(zhuǎn)換為射頻信號。 SIM卡：SIM卡主要用于存儲Java應(yīng)用并處理非接觸交易，卡片須支持單線協(xié)議并能夠與eNFC芯片進行通信。 單線協(xié)議本身是一個全雙工的通信協(xié)議，使用電壓和電流調(diào)制在SIM卡片及eNFC芯片組之間傳輸數(shù)據(jù)。
（2） 應(yīng)用安全機制 整個系統(tǒng)及業(yè)務(wù)流程遵循GP標(biāo)準(zhǔn)，以滿足應(yīng)用各方對安全性的要求。根據(jù)GP標(biāo)準(zhǔn)，卡片內(nèi)存被分隔為若干獨立的安全域，分為如下兩種類型。
（3）匱電工作模式 公交、門禁等典型應(yīng)用均要求支持匱電工作模式，此時能量主要是由線圈感應(yīng)獲得，相對有限。低能量會導(dǎo)致射頻性能低和不可靠數(shù)據(jù)產(chǎn)生，這就要求NFC控制芯片、SIM卡等都具備低功耗工作能力，有效利用手機的殘留電量達到匱電工作狀態(tài)下的良好的射頻性能。 應(yīng)用前景展望 電信智能卡未來必將會提供更大存儲容量、更高通信速率、更強計算能力以及更加完善的身份鑒權(quán)體系。基于以上的技術(shù)保障，電信智能卡將會成為一個支持多任務(wù)、多應(yīng)用的業(yè)務(wù)平臺。作為其中一類重要的應(yīng)用，近場通信技術(shù)應(yīng)用將改變移動運營商、手機廠商、智能卡廠商、系統(tǒng)供應(yīng)商、應(yīng)用提供商之間合作的方式，建立新的業(yè)務(wù)模式與贏利機會，進一步提高用戶消費行為的電子化程度，從而成為移動通信行業(yè)增值業(yè)務(wù)新的增長點。 |
