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今天，无处不在的短程无线技术是最重要的无线电通讯技术之一，虽然日常生活中看不到它，但我们的生活却离不开它。125kHz到红外频段，无线应用遍及各个频段，从IR遥控到无线宽带应用，应用领域非常广泛，而且这只是冰山一角。
从802.11 Wi-Fi、蓝牙、ZigBee、Gen2 RFID、Z-Wave、IrDA到WiMAX，各种标准和协议也层出不穷，各种产品应有尽有。现在，又有一种更先进的近场通讯(NFC)技术填补了0到20cm短距离通讯的空白，作为一种短程无线电技术供消费者选择。 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，在工作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讯。 由于在初级线圈(发射天线)和次级线圈之间仍有相当大的距离，因此可以将NFC看做是一个耦合系数非常低的互感器。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的速率下降(这里d为通讯距离或范围)，因此使近场通讯成为名副其实的短程通讯技术，而在称之为无线电波的远场中，信号强度以1/d2的速率下降。 NXP公司和索尼公司发明了NFC技术，Ecma International公司首次采用它做为一项标准(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开始生产兼容性和互操作芯片。 这个标准类似于智能卡中所采用的NFC技术，并与其兼容，其内部芯片能够使消费者通过销售点(POS)终端阅读器进行支付。在某些工作模式下NFC的功能类似于射频识别(RFID)。NXP公司的MIFARE和索尼公司的FeliCa产品就采用了已经制定的智能卡标准。 该标准规定了一个13.56MHz的工作频率，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，取决于通讯范围，在20cm或大约8英寸时传输速率最大，实际通讯范围只有几英寸或不大于10cm，该标准规定了多种工作模式。 在主动模式下，通讯双方收发器加电后，任何一方可以采用“发送前侦听”协议来发起一个半双工发送。在一个以上NFC设备试图访问一个阅读器时这个功能可以防止冲突，其中一个设备是发起者，而其它设备则是目标。 在被动模式下，象RFID标签一样，目标是一个被动设备。标签从发起者传输的磁场获得工作能量，然后通过调制磁场将数据传送给发起者(后扫描调制，AM的一种)。 象任何先进的无线技术一样，NFC同样面临安全问题。但是NFC设备非常小的通讯范围完全可以将黑客排除在外。在这样小的范围内，完全可以放心地进行通讯。如果需要更高的安全性，可以使用带智能卡技术的NFC，智能卡技术内置了重载加密认证功能。 NFC的应用领域 NFC主要应用在三大领域：安全交易或支付、对等通讯、服务发现或信息传递。 随着NFC技术使原先采用智能卡、现在已经流行的自动支付系统的功能得到扩展，预期安全交易将成为NFC的最大应用领域。与智能卡不同的是NFC收发器嵌入在蜂窝电话中。购物时只需要将蜂窝电话对准阅读器或使其处于距离阅读器1英寸的范围内，咝的一声，就完成了记帐过程。 您可以想象一下使用具有NFC功能的蜂窝电话购买电影票或飞机票、火车票或支付酒店费用的情形(图1)。另一个应用领域是自动门禁系统，只需要让蜂窝电话从阅读器附近通过，就可以得到许可，进入大楼、停车场或其它限制区域。
第二个设想的应用是使用NFC来启动其它无线设备。诸如Wi-Fi和蓝牙这样的短程无线通讯要求双方首先建立一个点对点链路来交换信息，建立正确的协议，有时把这个过程称为配对。 用户只需要将他们的蜂窝电话、膝上型电脑和其它设备放在一起，NFC技术就可以自动完成协议建立所要求的信息交换，之后，就可以使用新的无线模式在更远的距离范围内进行更快的通讯。这个功能应该对那些链接蓝牙设备时经常遭遇麻烦的用户更有意义。 NXP公司NFC业务开发经理Dave Holmes将能够使其它应用设备快速自动地实现访问的工作模式称之为“安全解码环”。类似地，这种P2P模式也可以用来通过将两部蜂窝电话互相应答而交换虚拟业务卡。 在第三个应用领域，服务提供商可以使用内置NFC来设定显示或告示(海报)，用户携带蜂窝电话经过显示器附近，蜂窝电话屏幕上酒会自动弹出有关信息，这样用户就得到了有关服务的更多信息(图2)。这种显示器采用被动式NFC芯片，而蜂窝电话则相当于一个阅读器，有时蜂窝电话可以自动下载一个URL，然后直接联接到提供服务信息的Web站点。
NFC产品 最近，Innovision Research and Technology公司发布了该公司针对NFC论坛(多家公司组成的促进NFC技术的联盟)定义的1型标签格式开发的Topaz芯片，该芯片符合所有前述标准要求，其目标在于实现以读/写模式实现与NFC设备的互操作。此外Innovision公司还出售可以用来在无线收发器嵌入的知识产权(IP)模块。 NXP公司也将推出几款新产品以将NFC技术应用到任何设备中。其PN65K模块将PN531 NFC控制器、收发器芯片和一个智能卡控制器结合在一起，支持所有工作模式，数据传输速率为212或424 kbps。该模块提供SPI、I2C和UART串行接口和一个8位并行接口。 NXP的PN531控制器中包括带有一个8051嵌入式控制器的NFC收发器，其中的8051控制器用来实现包括安全特性在内的所有智能卡功能。在主动模式或被动模式中PN65K都可以作为发起设备来使用，在被动模式下，可以作为MIFARE或FeliCa智能卡的读写器。两种工作模式都支持P2P功能，所有芯片均采用48引脚散热型HVQFN封装。 NFC技术现状 随着各种芯片和模块的上市，NFC技术开始获得某些认可，在欧洲已经得到广泛应用，欧洲、美国和其它国家正在进行可行性测试。目前只有几款诺基亚和三星蜂窝电话具有NFC功能，但不久将会有更多品牌的蜂窝电话内置NFC功能。 要通过适宜的后台办公软件建立一个NFC基础架构，还有许多工作要做。但是现在NFC至少与智能卡阅读器是兼容的，这样就有了一个良好的起点。预期至少在2007年以前美国市场不会出现NFC产品。一旦用户体验了这种新型购物和通讯方式的便利和众多用途，就象其它无线设备一样，NFC设备也会使用户用上瘾。 |
