近場通信

近場通信又稱近距離無線通信，是一種短距離的高頻無線通信技術，允許電子設備之間進行非接觸式點對點數據傳輸，交換數據。這個技術由免接觸式射頻識別（RFID）演變而來，由飛利浦和索尼共同研製開發，其基礎是RFID及互連技術。近場通信是一種短距高頻的無線電技術，在13.56MHz頻率運行於20厘米距離內。其傳輸速度有106 Kbit/秒、212Kbit/秒或者424Kbit/秒三種。

近場通信業務結合了近場通信技術和移動通信技術，實現了電子支付、身份認證、票務、數據交換、防偽、廣告等多種功能，是移動通信領域的一種新型業務。近場通信業務改變了用戶使用行動電話的方式，使用戶的消費行為逐步走向電子化，建立了一種新型的用戶消費和業務模式。

（NFC）技術應用在世界範圍內受到了廣泛關注，國內外的電信運營商、手機廠商等不同角色紛紛開展應用試點，一些國際性協會組織也積極進行標準化促進工作。據業內相關機構預測，基於近場通信技術的手機應用將會成為移動增值業務的下一個殺手級應用。

近場通信是基於RFID技術發展起來的一種近距離無線通信技術。與RFID一樣，近場通信信息也是通過頻譜中無線頻率部分的電磁感應耦合方式傳遞，但兩者之間還是存在很大的區別。近場通信的傳輸範圍比RFID小，RFID的傳輸範圍可以達到0~1m，但由於近場通信採取了獨特的信號衰減技術，相對於RFID來說近場通信具有成本低、帶寬高、能耗低等特點。

近場通信技術主要特徵如下：

（1）用於近距離（10cm以內）安全通信的無線通信技術。

（2）射頻頻率：13.56MHz。

（3）射頻兼容：ISO 14443，ISO 15693，Felica標準。

（4）數據傳輸速度：106kbit/s，212kbit/s，424kbit/s。

近場通信技術是由Nokia，Philips，Sony合作制定的標準，在ISO 18092，ECMA 340和ETSI TS 102 190框架下推動標準化，同時也兼容應用廣泛的ISO 14443、Type-A、ISO 15693、B以及Felica標準非接觸式智能卡的基礎架構。

2003年12月8日通過ISO/IEC（International Organization for Standardization/International Electrotechnical Commission）機構的審核而成為國際標準，在2004年3月18日由ECMA（European Computer Manufacturers Association）認定為歐洲標準，已通過的標準編列有ISO/IEC 18092（NFCIP-1）、ECMA-340、ECMA-352、ECMA-356、ECMA-362、ISO/IEC 21481（NFCIP-2）。

近場通信標準詳細規定近場通信設備的調製方案、編碼、傳輸速度與RF介面的幀格式，以及主動與被動近場通信模式初始化過程中數據衝突控制所需的初始化方案和條件，此外還定義了傳輸協議，包括協議啟動和數據交換方法等。

近場通信的技術原理非常簡單，它可以通過主動與被動兩種模式交換數據。在被動模式下，啟動近場通信的設備，也稱為發起設備（主設備），在整個通信過程中提供射頻場（RF-field）。它可以選擇106kbps、212kbps或424 kbps其中一種傳輸速度，將數據發送到另一台設備。另一台設備稱為目標設備（從設備），不必產生射頻場，而使用負載調製（load modulation）技術，以相同的速度將數據傳回發起設備。而在主動模式下，發起設備和目標設備都要產生自己的射頻場，以進行通信。

那麼，我們如何使用近場通信呢？其實從該技術的特徵上我們就很容易得出結論：近場通信的傳輸距離極短，建立連接速度快。因此近場通信技術通常作為晶元內置在設備中，或者整合在手機的SIM卡或microSD卡中，當設備進行應用時，通過簡單的碰一碰即可以建立連接。例如在用於門禁管制或檢票之類的應用時，用戶只需將儲存有票證或門禁代碼的設備靠近閱讀器即可；在移動付費之類的應用中，用戶將設備靠近后，輸入密碼確認交易，或者接受交易即可；在數據傳輸時，用戶將兩台支持近場通信的設備靠近，即可建立連接，進行下載音樂、交換圖像或同步處理通信錄等操作。

日本NTT DoCoMo公司自2004年7月推出基於非接觸式IC卡式手機錢包業務，希望用手機錢包逐步替代人們在錢包中放置的所有物品。

韓國SK Telecom公司推出的基於非接觸IC卡技術的MONETA業務，利用手機與銀行信用卡結合，使用戶使用手機進行現場支付業務。

諾基亞推出了新款6131近場通信手機，並進行了關於電子錢包、公交應用、數據業務下載等應用的試驗；美國銀行試點利用手機提供萬事達卡PayPass應用；法國巴黎公交與地鐵系統採用近場通信技術，實現了手機購買車票與扣費乘車，並推出了商用版本的SAGEM非接觸手機終端和相應的SIM卡；從歐洲到北美近場通信應用已經從試點工作逐步走向試商用。

2006年6月諾基亞、廈門移動、廈門易通卡公司、菲利浦公司共同在廈門啟動中國首個近距離通信手機支付現場試驗。使用Nokia3220手機實現廈門易通卡覆蓋的公交汽車、輪渡、餐廳、電影院、便利店等營業網點的手機支付。

2007年3月13日正式在上海推出了移動認證業務，這個業務由諾基亞公司和上海質監、上海消防聯合實施。執法人員只需持定製防偽應用的近場通信手機，即可隨時隨地讀取煙花爆竹所貼電子標籤的全球識別碼，並實時上傳至防偽伺服器與資料庫校驗。

2007年5月17日由重慶移動、重慶市商業銀行、結行商務有限公司聯合發行的長江掌中行卡正式投入商用。它有標準的非接觸IC卡和手機粘貼卡兩種體現形式，可廣泛應用於傳統零售業、網路數字產品消費、公用事業代收費業務、智能化管理領域等。

NFC作為一種近場通信技術，其應用十分廣泛。NFC應用可以分為三個基本類型，下面針對這三種基本應用類型進行介紹和分析。

支付應用

NFC支付主要是指帶有NFC功能的手機虛擬成銀行卡、一卡通等的應用。NFC虛擬成銀行卡的應用，稱為開環應用。理想狀態下是帶有NFC功能的手機可以作為一張銀行卡在超市、商場的POS機上進行刷手機消費，但目前在國內還無法完全實現。主要原因是作為開環應用下的NFC支付有著繁冗的產業鏈，背後的卡商、方案商的利益和產業格局博弈十分複雜。就目前國內NFC開環應用的大環境來說，由於各方面利益的博弈，NFC開環支付應用已經錯過了在支付寶和微信支付等移動支付普及之前的最佳時機，NFC開環支付已經不可能再單獨發展起來。NFC開環支付以後的發展只有尋求和支付寶和微信支付進行銜接和捆綁，作為支付寶和微信支付的身份認證手段，才有可能在未來的移動支付中佔有一席之地。NFC虛擬成一卡通卡的應用，稱為閉環應用。目前NFC的閉環應用在國內的發展也不太理想，雖然在有些城市的公交系統已經開放了手機的NFC功能，但並沒有得到普及。根本原因是以卡為載體的一卡通系統有一個發卡的獲利，系統集成商和運營商(公交集團及學校等)在發卡上可以獲得豐厚的利潤。所以目前小米和華為都在一些城市試點開通手機的NFC公交卡功能，但目前都還需要開通服務費。但是隨著NFC手機的普及技術的不斷成熟，一卡通系統會逐漸支持NFC手機的應用，前景是樂觀的，但過程註定是曲折的。 

安防應用

NFC安防的應用主要是將手機虛擬成門禁卡、電子門票等。NFC虛擬門禁卡就是將現有的門禁卡數據寫入手機的NFC，這樣無需使用智能卡，使用手機就可以實現門禁功能，這樣不僅是門禁的配置、監控和修改等十分方便，而且可以實現遠程修改和配置，例如在需要時臨時分發憑證卡等。NFC虛擬電子門票的應用就是在用戶購票后，售票系統將門票信息發送給手機，帶有NFC功能的手機可以把門票信息虛擬成電子門票，在檢票是直接刷手機即可。 NFC在安防系統的應用是今後NFC應用的重要領域，前景十分廣闊。因為在這個領域可以直接為該技術使用者帶來經濟利益，讓他們更有動力進行現有設備和技術的升級。因為使用手機虛擬卡，可以減少門禁卡或者磁卡式門票的使用，直接降低使用成本，另外還可以適當提高自動化程度，降低人員成本和提升效率。 

標籤應用

NFC標籤的應用就是把一些信息寫入一個NFC標籤內，用戶只需用NFC手機在NFC標籤上揮一揮就可以立即獲得相關的信息。例如商家可以把含有海報、促銷信息、廣告的NFC標籤放在店門口，用戶可以根據自己的需求用NFC手機獲取相關的信息，並可以登錄社交網路、和朋友分享細節或好東西。雖然NFC標籤在應用上十分便捷，成本也很低，但在目前移動網路的普及和二維碼的逐漸流行，NFC標籤的應用前景不容樂觀。因為和NFC標籤相比，二維碼只需要生成和印刷成一個小圖像，可以說幾乎是零成本，提供的信息和NFC一樣很豐富，很容易就會替代NFC標籤的應用。

NFC設備可以用作非接觸式智能卡、智能卡的讀寫器終端以及設備對設備的數據傳輸鏈路。其應用廣泛，NFC應用可以分為四個基本類型：

接觸、完成。諸如門禁管制或交通/活動檢票之類的應用，用戶只需將儲存有票證或門禁代碼的設備靠近閱讀器即可。還可用於簡單的數據擷取應用，例如從海報上的智能標籤讀取網址。

接觸、確認。移動付費之類的應用，用戶必須輸入密碼確認交易，或者僅接受交易。

接觸、連接。將兩台支持NFC的設備鏈接，即可進行點對點網路數據傳輸，例如下載音樂、交換圖像或同步處理通信錄等。

接觸、探索。NFC設備可能提供不止一種功能，消費者可以探索了解設備的功能，找出NFC設備潛在的功能與服務。

NFC的一般應用模式NFC採用了雙向的識別和連接，NFC手機具有三種功能模式：NFC手機作為識讀設備（讀寫器）、NFC手機作為被讀設備（卡模擬）、NFC手機之間的點對點通信應用。

點對點形式

點對點模式，這種模式下兩個NFC設備可以交換數據。例如多個具有NFC功能的數字相機、手機之間可以利用NFC技術進行無線互聯，實現虛擬名片或數字相片等數據交換。 

針對點對點形式來講，其關鍵指的是把兩個均具有NFC功能的設 備進行連接，從而使點和點之間的數據傳輸得以實現。經過把點對點形式作為前提，讓具備NFC功能的手機與計算機等相關設備，真正達成點對點的無線連接與數據傳輸，並且在後續的關聯應用中，不僅可為本地應用，同時也可為網路應用。因此，點對點形式的應用，對於不同設備間的迅速藍牙連接，及其通信數據傳輸方面有著十分重要的作用。 

讀卡器模式

讀/寫模式，這種模式下NFC設備作為非接觸讀寫器使用。例如支持NFC的手機在與標籤交互時扮演讀寫器的角色，開啟NFC功能的手機可以讀寫支持NFC數據格式標準的標籤。 

讀卡器模式的NFC通信作為非接觸讀卡器使用，可以從展覽信息電子標籤、電影海報、廣告頁面等讀取相關信息。讀卡器模式的NFC手機可以從TAG中採集數據資源，按照一定的應用需求完成信息處理功能，有些應用功能可以直接在本地完成，有些需要與TD-LTE等移動通信網路結合完成。基於讀卡器模式的NFC應用領域包括廣告讀取、車票讀取、電影院門票銷售等，比如電影海報後面貼有TAG標籤，此時用戶就可以攜帶一個支持NFC協議的手機獲取電影信息，也可以連接購買電影票。讀卡器NFC模式還可以支持公交車站點信息、旅遊景點地圖信息的獲取，提高人們旅遊交通的便捷性。

卡模擬形式

模擬卡片模式，這種模式就是將具有NFC功能的設備模擬成一張標籤或非接觸卡，例如支持NFC的手機可以作為門禁卡、銀行卡等而被讀取。 

卡模擬形式關鍵指的是把具有NFC功能的設備進行模擬，使之變成非接觸卡的模式，比如，銀行卡與門禁卡等。這種形式關鍵應用於商場或者交通等非接觸性移動支付當中，在具體應用過程中，用戶僅需把自身的手機或者其他有關的電子設備貼近讀卡器，同時輸入相應密碼則可使交易達成。針對卡模擬形式中的卡片來講，其關鍵是經過和非接觸讀卡器的RF域實行供電處理，這樣即便NFC設備無電也同樣可以繼續開展工作。另外，針對卡模擬形式的應用，還可經過在具備NFC功能的相關設備中採集數據，進而把數據傳輸至對應處理系統中做出有關處 理，並且，這種形式還可應用于禁系統與本地支付等各個方面。

目前的近距離無線通信技術包括了RFID、藍牙、紅外等，NFC是一種短距離的高頻無線通訊技術，電子設備之間允許進行非接觸式點對點數據傳輸。其工作頻率為13.56MHz，通信距離0~20cm（實際大部分產品都在10cm以內），傳輸速率可為106kbit/s、212kbit/s、424kbit/s和848kbit/s。近距無線通信技術除NFC外，主要還包括射頻識別（RFID）、藍牙（Bluetooth）、紫蜂（ZigBee）、紅外、Wi-Fi等技術。 

可以看出，NFC技術具有極高的安全性，在短距離通信中具有性能優勢，更重要的是成本較低，因此自其2003年問世以來，得到眾多企業的關注和支持。 

下面針對各通信技術的特點與NFC技術進行分析與比較。

NFC與RFID的比較

第一，工作模式不同。NFC是將點對點通信功能，讀寫器功能和非接觸卡功能集成進一顆晶元，而RFID則有閱讀器和標籤兩部分組成。NFC技術既可以讀取也可以寫入，而RFID只能實現信息的讀取以及判定。 

第二，傳輸距離不同。NFC傳輸距離比RFID小的多，NFC的傳輸距離只有10厘米，RFID的傳輸距離可以達到幾米、甚至幾十米。NFC是一種近距離的私密通信方式，相對於RFID來說NFC具有距離近、帶寬高、能耗低、安全性高等特點。 

第三，應用領域不同。NFC更多的應用於消費類電子設領域，在門禁、公交、手機支付等領域發揮著巨大的作用；RFID則更擅長於長距離識別，更多的被應用在生產、物流、跟蹤、資產管理上。 

NFC與藍牙的比較

NFC和藍牙都是短程通信技術，相對於藍牙很早就被集成到行動電話中並已經被普及，NFC最近幾年才開始被集成進行動電話中，並且到目前為止只集成在少數行動電話中。 

第一，建立時間不同，NFC通信設置程序簡單，通信建立時間很短，僅需0.1s左右；而藍牙通信設置程序相對複雜，通信建立時間較長，大概需要6s。 

第二，傳輸距離不同，NFC傳輸距離只有10cm，而藍牙傳輸距離可達10m。但NFC在傳輸功耗和安全性方面略優於藍牙。 

第三，傳輸速度和工作頻率不同，NFC工作頻率為13.56MHz，傳輸速度最大424Kbit/s，而藍牙工作頻率為2.4GHz，傳輸速度可達2.1Mbit/s。 

NFC與紅外的比較

NFC和紅外傳輸相比，傳輸距離相當，但比紅外傳輸速度更快，NFC傳輸速度最大可達424Kbit/s，而紅外傳輸速度大概100Kbit/s。建立時間NFC比紅外略快，NFC建立時間為0.1s，紅外傳輸建立時間為0.5s。紅外傳輸必須嚴格的對齊才能傳輸數據，且中間不能有障礙物，而NFC則沒有這種限制；另外NFC比紅外更安全可靠。

近場通信有3種不同的使用方法：

與手機完全整合：近場通信，尤其在較新的設備上，可以完全與手機整合。這意味著近場通信控制器（負責實際通信的構件）和安全構件（與近場通信控制器連接的安全數據區域）都整合進了手機本身。完全整合了近場通信的手機的一個實例就是Google和三星合作發布的Google Nexus S。

整合到SIM卡上：另外，近場通信還可以整合進SIM卡上——可以在運營商的蜂窩網路上識別手機訂閱者的卡。

整合到microSD卡上：近場通信技術也能被整合進microSD卡，microSD卡是一種使用快閃記憶體的移動存儲卡。很多手機用戶使用microSD卡儲存圖片、視頻、應用和其他文件，以節省手機本身上的儲存空間。對於沒有microSD卡槽的手機，可用手機套配件代替使用。例如，Visa專門就為iPhone推出了一個手機套，裝有microSD卡，從而將近場通信技術帶給了iPhone用戶。

仿信用卡模式

近場通信技術

在仿信用卡模式中，近場通信設備可以作為信用卡、借記卡、標識卡或門票使用。放信用卡模式可以實現“移動錢包”功能。

讀機模式

在讀機模式中，近場通信設備可以讀取標籤。這與如今的條形碼掃描工作原理最類似。例如，你可以使用手機上的應用程序掃描條形碼獲取其他信息。最終，近場通信將會取代條形碼閱讀變成更為普及的技術。

P2P模式（點對點模式）

在P2P模式中，近場通信設備之間可以交換信息。例如，兩個有近場通信功能的手機可以交換聯繫方式，這和iPhone和Android手機上Bump之類的應用交換聯繫方式的方式類似，但是他們採用的技術不同。

用戶卡

支持SWP協議，利用SIM卡上當前沒有被使用的C6管腳進行SWP的通訊。

支持多線程操作模式：用戶可以使用多個近場通信業務，要求卡片上的多個應用應允許同時處於激活狀態。

支持GP框架：為保證卡上交易應用的安全性以及交易應用的空中下載，要求按照Global Platform 2.1.1要求實現用戶卡的應用管理架構。

支持Java卡標準：為保證行業應用提供商及可信任的第三方能夠獨立開發交易應用，用戶卡應同時支持Java卡標準，以保證卡片及應用互操作性，要求支持Javacard 2.2.1。

支持BIP功能：為了使運營商能夠提供更多元化的動態服務，需要保證高速的數據傳輸，移動台與非接觸式用戶卡之間要滿足對BIP（Bearer Independent Protocol）功能支持。

終端

近場通信系統

移動台要求集成近場通信控制晶元及天線，支持單線協議，保證近場通信控制晶元與用戶卡之間的數據通信和處理。

（1）集成近場通信晶元及天線以支持SWP協議。

（2）將近場通信晶元與用戶卡的第六管腳相連，以保證近場通信晶元與用戶卡的通訊。

（3）支持HCI協議並實現手機主控晶元與近場通信晶元的通訊。

（4）實現BIP協議以支持用戶卡通過TCP/IP通道與遠端伺服器進行通訊。

業務管理平台由卡片發行商管理平台和應用提供商管理平台組成，卡片發行商管理平台由卡片管理系統、應用管理系統（用於自有應用）、密鑰管理系統、證書管理系統組成。應用提供方管理平台由應用管理系統、密鑰管理系統、證書管理系統組成。其中，證書管理系統僅在非對稱密鑰情況下使用，在對稱密鑰情況下不使用。這些設備可以合設在一個物理實體上，也可以各自成為一個單獨物理實體。

現時大部份有內置NFC的設備皆以行動電話為主，2006年諾基亞推出第一部NFC手機，其後開始陸續有不少手機型號推出有關功能的產品，包括以下部份例子：

Nokia 6131

Nokia Lumia 610

Blackberry Bold 9900

HTC One X

HTC 8X

LG Prada 3.0

LG Optimus Vu

Samsung Galaxy Nexus

Samsung Galaxy Note II

Samsung Galaxy S II HD LTE

Samsung Galaxy S III

Samsung Galaxy S III LTE

Samsung Galaxy J5（2016）

Sony Xperia S

Sony Xperia acro S

Sony Xperia P

Sony Xperia sola

Sony Xperia ion

Sony Xperia SL

Sony Xperia TX

Asus Nexus 7

MI 2a

近年來，NFC技術越來越受到人們的關注，基於NFC技術發展起來的業務逐漸深入到人們生活的方方面面。

基於NFC技術的業務由於數據傳輸主要基於13.56MHz的頻率，傳輸距離較短。且基於NFC技術的信息傳輸屬於觸髮式信息傳輸，信息交互時間很短，在操作過程中的很多時間屬於毫秒級。因此根據NFC技術本身的特點和優勢，面向NFC業務的基本形態主要具備以下特點。 

（1）短：通信距離短，基於NFC的通信距離一般在10cm以內，一般是人手可以觸及的範圍。 

（2）頻：作為一種短距離無線通信技術，雖然不是一項新技術，但是這兩年在國內外得到了快速發展，而以移動支付為代表的NFC應用更是逐漸深入到人們的日常生活中，因此面向NFC業務的使用將會越來越頻繁。 

（3）快：基於NFC技術的信息傳輸屬於觸髮式信息傳輸，雖然傳輸速率不高，但是往往要求在很短的時間內完成信息交互，因此有別於其他通信業務，面向NFC業務需要進行快速處理。 

正因為基於NFC技術的業務具有操作距離短、操作比較頻繁和操作過程快捷等特點，從而在開展面向NFC業務時，所帶來的局限性有如下幾個方面。 

（1）地域局限性：NFC技術操作距離短，主要是建立設備之間點對點的數據傳輸，不像普通的無線傳輸那樣需要建立大範圍的傳輸網路，因此每個地區能夠建立相對比較獨立的業務系統和傳輸系統，而從現有的NFC業務現狀來看也恰恰證明了這一點，比如：公交系統現有的模式就是各個城市都比較獨立的業務系統，而城市與城市之間無法形成互通。 

（2）行業局限性：NFC業務准入門檻較低，各行業根據自身需要很容易建立起面向某種特定業務的NFC系統，並自行進行業務運營。而各行業之間缺乏這種統一遵守的行業標準，因此也存在互通性的問題。 

（3）業務多樣性：對於用戶本身來說，NFC業務是很好的建立用戶現實生活與虛擬生活的一個橋樑，而用戶的現實生活往往是不受地域和行業限制的。 

基於目前所掌握的無線充電中NFC技術專利申請的總體情況，其技術發展趨勢與NFC技術基本保持一致。由於NFC無線通信技術存在缺點是傳輸功率很小，在充電應用中存在劣勢，因此NFC無線充電技術甚至稍滯後於NFC技術的發展。

NFC技術一般通過終端來實現其應用，無線終端的電源續航特性也屬於研究的一大重點，而在此基礎上無線充電技術應運而生。針對NFC無線充電技術，一方面是由NFC技術自身特性所衍生的有關簽名、鑒權、電源效率方面的改進。另一方面由於其他無線充電技術，例如基於電磁感應以及磁共振的技術，相對較為成熟和完善，其他無線充電研究領域的改進也在NFC充電技術上有所應用，例如天線形式的調整，電磁屏蔽問題的研究。

NFC充電天線的發展方向大致是朝著降低干擾、增大通信距離、小型化的方向發展。出於小型化、終端設備外形等因素的考慮，環形NFC天線在長期內被大量使用，而2010年後隨著天線技術的進一步開發，一些三維結構、特殊幾何形狀的天線也逐步被應用到NFC充電中。針對終端設備多頻段的需求，天線在形狀的改進上出現了雙結構的環形NFC天線，然而對此問題，更多採用了匹配電路來進行調整，匹配電路的調整方向較為多樣化，同時可以起到減小天線尺寸、增強信號、減小干擾的作用。早期管理策略基本是針對降低電源功耗而設計的，然而隨著NFC充電技術的出現，其中對於電源監控的各項策略被轉用到NFC充電策略中。在對終端設備的電特性進行監測從而合理安排充電的技術中，監測殘餘電量的技術方案被很快提出，基於終端設備距離充電器距離來啟動充電的技術方案出現稍晚，並且兩者在2011年被擴展到了多終端的領域。這與其他無線充電技術橫向比較時，步伐相對一致。而針對可以監測的電流、溫度等其他技術參數，提出了對終端進行一定保護的技術方案。