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有了RFID,为什么还会出现NFC呢?

泉城嵌入式 来源:泉城嵌入式 2023-05-04 11:52 次阅读

一、NFC的发展历史

NFC起源于RFIDRFID技术最早追溯到第二次世界大战期间,它被用来在空战中进行敌我识别。到了20世纪70年代末期,美国政府通过Los Alamos科学实验室将RFID技术转移到民间,最先商用在牲畜管理上。80年代后,RFID技术及产品进入商业应用阶段,各种规模应用开始出现。到了90年代,RFID产品得到广泛应用,成为人们生活中的一部分。

但是RFID的标准化问题日益严重。由于缺乏统一的标准,不同企业使用的RFID产品的频率、编码、存储规则以及数据内容等不尽相同,阅读器和标签不能通用,企业与企业之间无法顺利进行数据交换与协同工作,严重阻碍了RFID的发展。RFID标准争夺的核心就是RFID数据内容的编码格式。

国际上形成了五大标准组织,分别代表不同团体或者国家的利益。EPC Global由北美UCC产品统一编码组织和欧洲EAN产品标准组织联合成立,在全球拥有上百家成员,得到了零售巨头沃尔玛,制造业巨头强生、宝洁等跨国公司的支持。AIM、ISO、UID代表了欧美国家和日本;IP-X的成员以非洲、大洋洲、亚洲等国家为主。比较而言,EPC Global由于集合了美国和欧洲厂商,实力相对占上风。

在非接触卡的市场上,市场份额主要被两家电子巨头-飞利浦和索尼公司把持。飞利浦公司主导的Mifare最后成为ISO 14443-A标准。索尼公司主推的是Felica技术。索尼公司想把Felica推成ISO标准,但是由于地域性及其他原因,并未被ISO接受。Felica主要应用在日本市场,在香港的公交系统及国内少数城市如武汉的公交系统中也有使用。另外,由摩托罗拉公司主导的ISO 1444-B不如Mifare和Felica应用广泛,在欧洲一些国家如法国有一定的应用。由于标准不统一,各厂家各自为战,阻碍了市场的健康发展。因此,飞利浦公司和索尼公司整合了相关资源,共同推出了短距离通信技术和应用的统一方案,即现在的NFC技术。该技术融合了Mifare和Felica,增加了点对点通信

为了吸引更多的力量投入到NFC领域,加速NFC技术的普及,飞利浦、索尼和诺基亚公司牵头成立了NFC Forum,开始推广NFC技术和商业应用。NFC Forum的目的是开发NFC标准和互操作性协议,鼓励行业使用这些规范,从而形成一个完整的NFC生态系统。

从RFID的标准化历程及NFC Forum的成立来看,标准之争及市场新应用需求的出现是NFC出现并得以推广的原因。NFC把RFID读卡器和智能卡功能结合在一起,可以直接利用现有的RFID基础设施。NFC中加入了点对点通信,用于NFC设备之间的数据传输。

二、NFC与RFID的区别

NFC技术起源于RFID,但是与RFID相比有一定的区别,主要包括以下内容。

(1) 工作频率

NFC的工作频率为13.56MHz,而RFID的工作频率有低频、高频(13.56MHz)及超高频。

(2)工作距离

NFC的工作距离理论上为0~20cm,但是在产品实现上,由于采用了特殊功率抑制技术,使其工作距离只有0~10cm,从而更好地保证业务的安全性。由于RFID具有不同的频率,其工作距离从几厘米到几十米不等。

(3)工作模式

NFC同时支持读写模式和卡模拟模式。在RFID中,读卡器和非接触卡是独立的两个实体,不能相互切换。

(4)点对点通信

NFC支持点对点通信模式,RFID不支持点对点模式。

(5)应用领域

RFID更多地被应用在生产、物流、跟踪、资产管理上,NFC则在门禁、公交车、手机支付等领域发挥巨大的作用。

(6)标准协议

NFC的底层通信技术兼容高频RFID技术(13.56MHz)的底层通信技术标准,即兼容ISO 14443/ISO 15693标准。NFC技术还定义了比较完整的上层应用规范,如LLCP、NDEF、SNEP、RTD等。

尽管NFC与RFID技术有一些区别,但是NFC技术,特别是底层的通信技术是完全兼容13.56MHz RFID技术的。因此在13.56MHz RFID的应用领域中,同样可以使用NFC技术来代替。

三、NFC相关的标准化组织

ISO

国际标准化组织(International Organization for Standardization)

在RFID及NFC领域,ISO/IEC制定了ISO 14443、ISO 15693、ISO 18092及ISO 21848等国际标准。

ISO 18092全称为Near Field Communication Interface and Protocol(NFCIP-1),即近距离通信接口和协议。该规范定义了工作频率为13.56MHz的电感耦合装置的近距离通信接口和协议,包括主动通信模式和被动通信模式、射频接口的调制方式、编码、传输速度和帧格式,以及在初始化过程中的防冲突机制、协议协商和数据交换的传输协议。

ISO 21481全称为Near Field Communication Interface and Protocol-2(NFCIP-2)。该规范的目的是将ISO 14443、ISO 15693以及ISO 18092融合在一起,通过一个标准的流程对这三种协议进行选择,使产品同时支持这三种协议并协同工作。

ECMA

ECMA(European Computer Manufacturers Association,欧洲计算机制造商协会)

ECMA的主要任务包括与其他标准化组织合作开发通信技术和消费电子标准,鼓励和落实标准文件与相关技术报告的出版。ECMA组织出版的370项标准和90篇技术报告中,大约三分之二被ISO/IEC批准为国际标准。ECMA是企业会员制组织,其标准化过程比较商业化。

ISO/IEC和ECMA之间有一种称为“快速投票”的机制,允许ECMA标准快速地被ISO/IEC接受并成为ISO/IEC国际标准。ECMA 340被ISO接受后成为ISO 18092,ECMA 352被ISO接受后成为ISO 21481。

在NFC领域,ECMA推出了ECMA 340、ECMA 352和ECMA 385。其中,ECMA 340称为Near Field Communication Interface and Protocol(NFCIP-1),ECMA352称为Near Field Communication Interface and Protocol-2(NFCIP-2)。

ECMA制定了ECMA 385,被称为NFC的安全标准NFC-SEC:NFCIP-1 Security Services and Protocol。该标准为NFCIP-1定义了安全通道和共享安全服务。ECMA 385被ISO接受后成为ISO/IEC 13157-1。

NFC Forum

NFC Forum是由飞利浦公司、索尼公司和诺基亚公司牵头成立的,其主要工作是开发NFC标准和互操作性协议,鼓励行业使用这些规范,从而形成一个完整的NFC生态系统。

NFC Forum不仅制定底层的通信标准(兼容ISO 14443/ISO 18092,目前正在兼容ISO 15693),而且针对卡模拟、读写、点对点这三种模式定义上层应用规范和接口规范。NFC Forum还制定了测试规范及认证规范,目的就是保证NFC产品之间互联互通。

JIS

JIS(Japanese Industrial Standard)称为日本工业标准,是日本国家标准中最重要、最权威的标准。它由日本工业标准调查会(JISC)制定。

ETSI

ETSI(European Telecommunications Standards Institute,欧洲电信标准化协会)

ETSI制定了SIM卡与NFC芯片之间的接口规范ETSI TS 102 613和ETSI TS 102 622。

ETSI TS 102 613定义了SWP(Single Wired Protocol,单线协议),用于UICC(SIM卡)和CLF(NFC芯片)之间的物理层和数据链路层协议。SWP在一条单线上实现了全双工通信。ETSI TS 102 622定义了HCI(Host Control Interface,主机控制接口),用于主机之间的通信接口,在SWP协议之上负责UICC和CLF之间逻辑传输管道的建立和路由。

四、五种标签类型

NFC Forum 至今共定义了五种类型的标签。

Type 1 Tag

该标签是基于ISO 14443A的私有标签。这里“私有”的意思是指该标签尽管基于ISO 14443A,但是采用了私有的加密算法。类型1标签主要是与Innovision Topaz的产品兼容。Type 1是五种类型中最简单的芯片,也是数据传输速度最慢的芯片。

Type 2 Tag

该标签是基于ISO 14443A的私有标签,兼容的产品是恩智浦公司的MIFARE Ultralight和MIFARE Ultralight C。Type2 标签是一种更具成本效益的选择,因为它以合适的价格提供足够的功能,以满足市场需求。通常应用于低价值交易、RFID 门票等。

Type 3 Tag

该标签兼容Felica产品,产于日本,主要广泛应用在亚洲。这是一个复杂的标签,提供广泛的功能,但价格更高。典型的标签是Sony公司的FeliCa S系列,通常应用于过境票、电子货币、 电子 ID 等。

Type 4 Tag

该标签分为类型4A和类型4B,分别兼容ISO 14443A和ISO 14443B。采用ISO 7816-4定义的文件系统来进行数据存储和管理。

Type 5 Tag

该标签标准发布于 2015 年,基于ISO/IEC 15693规范。典型的Type 5 标签是NXP ICode系列和ST的ST25TV系列。通常应用于图书馆书籍、包装和票务等。





审核编辑:刘清

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原文标题:有了RFID,为什么还会出现NFC?

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