NFC应用方案

1概述

1.1NFC简介

NFC是Near Field Communication缩写，即近距离无线通讯技术。由飞利浦公司和索尼公司共同开发的NFC是一种非接触式识别和互联技术，可以在移动设备、消费类电子产品、PC 和智能控件工具间进行近距离无线通信。NFC 提供了一种简单、触控式的解决方案，可以让消费者简单直观地交换信息、访问内容与服务。

NFC近场通信技术是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。工作频率为13.56MHz.但是使用这种手机支付方案的用户必须更换特制的手机。目前这项技术在日韩被广泛应用。手机用户凭着配置了支付功能的手机就可以行遍全国：他们的手机可以用作机场登机验证、大厦的门禁钥匙、交通一卡通、信用卡、支付卡等等。

1.2NFC工作模式

卡模式（Card emulation）：这个模式其实就是相当于一张采用RFID技术的IC卡。可以替代大量的IC卡（包括信用卡）场合商场刷卡、公交卡、门禁管制，车票，门票等等。此种方式下，有一个极大的优点，那就是卡片通过非接触读卡器的 RF 域来供电，即便是寄主设备（如手机）没电也可以工作。

点对点模式（P2P mode）：这个模式和红外线差不多，可用于数据交换，只是传输距离较短，传输创建速度较快，传输速度也快些，功耗低（蓝牙也类似）。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，多个设备如数码相机、PDA、计算机和手机之间都可以交换资料或者服务。

1.3NFC的优点

NFC具有如下的优点：

    (1)读取方便

    数据的读取免“接触”，无需光源，甚至可以透过外包装来进行。有效识别距离大，采用自带电池的主动标签时，有效识别距离可达到30米以上。

    (2)识别速度快

    电子标签一进入识别场所，阅读器就可以即时读取其中的信息，而且能够同时处理多个电子标签，实现批量识别。

    (3)容易实现小型化和多样化的形状

   电子标签在读取上并不受尺寸大小与形状之。它的体积小，易封装，外形多样(如卡状、环状、钮扣形、笔形等)，可以隐藏或者嵌入在大多数材料或产品内，使被标记的货品更加美观。可应用于不同场合，使用非常方便。

    (4)数据的记忆容量大

    目前市场上生产的电子标签芯片，存储数据量最低的也有17位二进制数，远远大于条形码的数据量。未来物品所需携带的资料量愈来愈大，数据容量会随着记忆规格的发展而扩大，对此电子标签不会受到。

    (5)穿透性 

    NFC在识别时能透过泥浆、污垢、油漆涂料、油污、木材、水泥、塑料、水和蒸汽等非金属材料阅读标签，不必一定与电子标签载体直接接触。数据传输使用较高的频段，利用无线电原理传输信号，电子标签即使被诸如上述的纸张、木材、塑料等包裹时仍然可以进行穿透性通讯。 

    (6)耐环境性

    NFC在黑暗或脏污的环境之中，也可以读取数据。它对水、油和药品等物质有较强的抗污性，不像纸张一受到脏污就会看不到，甚至在恶劣环境下也可以使用，工作温度可达-25℃～+70℃，因此电子标签成为肮脏、潮湿和刺目等恶劣环境下阅读的理想选择。

    (7)使用寿命长，应用范围广

    电子标签的使用寿命可长达10年以上，读写10万次，无机械磨损、无机械故障。

    (8)更好的安全性

    电子标签的编号独一无二，可以为存储数据的读写设置密码保护，还可以通过一种加密运算加入防伪识别码。只要通过联网或生产厂商的防盗识别设备如阅读器等扫描，立即可以分辨产品的真伪，具有更高的安全性。

    (9)成本

    电子标签价格将随着技术的发展及生产规模的扩大而降低。

2NFC手机系统

2.1系统组成

一个最基本的NFC手机系统一般是由存储标识物信息的芯片即电子标签（Tag）、用于写入和读出标签数据的阅读器（Reader，也可称为读头）以及天线组成。为了能实现对标签数据的处理，还需具备相应的计算机系统支持。

(1)电子标签(Tag，即射频卡)：是NFC的核心部件，它被装置于被识别的物体上，存储着一定格式的电子数据，即关于此物体的详细信息。标签类似于条码技术中的条码符号，但不同的是必须能够自动或半自动地把存储的信息发射出去。电子标签由标签天线和标签芯片组成。标签芯片是具有无线收发功能和存储功能的单片系统(S0C)，其中存储有约定格式的编码数据，用来唯一标识所附着的物体。它是射频识别系统的数据载体，具有智能读写及加密通信的能力。

(2)阅读器（即NFC手机）：它作为终端设备，能够自动以无接触的方式读取电子标签所存储的电子数据，是NFC手机系统信息控制和处理中心。阅读器与电子标签之间存在着通信协议，彼此互传信息。每当黏附有电子标签的物体通过它的读取范围时，就向标签发射无线电波，然后标签回送自身储存的物体信息，整个过程是非接触式的。

(3)天线(Antenna)：在电子标签和阅读器间传递射频信号。阅读器上连接的天线一般做成门框形式，放在被测物品进出的通道口，它一方面给无源的电子标签发射无线电信号提供电能以激活电子标签；另一方面也接收电子标签上发出的信息。在每个电子标签上也有自己的微形天线，用于和阅读器进行通讯。

2.2系统的工作原理

NFC手机系统的工作原理示意图参见图1。通常电子标签（Tag）安置在物体上，具备识读功能的NFC手机通过天线发送出一定频率的射频信号；当电子标签进入手机的电波接收覆盖范围时，其微形天线产生感应电流，电子标签获得能量被激活并向手机发送识别所需的数据等信息（电子标签从接收到的射频脉冲中解调出指令送到控制逻辑，控制逻辑接收指令完成存储、发送数据或其他操作）；手机接收到来自电子标签的载波信号，对信号进行解调和解码后送至计算机主机进行处理；计算机系统根据逻辑运算判断该标签的合法性，针对不同的设定做出相应的处理和控制，发出指令信号。

图1  NFC手机系统的工作原理

3NFC的应用

3.1概述

NFC可以开展的应用有很多。

1)卡类模式的应用

a)电子钱包的应用，如银行卡、加油卡、停车卡和交通卡等。

b)票务类应用，如电影票、飞机票和船票等。

c)ID类应用，如门禁卡、会员卡和积分卡等。

2)读写模式应用

a)标签应用，如广告信息、信息查询、信息写入和防伪等等。

3)点对点模式应用

a)信息交换应用，联系人交换和游戏等。

当然NFC的应用不限于此，在谷歌公司的推动下，基于NFC的应用会更加的丰富。

3.2防伪的应用

NFC防伪的原理是：将商品识别号（ID）即防伪码（它是通过硬件或软件算法进行加密）写在NFC芯片中，这个ID在生产、销售等所有环节中是唯一的；芯片被制作成电子标签，电子标签被附加在商品上，使它成为商品不可分割的一部分。当电子标签“被迫”与商品分离时，商品的“完整性”被破坏，商品被认为已被“消费”，防伪结束。在上述环节中，通过各种技术手段保证此ID验证过程是不可伪造和篡改的。如果验证机制被伪造，则会出现伪造的商品；如果验证过程被篡改，则导致真品被“证伪”从而扰乱市场。这样，在商品从生产、流通到消费的全过程中，都只有一个被唯一ID标识的拥有唯一验证手段的商品存在，从而达到防伪的目的。NFC电子标签的识别ID数据是只读的，不可更改。为了防止造假者使用相同ID的伪造电子标签，在防伪标签中还可以写入一个与ID关联的也具有唯一性的隐秘信息“密钥”，用于鉴别验证过程的唯一性。因此防伪标签ID唯一，芯片中隐秘验证信息唯一以及严格的加密认证机制，可使防伪技术长期有效。

国内人们常用的商品，诸如酒类、化妆品、医药保健品等中的一些名牌，假冒伪劣商品出现市场会严重影响这些名牌商品的信誉，影响国家的经济建设，其防伪很具必要性。

NFC防伪技术突破了以往防伪技术的思路，采取了一种新举措，使其具有难以伪造性、易于识别性、信息反馈性、密码唯一性、密码保密性、使用一次性等特点。利用NFC技术防伪，与激光防伪、数字防伪等相比，其优点在于：每个标签有一个唯一的ID号码，此唯一ID是在制作芯片时放在ROM中的，无法修改、难以仿造；无机械磨损，防污损；阅读器具有不直接对最终用户开放的物理接口，保证其自身的安全性；数据安全方面除电子标签的密码保护外，数据部分可用一些算法实现安全管理；阅读器与电子标签之间存在相互认证的过程等。

3.3企业的应用

员工可以利用NFC智能手机和其它设备进入员工停车场或食堂并支付费用。NFC标签可以被放置在会议室内部，与会者就可以在标签前挥动自己的兼容手机使其静音或打开Wi-Fi，亦可以实现会议的签到签退功能。

3.4的应用

还可以利用NFC来改善公共服务、提高运输系统及其它。一些城市和郊区已经开始使用NFC为居民提供更好的服务和改善生活质量。NFC技术的出现让用户可以用智能手机或移动设备支付车费、进入停车场及支付费用、进入游泳池或图书馆等公共设施。

3.5零售业的应用

NFC可以通过结合无线优惠券、会员卡和支付选择扩展和提升现代购物体验。消费者可以用个人应用程序扫描产品货架上的NFC标签，获得关于该产品更加个性化的信息。举个例子，如果你对坚果过敏，通过扫描产品，你的NFC设备能自动检测出该产品是否含有坚果并做出提醒。通过触碰NFC标签来获得信息、增加到购物篮、获得优惠券和其它新的用途将对零售业产生越来越大的影响。

3.6市场营销的应用

NFC技术对于现代市场营销商有着深远的影响。用户只需用NFC手机在NFC海报、广告、广告牌或电影海报上挥一挥就可以立即获得产品或服务的信息。商家可以把NFC标签放在店门口，那么用户就可以自动打开自己的网站。在食品服务方面，酒吧和餐馆可以从订购NFC杯垫和其它促销材料，让顾客可以扫描它们获得该店或广告商的更多信息。

3.7信息交换的应用

NFC还可以作为一种短程技术，当几部设备离得非常近的时候，文件和其它内容就可以在这些设备中传递。这项功能对于需要协作的场所非常有用，如需要分享文件或多个玩家进行游戏的时候。可以通过NFC在几部兼容设备间传递数据。利用基于NFC的Android Beam功能让用户将智能手机或设备互相接触实行多玩家在线游戏。

3.8安防的应用

NFC是一项适用于门禁系统的技术，这种近距离无线通信标准能够在几厘米的距离内实现设备间的数据交换。NFC还完全符合管理非接触式智能卡的ISO标准，这是其成为理想平台的一大显著特点。通过使用配备NFC技术的手机携带便携式身份凭证卡，然后以无线方式由读卡器读取，用户只需在读卡器前出示手机即可开门。

NFC虚拟凭证卡的最简单模式就是复制现行卡片内的门禁原则。手机将身份信息传递给读卡器，后者又传送给现有的门禁系统，最后打开门。这样，无需使用钥匙或智能卡，就可提供更安全、更便携的方式来配置、监控和修改凭证卡安全参数，不仅消除了凭证卡被复制的风险，而且还可在必要时临时分发凭证卡，若丢失或被盗也可取消凭证卡。

新一代智能卡技术的发展，使得企业能够通过将门禁和电脑桌面登录整合到单一的身份识别平台，来保护设施、人员和资产。这种集成多应用的门禁解决方案不仅可用于传统的证卡和读卡器，还将用于移动设备(包括手机)。这些手机使用无线近距离通信(NFC)技术来接收及出示以往寄存在非接触式智能卡的虚拟凭证卡，实现开门、电子支付和安全读取数据等应用。

NFC移动访问设备具有智能特性，能够验证个人身份信息和其他相关访问规则，从而降低了未来对门禁读卡器(及门锁)的智能性和连接功能的要求。此外，NFC手机将通过使用加密的安全通信发送认证信息至读卡器，实现门禁的控出准入。这个过程中，读卡器只是需要解读用于开门的加密命令。—读卡器或锁具未来可免连接到控制面板或服务器，显著降低读卡器或锁具的部署成本。

融合门禁和电脑桌面登录的集成多应用解决方案是门禁行业的大势所趋，并正在创造大量新的市场机会。随着此类解决方案不断迁移到NFC智能手机等移动平台，它们有机会成为客户的首选方案。

3.9移动支付的应用

移动支付是目前新兴的支付技术热点之一，近场支付的核心理念就是利用手机的NFC功能实现支付功能，并可利用手机的网络通信实现远程支付功能。利用NFC的安全性来保证支付信息和支付过程的安全，近场支付具备易用、安全、快捷等特性。

移动支付除了电子支付应用外，还可以提供丰富的服务。例如：

(1)离线支付：用户可以使用手机中的电子钱包功能直接在POS终端上刷卡消费。刷卡过程中，POS终端与电子钱包进行脱机方式的交易消费认证和消费授权。用户可设定支付密码，当采用电子钱包支付的时候，如支付额度超过用户的设定门限，需用户输入支付密码，完成支付。交易成功后，移动终端电子钱包产生一条消费记录。离线刷卡快捷、方便，可以广泛应用于超市、食堂、报刊亭、便利店。刷卡过程中，手机不离开用户的手中，用户感受比较好。

(2)在线支付：用户可以使用手机的大额帐户在POS终端上刷卡消费。刷卡过程中，POS终端与大额帐户以及后台之间进行交易消费认证和消费授权。用户需要输入支付密码完成交易。

(3)电子票：电子票的应用包括用户使用手机购买电子票、电子票空中下载至手机端、用户使用电子票检票等主要应用过程，取代现在的纸质票据。电子票可以广泛应用于电影院、体育馆、展览会等。电子票让用户足不出户可以购票，非常方便。与纸质票相比，节省了印刷、配送等成本。还可以扩充其它应用如消息推送、精准营销等。

(4)积分：手机可以模拟成一张积分卡，用户可以累积和消费积分，可以随时查询积分。积分应用是商家提升客户忠诚度的一个有效手段。

(5)空中开卡/锁卡功能：使用户用手机开通、锁定卡应用，比如钱包应用。用户可以通过手机申请开通钱包、锁定钱包。开通钱包后，用户可以使用这个钱包进行消费，也可以进行余额明细的查询等操作。用户可以随时锁定卡应用，比如锁定钱包，它暂时不能使用。锁卡功能增强了钱包的安全性。

(6)空中充值：用户直接可以使用手机给钱包充值。用户可以随时随地进行充值，非常方便。除了用户主动地进行充值，还可以设定绑定帐户进行自动充值。